еталлургия стали как наука.

екция №1

Введение в металлургию стали.Значение стали. Металлургия стали как наука. Этапы развития сталеплавильного производства.

начение стали.

Металлы относятся к числу наиболее распространенных материалов, кото­рые человек использует для обеспечения своих жизненных потребностей. В наши дни трудно найти такую область производства, научно-технической деятельности человека или просто его быта, где металлы не играли бы главенствующей роли как конструкционного материала.

Металлы разделяют на несколько групп: черные, цветные и благородные. К группе черных металлов относятся железо и его сплавы, марганец и хром. К цветным относятся почти все остальные металлы периодической системы Д. И. Менделеева.

Металлы и сплавы являются важнейшими материалами применяемыми для создания современной техники и основное место среди них занимает железо и его сплавы доля которых в мировой металлургической продукции составляет более 90%. Доля стали в общем потреблении черных металлов (сталь, чугун) составляет более 90%, т.е. сталь является основным видом металла, применяемым для современной техники.

Сталь – является прекрасным конструкционным материалом (высокая прочность и износостойкость, хорошо сохраняет форму в различных изделиях, относительно легко поддается обработке давлением, сварке и т.д.).

Основной компонент стали – железо. Железо по распространенности занимает второе место в земной коре (после алюминия), извлекается из железосодержащих минералов (называемых рудами) в которых находится в виде окислов.

Сталь – это сплав железа с углеродом и другими химическими элементами. В этом сплаве железо является основой (растворителем), а другие элементы – примесями, растворенными в железе которые могут оказывать положительное и отрицательное влияние на свойства стали. Полезные примеси в основном влияют на свойства кристаллов (зерен), а вредные ухудшают межкристаллические (межзеренные) связи.

Основной примесью входящей в состав стали, является углерод. Он в значительной степени определяет свойства стали и по его содержанию железоуглеродистые сплавы делят на сталь и чугун. Сплавы с содержанием углерода до 2,14% относятся к сталям, а большее его содержание соответствует чугунам.

Сталеплавильное производство – это получение стали из чугуна и стального лома в сталеплавильных агрегатах металлургических заводов. Сталеплавильное производство является вторым звеном в общем производственном цикле черной металлургии. В современной металлургии основными способами выплавки стали являются кислородно-конвертерный, мартеновский и электросталеплавильный процессы. Соотношение между этими видами сталеплавильного производства меняется.

Сталеплавильный процесс является окислительным процессом, так как сталь получается в результате окисления и удаления большей части примеси чугуна – углерода, кремния, марганца и фосфора. Отличительной особенностью сталеплавильных процессов является наличие окислительной атмосферы. Окисление примесей чугуна и других шихтовых материалов осуществляется кислородом, содержащимся в газах, оксидах железа и марганца. После окисления примесей, из металлического сплава удаляют растворенный в нем кислород, вводят легирующие элементы и получают сталь заданного химического состава.

еталлургия стали как наука.

Металлургия – область науки, техники и отрасль промышленности, охватывающая процессы получения металлов из руд или других материалов, а также процессы, способствующие улучшению свойств металла и сплавов путем изменения их состава и строения (структуры).

Теория металлургии стали состоит из термодинамики сталеплавильных процессов; кинетики химических реакций сталеварения; поверхностных явлений; гидро- и газодинамики жидкости и газов, которые принимают участие в сталеплавильных процессах; тепло- и массопереноса.

На этих устоях решаются вопросы комплексного описания таких физико-химических процессов, как окисление примесей сталеплавильной ванны; раскисление стали; испарение веществ во время сталеплавильных процессов; растворение веществ в жидких фазах; горение газовых и жидких топлив; кристаллизация и затвердевание стали и много других процессов, которые являются составными частями общего процесса производства стали.

Все закономерности физической химии, общей теории металлургических процессов, теплотехники, которые изучались в предшествующих дисциплинах, в полной мере используются в теории сталеплавильных процессов с учетом специфики сталеплавильного производства.

На Украине вопросы теории металлургии стали разрабатывались в Днепропетровском металлургическом институте /ныне Национальная металлургическая академия Украины/ академиком М.М.Доброхотовым, профессорами В.Й.Лапицким, С.Л.Левиным, М.И.Ступарем, членом-корреспондентом НАН Украины В.И.Баптизманским. В Киевском политехническом институте, а более позднее в Московском институте стали и сплавов плодотворно работал профессор В.И.Явойский, в Мариупольском металлургическом институте – профессор М.Я.Меджибожский.

Украинец по происхождению П.Герасименко сделал большой вклад в теорию металлургии стали, работая в научных учреждениях Германии и Англии.

Большой вклад сделали также известные ученые М.И.Карнаухов, В.О.Кожеуров, О.М.Самарин и др.

Сегодня теория сталеплавильных процессов в большинстве случаев объясняет явления, которые наблюдаются в сталеплавильном производстве, а иногда дает возможность априорно предусмотреть результаты внедрения в практику новых технологий.