Как делают нержавеющую сталь: процесс производства нержавейки от шихты до проката
Многие спрашивают, как делают нержавеющую сталь, как делают нержавейку и как получается нержавейка в заводских условиях. Нержавеющая сталь — это не отдельный металл, а сплав на основе железа, который сделали нержавеющим за счет легирования. В этой статье разберем полный процесс производства нержавейки: как из железа сделать сталь, как получают нержавеющую сталь, в чем плавят металл на заводе, в каких печах получают сталь и при скольки градусах плавится нержавейка.
Что такое нержавеющая сталь и как сталь становится нержавеющей
Обычная сталь — это сплав железа с углеродом до 2,14%. Чтобы понять, как металл сделать нержавеющим, нужно понять принцип защиты от коррозии.
Как сталь становится нержавеющей? Ответ — за счет хрома. Для получения нержавеющей стали в ее состав вводят не менее 10,5% хрома. Именно хром создает на поверхности тончайшую пленку оксида хрома $Cr_2O_3$, которая не дает железу окисляться.
Что добавляют в сталь для получения нержавеющей стали кроме хрома:
- Хром (Cr) 10,5-30% — главный элемент, какой элемент добавляют в сталь чтобы получить нержавейку в первую очередь
- Никель (Ni) 8-12% — делает структуру аустенитной, повышает пластичность и коррозионную стойкость
- Молибден (Mo) — для стойкости к кислотам и хлоридам
- Титан, ниобий — для стабилизации против межкристаллитной коррозии
- Марганец, кремний — для раскисления и очистки железа от примесей
Без хрома нержавеющая сталь получение невозможно — это ответ на вопрос, для получения нержавеющей стали в ее состав вводят какой элемент.
Из чего делают сталь: шихта и сырье
Разберем, как делают сталь и как изготавливают нержавеющую сталь с точки зрения сырья.
Для выплавки используют:
- Чугун — передельный чугун из доменной печи
- Стальной лом — переплавка стали и возврат отходов
- Легирующие добавки — феррохром, ферроникель, ферромолибден
- Флюсы — известь для удаления серы и фосфора
Резка шихты — это подготовка и дозирование всех компонентов перед загрузкой в печь. От точности шихтовки зависит химический состав готовой плавки. Очистка железа от примесей — серы, фосфора, кремния — происходит уже в плавильном агрегате.
Как из железа сделать сталь: переработка чугуна в сталь
Вопрос как из железа сделать сталь и как сделать сталь в принципе сводится к одному процессу — переработка чугуна в сталь. Чугун содержит 3-4,5% углерода и непластичен. Сталь должна содержать 0,02-2,14% углерода.
Как сделать сплав железа с нужными свойствами? Нужно выжечь лишний углерод и вредные примеси путем окисления. Это и есть суть любой выплавки стали.
В каких печах получают сталь и в какой печи выплавляют сталь
Это один из самых частых вопросов: в каких печах получают сталь, в какой печи получают сталь из чугуна, в какой печи из чугуна выплавляют сталь, в чем плавят металл на заводе.
Сегодня нержавеющая сталь производство использует три основных типа агрегатов:
| Печь | Как плавят сталь | Применение для нержавейки |
|---|---|---|
| Кислородный конвертер | Продувка жидкого чугуна кислородом | Для получения основы, переработка чугуна в сталь |
| Электродуговая печь (ЭДП) | Плавка за счет электрической дуги до 3500°C | Основной способ как производят нержавеющую сталь |
| Индукционная печь | Нагрев токами высокой частоты, замкнутая камера для плавки стали | Плавка нержавеющей стали в индукционных печах, точное легирование |
| Мартеновская печь | Устаревший способ | Почти не используется |
| Конвертер Бессемера и Томаса | Продувка воздухом | Бессемеровский способ выплавки стали и томасовская сталь — исторические методы |
Выплавка стали в электропечах — основной метод для нержавейки
Выплавка стали в электропечах и индукционная плавка стали — главные технологии как изготавливают нержавейку сегодня. До 1970-х годов большая часть нержавейки плавилась в электродуговых печах, и сейчас этот метод остается базовым.
Замкнутая камера для плавки стали в индукционной печи позволяет точно контролировать состав и получать литую нержавеющую сталь с минимальными потерями легирующих элементов.
В какой печи получают сталь из чугуна на современных заводах
На современных комбинатах как плавят сталь на заводах: чугун из домны заливают в кислородный конвертер, где выжигают углерод, а затем переливают в ковш для доводки. А нержавеющие марки чаще сразу плавят в электродуговой печи из лома и ферросплавов, минуя доменный процесс.
Как плавят сталь на заводах: пошаговый процесс как производят нержавеющую сталь
Разберем пошагово, как производится нержавеющая сталь, как изготавливают нержавеющую сталь и как плавят метал в промышленных масштабах:
1. Подготовка шихты и резка шихты
Лом сортируют, режут, очищают. Дозируют феррохром и ферроникель по расчету марки стали.
2. Плавка — как плавят сталь и как выплавлять металл
Шихту загружают в электродуговую печь. Вопрос как плавят сталь — за счет мощной электрической дуги между электродами и металлом. Температура в зоне дуги превышает 3000°C. Металл расплавляется за 45-60 минут.
3. Окисление и очистка железа от примесей
Продувкой кислородом выжигают углерод, кремний, фосфор. Образуется шлак, который связывает вредные примеси. Это главный этап как получается нержавеющая сталь с нужным содержанием углерода.
4. Легирование — как получается нержавейка
В расплав вводят феррохром и никель. Именно на этом этапе решается, что добавляют в сталь для получения нержавеющей стали в нужной пропорции. Для марки 18/10 вводят 18% хрома и 10% никеля.
5. Рафинирование и доводка
Сталь проходит внепечную обработку — аргонно-кислородное рафинирование (AOD), вакуумирование. Это позволяет точно выровнять состав и удалить газы.
6. Разливка — литая нержавеющая сталь
Жидкую сталь разливают на машине непрерывного литья в слябы или слитки. Так получают литую нержавеющую сталь.
7. Прокатка и термообработка
Слябы прокатывают в лист, сорт или трубу, затем отжигают и травят для удаления окалины.
При скольки градусах плавится нержавейка и как плавят сталь
Температура плавления зависит от марки:
- Обычная углеродистая сталь плавится при 1420-1540°C
- При скольки градусах плавится нержавейка: 1400-1450°C для аустенитных марок типа 304 и 316, до 1510°C для ферритных марок
Поэтому вопрос как растопить сталь или как переплавить сталь упирается в необходимость достичь минимум 1400°C, что возможно только в промышленном оборудовании.
Плавка нержавеющей стали в индукционных печах и другие способы
Плавка нержавеющей стали в индукционных печах — наиболее точный метод как получают нержавеющую сталь малыми партиями. Замкнутая камера для плавки стали в индукционной печи исключает контакт с воздухом и угар хрома.
Бессемеровский способ выплавки стали — продувка жидкого чугуна воздухом в конвертере Бессемера. Томасовская сталь — вариант того же процесса, но с основной футеровкой для удаления фосфора. Оба способа сегодня устарели и для нержавеющей стали не применяются.
Как делают нержавейку из лома: можно ли переплавить сталь
Можно ли переплавить сталь? Да, и нержавеющая сталь производство на 60-70% состоит из вторичного сырья. Переплавка стали — основа электросталеплавления. Лом нержавейки сортируют по маркам и снова плавят в электропечах с добавлением ферросплавов. Это ответ на вопросы как переплавить сталь и можно ли переплавить сталь без потери свойств — да, при соблюдении технологии легирования.
Плавка нержавейки в домашних условиях — возможна ли
Частый запрос — плавка нержавейки в домашних условиях и как плавят сталь вне завода. Теоретически как выплавлять металл в домашних условиях можно в небольшой индукционной печи, но на практике как из железа сделать сталь или как сделать сталь нержавеющей дома невозможно по причинам:
- Нужна температура 1400°C и выше
- Нужна замкнутая камера для плавки стали и защита от окисления
- Невозможно точно дозировать хром и никель без лаборатории
- Нужна очистка железа от примесей и рафинирование
То, что получится при попытке как растопить сталь в кузнечном горне — будет просто перегретый и окисленный металл без коррозионной стойкости.
Кто создал нержавеющую сталь
Кто создал нержавеющую сталь? Официально изобретателем считается английский металлург Гарри Бреарли. В 1913 году он, экспериментируя с добавками хрома к стали для оружейных стволов, заметил, что образец с 12,8% хрома не ржавеет. Это и стало стартом как металл сделать нержавеющим в промышленных масштабах.
Как делают сталь vs как делают нержавеющую сталь: в чем разница
| Параметр | Как делают сталь обычную | Как делают нержавеющую сталь |
|---|---|---|
| Сырье | Чугун + лом + известь | Лом + феррохром + ферроникель |
| Печь | Конвертер, ЭДП | ЭДП, индукционная печь |
| Легирование | Минимальное | Обязательно 10,5%+ хрома |
| Как плавят метал | Окисление углерода | Окисление + сохранение хрома |
| Цена | Низкая | В 3-5 раз выше |
Нержавеющая сталь получение всегда дороже, потому что требует дорогих легирующих и сложной доводки.
FAQ
Как делают нержавеющую сталь кратко?
Как делают нержавеющую сталь: в электродуговой или индукционной печи расплавляют стальной лом, очищают от примесей, вводят не менее 10,5% хрома и никель, рафинируют и разливают в слябы. Так сталь становится нержавеющей.
Какой элемент добавляют в сталь чтобы получить нержавейку?
Какой элемент добавляют в сталь чтобы получить нержавейку — хром. Для получения нержавеющей стали в ее состав вводят от 10,5% до 30% хрома. Без него как металл сделать нержавеющим невозможно.
Что добавляют в сталь для получения нержавеющей стали кроме хрома?
Что добавляют в сталь для получения нержавеющей стали: никель для пластичности, молибден для стойкости к кислотам, титан и ниобий против коррозии швов. Точный набор зависит от марки.
Как из железа сделать сталь?
Как из железа сделать сталь: железо в виде чугуна с 4% углерода продувают кислородом в конвертере или электропечи, выжигая углерод до 0,02-2,14%. Это и есть переработка чугуна в сталь.
В какой печи получают сталь из чугуна?
В какой печи получают сталь из чугуна сегодня — в кислородном конвертере и электродуговой печи. Исторически — в бессемеровском конвертере и мартене. В какой печи из чугуна выплавляют сталь на современных заводах — чаще всего в конвертере с последующей доводкой в ковше.
В каких печах получают сталь для нержавейки?
В каких печах получают сталь нержавеющую — в электродуговых и индукционных печах. Выплавка стали в электропечах позволяет точно сохранить хром, а плавка нержавеющей стали в индукционных печах дает максимальную чистоту.
При скольки градусах плавится нержавейка?
При скольки градусах плавится нержавейка — в диапазоне 1400-1450°C для самых ходовых марок 304 и 316. Температура плавления чуть ниже, чем у углеродистой стали, из-за легирующих.
Как плавят сталь на заводах?
Как плавят сталь на заводах: шихту загружают в замкнутую камеру для плавки стали — электродуговую печь, расплавляют дугой, продувают кислородом, очищают шлаком, легируют ферросплавами и разливают.
Как производится нержавеющая сталь и как изготавливают нержавейку?
Как производится нержавеющая сталь и как изготавливают нержавейку — это полный цикл: резка шихты, плавка в электропечи, очистка железа от примесей, легирование хромом, рафинирование AOD, непрерывная разливка и прокатка. Так получают как литую нержавеющую сталь, так и готовый прокат.
Можно ли переплавить сталь и как переплавить сталь?
Можно ли переплавить сталь — да. Переплавка стали в электропечи — стандартный процесс. Как переплавить сталь правильно: рассортировать лом по маркам, расплавить под шлаком, скорректировать состав ферросплавами и рафинировать. Вопрос как плавят сталь повторно решается тем же оборудованием.
Что такое бессемеровский способ выплавки стали и томасовская сталь?
Бессемеровский способ выплавки стали — продувка жидкого чугуна воздухом в конвертере Бессемера для выжигания углерода. Томасовская сталь — его разновидность с основной футеровкой для удаления фосфора. Оба метода устарели и заменены кислородно-конвертерным.
Как получается нержавейка и как делается нержавеющая сталь?
Как получается нержавейка и как делается нержавеющая сталь — за счет введения хрома, который создает защитную пленку. Как получается нержавеющая сталь с разными свойствами — варьированием количества никеля, молибдена и углерода при плавке.