Экскурсия — о технических условиях на стальную продукцию

Экскурсия проводится в IX классе при изучении способов про­изводства стали и особенностей составления технической документации на сталелитейную продукцию производства. О разработке технических условий на стальную металлопродукцию учителем проводится подготовительный урок.

Выплавка стали — об условиях и задачах

О технических условиях на стальНа уроке учитель сообщает, что основным сырь­ем для выплавки стали является чугун. Массовая доля чугуна, идущего на переработку в сталь, достигает 88—90%. Остальной чугун используется для литья. Учитель объясняет, в чем состоит задача выплавки стали из чугуна, демонстрирует диаграмму сравнительного состава пере­дельного чугуна и наиболее распространенной среднеуглеродистой стали. Анализируя ее, учащиеся приходят к выводу, что для получения стали из чугуна необходимо понизить до требуе­мой нормы содержание элементов — углерода, кремния, марганца., как можно полнее удалить вредные примеси — фосфор и серу. Учащимся предлагают подумать, как, по их мнению, можно эту задачу разрешить. Обсудив различные варианты, учитель подводит итоги: углерод, кремний, марганец и другие элементы следует окислить в расплавленном чугуне кислородом и удалить нелетучие оксиды в виде шлака, а летучие — в виде пара и газов. Отмечается, что в основе доменного производства чугуна ле­жат процессы восстановления оксидов железа оксидом углеро­да (П), а основу производства стали из чугуна составляют процессы окисления углерода, кремния, марганца и других элементов, содержащихся в чугуне.

О соблюдении техники безопасности на предстоящей экскурсии

Учащихся предупреждают об экскурсии в сталеплавильный цех, где они смогут познакомиться с различными способами полу­чения стали в промышленности — кислородно-конвертерным, мартеновским и электроспособом. Учитывая, что сущность различных способов получения стали одинакова, рассматривают химические реакции сталеплавильного производства. Записывают уравнения реакций окисления железа, кремния, марганца, фосфора, углеро­да и обсуждают условия получения высококачественной стали, рас­хода как можно меньшего количества теплоты на единицу массы стали, проведения процесса с максимальной скоростью и с высо­кой производительностью.

Экскурсия - о технических условияхИсточником знаний для учащихся о технологии переработки чугуна на сталь разными способами, об устройстве и принципе ра­боты основных аппаратов могут быть вместо рассказа учителя соответствующие фрагменты учебных кинофильмов «Металлургия чугуна и стали» и  «Бессемеровский процесс с кис­лородным дутьем». После их просмотра более подробно останавливаются только па кислородно-конвертерном способе. Мартенов­ский способ рассматривают лишь в общих чертах, сравнивая его с кислородно-конвертерным и отмечая при этом положительные стороны и недостатки. С производством стали в электропечах учащиеся знакомятся по учебнику. Вопрос о разливке стали полностью пере­носится на экскурсию.

Об условиях вступительной беседы перед экскурсией

Экскурсия. Во время вступительной беседы экскурсовод сооб­щает учащимся некоторые исторические условия о производстве стали, необходимые для сознательного понимания кислородно-конвертерного способа. В 1856 г. английскому изобретателю Бес­семеру впервые удалось переделать чугун в сталь. Он продул сжа­тый воздух через расплавленный чугун (1200—1300 С) и получил жидкую сталь. Благодаря быстрому протеканию условий экзотермических реакций окисления железа, кремния, марганца кислородом воздуха температура повышалась до 1600С, то есть выше, чем температура плавления стали, которая при этом получалась из чугуна в резуль­тате окисления углерода. Весь процесс заканчивался за 15 мин. Аппарат для его проведения — конвертер — грушевидный сталь­ной кожух с отверстием (горловиной) в верхней части, футеро­ванный кирпичом. Воздух подавался в бессемеров­ский конвертер снизу, через отверстия в днище. Вращением око­ло горизонтальной оси аппарат устанавливали в горизонтальном положении для заливки чугуна и выпуска стали или в вертикальном положении для продувания воздухом.

Исторические условия, способствующих развитию и совершенствованию производства

Для того чтобы выделялось достаточное количество теплоты, чугун должен содержать до 2—3 % кремния и до 1—1,5% мар­ганца. Это требует повышенного расхода кокса во время выплавки такого чугуна. Кроме того, при использовании кислой футеровки (динас) массовая доля фосфора и серы в чугуне не должна была превышать 0,07%, потому что их удаление при переработке чугу­на в сталь не происходит, а введение основных флюсов невоз­можно.

Заменив кислую футеровку конвертера на основную, из доло­митового кирпича (CaO·MgO), английский металлург С.Томас в 1877 году разработал способ передела чугунов, массовая доля фос­фора в которых достигала 2,4%, а содержание кремния неболь­шое. Следовательно, теплота выделялась преимущественно в ре­зультате окисления фосфора. Получившийся оксид фосфора (V) связывался оксидом кальция, добавляемым в качестве флюса, и образовывал шлак (томасшлак), который использовался как фос­форное удобрение.

Подчеркивают, что и в том, и в другом способах переработки чугуна в сталь нельзя использовать скрап, а качество стали, вслед­ствие растворения в ней азота из продуваемого воздуха, ниже чем у мартеновской.

В 1953 г. в Австрии был разработан кислородно-конвертерный способ переработки. В нашей стране производство стали растет преимущественно за счет выплавки ее по этому способу.