В следующих случаях: Однако через несколько тысяч лет качество производимого железа будет зависеть как от доступной руды, так и от методов производства.
К 17 веку свойства железа были хорошо поняты, но растущая урбанизация в Европе требовала более универсального конструкционного металла. А к XIX веку количество железа, потребляемого расширением железных дорог, дало металлургам финансовый стимул найти решение проблемы хрупкости железа и неэффективных производственных процессов.
Тем не менее, несомненно, самый большой прорыв в истории стали произошел в 1856 году, когда Генри Бессемер разработал эффективный способ использования кислорода для снижения содержания углерода в чугуне: зародилась современная сталелитейная промышленность.
Сталь | Как это сделано
Эпоха железа
При очень высоких температурах железо начинает поглощать углерод, что снижает температуру плавления металла, в результате чего образуется чугун (от 2,5 до 4,5% углерода ). Развитие доменных печей, впервые использованных китайцами в 6 веке до нашей эры, но более широко используемых в Европе в средние века, увеличило производство чугуна.
Чугун – это жидкий чугун, выходящий из доменных печей и охлаждаемый в основном канале и прилегающих к нему изложницах. Большие, центральные и прилегающие меньшие слитки напоминали свиноматку и поросят-сосунков.
Одна из самых ранних форм стали, Черновая сталь, производство которой началось в Германии и Англии в 17 веке, производилась путем увеличения содержания углерода в расплавленном чугуне с использованием процесса, известного как цементация.. В этом процессе прутки из кованого железа наслоились порошкообразным углем в каменных ящиках и нагревались.
Производство черновой стали развивалось в 1740-х годах, когда английский часовщик Бенджамин Хантсман, пытаясь разработать высококачественную сталь для своих часовых пружин, обнаружил, что металл можно плавить в глиняных тиглях и обрабатывать специальным флюсом для удаления шлака, оставшегося после процесса цементирования. В результате получился тигель или литая сталь. Но из-за стоимости производства и черновая, и литая сталь когда-либо использовались только для специальных целей.
В результате остался чугун, изготовленный в пудлинговых печах. основной конструкционный металл в индустриализации Британии на протяжении большей части XIX века.
Бессемеровский процесс и современное производство стали
Рост производства железные дороги в 19 веке как в Европе, так и в Америке оказали огромное давление на металлургическую промышленность, которая все еще боролась с неэффективными производственными процессами. Сталь все еще не использовалась в качестве конструкционного металла, а производство продукта было медленным и дорогостоящим. Так было до 1856 года, когда Генри Бессемер придумал более эффективный способ введения кислорода в расплавленное железо для уменьшения содержания углерода.
Теперь известный как Бессемеровский процесс. Бессемер сконструировал сосуд в форме груши, называемый «конвертером», в котором можно было нагревать железо, а через расплавленный металл можно было продувать кислород. Когда кислород проходит через расплавленный металл, он реагирует с углеродом, выделяя диоксид углерода и производя более чистое железо.
Осталась одна проблема. Бессемеру не удалось найти способ удалить фосфор, вредную примесь, которая делает сталь хрупкой, из своего конечного продукта. Следовательно, можно было использовать только бесфосфорную руду из Швеции и Уэльса..
В 1876 году валлиец Сидней Гилкрист Томас предложил решение, добавив химически основной флюс, известняк, к бессемеровскому процессу. Известняк извлекал фосфор из чугуна в шлак, позволяя удалить нежелательный элемент.
Это нововведение означало, что, наконец, железная руда из любой точки мир можно использовать для производства стали. Неудивительно, что затраты на производство стали начали значительно снижаться. В период с 1867 по 1884 год цены на стальные рельсы упали более чем на 80% в результате внедрения новых технологий производства стали, положивших начало развитию мировой сталелитейной промышленности.
Мартеновский процесс
В 1860-х годах немецкий инженер Карл Вильгельм Сименс усовершенствовал производство стали, создав мартеновский процесс. В мартеновском процессе из передельного чугуна в больших неглубоких печах производилась сталь.
В процессе с использованием высоких температур для сжигания избыточного углерода и других примесей использовались обогреваемые кирпичные камеры под очагом. Позднее в регенеративных печах использовались выхлопные газы из печи для поддержания высоких температур в кирпичных камерах ниже.
Этот метод позволял производить гораздо большие количества (50- 100 метрических тонн может быть произведено в одной печи), периодические испытания жидкой стали, чтобы она могла быть изготовлена в соответствии с конкретными спецификациями, и использование стального лома в качестве сырья. Хотя сам процесс был намного медленнее, к 1900 году мартеновский процесс в основном заменил бессемеровский.
Рождение черной металлургии
Революция в производстве стали, которая позволила получить более дешевый и качественный материал, была признана многими бизнесменами того времени возможностью для инвестиций. Капиталисты конца 19 века, в том числе Эндрю Карнеги и Чарльз Шваб, инвестировали и заработали миллионы (миллиарды в случае Карнеги) в сталелитейную промышленность. US Steel Corporation Карнеги, основанная в 1901 году, была первой из когда-либо созданных корпораций стоимостью более одного миллиарда долларов.
Производство стали с электродуговыми печами
Сразу после рубежа веков произошло еще одно событие, которое оказало сильное влияние на развитие производства стали. Электродуговая печь Пола Эру (EAF) была разработана для пропускания электрического тока через загруженный материал, что приводит к экзотермическому окислению и температурам до 3272 ° F (1800 ° C), более чем достаточного для нагрева производимой стали.
Первоначально использовавшиеся для производства специальных сталей, ДСП стали широко использоваться, а ко Второй мировой войне использовались для производства стальных сплавов. Низкие инвестиционные затраты на создание ЭДП позволили им конкурировать с крупными производителями США, такими как US Steel Corp. и Bethlehem Steel, особенно в углеродистой стали или сортовом прокате..
Поскольку в ЭДП можно производить сталь из 100% лома или холодных черных металлов, требуется меньше энергии на единицу продукции. В отличие от кислородных очагов, операции также можно останавливать и запускать с небольшими затратами. По этим причинам производство с использованием ЭДП стабильно увеличивается на протяжении более 50 лет и в настоящее время составляет около 33% мирового производства стали.
Кислородное производство стали
Большая часть мирового производства стали, около 66%, в настоящее время производится на базовых кислородных установках – разработка метода отделения кислорода от азота в промышленных масштабах в 1960-х годах позволила добиться значительных успехов в разработке Основные кислородные печи.
Основные кислородные печи продувают кислородом большие количества жидкого чугуна и стального лома и могут завершить загрузку намного быстрее, чем мартеновские методы. Большие сосуды, вмещающие до 350 метрических тонн чугуна, могут завершить конверсию в сталь менее чем за час.
Экономическая эффективность кислородного производства стали на мартеновских заводах неконкурентоспособные, и с появлением кислородного производства стали в 1960-х гг. мартеновские производства начали закрываться. Последний мартеновский объект в США был закрыт в 1992 году, а в Китае – в 2001 году.
Источник: recture.ru
Кто изобрел сплав стали?
Хоть нам и кажется, что появление стали довольно-таки современное изобретение, но это ошибочное мнение.
Вернёмся к истории появления стали, первые упоминания о стали встречаются в истории более 1000 лет тому назад, к сожалению история не сохранила имени изобретателя сплава стали.
Изобрется столь ценный материал, люди не пользовались им из-за сложности и дороговизны его произвоства.
Шло время и развитие науки не стояло на месте.
В 1742 г. Бенджамин Хантсман осваивает новую технологию получения стали в нагреваемом тигле, что в разы превосходит технологию производства в печи на древесном угле.
В 1878 г. учёный Сидни Гилкрист Томас открывает «томасовский процесс» для Удаления примесей из железной руды.
И вот в Австралии в 1952 году запускают первый в мире сталелитейный завод.
Источник: www.bolshoyvopros.ru
История Стали
Развитие стали можно проследить за 4000 лет до начала железного века. Оказывается твердее и прочнее бронзы, которая раньше была наиболее широко используемым металлом, утюг начал вытеснять бронзу в вооружении и инструментах.
Однако в течение следующих нескольких тысяч лет качество произведенного железа будет зависеть как от имеющейся руды, так и от методов производства.
К 17 веку свойства железа были хорошо поняты, но растущая урбанизация в Европе требовала более универсального конструкционного металла. А к 19 веку количество железа, потребляемое при расширении железных дорог, обеспечило металлурги с финансовым стимулом, чтобы найти решение для хрупкости железа и неэффективных производственных процессов.
Несомненно, однако, самый прорыв в истории стали произошел в 1856 году, когда Генри Бессемер разработал эффективный способ использования кислорода для снижения содержания углерода в железе: современная сталелитейная промышленность родившийся.
Эра железа
При очень высоких температурах железо начинает поглощать углерод, что снижает температуру плавления металла, что приводит к образованию чугуна (от 2,5 до 4,5% углерода). Развитие доменных печей, впервые использованных китайцами в 6 веке до нашей эры, но более широко используемых в Европе в средние века, увеличило производство чугуна.
Чугун — это расплавленный чугун, выходящий из доменных печей и охлаждаемый в основном канале и смежных кристаллизаторах. Большие, центральные и прилегающие меньшие слитки напоминали свиноматку и поросят.
Одна из самых ранних форм стали, черновая сталь, начала производство в Германии и Англии в 17-м века и был получен путем увеличения содержания углерода в расплавленном чугуне с использованием процесса, известного как цементации. В этом процессе бруски из кованого железа наслаивали порошковым углем в каменных коробках и нагревали.
Производство черновой стали выросло в 1740-х годах, когда английский часовщик Бенджамин Хантсман пытался разработать высококачественную сталь для своих часов. источники обнаружили, что металл можно расплавить в глиняных тиглях и очистить специальным флюсом для удаления шлака, оставшегося в процессе цементации позади. Результатом стал тигель или литая сталь. Но из-за себестоимости производства как черновая, так и литая сталь использовались только в специальных областях применения.
В результате чугун, изготовленный в лужильных печах, оставался основным конструкционным металлом при индустриализации Британии в течение большей части 19-го века.
Бессемеровский процесс и современное производство стали
Рост железных дорог в 19 веке в Европе и Америке оказал огромное давление на железную промышленность, которая все еще боролась с неэффективными производственными процессами. Сталь все еще не была испытана в качестве конструкционного металла, и производство продукта было медленным и дорогостоящим. Это было до 1856 года, когда Генри Бессемер придумал более эффективный способ введения кислорода в расплавленное железо для снижения содержания углерода.
В настоящее время известный как процесс Бессемера, Бессемер разработал грушевидный сосуд, называемый «конвертером», в котором железо можно нагревать, в то время как кислород может продуваться через расплавленный металл. Когда кислород проходит через расплавленный металл, он вступает в реакцию с углеродом, выделяя углекислый газ и производя более чистое железо.
Процесс был быстрым и недорогим, удаляя углерод и кремний из железа в считанные минуты, но пострадали от того, чтобы быть слишком успешным. Было удалено слишком много углерода, а в конечном продукте осталось слишком много кислорода. В итоге Бессемеру пришлось погасить своих инвесторов, пока он не смог найти метод увеличения содержания углерода и удаления нежелательного кислорода.
Осталась одна проблема. Бессемер не смог найти способ удалить фосфор, вредную примесь, которая делает сталь хрупкой, из его конечного продукта. Следовательно, может использоваться только не содержащая фосфора руда из Швеции и Уэльса.
В 1876 году валлиец Сидни Гилкрист Томас предложил решение, добавив химически основной флюс, известняк, в процесс Бессемера. Известняк вытягивал фосфор из чугуна в шлак, позволяя удалить нежелательный элемент.
Это нововведение означало, что, наконец, железная руда из любой точки мира может быть использована для производства стали. Неудивительно, что себестоимость производства стали значительно снизилась. Цены на стальной рельс упали более чем на 80% в период с 1867 по 1884 год в результате применения новых технологий производства стали, которые привели к росту мировой сталелитейной промышленности.
Процесс открытого очага
В 1860-х годах немецкий инженер Карл Вильгельм Сименс еще больше расширил производство стали, создав мартеновский процесс. В процессе мартеновского производства стали из чугуна в больших неглубоких печах.
Процесс, используя высокие температуры, чтобы сжечь избыток углерод и другие примеси, опирающиеся на нагретые кирпичные камеры под очагом. Регенеративные печи позже использовали выхлопные газы из печи для поддержания высоких температур в каменных камерах ниже.
Этот метод позволял производить гораздо большие количества (50-100 метрических тонн можно было бы производить в одной печи), периодическое испытания расплавленной стали с целью ее соответствия определенным техническим условиям и использования металлолома в качестве сырья материал. Хотя сам процесс был намного медленнее, к 1900 году мартеновский процесс в первую очередь заменил бессемеровский процесс.
Рождение металлургической промышленности
Революция в производстве стали, которая обеспечила более дешевый и качественный материал, была признана многими бизнесменами того времени инвестиционной возможностью. Капиталисты конца 19 века, в том числе Эндрю Карнеги и Чарльз Шваб, инвестировали и заработали миллионы (в случае Карнеги) миллиардов в сталелитейной промышленности. Американская сталелитейная корпорация Карнеги, основанная в 1901 году, была первой из когда-либо созданных корпораций стоимостью более одного миллиарда долларов.
Электродуговая печь
Сразу после рубежа веков произошло еще одно событие, которое окажет сильное влияние на развитие производства стали. Электродуговая печь (EAF) Paul Heroult была разработана для пропускания электрического тока через заряженный материал, что приводит к экзотермическому окислению и температуре до 3272°F (1800°В) более чем достаточно для нагрева стали.
Изначально использовавшиеся для специальных сталей, ЭДП стали более популярными и, ко Второй мировой войне, использовались для производства стальных сплавов. Низкие инвестиционные затраты, связанные с созданием заводов EAF, позволили им конкурировать с крупнейшими производителями США, такими как US Steel Corp. и Вифлеемская Сталь, особенно в углеродистых сталях или длинных продуктах.
Поскольку ЭДП могут производить сталь из 100% лома или холодного черных металлов, требуется меньше энергии на единицу продукции. В отличие от основных кислородных очагов, операции также могут быть остановлены и начаты с небольшими сопутствующими затратами. По этим причинам, производство через EAFs неуклонно растет на протяжении более 50 лет и в настоящее время составляет около 33% мирового производства стали.
Кислородное производство стали
Большая часть мирового производства стали, около 66%, в настоящее время производится на основных кислородных установках — разработка метода для Отделение кислорода от азота в промышленных масштабах в 1960-х годах позволило добиться значительных успехов в разработке основного кислорода печи.
Базовые кислородные печи продувают кислород в большие количества расплавленного чугуна и металлолома и могут выполнять зарядку намного быстрее, чем мартеновские методы. Большие суда, вмещающие до 350 метрических тонн железа, могут полностью переоборудоваться в сталь менее чем за час.
Экономическая эффективность производства кислородной стали сделала мартеновские заводы неконкурентоспособными, и после появления производства кислородной стали в 1960-х годах операции на открытом мартене начали закрываться. Последний мартеновский цех в США был закрыт в 1992 году, а Китай — в 2001 году.
Ты в! Спасибо за регистрацию.
Это была ошибка. Пожалуйста, попробуйте еще раз.
Источник: portalfamososbr.com