tema nr 9 - elaborarea

8/18/2019 Tema Nr 9 - Elaborarea

http://slidepdf.com/reader/full/tema-nr-9-elaborarea 1/23

TEMA nr. 9

Elaborarea metalelor şi aliajelor

Tema are ca obiectiv prezentarea noţiunilor principale referitoare la

elaborarea fontelor şi oţelurilor şi a influenţei structurii primare asupra

proprietăţilor.

Timp de studiu 4 ore.

9.1 Generalităţi

Minereu = conglomerat de substanţe minerale, în care unul sau mai multe

metale se găsesc în cantitate sufucientă extragerii economice.

Metalele se găsesc în minereuri în stare liberă (nativă) – Au, Pt, Ag, Cu sau sub

formă de combinaţii cimice – oxi!i, silicaţi, carbonaţi, sulfuri (ma"oritatea

metalelor). #rice minereu, conţine în afara mineralului metalifer util $i o %arte

sterilă, denumită gangă.

&n sco%ul aducerii la starea necesară %relucrării %rin %rocese metalurgice,

minereurile se su%un unor o%eraţii de preparare (sf'r'mare, clasare, concentrare,transformarea minereurilor mărunte în bucăţi) care au ca obiectiv %rinci%al

înde%ărtarea %arţială a sterilului.

cema generală de %relucrare metalurgică a unui minereu concentrat cu%rinde

următoarele eta%e

- etapa de extragere, în care din minereul concentrat se obţine metalul/aliajul

brut care are, încă un conţinut ridicat de im%urităţi*

- etapa de afinare în care metalul+alia"ul brut se transformă în metal/aliaj

tehnic, cu un conţinut mai redus de im%urităţi*

- etapa de rafinare în care metalul+alia"ul industrial se transformă în

metal/aliaj pur , %ractic fără im%urităţi.

Pentru reali!area acestor eta%e se folosesc următoarele %rocedee

- procedee pirometalurgice care se reali!ea!ă la tem%eraturi înalte, cu

materialele %arţial sau total to%ite* tem%eratura necesară se obţine %rin

arderea unor combustibili sau ca irmare a unor reacţii exoterme. Pentru



înde%ărtarea sterilului se folosesc fondanţi cu natura cimică inversă

sterilului. -ondanţii aci!i (ba!ici) se combină cu ganga ba!ică (acidă)

form'nd zgura, cu rol tenologic im%ortant în desfă$urarea %roceselor

metalurgice de elaborare.

- procedee hidrometalurgice, la tem%eraturi "oase, minereurile

solubili!ate sunt %reci%itate din soluţie (de obicei %rin electroli!ă).

- procedee electrometalurgice:

o electrotermice – energia electrică serve$te doar la reali!area

tem%eraturilor înalte necesare*

o electrochimice – energia electrică serve$te la electroli!a soluţiilor

sau a to%iturilor.

9.2 Metalurgia fontei

&ntreg ansamblul de %rocese $i o%eraţiuni care se fac în sco%ul extragerii

fierului din minereuri, al %roducerii fontei $i oţelului $i %relucrării acestora sub

formă de semifabricate, se constitue ca un domeniu distinct al metalurgiei, $i anume,metalurgia fierului numită siderurgie. A$a cum se %re!intă în scema din figura .,

extragerea fierului din minereu are loc în furnal, re!ult'nd fontă brută $i !gură.

Obţinerea fontei era situaţia de nedorit la elaborarea lupelor, fiind rezultatul creşteriitemperaturii în cuptor ca urmare a folosirii foalelor acţionate cu ajutorul energiei apei. entruevitarea ei se luau stricte măsuri de conducere a operaţiilor, inclusiv pedepsirea celor care, dinneatenţie, ajungeau să producă acest !pig iron" #fier porcesc$. %actorul &otăr'tor în

dezvoltarea producţiei de fontă a fost marcat în ()*4, c'nd +. ort a stabilit primul procedeude reducere indirectă a fontei şi obţinerea oţelului, astfel că astăzi - din cantitatea de fontă produsă în furnal este destinată afinării.

/



-igura .0e%re!entarea scematică a %rinci%alelor %rocedee de obţinere $i %relucrare a fontei $i oţelurilor

A. Materiile prime şi materialele folosite la elaborarea fontei brute sunt

minereurile, fondanţii $i combustibilii.

Minereurile de fier conţin ca minerale de ba!ă oxi!i, carbonaţi sau sulfuri.

Princi%alele minereuri folosite sunt1 Magnetita (-e2#3, cu un conţinut teoretic de 4/,35 -e)* minereurile de magnetită conţin,

de obicei, 63 7 65, se %re!intă sub formă de mase grăunţoase com%acte (dificil de sfăr'mat) $isunt greu reductibile (din care cau!ă se asocia!ă cu alte minereuri).

1 8ematita (-e/#2 1 495 -e)* minereurile de ematită conţin 66 7 495 -e, suntcom%acte $i foarte sărace în im%urităţi (, P).

1 :imonită (-e/#2.n8/#)* minereurile de limonită conţin 26 7 665 -e, sunt bogate în

im%urităţi (P, , As) $i combinaţii cimice ale altor metale (Mn, ; etc.).1 iderita (-eC#2)* minereurile de siderită se folosesc, du%ă ce în %realabil au fost su%useunei o%eraţii de %ră"ire (-eC#2→-e#+C#/), %entru îmbogăţirea în -e a minereului.

1 Pirita (-e)* se folosesc cenu$ile de %irită ce conţin 39 7 <9 5 -e, obţinute ca re!iduurila fabricile de acid sulfuric, du%ă %ră"irea %iritei.

Pentru elaborarea fontelor de afinare, ca adaos în furnal, se utili!ea!ă $i minereuri demangan (Mn#/ 1 %irolu!ită, Mn2#3 1 ausmanită, Mn/#2 1 braunită, Mn/#.8/# 1 manganită,MnC#2 1 rodocro!ită, Mni#2 1 rodonit).

ondanţii cei mai frecvent folosiţi la elaborarea fontelor brute sunt calcarele

(fondanţi ba!ici), deoarece minereurile de fier u!uale au ganga alcătuită din i#/ $iAl/#2 (acidă).

:a furnalele care lucrea!ă cu ba!icitate ridicată (cifra de ba!icitate a !gurelor se ex%rimă %rin ra%ortul dintre suma concentraţiilor oxi!ilor ba!ici 1 Ca#, Mg#, Mn#, -e# $i sumaconcentraţiilor oxi!ilor aci!i 1 i#/, P/#6, Al/#2, =i#/) se folosesc ca fondanţi calcare dolomatice(carbonat dublu de magne!iu $i calciu, natural). &n ca!ul minereurilor aluminoase sau foarte

bogate în fier $i atunci c'nd cenu$a este ba!ică, se folosesc fondanţi aci!i nisi%ul de r'u, %ietri$ul,cuarţita etc.

Combustibilii folosiţi la elaborarea fontelor brute au dublu rol1 reali!ea!ă căldura necesară to%irii încărcăturii furnalului*

2



1 %artici%ă la reali!area reacţiilor cimice din furnal (reducerea oxi!ilor,

carburarea fierului redus etc.).

Combustibilii utili!aţi în furnal sunt cocsul (cel mai folosit) $i mangalul.

Cocsul metalurgic trebuie să %re!inte următoarele caracteristici

1 %utere calorică mare 1 <699 7 4999 >cal+>g*1 %oro!itate ridicată*1 re!istenţă la sfăr'mare*1 conţinut redus de a%ă, materii volatile $i cenu$ă (max. 35)*1 conţinut scă!ut de sulf (max. ,65).Mangalul (cărbune de lemn, obţinut %e cale artificială) se utili!ea!ă numai la elaborarea

fontelor de calitate su%erioară, fiind li%sit de sulf. &n ultimul tim%, se folosesc în furnale $icombustibilii auxiliari (metan, %ăcură, ga! de cocserie) care înlocuiesc %arţial cocsul, care estescum%. &n ţările mari %roducătoare de energie electrică se folosesc furnalele electrice, în carecăldura necesară %entru to%irea încărcăturii se obţine cu a"utorul arcului electric (%rocedeuelectrotermic), cocsul av'nd numai rol de agent reducător.

Materialele auxiliare folosite la elaborarea fontelor brute ($i a altor alia"e)

sunt materiale refractare (%entru că%tu$irea agregatelor termice utili!ate în

metalurgie), aerul sau oxigenul $i a%a de răcire. Caracteristicile materialelor

refractare (structurale, termice, mecanice, electrice $i cimice) sunt determinate, în

%rinci%al, de com%o!iţia lor cimică.

&n %ractică se utili!ea!ă următoarele ti%uri de materiale refractare

1 refractare silicioase, de ti% acid* conţin /5 $i au refractaritate ridicată (∼ 499°C)*1 refractare silicoaluminoase, de ti% semiacid* conţin %este 65 i#/+Al/#2, ti%ulre%re!entativ în constituie $amotele (29 7 395 Al/#2)*

1 refractare magne!iene, de ti% ba!ic* conţin %este <95 Mg#+Al/#2+Ca#*1 refractare carbonice (grafitice $i cărbunoase)*1 materiale refractare s%eciale, ca betoane $i mortare refractare ceramometalice, fibrele

refractare folosite %entru re%ararea agregatelor de elaborare sau %entru confecţionarea %ărţilor %uternic solicitate termic, mecanic sau cimic ale agregatelor de elaborare.

!. Agregate şi in"talaţii folo"ite la elaborarea fontei brute

?nitatea %roducătoare de fontă brută într1o u!ină siderurgică este "ecţia de

furnale alcătuită din următoarele agregate $i instalaţii %rinci%ale furnalul, instalaţia

de încărcare, instalaţia %entru insuflarea $i %reîncăl!irea aerului, instalaţia %entru

ca%tarea $i e%urarea ga!ului de furnal, instalaţiile %entru evacuarea fontei $i !gurei

din furnal, instalaţii auxiliare $i de automati!are, care sunt %re!entate în figura ./.

3



-igura ./ecţia de furnale

-urnalul este un cu%tor vertical (figura /./), format din două trunciuri de con numitecuvă $i etala" unite cu ba!ele mari %rintr1un cilindru de înălţime mică faţă de diametru, numită

%'ntece, a$e!ate %e un alt cilindru numit creu!et, vatră sau ba!in, tot ansamblul fiind susţinut de o

fundaţie cores%un!ătoare. @idăria refractară (3) este consolidată fie %rin inele metalice, fie %rintr1omanta sudată din oţel (grosimea tablei 6 7 26 mm) %revă!ută cu orificii regulate %entru %ene derăcire a !idăriei. rosimea !idăriei refractare varia!ă funcţie de mărimea furnalului de la 9,6 7 /m, calitatea ei fiind funcţie de regimul termic al !onei.

6



-igura .2ecţiune %rintr1un furnal

1 fundaţie* / 1 blocuri refractare* 2 1 manta metalică* 3 1 cărămidă refractară* 6 1 st'l%i su%ort* < 1 gura de fontă*4 1 gura de !gură* B 1 elemente de răcire a etala"ului* 1 tor de aer cald* 9 1 gură de v'nt* 1 inel de susţinere alcuvei* / 1 manta de oţel* 2 1 blinda"ul cu%olei* 3 1 con %entru încis gura furnalului* 6 1 %'lnia conului* < 1

conductă %entru evacuarea ga!ului de furnal

:a %artea inferioară a vetrei segăse$te gura de fontă (<) %rin care se scurgefonta licidă $i defa!ată cu 9° sau B9°,gura de !gură (4) %entru scurgerea !guriilicide. le sunt încise %rin dis%o!itives%eciale acţionate idraulic sau %neumatic.&n !ona de înt'lnire vatră 1 etala" există unnumăr im%ar de guri de v'nt (9) %rin careaerul cald, de la %reîncăl!itorul (CaD%er) %eaer, adus în conducta inelară de aer cald (),intră sub %resiune în furnal. urile de v'nt

sunt confecţionate din bron! fosforos, au %ereţii dubli $i sunt răcite cu a%ă. Pereţiicreu!etului $i ai etala"ului sunt răciţi cu

%erdele de a%ă (B). Cu%ola furnaluluicu%rinde sistemul de alimentare (3 1 cu consim%lusau dublu), sistemul de încis gurafurnalului %entru a nu se %ierde ga!ele dincu%tor $i sistemulde evacuare a ga!ului (<).Aerul se insuflă în furnal cu a"utorul unor turbosuflante în cantitate de 6999 7 6699

Em2+t fontă elaborată. Presiunea aerului

insuflat este de ,3 7 /,6 daE+cm/ (atm) $item%eratura de 99 7 299 F.

<

Figura 9.4Secţiune prin recuperatorul Coowper



Presiunea este necesară %entru ca aerul să %rimească o anumită vite!ă de circulaţie %rin furnal $i %reîncăl!irea datorită fa%tului că la fiecare sută de grade su%raîncăl!ire %roductivitatea cre$te cu 27 65. Ge%ă$irea tem%eraturii de 299 Fg %une %robleme s%eciale de materiale necesare.

Preîncăl!irea aerului se face în instalaţii s%eciale numite %reîncăl!itoare sau recu%eratoareCoD%er (%reîncăl!itoare de aer cu grătar ceramic inventate în B64 de A. . CoD%er) %re!entateîn figura /.29. Preîncăl!itorul funcţionea!ă în douăîncăl!ire $i răcire. &ncăl!irea se reali!ea!ă

astfel ga!ul de furnal (B) $i aerul (3) se amestecă $i se a%rinde în camera de ardere (6) $i trece laco$ () %rintr1o reţea de camere de cărămidă refractară (<) încăl!indu1se la 99 7 299 F.0ăcirea %reîncăl!itorului înseamnă încăl!irea aerului rece insuflat %rin recu%eratorul încăl!it. Aerulrece se insuflă %rintr1o conductă () în camerele calde, fiind condus la furnal (conducta 9).Geoarece încăl!irea se reali!ea!ă într1un tim% dublu faţă de răcire, la un furnal se lucrea!ă cu

baterii de trei recu%eratoare (două în fa!a de încăl!ire $i unul răcire).

#. $roce"ele metalurgice %n furnal

laborarea fontei brute în furnal are loc în urma interacţiunii reci%roce a

încărcăturii (minereul, fondanţii $i cocsul dis%use în straturi alternative) ce descrieun flu0 descendent $i aerul $i ga!ele în flu0 ascendent. &n tim%ul funcţionării se

crea!ă %atru !one de regim termic

1 zona de preîncălzire, cu tem%eratura %'nă la 399°C, în %artea su%erioară a

cuvei*

1 zona de reducere, cu tem%eratura %'nă la B99°C* are loc reducerea oxi!ilor

de fier în succesiunea -e/#2→-e2#3→-e#→-e*1 zona de carburare, cu tem%eratura %'nă la /99°C* se formea!ă -e2C*

1 zona de topire, cu tem%eratură %'nă la B99 7 99°C* fonta se to%e$te

că!'nd în creu!et îm%reună cu !gura, care fiind mai u$oară se se%ară la su%rafaţa

băii de fontă to%ită.

Procesele fi!ico 1 cimice din furnal sunt- arderea combu"tibililor:

C # C# H mol

C# C C# H

+ → +

+ → −

/ / ,

/ /

39<4/

/

I( + )

1 pierderea apei de hidratare şi a apei de cri"talizare din %ncărcătură&- %ndepărtarea materiilor 'olatile din coc"&1 di"ocierea carbonaţilor , care are loc în !ona tem%eraturilor înalte, %rin reacţii endoterme

cu consum mare de căldură*1 reducerea oxizilor:a$ reducerea o0izilor de fier %oate fi reducere indirectă, cu C#, în urma următoarelor

reacţii exoterme

2 /2

/ 2 2 3 / 2

2 3 / 3

/ 6

-e # C# -e # C# H C# C# -e# C# H

C# -e C# H C

+ → + +

+ → + +

+ → + +

... 399 -e

-e# ... B99

↓ @ona de reducere

4



(&n %aralel are loc formarea C#)sau reducere directă la tem%eraturi înalte, conform reacţiei endoterme

-e# C -e C# H+ → + − <

b) reducerea oxi!ilor de mangan se reali!ea!ă similar (în tre%te)*c) arsurile (tunderul) de la cu%toarele de încăl!it lingouri $i altele, introduse în încărcătură

se reduc direct (în !ona tem%eraturilor înalte) în %re!enţa fondantului (Ca#).d) fosforul intră în încărcătură sub formă de fosfaţi (Ca 2P/#B 1 fosfat acid de calciu). &n!ona tem%eraturilor înalte oxidul de fosfor este redus u$or de carbon (reducere directă) $i, caurmare, fosforul din materia %rimă se regăse$te integral în baia de fontă to%ită.

e) sulful intră în furnal sub formă de -e. &n !ona tem%eraturilor cele mai înalte (a gurilor de v'nt) sulfurile sunt reduse de oxi!ii de calciu sau de magne!iu %rin intermediul carbonului.ulfurile re!ultate trec în !gură, reali!'ndu1se astfel o desulfurare a încărcăturii iniţiale.

f) $i oxi!ii altor metale, care se găsesc în încărcătură se reduc, astfel1 oxi!ii de =i, Cr, ; se reduc direct, la tem%eraturi înalte*1 oxi!ii de Ei se reduc mai u$or dec't cei ai fierului (direct, indirect $i cu idrogen)*1 oxi!ii de Pb se reduc cu C sau -e* %lumbul re!ultat este insolubil în -e $i se de%une %e vatră,

%erfor'nd1o*1 oxi!ii de @n se reduc u$or $i la tem%eratura din furnal se va%ori!ea!ă de%un'ndu1se %e !idăriafurnalului, degrad'nd1o.

1 carburarea fierului metalic, formarea cementitei $i %rin aceasta a fontei înce%e laa%roximativ B9°C $i se intensifică o dată cu cre$terea tem%eraturii. Carburarea fierului estefavori!ată de %re!enţa elementelor carburigene (Cr, ;, Mn, =i) $i îm%iedicată de %re!enţa i, P, .

1 topirea "terilului în %re!enţa fondanţilor $i a cenu$ii cu formarea !gurei. Aceasta trebuiesă aibă loc du%ă reducerea fierului, deoarece, în ca! contrar, -e# trece în !gură. @gura se se%arău$or la su%rafaţa băii de fontă to%ită, reţine elementele nedorite $i are rol de %rotecţie a acestuia.

(. )xploatarea furnalului Punerea în funcţiune a furnalului cu%rinde trei fa!e uscarea, um%lerea $i %ornirea. &ntim%ul cam%aniei de lucru, care este de < 1 B ani, %ot interveni o%riri %entru re%araţii, care %ot fio%riri scurte (%'nă la / 7 3 ore), mi"locii (între 3 ore $i 6 !ile). e mai execută o%riri definitivecu golirea furnalului, %entru re%araţie ca%itală. =oate o%ririle se execută du%ă evacuarea dincreu!et a fontei $i !gurei.

Conducerea %rocesului de elaborare a fontei brute în furnal înseamnă stabilirea regimuluitenologic de funcţionare normală, su%ravegerea continuă a desfă$urării %rocesului $i intervenţia

%rom%tă %entru reglare, atunci c'nd se constată devieri de la regimul stabilit (regimul detem%eraturi din creu!et $i modul cum coboară încărcătura).0egimul tenologic cu%rinde regimulde încărcare $i de suflare $i la graficul evacuărilor, funcţionarea normală fiind controlată $i indirect

%rin com%o!iţia cimică a fontei brute elaborate.Princi%alele de!avanta"e $i avarii ce %ot interveni în ex%loatare sunt1 mersul rece (răcirea %uternică a creu!etului $i a %ărţii inferioare a furnalului)*1 mersul greu $i agăţurile (încărcăturii)*1 li%iturile (de%uneri de materiale %e %ereţii cubei care înrăutăţesc cobor'rea încărcăturii $icirculaţia ga!elor)*1 %erforările de creu!et*1 ex%lo!ii de ga!e.Practica elaborării fontei în furnal a făcut %rogrese uria$e, în s%ecial înce%'nd din anul 69. Gacăîn anul 29, la u!inele August =Jssen 8Ktte (ermania) un furnal reali!a o %roducţie record de999 t fontă %e !i, în octombrie 46 la u!ina FiDitsu, a%arţin'nd firmei Ei%%on teel Co.

(Ia%onia) s1a %us în funcţiune un furnal cu o %roducţie !ilnică de %este 999 t (volumul interior alfurnalului este de 329 m2).?n astfel de furnal înregistrea!ă următoarele consumuri1 minereuri $i adaosuri B.999 t+!i*

B



1 cocs 6.999 t+!i*1 aer 669.999 Em2+oră*1 a%ă %entru răcire 3.999 m2+oră*Pe l'ngă fontă, din furnal mai re!ultă1 ga! de furnal 499.999 Em2+oră*1 !gură 2.699 t+!i.

). $rodu"ele furnalului

Produsele finite ale %rocesului metalurgic din furnal sunt fonta brută, zgura

şi gazul de furnal.

onta brută de furnal (numită $i fontă de %rimă fu!iune) conţine obi$nuit /,2

7 65 C $i cantităţi acce%tabile ca i, Mn, , P etc. a se clasifică du%ă mai multe

criterii, cel mai im%ortant fiind domeniul de utili!are. Gin acest %unct de vedere se

deosebesc fonta %entru turnătorie, %entru afinare (oţelărie) $i fonte s%eciale.

%onta brută pentru turnătorie numită $i fontă cenu$ie sau silicoasă conţine o

masă metalică de ba!ă i%oeutectică, eutectică sau i%ereutectică $i grafit se%arat

din cementită sub formă de grafit lamelar. Conţinutul în C este de 2,6 7 65, i /

7 25 $i im%urităţi. iliciul favori!ea!ă se%ararea grafitului, ceea ce1i conferă o

bună fluiditate (grafitul solid la tem%eratura de to%ire a fontei asigură su%rafeţe de

alunecare cu frecare redusă). Gatorită conţinutului ridicat de im%urităţi, această

fontă se livrea!ă sub formă de lingouri turnătorilor %entru elaborarea fontelor de a

doua fu!iune. &n mod exce%ţional, ea se %oate utili!a $i %entru turnarea unor %iesede

dimensiuni foarte mari, %uţin %retenţioase.

%onta brută pentru afinare, numită $i fontă albă sau manganoasă conţine 7

25 Mn. -luiditatea ei la tem%eratura de to%ire este slabă* se utili!ea!ă la elaborarea

oţelului. %onta brută specială este cenu$ie sau albă, cu un %rocenta" mai ridicat de

elemente de aliere. -onta cu 6 7 /65 Mn se nume$te oglindă, cu 6 7 65 i

silicioasă, cu %rocenta" ridicat de i $i Mn 1 silicomanganoase. :a %rocenta"e %este

/65 com%onente de aliere, %rodusul se nume$te feroalia" (ferosiliciu, feromangan

etc.) $i se utili!ea!ă în oţelărie %entru aliere sau ca de!oxidanţi.

*gura de furnal este un %rodus licid (la evacuarea din furnal) format din amestec de

com%u$i cimici ca i#/, Ca#, Mn#, Al/#2, Mg#, -e#, Ca, Mn etc. Are greutatea s%ecifică de/,6 7 2 daE+dm2 $i tem%eratura între 299 7 699 F. :a solidificare devine %oroasă av'nd oculoare funcţie de com%usul cimic %re%onderent (cenu$ie, ver!uie, ro$iatică etc.). Gu%ă felul de



răcire utili!at se deosebesc !guri de furnal răcite în aer (concasate $i sortate), granulate sauex%andate. ?tili!area !gurii este foarte variată. Ge exem%lu, !gura răcită în aer este folosită la

%avarea drumurilor, vată minerală, terasamente, filtre etc., !gura granulată 1 fabricarea varului $icimentului de !gură, betoane etc., !gura ex%andată 1 i!olări termice, cărămi!i etc..

+azul de furnal este un amestec Co, 8/, C83, 8/# etc.. l antrenea!ă o cantitate de %raf în sus%ensie ( 7 39 g+m2) de care se curăţă brut în a$a numiţii saci de %raf ai furnalului, urmată

de curăţarea semifină cu s%ălare. ste un combustibil cu %utere calorică slabă (999 >cal+Em2

) $ise utili!ea!ă a%roa%e integral %entru încăl!irea coD%erelor.

. )laborarea fontelor de a doua fuziune

-ontele utili!ate %entru turnarea în

%iese (%re!entate în =ema nr.6) se obţin %rin

elaborare secundară (a doua fu!iune), din

fonte brute de furnal (-F 1 fonte brute %e

ba!ă de cocs sau -: 1 fonte brute %e ba!ă de

mangal). Prin elaborare secundară se obţin

fonte cu com%o!iţia cimică mai bine

delimitată dec't în ca!ul fontelor brute, cu

un conţinut mai redus de im%urităţi $i aliate

conform mărcii $i domeniului de utili!are.

Cel mai răs%'ndit agregat metalurgic %entru elaborarea fontelor de a doua fu!iune estecubiloul (ve!i figura .6) 1 un cu%tor cilindric vertical ce lucrea!ă, ca $i furnalul, %e %rinci%iulcirculaţiei în contracurent a încărcăturii $i ga!elor. Mantaua cubiloului () se confecţionea!ă dintablă de oţel sudată $i este că%tu$ită la interior cu !idăria refractară de $amotă (/). &ncărcăturacubiloului, formată din fontă brută, fier, fontă vece, fondanţi (calcar), feroalia"e $i cocs.

Aceste materiale se introduce în straturi alternante, %rin u$a de încărcare (2). Aerul necesar elaborării se suflă %rin găurile de v'nt (3) a$e!ate %e / 7 2 r'nduri, la %artea inferioară acubiloului. -onta $i !gura to%ită se evacuea!ă din creu!etul cu%torului (6) în creu!etul fix sau

basculant (<)* sco%ul %rinci%al al antecreu!etului este de a acumula o cantitate mai mare de fontă

licidă, %entru a da %osibilitatea turnării %ieselor mari, folosind cubilouri de ca%aciatate mică.Gimensiunile %rinci%ale ale cubiloului sunt diametrul interior al că%tu$elii 9,< 7 ,< m $i

înălţimea utilă 2 7 4 m* aceste dimensiuni se stabilesc în funcţie de %roducţia orară de fontă cetrebuie să o reali!e!e cubiloul (de obicei 2 7 < t+oră). Procesele fi!ico 1 cimice ce se desfă$oarăîn cubilou sunt asemănătoare celor din furnal. Prin reacţiile cimice ce au loc între încărcătură,aflată continuu într1un flux descendent $i ga!ele fierbinţi, ce formea!ă un curent ascendent, re!ultăfontă $i !gură în stare to%ită.

-onta obţinută are com%o!iţia modificată faţă de fonta brută folosită la elaborarea ei,deoarece în cubilou au loc %rocese de diluare între fonta brută, fierul $i fonta vece dinîncărcătură $i reacţii de oxidare a siliciului $i manganului, oxi!ii formaţi trec'nd în !gură. =recereafontei to%ite obţinute %rin %atul de cocs determină cre$terea într1o oarecare măsură a conţinutului

ei în carbon $i sulf. &n ca!ul în care este im%us un conţinut mic de sulf se %rocedea!ă ladesulfurarea fontei, în oala de turnare sau în antecreu!et, %rin tratare cu carbonat de sodiu, sulfatde sodiu sau carbură de calciu (carbid).

9

Figura 9.5. Cubiloul

1 – manta; 2 – zid[rie; 3 – uşa de nc[rcare;

4 – guri de !"nt; # – creuzet; $ %



Modificatorii (ca $i elementele de aliere etc.), se introduc în încărcătura cubiloului subformă de feroalia"e (ferosiliciu, silicocalciu) sau în oala de turnare (Mg).

9.3 Metalurgia oţelului

Procedeul %irometalurgic curent de obţinere a oţelurilor este reducerea

indirectă (afinare) folosind ca materie %rimă fonta brută.. &n funcţie de agregatul de

elaborare folosit $i de marca deoţel elaborată se %oate folosi în încărcătură $i fier

veci, de$euri de fier etc. Ge asemeni, ca materiale sunt folosite fondanţi, materialeoxidante (minereu de fier, arsură de fier, aer, oxigen) $i combustibili.

Procesele metalurgice ce au loc se desfă$oară în sistemul eterogen format din

o fa!ă ga!oasă (atmosfera cu%torului, ga!ele care se formea!ă se di!olvă în baia

metalică sau de !gură) $i o fa!ă solidă (încărcătura solidă, adaosuri $i că%tu$eala

refractară a cu%torului).

ta%ele obţinerii oţelului sunt afinare, de!oxidare $i corectarea com%o!iţiei.

A. AA)A este %erioada de ba!ă. :a înce%utul acestei %erioade, sub

influenţa tem%eraturilor înalte $i a atmosferei oxidante din agregatul de elaborare,

are loc to%irea încărcăturii metalice $i oxidarea diferitelor elemente ale acesteia.

Geoarece încărcătura metalică conţine în cea mai mare %arte -e, în această eta%ă se

formea!ă o cantitate mare de oxid feros (-e#) care, du%ă to%irea încărcăturii, se

distribuie (conform legii re%artiţiei) în baia metalică $i cea de !gură. Procesle de

oxidare a celorlalte elemente ($i în %rimul r'nd a carbonului) se reali!ea!ă %rinintermediul -e# a$a cum se arată în figura .<. 0e!ultă, deci, că în baia de metal

to%it se vor oxida acele elemente cimice care au afinitate faţă de oxigen mai mare

dec't a -e. =recereaa oxigenului din atmosfera cu%torului în baia de metal to%it se

face %rin intermediul !gurei ( cu exece%ţia ca!ului elaborării în converti!oare c'nd

insuflarea de aer sau oxigen sub %resiune face %osibilă %ătrunderea oxigenului direct

în baia de metal to%it) deci, în fa!a de afinare !gura trebuie să aibă un caracter oxidant (se adaugă în cu%tor minereu de fier $i arsură de fier 1 ţunder).



-igura .<cema reacţiilor metalurgice la afinarea oţelurilor

xidarea carbonului este reacţia %rinci%ală de afinare $i determină , de

obicei durata acestei eta%e. 0eacţiile de afinare sunt( ) [ ]

[ ] [ ] [ ] [ ]

[ ] { }

( ) [ ] [ ] { }C#-eC-e#

C#C#

C#-eC-e#

-e#-e#

+↔+

−−−−−−−−−−−−−−−−−

↔

+↔+

↔

unde %rin [-e#] s1a notat oxidul feros din baia de metal to%it, (-e#) 1 oxidul

feros din baia de !gură to%ită iar {C#}1 monoxidul de carbon care se dega"ă în

atmosferă.

Gega"area C# %roduce fierberea băi de metal $i a celei de !gură $i are

următoarele efecte

1 se u$urea!ă eliminarea ga!elor (8/, E/)*

1 se favori!ea!ă antrenarea $i ridicarea în !gură a %articulelor nemetalice

solide din baia de metal to%it*

1 reglea!ă conţinutul de oxigen din baie*1 omogeni!ea!ă baia de metal to%it.

/



L. ()*0(A)A este eta%a în care se reali!ea!ă eliminarea oxigenului

din baia de metal to%it (-e# în oţelul solidificat este im%uritate). Acest %roces se

reali!ea!ă %rin %reci%itare, %rin difu!ie $i în vid.

1ezo0idarea prin precipitare constă în adăugarea în baia de metal to%it (sub

formă de feroalia"e) a unor elemente cimice mai avide de oxigen dec't fier,

form'nd oxi!i cu tem%eratura de to%ire ridicată care se vor găsi în oţelul licid în

stare solidă $i care se vor ridica în !gură. Gesfă$urarea o%timă a %rocesului va

im%lica înde%ărtarea !gurei oxidante din fa!a de afinare $i formarea unei noi băi de

!gură cu caracter neutru. Princi%alele elemente cimice folosite %entru de!oxidare

sutn i, Mn $i Al, a căror adăugare se face tre%tat, în funcţie de afinitatea lor faţă de

oxigen $i înce%e în agregatul de elaborare continu'ndu1se în oala de turnare $i înlingotieră.

1ezo0idarea prin difuzie reali!ea!ă ca urmare a acţiunii legii re%artiţiei du%ă

înde%ărtarea !gurii oxidante.

1ezo0idarea în vid se reali!ea!ă %rin reducerea %resiunii în agregatul de

elaborare (sau într1o instalaţie auxiliară în care se transferă metalul to%it) sub

%resiunea atmosferică, astfel înc't %resiunea ga!elor să fie mai mcă dec't %resiunea %arţială de ecilibru a C# din reacţia de afinare, astfel înct acesta decurge s%re

dea%ta, reţli!'ndu1se, teoretic grade de de!oxidare com%lete.

C. #)#1A)A #M$*2) este necesară deoarece du%ă %rimele

două eta%e nu se obţine, întotodeauna com%o!iţia dorită a oţelului elaborat (în

s%ecial în ca!ul oţelurilor aliate).

&n ca!ul oţelurilor aliate, momentul introduceri unui element de aliere (sub

formă de feroalia"e) se stabile$te ţin'nd seama de mărimea ra%ortului dintre

afinitatea faţă de oxigen a elementului res%ectiv $i cea a fierului. Astel, elementele

care au afinitatea faţă de oxogen mai mică dec't a fierului (Ei,Co, Cu) %ot fi

adăugate în cursul %erioadei de afinare sau ciar în încărcătura agregatului de

elaborare* elemente de aliere cu afinitate faţă de oxigen mai mare dec't cea a

fierului (i, Al, =i, @r, L etc.) se introduc du%ă de!oxidare.

O23.

2



Gesfă$urarea reacţiilor metalurgice la elaborarea oţelurilor %rin reducere

indirectă este determinată $i de natura că%tu$elii refractare a agregatului de

elaborare. Astfel

1 în ca!ul afinării %n agregate acide (că%tu$eală refractară acidă, !gură acidă)

se %ot afina fonte cenu$ii care nu conţin P $i au conţinuturi mici de * se obţin

oţeluri cu grad de de!oxidare avansat (datorită i din com%o!iţia cimică a materiei

%rime)* s%re sf'r$itul %erioadei de afinare, du%ă ce s1a %rodus arderea i , în baie se

introduce Mn %entru a %rote"a -e de oxidare.

1 în ca!ul afinării %n agregate bazice (că%tu$eală refractare ba!ică, !guă ba!ică) se

%ot afina fonte albe fosforoase, asigur'ndu1se o bună desulfurare

ro!e"eele "e elaborare in"ire!tă a oţelurilor se !lasifi!ă astfel#

1 %rocedee care folosesc exclusiv căldura re!ultată din reacţiile exoterme de oxidare.

Agregatele de elaborare se numesc con'ertizoare şi se găsesc în imediata a%ro%iere a furnalului

deoarece folosesc, în %rinci%al, ca materie %rimă fonta brută stocată în melanjor .

1 %rocedee care folosesc $i căldura re!ultată %rin arderea unui combustibil sau

transformarea în energie termică a energiei electrice. &n această categorie intră cu%toarele cu vatră

iemens 1 Martin (din ce în ce mai %uţin utili!ate datorită randamentelor foarte scă!ute) $i

cu%toarele electrice cu arc (cele mai des înt'lnite în ca!ul %roducţiei de semifabricate turnate $i în

ca!ul %roducţiei de semifabricate deformate %lastic din oţeluri aliate $i înalt aliate) $i cu inducţie

(%entru ca!ul %roducţiei de oţeluri s%eciale).

9.$ %tru!turi "e soli"ifi!are la oţeluri& efe!te ere"itare ale

stru!turii 'rimare

?na din metodele %rinci%ale de obţinere a %roduselor finite din oţel constă în

turnarea oţelului licid în lingouri $i %relucrarea ulterioară a acestor semifabricate

%rin deformare %lastică.

tructura %rimară de solidificare a oţelului turnat influenţea!ă %ro%ietăţile

materialului %rin %articularităţile macro $i microstructurale generate de

a) eterogenitatea structurală, determinată de

1 forma, mărimea $i orientarea grăunţilor*

3



1 volumul $i am%lasarea discontinuităţilor (retasură, %oro!ităţi).

b) eterogenitatea cimică, determinată de

1 segregaţii ale elementelor însoţitoare $i im%urităţi*

1 inclu!iuni nemetalice*

1 oclu!iuni de ga!e (sufluri).

terogenitatea structurală este eliminată %rin o%eraţiile de deformare %lastică

$i tratamente termice, dar influenţa ei se menţine indirect în %rodusul finit %rin

relaţiile sale cu eterogenitatea cimică, care nu se elimină dec't %arţial în cursul

%roceselor de %relucrare termică $i mecanică.

3.4.5 )terogenitatea "tructurală

#ţelul licid se evacuea!ă din agregatul de evacuare într1o oală de turnare

de construcţie s%ecială (cu evacuarea %e la fundul oalei) $i se toarnă în forme

tronco%iramidale confecţionate din fontă refractară, numite lingotiere.

Gu%ă modul de com%ortare în tim%ul solidificării în lingotiere, oţelurile sunt

de două ti%uri oţeluri necalmate $i oţeluri calmate.

A. ţelurile necalmate sunt oţeluri incom%let de!oxidate (de!oxidate numai

cu feromangan, introdus în agregatul de elaborare) care conţin cantităţi mari de -e#

$i de oxigen absorbit. :a răcire scade solubilitatea -e# în baia licidă. #xidul feros

în exces reacţionea!ă cu carbonul, form'nd monoxid de carbon care se dega"ă,

%roduc'nd fierberea oţelului.

Aceste oţeluri se toarnă direct, în lingotiere direct conice, figura .4 a.

Gacă o%eraţiile sunt astfel conduse înc't reacţia să aibă loc du%ă formareacrustei de solidificare, monoxidul de carbon răm'ne în masa metalică solidificată

sub formă de oclu!iuni ga!oase numite "ufluri . =otodată, agitarea băii îm%iedică

formarea !onei de transcristali!are, omogeni!ea!ă com%o!iţia cimică la scară

macrosco%ică $i îm%iedică formarea retasurii de contracţie concentrate. uflurile,

care conţin un ga! reducător, au su%rafeţele neoxidate, astfel înc't, în tim%ul

deformării %lastice este %osibilă sudarea lor (cu exce%ţia celor descise la su%rafaţă,

6



care sunt defecte $i a căror formare este îm%iedicată %rin reali!area unei cruste de

solidificare uniforme $i suficient de groasă).

!. ţelurile calmate sunt oţeluri com%let deoxidate în agregatul de elaborare

(cu feromangan $i ferosiliciu) $i în oala de turnare (cu ferosiliciu $i aluminiu).

Aceste oţeluri se toarnă indirect, în lingotiere invers conice %revă!ute cu

maselotieră , figura .4 b.

tructura lingoului solidificat confirmă teoria cristali!ării a lui =amman

%re!entată în =ema nr .

:ingourile turnate din astfel de oţeluri solidifică lini$tit, %re!intă retasură

%rinci%ală $i sunt omogene* sunt mai scum%e datorită o%eraţiilor su%limentare dede!oxidare $i a %ierderilor în reţeaua de turnare $i maselotă* sunt calitativ

su%erioare lingourilor din oţel necalmat.

a b

-ig. .4 =urnarea oţelului în lingouri a 1 turnare directă* b 1 turnare indirectă (în sifon)

( placă suport lingotiere5 6 canal de alimentare5 7 p'lnia de turnare

3.4.6 )terogenitatea chimică

Acest ti% de eterogenitate este %rovocată de distribuţia neuniformă în volumul

lingoului solidificat a elementelor cimice carbon, elemente însoţitoare, im%urităţile

$i, în ca!ul oţelurilor aliate, a elementelor de aliere.

<



&n funcţie de scara la care se manifestă eterogenitatea cimică (segregaţia)

%oate fi

1 segregaţie !onală variaţii ale com%o!iţiei cimice la nivelul volumului

lingoului. &n figura .B este exem%lificată segregaţia !onală într1un lingou din oţel.

1 segregaţie intracristalină 1 dendritică (ve!i solidus neomogen)

1 segregaţie intercristalină între dendrite cristali!ea!ă la sf'r$it licidul bogat

în im%urităţi (amestecuri eutectice, u$or fu!ibile).

=oate aceste forme de segregaţie sunt de%endente de distribuţia în structura

%rimară a %rinci%alelor elemente cimice.

-ig. .B egregaţia !onală intr1un lingou de oţel

3.4.7 ncluziuni nemetalice %n oţeluri

Gin examinarea modului de distribuţie în microstructura $i în macrostructura

oţelului a elementelor însoţitoare $i a im%urităţilor s1a constatat că %e l'ngă

fracţiunea di!olvată în fier (dacă o asemenea solubilitate există) cea mai mare %arte

se %re!intă sub forma unor fa!e insolubile, constituind inclu!iuni nemetalice în oţelul

solid (sulfuri, oxi!i, silicaţi, nitruri). Aceste inclu!iuni care se formea!ă %rin reacţiile

cimice de la elaborarea oţelului $i %rin reacţiile fi!ico 1 cimice de la solidificarea

acestuia sunt numite inclu!iuni nemetalice endogene.

&n afara acestora, oţelul %oate conţine $i inclu!iuni nemetalice exogene $i

anume, %articule de materiale refractare antrenate accidental din că%tu$eala

4



cu%torului, a oalei de turnare sau a canalelor de turnare, %recum $i inclu!iuni de

!gură.

Pre!enţa inclu!iunilor nemetalice influenţea!ă at't %ro%ietăţile tenologice ale

oţelului, c't $i %ro%ietăţile de utili!are.

A. $ropietăţile tehnologice ale oţelului influenţate de %re!enţa inclu!iunilor

nemetalice sunt %relucrabilitatea %rin deformare %lastică $i com%ortarea la tratament

termic.

Gin %unct de vedere al %relucrabilităţii %rin deformare %lastică, inclu!iunile

de sulfuri (Mn, -e) au caracter metalic $i sunt relativ moi $i %lastice* inclu!iunile

de oxi!i, silicaţi $i nitruri au caracter nemetalic $i sunt dure $i fragile. &n oţelurile

deformate %lastic, inclu!iunile de sulfuri sunt alungite, iar cele fragile sunt sfăr'mateform'nd $iruri în direcţia efortului a%licat la deformare. Această distribuţie a

inclu!iunilor contribuie, alături de fibra"ul %rovocat de segregaţii la ani!otro%ia

%ro%ietăţilor %roduselor din oţel obţinute %rin deformare %lastică.

Com%ortarea oţelului la tratamente termice este influenţată de inclu!iunile

nemetalice %rin acţiunea determinantă a acestora asu%ra caracteristicilor grăuntelui

de austenită $i asu%ra tem%eraturii critice la care ace$tia, la încăl!ire, înce% săcrească.

!. $ropietăţile mecanice de utili!are ale oţelurilor sunt influenţate

defavorabil de %re!enţa inclu!iunilor nemetalice, deoarece ele întreru% continuitatea

masei metalice $i acţionea!ă ca ni$te crestături interioare. olicitările mecanice nu

sunt transmise dec't în mică măsură %rin inclu!iunile nemetalice, deoarece

re!istenţa mecanică %ro%rie este foarte redusă $i legătura cu masa metalică a%roa%e

inexistentă.

Gu%ă deformarea %lastică a oţelului, distribuţia în $iruri a inclu!iunilor

nemetalice creea!ă o ani!otro%ie manifestată, în s%ecial, %rin ra%ortul

caracteristicilor de %lasticitate măsurate %e direcţie longitudinală $i transversală. ?n

oţel se consideră normal dacă du%ă %relucrarea %rin deformarea %lastică la cald se

obţine FC?=+FC?: > .

Nnclu!iunile nemetalice %ot servi ca amorse de ru%ere la oboseală, %ot

%rovoca ru%turi fibroase (c'nd sunt distribuite în $iruri) sau ru%turi în terasă (c'nd

B



sunt distribuite în %lăci, cum este ca!ul inclu!iunilor exogene sau a aluminei

re!ultate în cantităţi %rea mari la de!oxidare). Gin aceste motive condiţiile de

calitate ale oţelurilor im%un %uritate ridicată în %rinci%al în ca!ul unor a%licaţii în

care intervin solicitări dinamice $i la oboseală.

Aprecierea purităţii fizice a oţelurilor se face %rin observarea microsco%ică

a numărului $i mărimii diverselor ti%uri de inclu!iuni (oxi!i, sulfuri, silicaţi, nitruri)

atribuindu1se un %uncta" %entru fiecare ti%, %rin com%araţie cu scări etalon

standardi!ate (ve!i =A 63).

tabilirea naturii fi!ice a diverselor inclu!iuni din oţeluri se face %rin

examinare metalografică du%ă formă, mărime, culoare $i eventual du%ă as%ectul în

urma atacului cu diver$i reactivi metalografici. # metodă modernă $i mult maisigură o constituie examinarea inclu!iunilor cu microsonda electronică.

9.( ro!e"ee 'entru )mbunătăţirea !alităţii oţelurilor

Princi%alele %rocedee de îmbunătăţire a calităţii oţelurilor sunt turnarea continuă, tratareasub vid $i rafinarea %rin reto%ire.

.(.1 Turnarea !ontinuă

Metoda de obţinere a semifabricatelor din oţel %rin turnarea acestuia în lingotiere %re!intădeficienţele amintite $i anume %ierderi mari de oţel %rin inde%ărtarea ($utarea) maselotelor (înca!ul oţelurilor calmate), structura neuniformă caracteri!ată %rin eterogenitate cimică $istructurală, consum mare de mano%eră $i tim% la extragerea (stri%a"ul) lingourilor din lingotiere.Aceste de!avanta"e sunt în mare %arte eliminate folosind metoda de turnare continuă, care sea%lică în %re!ent în două variante cu tragere %e verticală $i cu tragere %e ori!ontală.

A. cema unei instalaţii de turnare continuă cu tragere %e verticală este %re!entată în

figura . a. #ţelul licid se toarnă din oala de turnare (cu ca%acitatea de 9 ... 69 t) în %'lniaintermediară / (că%tu$ită cu materiale refractare magne!iene $i %reîncăl!ită la cca. 999 #C), deunde curge în cristali!orul 2 ( cu %ereţi dubli, răcit cu a%ă). :a înce%utul %rocesului de turnare, încristali!or se introduce un fund mobil, %rins la o bară de antrenare, %e care se solidifică ra%id

%rima cantitate de oţel turnat. C'nd oţelul licid um%le cristali!orul , se înce%e tragerea barei deantrenare în "os. &n acest fel, lingoul a%roa%e solidificat trece %rin rolele 3 (unde este răcit %rinstro%ire cu a%ă $i se solidifică com%let) $i este a%oi %relucrat %rin deformare %lastică (laminare) $iadus la forma dorită, în ca"a 6. Produsul obţinut este tăiat, de către agregatul de tăiere <, în bucăţide lungime dorită, ce sunt %reluate, %entru de%o!itare sau livrare, de un elevator.

-olosirea %rocedeului de turnare continuă asigură obţinerea unor im%ortante avanta"etenico1economice se reali!ea!ă %roduse cu structură fină $i uniformă, %re!ent'nd caracteristici

mecanice ridicate, retasura de contracţie a%are numai la ca%ătul final al linoului turnat continuu(%ierderi reduse de oţel), se înlătură instalaţiile clasice , com%licate $i costisitoare, de turnare,stri%are $i laminare a lingourilor.



*. Pentru a mic$ora înălţimea alelor $i a reduce volumul investiţiilor s1au introdus în %ractică instalaţii de turnare continuă cu tragere %e ori!ontală cu cristali!or vertical, figura /.4 b, sau cu cristali!or curb.

?tili!area intensivă, la încărcarea maximă, a instalaţiilor de turnare continuă im%uneam%lasarea acestora în vecinătatea unor agregate de elaborare de mare %roductivitate, de ti%ulconverti!oarelor cu oxigen ( sau a cu%toarelor electrice cu arc cu ca%acitate de min. /99 t $i

durată de elaborare de max. < ore)

9.(.2 Tratarea sub +i" a oţelului

Prin acţiunea vidului înaintat (912 ... 913 torr) asu%ra oţelului licid se %oate reali!adecarburarea $i de!oxidarea avansată, eliminarea idrogenului (deidrogenarea) $i a!otului,va%ori!area elementelor nedorite (Pb, b, Li,n) $i scăderea conţinutului de inclu!iuni nemetalice.Ca urmare, tratarea în vid dă %osibilitatea s%oririi calităţii oţelurilor $i se %ractică la elaborareaoţelurilor de mare re!istenţă sau cu destinaţie s%ecială (oţeluri %entru rotori de turbine, %entru

arbori cotiţi, %entru rulmenţi, %entru ambutisare adîncă etc.).Pentru tratarea în vid a oţelului licid , au fost reali!ate mai multe %rocedee industriale , ce %ot fi gru%ate astfel

1 %rocedee de tratare a "etului de oţel*1 %rocedee de tratare în oala de turnare*1 %rocedee de tratare %rin recirculare.=ratarea "etului se reali!ea!ă în tim%ul transva!ării oţelului din oala de turnare sau

agregatul de eleborare într1un reci%ient (oală de turnare, lingotieră) am%lasat într1o incintă vidată.:a intrarea "etului de oţel în incinta vidată, se %roduce ax%andarea (îm%ră$tierea) acestuia, semăre$te su%rafaţa de contact atmosferă to%itură $i au loc %rocesele fi!ico 1 cimice de de!oxidare,dega!are $i %urificare.

:a tratarea oţelului în oala de turnare, aceasta este am%lasată %entru scurt tim% (6 .. /9min) într1o cuvă vidată. Pentru ca %rocesele de dega!are 1 %urificare să afecte!e toată masaoţelului tratat, se %rocedea!ă la barotarea băii de oţel licid (din oala de turnare) cu ga! inert(argon).

Pentru tratarea oţelului %rin recirculare se folose$te de obicei, %rocedeul 08 (0urstal 18aereus). Nnstalaţia %entru reali!area tratării sub vid %rin acest %rocedeu este %re!entată în figura.9.

a. b.-ig. . ?tila"e %entru turnarea continuă

a 1 cu tragere %e verticală* b 1 cu tragere %e ori!ontală.( oala de turnare5 6 p'lnie5 7 cristalizor5 4 role5 8 cajă de finisare

/9

-ig. /.B &n'talaţia pentru tratarea'u( !id prin procedeul )*

1 - oala de turnare; 2, 3 - tuburi plonjoare;4 - recipient vidat



#ţelul licid din oala de turnare este as%irat %rin tuburile %lon"oare /, 2 într1un reci%ient vidat 3, confecţionat din tablăde oţel $i că%tu$it cu $amotă grafitată. C'ndoţelul licid a a"uns în reci%ientul vidat, %rintubul / se suflă argon* în acest fel oţelul

licid este antrenat %rin tubul /, trece %rinreci%ientul vidat $i este readus în oală %rintubul 2. #ţelul readus în oală, fiind dega!at,are greutate s%ecifică mai mare $i se duce lafundul oalei, %ermiţ'nd as%irarea înreci%ientul vidat a oţelului nedega!at.

Pentru a evita răcirea oţeluluidatorită recirculării, se %ractică încăl!irea

%rin inducţie a tubului de evacuare 2.

3.,.3 -afinarea 'rin reto'ire a oţelului

&n vederea a%licării %rocedeelor de rafinare %rin reto%ire, oţelurile elaborate obi$nuit setransformă %rin for"are, laminare sau turnare în electro!i consumabili de formă cilindrică, caretrebuie curăţaţi %erfect de oxi!i. 0afinarea oţelurilor astfel %regătite se %oate reali!a %rin maimulte %rocedee

1 reto%irea cu arc electric în vid*1 reto%irea cu re!istenţă electrică în baie de !gură*1 reto%irea cu fascicol de electroni sau cu %lasmă.0eto%irea cu arc electric , în vid se reali!ea!ă într1o instalaţie, figura . alcătuită dintr1o

cameră vidată , în care electrodul consumabil / se to%e$te sub acţiunea arcului electric ce se

formea!ă între el $i cristali!orul de cu%ru 2, %revă!ut cu o manta de răcire. Picăturile de metalto%it cad în cristali!or $i se solidifică form'nd lingoul reto%it 3.Prin reto%irea cu arc în vid se asigură înde%ărtarea avansată a inclu!iunilor nemetalice,

reali!area unei structuri omogene, diminuarea conţinutului de ga!e $i îmbunătăţireacaracteristicilor mecanice ale oţelului (în s%ecial a %lasticităţii). Costurile de %roducţie ridicate,limitea!ă în %re!ent utili!area %rocedeului la reali!area oţelurilor $i alia"elor s%eciale (oţeluri

%entru rulmenţi, oţeluri inoxidabile $i refractare, oţeluri %entru scule $i matriţe, oţeluri %entruelectrotenică, alia"e %e ba!ă de nicel etc.)

0eto%irea electrică sub !gură se reali!ea!ă în instalaţii s%eciale, figura ./ în careelectrodul consumabil este scufundat intr1un strat de !gură to%ită /. =recerea curentului electricalternativ, din circuitul de alimentare 2, %rin stratul de !gură, de mare re!istivitate, asigură

reali!area în acest strat a cantităţii de căldură necesare %entru to%irea electrodului consumabil.Picăturile de oţel to%it, străbat stratul de !gură, se %urifică $i cad în cristali!orul 3, unde, %rinsolidificare, formea!ă lingoul reto%it 6. Pentru formarea !gurei la înce%utul %rocesului dereto%ire, se to%e$te în cristali!or un amestec de fondanţi (var, fluorură de calciu, alumină).

0eto%irea sub !gură oferă unele avanta"e faţă de reto%irea cu arc electric în vid reali!ea!ădesulfurarea avansată a oţelului datorită utili!ării fondanţilor ba!ici, nu necesită instalaţii de vid,folose$te o instalaţie de alimentare electrică sim%lă, celtuielile de %roducţie sunt mai reduse. Ginaceste motive, reto%irea sub !gură se a%lică %entru îmbunătăţirea calităţii oţelurilor aliatesu%erioare $i %entru reali!area oţelurilor cu destinaţie s%ecială ( oţeluri inoxidabile $i refractare,oţeluri ra%ide %entru scule etc.) ?tili!'nd acest %rocedeu se obţin oţeluri cu caracteristici de

%lasticitate ridicate (cresc A6, @, FC?, F;) li%site de im%urităţi (în s%ecial ) $i inclu!iuninemetalice.

/



-ig. . -ig. ./

A""en"a

♦ minereu&

♦ extragere afinare rafinare&

♦ 'ro!e"ee 'irometalurgi!e&

♦ 'ro!e"ee /i"rometalurgi!e&

♦ gangă fon"ant 0gură&

♦ si"erurgie&

♦ furnal se!ţia "e furnale&

♦ re!u'erator Coo'er&

♦ fonta brută "e furnal&

♦ fonta brută 'entru turnătorie&

♦ fonta brută 'entru afinare&

♦ fonta brută s'e!ială&

♦ 0gura "e furnal&

♦ ga0ul "e furnal&

♦ !ubilou&

♦ fonte "e a "oua fu0iune&

♦ afinare "e0oxi"are !ore!tarea !om'o0iţiei&

♦ afinarea )n agregate a!i"e&

♦afinarea )n agregate ba0i!e&

♦ melanjor !on+erti0or&

//



♦ lingou lingotieră&

♦ oţel ne!almat&

♦ oţel !almat&

♦ segregaţie 0onală&♦ in!lu0iuni nemetali!e&

♦ ani0otro'ie&

♦ turnare !ontinuă&

♦ tratare sub +i"&

♦ rafinare 'rin reto'ire.

Teme "e !asă

. Gefiniţi, ex%licaţi $i de!voltaţi termenii $i noţiunile %re!entate în Addenda.

tema nr 9 - elaborarea

Documents