Общеизвестно, что сталь – это многокомпонентный сплав. В его состав входит в основном железо и углерод, в ряде случаев с примесями (Cr, Ni, Si, Mn, Al, Co и т.д.). Процентное содержание C должно лежать в диапазоне от 0,02 до 2,14 %. Благодаря большому содержанию углерода стали получают повышенную твердость и прочность и одновременно хрупкость.
В зависимости от конкретной добавки, тип и марка стали варьируются самым разным образом. Очевидно, что та или иная примесь по-своему воздействует на технические характеристики стали. Каждая сфера деятельности выдвигает свои требования к свойствам стали, а разные по концентрации добавки помогают стали удовлетворить их. В качестве примера рассмотрим машиностроение. Здесь важна упругость получаемых деталей, которая достигается прибавкой марганца (Mn).
При наличии или отсутствии легирующих химических компонентов стали разделяют на легированную и углеродную соответственно. Различают 4 типа качества сталей: сталь стандартного качества, качественную сталь, далее повышенного и, наконец, высокого качества. На качество стали напрямую влияет способ и условия её варки.
В настоящее время существуют следующие способы производства стали:
Кислородно-конвертерный способ
Применяется до сих пор, как правило, для производства углеродистых сталей. Его используют по всему миру. Благодаря высокому выходу готовой продукции, его считают одним из лучших (производительность 9600 т в сутки).
Мартеновский способ
Идея о возможности переварки чугуна в сталь пришла ещё немецкому учёному Ф. Сименсу в 1856 году. А. П. Мартен стал человеком, который претворил эту задумку в жизнь – с тех пор метод носит его имя. На заре прошлого века практически всю сталь производили этим способом. После изобретения кислородно-конвертерной печи способ Мартена уступил лидерство.
Вне зависимости от размеров завода, этот вариант применяется с успехом в любом случае. Метод отличается невысокими требованиями к исходному сырью, что нисколько не отражается на качестве готовой продукции. В печи происходит процесс продувки смеси горючего газа и воздуха, за счёт которых при высоких температурах происходит равномерное нагревание помещённой внутрь плавильной ванны. Конструкция печи отличается низкой крышей, от которой тепло возвращается к расплаву.
Дуговая электропечь
По принципу действия является мартеновской, но нагревание расплава в ней происходит за счёт тепла электрической дуги. В ней варят самые разные виды сталей высокого качества. В качестве сырья используется либо шихта легированных отходов, либо углеродная шихта. Из первого типа сырья варят легированную сталь, во втором случае получают конструкционные стали с повышенным содержанием углерода.
Вакуумные печи
В таких печах получаются наиболее чистые и дорогие сплавы, отличающиеся повышенной однородностью структуры. Такие печи бывают индукционные и дуговые. В печах первого типа высокое разрежение газа продолжается до окончательной готовности продукции в случае непрерывного производства. В периодических печах вакуум снимают на каждой стадии производства, что обуславливает пригодность получаемой стали только для фасонного проката.
В дуговых печах электроды, на которых получают электрическую дугу, бывают расходными или нерасходными. В первом случае печь дешевле, но её производительность меньше. Второй тип обладает повышенной производительностью, но отличается низким качеством очистки металла.
