Książka niniejsza jest pierwszym tomem dzieła o charakterze monograficznym pt, „Metalurgia StaW, Obejmuje ona całokształt zagadnień związanych z podstawami fizykochemicznymi reakcji metalurgicznych podanymi w nowoczesnym ujęciu z uwzględnieniem teorii jmowej żużli. Opisuje technologię wytapiania stali w piecach martenowskich oraz odlewanie jej i strukturę wewnętrzną wlewków na podstawie najnowszej literatury z tych dziedzin oraz doświadczeń własnych autorów.

Książka ta jest przeznaczona dla inżynierów i techników zatrudnionych w wydziałach stalowni martenowskich hut żelaza tudzież dla studentów wydziałów metalurgicznych i technologicznych wyższych

uczelni technicznych.

Oprawa:

twarda

 Format:

17x24

 cm Ilość stron:

306

 str. Nakład:

1347

egz. Stan:

-bdb przytarcia okładki

 Tytuł - autor - wydawnictwo

Prof. mgr inż. FELIKS OLSZAK Dr inż. TADEUSZ MAZANEK

669. 183.2

METALURGIA STALI

TOM I

PROCES MARTENOWS

KATOWICE 1961

WYDAWNICTWO GÓRNICZO-HUTNICZE

SPIS TREŚCI

Wstęp..................... 7

Część pierwsza Procesy fizykochemiczne wytapiania stali „

Rozdział 1. Podstawy Zizykochemiczne reakcji metalurgicznych..... 9

1.1. Pojęcia wstępne ............... 9

1.2. Zależność ciepła reakcji od temperatury......... 10

1.3. Zależności termodynamiczne w układach......... 11

1.4. Prawo podziału ............... 13

1.5. Roztwory.................. 13

1.5.1. Aktywność............... 14

1.5.2. Roztwory doskonałe i regularne......... 17

1.6. Równowaga chemiczna............. 18

1.7. Wpływ temperatury na stałą równowagi......... 19

1.8. Aktywność i energia swobodna substancji rozpuszczonych w ciekłej stalf................... 21

1.8.1. Zmiana energii swobodnej przy rozpuszczaniu substancji tworzącej roztwór doskonały............. 23

1.8.2. Zmiana energii swobodnej prz-y rozpuszczaniu substancji tworzącej roztwór regularny............ 24

1.9. Dysocjacja tlenków . ............ 25

1.10. Szybkość reakcji chemicznych........... 28

Rozdział 2. Żużle procesu martenowskiego.......... 31

2.1. Technologiczna rola żużla i jego tworzenie się....... 31

2.1.1. Rola żużla w procesie martenowskim........ 31

2.1.2. Tworzenie się żużli martenowskich........ 32

2.2. Wykresy równowagi układów zawierających składniki żużla ... 32

2.3. Własności żużli................ 37

2.3.1. Własności fizyczne............. 37

2.3.2. Własności chemiczne............ 39

2.4. Kontrola żużla w zasadowym procesie martenowskim..... 40

2.4.1. Badanie własności fizycznych.......... 40

2.4.2. Badanie składu chemicznego.......... 42

2.5. Budowa żużli ,,,.,,.,...... . 42

2.5.1. Budowa żużli ciekłych i skrzepniętych....... . 43

2.5.2. Teoria cząsteczkowa budowy żużli........ 43

2.5.3. Teoria jonowa budowy żużli......... .44

Rozdział 3. Reakcje utleniania............- 47

3.1. Ogólne podstawy procesu utleniania kąpieli stalowej..... 47

3.2. Podział tlenu między fazy metalową i żużlową....... 50

3.3. Utlenianie węgla............... 55

3.3.1. Warunki równowagi reakcji utleniania węgla..... 55

3.3.2. Ciepło reakcji utleniania węgla......... 58

3.3.3. Szybkość reakcji utleniania węgla......... 60

3.4. Utlenianie manganu .........., . . . 62

3.5. Utlenianie krzemu.......„ ....... 66

3.6. Utlenianie glinu ............... f,7

3.7. Utlenianie chromu............... 53

3.8. Utlenianie fosforu............... 59

3.8.1. Reakcja odfosforowania wg teorii jonowej budowy żużli ... 7^

3.8.2. Wpływ zasadowości żużla i zawartości w nim tlenku żelaza na odfosforowanie stali ............ 7?

Rozdział 4. Odsiarczanie stali........... 74

4.1. Żródla siarki ...........- .... 74

4.2. Wpływ składników kąpieli stalowej na współczynnik, aktywności siarki 7.5

4.3. Rola manganu w procesie odsiarczania......... 77

4.4. Odsiarczanie stali w procesie martenowskim........ 78

4.4.1. Reakcje odsiarczania stali według teorii jonowej żużli ... 79

4.4.2. Podział siarki między żużel i metal......... 80

4.4.3. Wpływ ilości żużla na odsiarczanie......... 81

4.4.4. Wrpływ FeO............... 82

4.4.5. Wpływ MgO............... 82

4.4.6. Wpływ fluorytu.............. 82

Rozdział 5. Gazy w stali............. , 83

5.1. Tlen.................... 83

5.2. Wodór i azot................ 86

5.2.1. Rozpuszczalność wodoru i azotu w żelazie i stali..... 86

5.2.2. Zawartość wodoru i azotu oraz ich wpływ na własności i jakość stali................. 9 i

5.2.3. Pochodzenie i zachowanie się wodoru przy wytapianiu stali . . 92

5.2.4. Pochodzenie i zachowanie się azotu przy wytapianiu stali . . 94

5.3. Tlenek węgla................ 9)

Rozdział 6. Odtlenianie stali............., 95

6.1. Zdolność odtleniająca pierwiastków-odtleniaczy....... 96

6.1.1. Odtlenianie węglem............. 97

6.1.2. Odtlenianie manganem............ 98

6.1.3. Odtlenianie krzemem ............ 99

- 6.1.4. Odtlenianie glinem............. 100

6.1.5. Odtlenianie innymi odtleniaczarni......... 101

6.1.6. Wpływ ilości pierwiastka-odileniacza......... 102

6.1.7. Łączenie się produktów odtleniania i ich wypływanie ze stali . 103 . 6.1.8. Odtlenianie za pomocą odtleniaczy złożonych ...... 104

6.1.9. Oddziaływanie pierwiastków-odtleniaczy na siarkę i azot ... 108

6.2. Odtlenianie dyfuzyjne.............. 110

6.3. Odtlenianie za pomocą żużli syntetycznych........ 111

6.4. Odtlenianie w próżni.............. Ul

Rozdział 7. Wtrącenia niemetaliczne w stali.......... U3

7.1. Podział wtrąceń niemetalicznych........... 113

7.2. Pochodzenie wtrąceń endogenicznych.......... 114

. 7.3. Pochodzenie wtrąceń egzogenicznych.........- 113

7.4. Wtrącenia tlenkowe w stali............ H6

7.5. Wtrącenia tlenkowo-siarczkowe w stali ....---- 122

Cześć druga Technologia wytapiania stali w piecach martenowskich

Rozdział 8. Podstawy ogólne procesu martenowskiego....... 126

8.1. Rozwój produkcji stali martenowskiej.......... 126

8.2. Odmiany procesu martenowskiego . ......... 127

8.3. Podział stali wytapianych w piecach martenowskich...... 128

Rozdział 9. Piec martenowski.............1 128

9.1. Rodzaje, pojemność i wskaźniki pracy pieca....... 128

~ 9.2, Zasada działania pieca martenowskiego....... . . . 130

9.3. Konstrukcja pieca martenowskiego........... 133

9.3,1. Zbrojenie pieca.............. 133

9.3.2. Trzon ............... 133

9.3.3. Ściany i sklepienie części roboczej ........ 135

9.3.4. Głowice............. 136

9.3.5. Komory żużlowe i regeneratorowe......... 140

9.3.6. Urządzenia rozrządcze............ 142

9.3.7. Ciąg naturalny i sztuczny........... 142

9.3.8. Piece przechylne.............. 143

9.3.9. Określenie głównych wymiarów pieca martenowskiego . . . 143

9.4. Paliwa w procesie martenowskim........... 1^5

9.4.1. Paliwa płynne.............. 146

9.4.2. Paliwa gazowe.............. 1^6

9.5. Praca cieplna pieca .martenowskiego.......... 148

9.5.1. Spalanie paliwa w piecu martenowskim....... 148

9.5.2. Przekazywanie ciepła w piecu martenowskim...... 152

9.5.3. Ogólne zasady cieplnego prowadzenia pieca martenowskiego . . 153

9.6. Automatyczna regulacja pracy cieplnej pieca........ 155

Rozdział 10. Materiały wsadowe i pomocnicze do procesu martenowskiego . . 157

10.1. Surówka martenowska.............. 158

10.2. Złom stalowy i jego przydatność do procesu martenowskiego . . . 160

10.2.1. Złom stalowy . !......... 160

10.2.2. Przydatność złomu clo procesu wytapiania stali...... 161

10.3. Ruda żelaza................. 162

10.4. Materiały żużlotwórcze.............. 163

10.4.1. Kamień wapienny............. 163

10.4.2. Wapno palone.............. 163

10.4.3. Fluoryt................ 164

10.4.4. Boksyt................ 164

10.4.5. Piasek ................ 165

10.5. Żelazostopy, odlleniacze i metale...... . . . . 165

Rozdział 11. Ulepszanie składu chemicznego surówki numer ~ . . . 167

11.1. Ulepszanie składu chemicznego surówki w mieszalni-.-. .... 163

11.1.1. Odsiarczanie surówki w mieszalniku nif.:^ - ... 168

11.1.2. Proces świeżenia wstępnego w miesza! :^;: . . . . 170

11.2. Ulepszanie składu chemicznego surówki poza ~ - . . . 171

11.2.1. Odsiarczanie surówki martenowskiej......, . 171

11.2.2. Odkrzemianie surówki martenowskiej........ 173

Rozdział 12. Proces zasadowy.............. 174

12.1. Ogólne zasady procesu.............. 174

12.2. Rodzaje wsadów i odmiany procesu.......... 177

12.2.1. Rodzaje i skład wsadu............ I77

12.2.2. Podstawowe odmiany procesów.......... 1^0

12.3. Pospustowa naprawa pieca............. lpl

12.4. Ładowanie wsadu............... 1P^

12.4.1. Ładowanie kamienia wapiennego i rudy....... 1^3

12.4.2. Ładowanie złomu i surówki stałej......... 1P9

12.4.3. Podgrzewanie załadowanego wsadu......... 1^1

12.4.4. Wlewanie surówki............. 1P9

12.5. Roztapianie wsadu............... Jp^

12.5.1. Wypalanie się domieszek wsadu......... W^

12.5.2. Spust pierwszego żużla z pieca.......... 19^

12.5.3. Stosowanie tlenu w procesie martenowskim...... 197

12.6. Wyrabianie wytopu............... ?no

12.6.1. Gotowanie kąpieli i podgrzewanie wsadu....... 2^2

12.6.2. Żużle okresu wyrabiania........... ?05

12.6.3. Rola mancranu w okresie spokojnego gotowania..... ?09

12.7 Odtlenianie i dodawanie składników stopowych....... ?in

12.7.1. Stale nieuspokojone, uspokojone i półuspokojone..... 210

12.7.2. Odtlenianie stali.............. ?11

12.7.3. Dodawanie składników stopowych......... V10

12.7.4. Wielkość ziarna austenitu w stali......... 213

Rozdział 13. Proces fosforowy.............. 214

13.1, Podstawy przerobu surówki o dużej zawartości fosforu..... 215

13.2. Odrriany procesu fosforowego........... 215

13.2.1. Proces Bertranda i Thiela........... 215

13.2.2. Proces fosforowy huty ,,Hoeschrr......... 216

13.2.3. Proces Surzyckiego............. 217

13.2.4. Proces huty „Dortmund-Union11.......... 217

13.2.5. Proces huty Królewskiej............ 218

13.2.6. Proces fosforowy Talbota........... 218

Rozdział 14. Proces kwaśny............... 219

14.1. Trzon kwaśnego pieca martenowskiego......... 219

14.2. Materiały wsadowe w kwaśnym procesie martenowskim..... 21S

14.3. Żużle w kwaśnym procesie martenowskim.......... 220

14.4. Reakcje utleniania i redukcji w kwaśnym piecu....... 221

14.5. Odmiany kwaśnego procesu martenowskiego . . ....... 222

14.6. Wybór procesu — kwaśnego lub zasadowego........ 223

Część trzecia Odlewanie stali i struktura wlewka

Rozdział 15. Sprzęt do odlewania stali........... 224

15.1. Rynna spustowa................ 224

15.2. Kadź odlewnicza................ 225

15.3. Wlewnice, płyty i nadstawki............ 231

15.3.1. Konstrukcja wlewnic, nadstawek i płyt........ 232

_____ 15.3.2. Konserwacja wlewnic ............ 243

Rozdział 16. Odlewanie stali............... 245

16.1. Sposoby odlewania stali.............. 245

16.1.1. Odlewanie stali z góry............ 245

16.1.2. Syfonowe odlewanie stali........... 247

16.1.3. Temperatura i szybkość odlewania stali........ 250

16.2. Przygotowanie sprzętu do odlewani:1 :---:-~:~h ,....... 253

16.2.1 Przygotowanie sprzętu w s.i... nowoczesnych .... 253

16.2.2. Przygotowanie sprzętu w si:;~ -.-.cv ..... 256

16.2.3. Czynności poprzedzające cd, ...... 256

16.3. Praktyka odlewania stali............. 257

16.3.1. Odlewanie stali z góry............ 25?

16.3.2. Syfonowe odlewanfe stali........... 260

16.4. Odcazowanie stali w próżni............. 263

16.5. Odlewanie ciągłe stali.............. 265

Rozdział 17. Krzepnięcie i krystalizacja stali we wlewnicy...... 267

17.1. Krzepnięcie metali............... 268

17.2. Powstawanie struktury pierwotnej........... 270

17.3. Krystalizacja wlewka stali uspokoionej......... ??2

17.4. Krystalizacja wlewka stali nieuspokojonej......... 276

17.5. Szybkość krzepnięcia stali we wlewnicy......... 279

Rozdział 18. Struktura wlewka stalowego........... 280

18.1. Struktura wlewka stali uspokojonej.......... 2H0

. 18.1.1. Jama usadowa i rzadzizna skurczowa........ 280

18.1.2. Główne strefy struktury krystalicznej ....--- 282

18.1.3. Niejednorodność chemiczna........... 283

18.2. Struktura wlewków stali nieuspokojonej i półuspokojonej .... 287

18.2.1. Struktura wlewka stali nieuspokojonej . ...... 287

18.2.2. Struktura wlewka stali półuspokojonej........ 290

18.2.3. Niejednorodność chemiczna........... 291

18.3. Wady wlewków ze stali uspokojonej .......... 293

18.3.1. Pęknięcia............... 2Q3

18.3.2. Łuski i zawiiaki............... 296

18.3.3. Wady związane z procesem krzepnięcia stali we wlewnicy . . 298

18.4. Wady wlewków stali nieuspokojonej.........- 30fl

Literatura................... 305