Ок, постараюсь очень доступно и на пальцах (оскорбить не пытаюсь - там хим. реакции в основном, и я уже все тонкости просто не помню, а рыться нет смысла - интересующиеся спокойно найдут инфу в инете).
Опишу на примере дуговой печи (я пыхтел на 6 тонке), но процесс на других печах хоть и отличается, но основной принцип одинаков, в том числе мартеновский способ - там токо тоннаж сумашедший, сразу с рудой работать можно и т.п. Но основные реакции одинаковы.
Итак.
Немного теории - существуют разные типы футеровки печи (внутренний кирпич) для тех.процессов, однако наиболее распространены два типа - основная и кислая футеровка.
Основная позволяет работать по полному кругу выплавки стали и получения ЛЮБОГО сортамента из ЛЮБОГО лома (было бы токо желание), в том числе хим.стойкие, тугоплавкие и т.п. окислительно-восстановительным методом (о нем позже).
Кислая - позволяет получать получать определенный сортамент из определенный шихты (какой лом закинули, такой или примерно такой получили на выходе, методом переплава. Можно играть с хим. составом шихты и методом подбора шихты получить другой сорт, но это аккуратная работа - на несколько кг ошибся и начинается блудняк).
К примеру нам нужно получить сталь марки 20ЛК20 (низкоуглеродистая, высококачественная, используется много где, в том числе в колесных парах вагонов, электричек и т.п.).
На основной футеровке - кидаем все подряд (или почти все - медь, фольфрам и другие тяжело вывести), варим и получаем нужное.
На кислой - берем лом марки 20ЛК20 и близкий к нему сортамент, играем с пропорциями, переплавляем все вместе и на выходе получаем нужное (20ЛК20).
На основной мы условно зависим от шихты - можно из говна получить конфетку (долго и дорого если уж совсем без башки кидать все что на дороге нашли), на кислой - мы напрямую зависим от шихты.
Любой сорт металла имеет определенный хим. состав, который мы должны получить на выходе и имеет определенные физ. свойства (в зависимости от назначения), а в частности - наиболее важный - дегазированный металл. Что это такое: в любом металле в жидком состоянии есть такая штука как О2 - кислород. Если его много и метал не дегазирован, то в отливке (куске затвердевшего металла) будут раковины - грубо говоря как в сыре (кислород то как был так никуда не ушел, или ушел частично).
На основной футеровке удалить кислород можно, на кислой - нет (ну или частично), впрочем как и др.элементы.
Основные положения понятны? Тогда продолжим.
Метод переплава прост - кинули лом, известь (для шлака), легирующие добавки (основные это марганец, кремний и аллюминий на выпуске), разогрели, подождали, взяли пробу, добавили еще марганца/кремния если нужно и вылили нафиг (вот тут на выпуске добавляется аллюминий в чушках по 16/24/32 и далее кг, чтоб хоть как то убрать кислород из расплавленого металла. Этот способ дешевле, удобнее и проще в производстве. Единственное условие - тщательно подобранная шихта (лом).
Метод окислительно-восстановительный.
Этот метод намного сложнее, но позволяет максимально удалить из металла нежелательные елементы (кислород, углерод, сера, фосфор, марганец, кремний, немного медь и т.д.), т.е. попасть в необходимый хим.состав. Если например углерода нужно 0,020%, а его 0,05, 0,0,1 и т.д. Все элементы, количество которых превышает заданый хим.параметр - нужно удалять.
Этот метод делится на два этапа - окисление и восстановление.
Окисление. Плавим металл, наводим шлак (кидаем известь и плавиковый шпат) и кидаем херову тучу FeO (материал с высоким содержанием кислорода) - привет ржавчине
, греем. Накидав много оксида железа мы создаем переизбыток кислорода в металле. В определенный момент метал начинает кипеть (как суп в кастрюле) и бурлить - пузырьки кислорода отрываются от футеровки и поднимаются вверх. Этот момент важен - так и называется -КИП - поскольку в этот момент происходит не только удаление кислорода, но и окисление этим кислородом ( уже чистым О2 как из баллона) не нужных ( но блин и нужных) нам элементов. Кстати для создания переизбытка кислорода необязательно кидать FeO, можно дунуть с фурмы в раплавленный метал О2 в виде газа и перемешать - эффект тот же, но оборудование сложнее.
Смысл окислительного процесса - получить максимально очищенный от всех газов и не желательных элементов (в частности фосфор, медь, углерод, зачастую марганец/кремний) расплав металла. Эти элементы в результате хим.реакций из металла преходят в различные оксиды (P2O/MgO/CuO и тд) поднимаются на поверхность. Но на поверхности у нас уже слой шлака (известь и шпат) - ну как пенка в молоке - и опять таки в результате хим.реакций эти оксиды опять делятся на чистый О2 (который выгорает и уходит в атмосферу) и другие соединения и некоторое время находятся в шлаке.
Сразу поле КИПа слой шлака удаляется ручным способом - длинная арматура с деревянной доской на конце и получаем так называемое "зеркало чистого металла". Берем пробу на анализ че у нас там получилось и сразу наводим новый слой шлака - в виде защиты и дальнейшей очистки - ведь в воздухе опять таки кислород и др.газы, а метал "голый" и быстро насасывает в себя кислород. Ждем результаты анализа. Если все гуд - работаем дальше, если нет - все поновой - немного остужаем, опять переизбыток кислорода, кип, скачка, проба, новый шлак, пока не получим нужные параметры хим. состава. Чем хуже шихта, тем трудоемчей это все, поскольку какие то металлы хорошо окисляются (кремний, фосфор, марганец), какие то плохо (медь, сера). В итоге мы приходим к нужным параметрам и трясущимся рукам и ногам, поскольку на мощностях до 50тонн это все кидается вручную. Бывают случаю, когда на расплаве (самая первая проба, до начала окислительного этапа) имеем такое говно, что нагреваем до 1620градусов и сливаем. Потом этот возврат идет в другую плавку, но разбитый по кускам около 700-800кг.
С окислением разобрались.
Далее восстановительный этап. На нем останавливаться подробно не буду, т.к. сложно. Опишу кратко - это длительный процесс - по хорошему около 1-1,5ч - в процессе которого мы уже добавляем при необходимости нужные элементы/легирующие добавки (углерод, кремний, марганец), добиваясь окончательного нужного хим.состава; в нем так же происходит удаление определенных элементов (сера и др) при высокой температуре и возврат нужных в металл из неизбежно образующихся оксидов. Это все сложно - кому интересно,ищите и читайте подробно - литературы масса.
Этот этап важен, но часто его проводят урезанно - пробу взяли, разогрели, добавили лигатуру, еще пробу взяли, если все гуд - на выпуск. Это не желательно, но и не смертельно - все зависит от требований к конечному изделию, а также к экономии на предприятии - можно ждать когда нужные элементы вернуться в металл из шлака, а можно еще раз качнуть и навести новый по быстром, а недостаток закинуть
В конце этой канители мы греем до температуры выпуска, берем окончательную пробу ну и разливаем метал в ковш или изложницу/форму. При розливе в ковшик устанавливается чушка алюминия, для окончательного раскисления металла (удаления газов).
Это максимально просто, что я смог родить -очень приближенно, без деталей и хим.реакций.
Вот ссыла на инструкцию (это просто рабочий вариант без особых деталей)
http://emchezgia.ru/ti/0.php. Более полную инфу ищите в инете - это не сложно, литературы масса.
Гы, если в чем ошибся - не пеняйте, прошло уже 10 лет как с печки ушел - все по памяти описал
