1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Історія
  3. Історія виробництва сталі

Історія виробництва сталі

Історія виробництва стали бере початок з тих часів, коли на землі з’явилося людство. За весь цей час зроблено безліч чудових відкриттів і винаходів. Але способи видобутку стали по праву можна назвати головним серед усіх винаходів, серед всіх відкриттів.

Це завдяки стали людина стала могутнім, здатним зрушувати гори і повертати ріки, зміг підкорити океани і небесні вершини. Тисячоліття відділяють нас від того часу, коли вперше був отриманий цей воістину чудовий матеріал. Виготовлення деяких видів стали довгий час було в секреті. Так протягом століть існувала таємниця булату, яку змогли розгадати тільки в XIX столітті, (докладніше: Виготовлення булату). В наші дні міць і багатство будь-якої країни визначаються в першу чергу тим, скільки стали виплавляють її заводи.

Видобуток руди

Для виробництва стали перш видобувають руду і паливо. Але, навіть маючи в достатній кількості залізну руду і кам’яне вугілля, (докладніше: Природні енергоносії) не можна ще приступати до виготовлення сталі. І руду і вугілля необхідно по-особливому приготувати. Руду збагатити, з кам’яного вугілля зробити кокс.

Збагачення руди

Довгий і складний шлях проробляє руда, перш ніж перетвориться в сталь. І перший етап на цьому шляху – збагачення руди на збагачувальна фабрика. Спочатку руду дроблять за допомогою машин, які так і називаються дробарками. Перша, найголовніша потужна, розколює великі брили на шматочки. Потім друга перетворює ці шматки в щебінь і так далі. До тих пір, поки з руди не вийде крупа. Та й це було не повне збагачення. Далі відправляють руду на млин і перетворюють її в порошок. І тільки тепер починається те, що металурги називають збагаченням – відділення руди від супутньої породи, з якої вона разом лежала в землі. Відбувається це так. Порошок змішують з водою і пропускають між магнітами. Магніти та вибирають з мутного потоку частинки магнітного залізняку. А те, що не потрібно, – це вже не важко здогадатися, – несеться водою. Але навіть така відібрана руда ще не придатна для подальшої переробки. Вміст заліза в ній значно підвищився. Однак і це ще не все. Руду знову треба перетворити з порошку в шматки. Для цього порошок змішують з коксом, вапном і сильно нагрівають.

Кокс

Для виплавки стали головним паливом служить кам’яне вугілля. Але не в тому вигляді, який добувають шахтарі. Видобуте вугілля містить багато домішок, які можуть шкідливо вплинути на майбутній метал. І тож їх необхідно видалити. Вугілля, як і руду, для цього спочатку розмелюють в найтонший порошок. Потім цей порошок в спеціальній камері нагрівають без доступу повітря. З вугілля виділяються газ і смола. Разом з ними йдуть і інші непотрібні домішки. А сама вугільний порошок спікається в щільну пористу масу. Пашить жаром масу виштовхують з камери на металеву платформу і охолоджують водою. Від різкого охолодження маса розвалюється на шматочки. Ці шматки і є кокс. Ось тепер і руда та паливо підготовлені. Можна приступати до плавки. Але поки що не до плавки стали. Перш ніж залізна руда перетвориться в сталь, їй ще належить стати чавуном. Цей процес відбувається в домні. Домна – це піч-гігант. Навіть десятиповерховий будинок не здається дуже великим поруч з такою піччю. Горить ця піч безперервно протягом десятків років. Металурги час від часу завантажують в неї руду, кокс і вапно – вона теж під час плавки необхідна, – і випускають готовий чавун. Які процеси відбуваються в домні, як руда перетворюватися в чавун? Щоб розібратися в цьому, треба знову повернутися до залізної руди.

Чавун

Залізняк – це окислений метал, тобто з’єднання заліза з киснем. Для отримання чистого металу необхідно вести боротьбу з киснем. Ця боротьба починається тоді, коли металурги завантажують в домну руду і кокс. При високій температурі кисень з’єднується з вуглецем коксу і розлучається з залізом. Виходить вуглекислий газ. А що залишився вуглець тут же займає місце кисню і з’єднується з залізом. Залізо плюс вуглець – це і є чавун.

Щоб прискорити плавку, в металурги стали використовувати кисень проти кисню. Для того щоб спекотніше горіло полум’я, в домну накачують не просто повітря, а чистий кисень. Сучасні домни працюють на природному газі. А це не тільки прискорює плавку, а й значно скорочує витрату коксу. Що дає можливість отримувати більш дешевий чавун.

Шлях здешевлення металу

Металургія пройшла ще один шлях здешевлення металу. Шлях цей – заміна дорогого людської праці працею машин. Якщо раніше всі роботи по обслуговуванню домни в основному виконувалися вручну, тепер на допомогу металургам прийшли транспортери, навантажувальні механізми, підйомні крани. Багато операцій взагалі виконуються без участі людини. Їх виконують автомати. В даний час домна працює майже зовсім без допомоги людей. Всі процеси автоматизовані. Автоматика приймає від приладів повідомлення про якість руди і коксу і віддає команду механізмам-виконавцям, скільки треба відважити і завантажити в піч того і іншого. Потім вона перевіряє температуру в печі. Якщо треба, додасть або зменшить кисню, газу. До жолобу, за яким з печі випускають метал, під’їде залізнична платформа з ковшами. Спеціальна бурильна машина рассверливают отвір для зливу металу, воно називається вічком. А закривають отвір за допомогою спеціальної гармати. За допомогою поршневого механізму подається вогнетривка маса, якою і закривається канал після зливу чавуну. Відразу ж після зливу металу починається завантаження шихтового матеріалу через колошник – верхню частину печі, адже плавка в домні йде безперервно.

Сталь

Йдеться про те, як руда перетворюється в сталь. Адже чавун, перша сходинка на шляху цього перетворення. Але чим відрізняється чавун від сталі, адже це теж метал? Чавун не можна кувати, важко обробляти на металорізальних верстатах. І це тому, що в ньому дуже багато вуглецю. А вуглець – речовина хоча і дуже тверде, але крихке. Ось і залізо, з’єднавшись з ним в доменній печі, стало дуже крихким. Інша справа – сталь. Вона і куванні піддається – її можна штампувати, надавати сталевим листам різну форму. Її і на верстатах обробляють, виточують всілякі деталі. Чавун так само необхідний у виробництві. З нього відливають ті вироби, які потім не вимагають ретельної обробки. Наприклад, станини, на яких верстати стоять, маховики для моторів, труби. Але основна частина чавуну, йде в подальшу переробку – на виготовлення сталі.

Мартенівські печі

Один за іншим наповнилися ковші – чавуновози, і склад відправляється в цех, де вишикувалися в ряд мартенівські печі. Що таке мартенівські печі? Тут уже знайомий нам чавун знову потрапляє в полум’я. Правда, не відразу. Така кількість чавуну, яке надіслала сюди домна, мартени переробити відразу не можуть. Їх в цеху багато, але вони значно менше домни. Тому чавун спочатку потрапляє в термоси. Тут, в мартенівському цеху, їх називають міксерами. Їх завдання: не дати чавуну охолодитися, зберегти її рідким. Звідси в міру необхідності і беруть його сталевари для заливки в мартени. Не просто зварити сталь. Тим, хто це робить, не тільки багато вміти треба, але і дуже багато знати. Адже це від них залежить, яка сталь вийде з мартена – міцна чи й пружна, з якої потім виготовлять рейки для поїздів і найвідповідальніші деталі машин, або м’яка, яка піде, наприклад, на виготовлення листів для даху. Кожну марку стали варять в мартенах за особливою технологією. Тут і металобрухт, і кольорова руда, і марганець, і нікель, і хром і багато-багато іншого потрібно. А головне, звичайно, чавун.

Почалося завантаження печі. Підйомні крани одну за одною підхоплюють багатотонні коробки – мульди, заносять в піч і висипають вміст. Називається ця операція завалкою печі. Але ось перекинуть останній короб. Все сильніше бушує в печі полум’я. Бригадир дивиться на прилади. Металобрухт, вапно і руда досить прогрілися. Настав момент заливати чавун. Його вже привезли з міксерів, він стоїть тут і нестерпно пашить жаром. Сталева рука крана підхоплює ківш і виливає розплавлений чавун в вогнедишну пащу мартена. Варка стали почалася. Тепер все залежить від сталевара, від його вміння, досвіду.

Звичайно, сучасному сталевару вірно служить техніка. Вона озброїла його різними приладами. Вони докладно повідомляють йому про те, що робиться в печі, але ні-ні та й опустить бригадир на очі захисні окуляри, загляне через спеціальний отвір в клекотливе нутро мартена. Час від часу посилають сталевари проби металу в спеціальну лабораторію. Дуже швидко працює лабораторія. Її навіть за швидкість на металургійних заводах називають «експрес-лабораторією».

Так скоро повідомляє вона тим, хто стоїть біля мартенів, скільки в даний момент вуглецю, сірки, фосфору та інших елементів в металі. Але ось проходить визначений термін, взята остання проба, по всьому цеху рознісся по радіо результат останнього аналізу – метал готовий. Наче сонце спалахує в цеху. Потік металу спрямовується в виливниці. Але що ж сталося в мартені? Чому чавун перетворився в сталь? Щоб це зрозуміти, згадаємо, що сталося з рудою в домні. Там, залізо розлучилося з киснем. Його місце зайняв вуглець. У мартені з чавуну видаляють частину вуглецю. Він згорає в кисні повітря, який безперервно подають в піч автомати. І чим більше вигорає вуглецю, тим більш вузький, більш м’якою виходить з печі сталь. А якщо від неї потрібні якісь основні якості, їх додадуть їй спеціальні добавки – марганець, хром, кремній. Словом, те, що належить за технологією для даної марки стали. Техніці потрібна різна сталь. І сталевари виконують всі її запити. Сталь зварена.

Випущена з мартена, вона потрапила в виливниці. Тут вона поступово охолола і застигла. Але виливниці – це величезні ванни. І коли сталь виймають з них, виходять злитки металу в кілька тонн вагою. Тому сталь спочатку перетворюють в бруски, зручні для роботи. Роблять це на спеціальних обтискних станах. Їх називають блюмінгів. Сучасний блюмінг – дуже велика і складна машина. Вона схожа на довгу роликовую дорогу. Заздалегідь розігріті величезні злитки металу з великою швидкістю проносяться по ній. По дорозі вони потрапляють в сталеві валки. Ці валки з усіх боків обжимають злитки і перетворюють їх в бруски потрібних розмірів.

І тільки після цього бруски відправляють на прокатні стани, де з них роблять рейки, балки, труби, сталеві листи або товсті і тонкі прутки. Все, що необхідно.

Киснево-конвертерний спосіб

Крім мартенівського способу виробництва сталі на сучасному етапі існує киснево-конвертерний спосіб з комбінованою продувкою. Процес отримання сталі з чавуну цим способом відбувається без витрат палива. У конвертері відбувається продування чавуну чистим киснем. Чавун окислюється, відбувається виділення тепла, згоряють непотрібні домішки і, як результат, відбувається розкислення металу. Історія виробництва стали непроста. Щоб вийти на сучасний рівень, було пройдено багато етапів. Від злитка металу отриманого на багатті і поковки в кузні, до сучасних сталеплавильних заводів з прокатними і механічними цехами.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Історія гімну США