История появления стали. Производство стали – технология, этапы, оборудование

«Лада – ключ к дорогам России» – именно так звучит девиз компании АвтоВАЗ.
ОАО «АвтоВАЗ» – это крупнейшая российская компания в области автомобилестроения. Также, данная компания является крупнейшим производителем легкового автомобильного транспорта в Восточной Европе. Относительно недавно, контрольный пакет акций данной компании перешел в руки альянса Renault-Nissan, что дало новый виток развития АвтоВАЗу.

На сегодняшний день, официальное название компании звучит как Открытое акционерное общество «АвтоВАЗ», но так было не всегда. В период с 1966 по 1971 годы компания называлась Волжский автомобильный завод, а с 1971 года и до вступления в альянс Renault-Nissan, называлась Волжское объединение по производству легковых автомобилей «АвтоВАЗ».

Помимо смены названий, насыщенна и многими другими интересными событиями. Самыми интересными из них, были выпуски и закрытия производства автомобилей. В рамках данной статьи мы рассмотрим года выпуска моделей ВАЗ, которые были разработаны и произведены как самой компанией, так и в партнерстве с другими автомобильными производителями.

Модельный ряд и годы производства каждого автомобиля

За годы своей работы под разными названиями, АвтоВАЗ успел выпустить несколько десятков моделей автомобилей. Ниже вы найдете года выпуска моделей ВАЗ, которые когда-либо сходили с конвейера этого завода.
1. Жигули 2101 . Эти автомобили выпускались с 1970 по 1988 годы.

2. Жигули 2102 . Эти автомобили выпускались с 1972 по 1985 годы.

3. Жигули 2103 . Эти автомобили выпускались с в 1972 по 1984 годы.

4. Жигули/Лада 2104 . Эти автомобили выпускались с 1984 по 2012 годы.

5. Жигули/Лада 2015 . Эти автомобили выпускались с 1980 по 2010 годы.

6. Жигули 2106 . Эти автомобили выпускались с 1976 по 2004 годы.

7. Жигули/Лада 2107 . Эти автомобили выпускались с 1982 по 2012 годы.

8. Лада Спутник/Самара I 2108 . Эти автомобили выпускались с 1984 по 2003 годы.

9. Лада Спутник/Самара I 2109 . Эти автомобили выпускались с 1987 по 2004 годы.

10. Лада Спутник/Самара I 21099 . Эти автомобили выпускались с 1990 по 2004 годы.

11. Лада 110 . Эти автомобили выпускались с 1996 по 2007 годы.

12. Лада 111 . Эти автомобили выпускались с 1998 по 2009 годы.

13. Лада 112 . Эти автомобили выпускались с 1999 по 2008 годы.

14. Лада Самара II 2113 . Эти автомобили выпускались с 2005 по 2014 годы.

15. Лада Самара II 2114 . Эти автомобили выпускались с 2001 по 2014 годы.

16. Лада Самара II 2115 . Эти автомобили выпускались с 1997 по 2012 годы.

17. Ока 1111 . Эти автомобиль выпускались с 1988 по 1994 годы.

18. Лада Калина I 1117 . Эти автомобили выпускались с 2007 по 2013 годы.

19. Лада Калина I 1118 . Эти автомобили выпускались с 2004 по 2012 годы.

20. Лада Калина I 1119 . Эти автомобили выпускались с 2006 по 2013 годы.

21. Лада Калина I 11198 . Эти автомобили выпускались с 2008 по 2013 годы.

22. Лада EL Lada

23. Лада Калина II 2194 . Эти автомобили выпускаются с 2013 года.

24. Лада Калина II 2192 . Эти автомобили выпускаются 2013 года.

25. Лада Приора 2170 . Года выпуска моделей ВАЗ Приора начинают свой отсчет с 2007 года.

26. Лада Приора 2171

27. Лада Приора 2172 . Эти автомобили выпускаются с 2008 года.

28. Лада Приора 21728 . Эти автомобили выпускаются с 2010 года.

29. Лада Приора 21708 . Эти автомобили выпускаются с 2009 года.

30. Лада Надежда 2120 . Эти автомобили выпускались с 1998 по 2007 годы.

31. Жигули/Лада Нива 2121 . Эти автомобили выпускаются с 1977 года.

32. Жигули/Лада Нива 2131. Эти автомобили выпускаются с 1993 года.

33. Жигули/Лада Нива II 2123 . Эти автомобили выпускались c 1998 по 2002 годы.

34. Chevrolet Niva . Эти автомобили выпускаются с 2002 года.

35. Лада Гранта 2190

36. Лада Гранта хэтчбек . Эти автомобили выпускаются с 2014 года.

37. Lada Largus . Эти автомобили выпускаются с 2011 года.

ИСТОРИЯ АвтоВАЗ

Впервые, о том, что в СССР необходимо построить новый современный автомобильный завод заговорили в 1966 году, именно в этом году началась история АвтоВАЗ. На очередном съезде ЦК КПСС, который состоялся 20-го июля, было утверждено, что в городе Тольятти будет построен новый производственный объект, который будет выпускать самые современные автомобили. Чтобы эти машины были конкурентоспособны на мировом рынке, к техническому оснащению и обучению персонала, советское правительство решило подключить дружественный в те годы итальянский автомобильный концернн «Fiat».

Новый завод начал свое функционирование в 1969 году, именно тогда были сформированы его первые трудовые бригады. Первые же автомобили сошли с конвейера год спустя. Это были автомобили , которые были сконструированы на основе итальянского автомобиля FIAT-124. Ниже, мы расскажем подробнее об этом и многих других автомобилях, которые когда-либо сходили с конвейера АвтоВАЗа.

ВАЗ 2101

Это четырехдверный седан, который, как мы уже говорили выше, был построен на базе Fiat 124. Для адаптации к советским дорогам, автомобиль претерпел более 800 изменений. Так, он юыл оснащен более объемным карбюраторным двигателем – 1200 кубических сантиметров, плюс к этому, автомобиль получил более высокий клиренс, а также его кузов и колесная система были усилены.

Чуть позже, на базе этого автомобиля были выпущена так называемая серия классических автомобилей: ВАЗ 21011, который получил еще более объемный двигатель – 1,3 литра, 21013 – аналог 21011, но с двигателем от ВАЗ 2101, а также специальная модель для нужд полиции: автомобиль ВАЗ 2101-34, который оснастили самым мощным двигателем в данном семействе.

ВАЗ 2102

История АвтоВАЗ и его сотрудничества с итальянским концерном Fiat не остановилась на модели ВАЗ 2101, всего через год, после появления этого автомобиля на рынке, появился новый авто: , который являлся лицензионной версией Fiat 124 Familiare.

Главной доработкой, по сравнению с ВАЗ 2101, стал багажник, который находился на уровне пола. Это было сделано для того, чтобы облегчить процедуры погрузки и разгрузки. К сожалению, из-за этой доработки, у автомобиля появился серьезный минус: слабый уровень герметизации салона со стороны задней двери, из-за чего в салон попадала пыль, а также пары, который выходили из горловины бензобака.

Еще одной проблемой доработки стала увеличенная масса машины, что потребовало сделать амортизаторы и подвеску более жесткими. Это конечно позволило сохранить приемлемую грузоподъемность: до 250 килограмм с 2-мя пассажирами и до 55 килограмм с пятью пассажирами, но сделало автомобиль очень жестким при езде.

В 1978 году, была выпущена специальная модель: ВАЗ 21021, которая предназначалась для экспорта. Изменения претерпели двигатель, который был взят с модели ВАЗ 21011, а также заднее багажное стекло, которое было оснащено смывателем и дворниками.

Позже, в течение пяти лет, автомобиль постоянно модернизировался, но не менял названия. В него была установлена более надежная система зажигания, еще более мощный двигатель, а также были произведены другие, менее значительные корректировки, но все это уже не могло спасти машину и в 1985 году она была снята с производства.

ВАЗ 2103

Автомобиль ВАЗ 2103 – это доработанная версия ВАЗ 2101, которая базировалась все на том же Fiat 124. Он появился на рынке в 1972 году. Главными отличиями стали более мощный двигатель: 72 лошадиные силы, и более просторный салон: пространство над головой пассажиров и водителя было увеличено на 15 миллиметров. Также, нельзя не отметить, что ВАЗ 2103 стал первым отечественным автомобилем, на который установили вакуумный усилитель тормозной системы, а также «спортивную» панель.

В 1980 году, этот автомобиль оснастили новым карбюратором, который сделал ВАЗ 2103 более надежным, но так же, как и в случае с ВАЗ 2102, нововведения не спасли модель. В 1984 году она была снята с производства.

ВАЗ 2104

С автомобиля ВАЗ 2104 началась история АвтоВАЗ, как официального производителя автомобилей в кузове универсал. Этот автомобиль был выпущен на замену ВАЗ 2102 и был призван вобрать в себя все лучшее от этой машины, но оставить в прошлом все выявленные ее недостатки. Впервые, этот автомобиль был выпущен в 1984 году и выпускался вплоть до 2012 года. За этот огромный для автомобиля срок жизни, на рынке появлялось масса модификаций этого авто:

ВАЗ 21041 – специальная, более дешевая версия, с двигателем меньшего объема.

ВАЗ 21042 – эта модификация была выпущена специально для стран с правосторонним движением

ВАЗ 21043 – обновленный, более современный салон и новая пятиступенчатая коробка передач.

ВАЗ 21044 – обновленный, более объемный двигатель – 1700 кубических сантиметров.

ВАЗ 21045 – обновленный, более объемный двигатель – 1800 кубическихсантиметров.

ВАЗ 21045Д – аналог ВАЗ 21044, но с дизельным мотором.

ВАЗ 21047 – экспортный вариант данной модели.

ВАЗ 21048 – аналог ВАЗ 21045, но с дизельным мотором.

ВАЗ 21041 – первая и единственная модификация этого автомобиля с инжекторным двигателем, который имел объем 1,7 литра.

ВАЗ 2105

Автомобиль ВАЗ 2105 – являлся основой экспортной линейки машин АвтоВАЗа. Его дизайн был построен на моде 80-х годов Европы, но и в родной стране он сыскал неплохую популярность. В течение всего выпуска данного автомобиля, он, как и многие другие машины того времени, претерпел много изменений, который становились все новыми и новыми модификациями, но по большому счету, серьезной была только одна, прошедшая в начале 2000-х годов, когда на ВАЗ 2105 стали устанавливать инжекторные двигатели.

Еще одним интересным фактом о данном автомобиле, который стоит упомянуть стало то, что ВАЗ 2105 является первой машиной в истории АвтоВАЗ, которая стала иметь комплектации, а не выпускалась в одной только версии.

ВАЗ 2106

Автомобиль – это более современная версия ВАЗ 2103. У него был более приятный для тех лет дизайн, а также более мощный двигатель, который был сравним с моторами, которые устанавливались на поздние версии ВАЗ 2103.

Как и прежние модели АвтоВАЗа, «шестерка» за свою жизнь получила множество модификаций, но действительно интересной стала ВАЗ 21067, когда завод впервые выпустил автомобиль, который соответствовал экологическим европейским нормам. На тот момент это был стандарт Евро 2.

ВАЗ 2107

Данный автомобиль стал первой машиной АвтоВАЗа, которая работал на бензине выше АИ-76. Еще одним интересным моментом стал тот факт, что впервые за машиной на завод обратились спецслужбы. Для них была выпущена специальная модификация ВАЗ 21079, которая оснащена была двигателем в 140 лошадиных сил.

Ну и конечно, нельзя не упомянуть тот факт, что – это первый ВАЗовский автомобиль, на который была установлена система моноврпыска, хотя и для экспортной модификации.

ВАЗ 2108

Автомобиль ВАЗ 2108 – это первый автомобиль в истории АвтоВАЗ с передним приводом. Изначально, машина имела кучу недостатков (многие связывают это с непривычным для конструкторов кузовом: трехдверный хэтчбек) из-за чего пользовалась малой популярностью на рынке, но спустя пару лет, большая часть из них была исправлена, потребителям представили три комплектации: «Стандарт», «Норма» и «Люкс», а также оснастили машину более мощным двигателем, что вдохнуло в автомобиль новую жизнь, которая продлилась до 2003 года.

ВАЗ 2109

Автомобиль ВАЗ 2109 – пятидверный хэтчбек с передним приводом. На АвтоВАЗе выпускался с 1987 года по 2004 год, а после, с более объемным двигателем в 1,6 литра продолжил выпускаться на территории Украины для внутреннего рынка.
Как и прочие автомобиль АвтоВАЗа, выпускалось множество модификаций этого авто, но никаких критичных изменений не происходило, даже смена карбюраторного двигателем инжекторным, стала типичной для своего времени.

ВАЗ 21099

Автомобиль – этот тот же ВАЗ 2109, но с увеличенным на 200 миллиметров задним свесом. Даже модификации у этих автомобилей выходили аналогичные. Единственным серьезным отличием стала более продуманная и актуальная система безопасности ВАЗ 21099, которая была лучшей среди отечественных автомобилей того времени.

ВАЗ 2110

Автомобиль представлялся руководству и широкой публике пять раз. Первые четыре раза он не получил одобрения, так как выглядел либо безликим, либо сильно напоминал машины других производителей, что затруднило бы выход на зарубежные рынки. Только после того, как в 1988 году к разработке дизайна привлекли специалистов из Porsche, конструкторам удалось создать машину, которая все-таки поступила в производство и заменила линейку ВАЗ 2106, которая к тому времени морально устарела.

За годы своего существования этот автомобиль несколько раз претерпевал серьезные изменения в области двигателя и системы выхлопа. Это было связано с тем, что он неплохо продавался на экспорт, но было необходимо строго соблюдать часто меняющиеся в те годы экологические стандарты. Так, были выпущены «десятки», которые соответствовали и Евро 2, и Евро 3, и даже Евро 4.

ВАЗ 2111

Это семейный универсал, который был выпущен на рынок для последовательного замещения ВАЗ 2104, но так и не смог толком добиться нужного результата. При этом, под экспортным названием Lada 111, он сыскал немалую популярность среди зарубежных покупателей. Все дело было в очень большом багажнике, который в зависимости от положения задних сидений имел объем от 490 до 1420 литров.

Как и прочие машины которые знает история АвтоВАЗ, он прошел долгий жизненный путь, в течение которого было выпущено более десятка модификаций ВАЗ 2111.

ВАЗ 2113

Автомобиль ВАЗ 2113, стал продолжателем линейке малолитражных автомобилей АвтоВАЗ с передним приводом в кузове трехдверного хэтчбека. Решение о возобновлении производства подобных автомобилей было принято под давлением потребителей, которые хотели видеть на рынке аналог ВАЗ 2108.

Машину оснастили двигателем объемом 1,5 литра, и она сразу соответствовала стандарту Евро 2, а позже, была доработана и стала соответствовать стандарту Евро 3.

ВАЗ 2114

Автомобиль ВАЗ 2114 – это решение, которое было принято сразу же, после поставки на конвейер машин ВАЗ 2113. Фактически, ВАЗ 2114 заменил на рынке очень популярные в свое время автомобили ВАЗ 2109.

На удивление многих поклонников АвтоВАЗа, данная машина за годы своего существования получила только одну модификацию и то, разница от базовой версии заключалась лишь в двигателе большего объема.

ВАЗ 2115

Автомобиль ВАЗ 2115 – это четырехдверный седан с передним приводом, который был запущен в производство, в качестве наследника рынка прежде весьма популярной машины ВАЗ 21099.
Конструкторы выпустили две модификации , но в отличие от прежних лет, они не стали никак менять название автомобиля, а также, вместо того, чтобы усиливать двигатель, экспериментировали с установкой двигателей меньшего объем. Так, они вначале попытались поставить мотор в 1,1 литр, а когда идея провалилась – 1,3 литра, но и этот вариант не обрел популярности и завод был вынужден вернуться к первоначальному двигателю объемом 1,5 литра.

ВАЗ 2112

Автомобиль ВАЗ 2112 – это, фактически, ВАЗ 2110 в кузове хэтчбек. Машина была очень популярна в свое время благодаря привлекательному внешнему виду, а также невысокой цене. Эти же факторы сделали ее экспортную модификацию Lada 112 популярной и на зарубежном рынке.

После успеха пятидверной версии, была выпущена трехдверная ВАЗ 2112 Coupe, но она не стала популярной, что, скорее всего, связано с тем, что любители трехдверных отечественных машин уже успели привыкнуть к ВАЗ 2108 и ВАЗ 2113.

Lada Kalina

Автомобиль поступил в продажу в 2006 году. Выпускался автомобиль в кузове седан и в кузове хэтчбек, а чуть позже появился и кузов универсал. В 2007 году, машину доработали, она стала соответствовать стандарту Евро 3, а также стала более экономичной.

Впервые в истории АвтоВАЗ, конструкторы завода разработали специальную версию автомобиля – Lada Kalina GTI, которая предназначалась для любителей скоростной и динамичной езды. Автомобиль был значительно маневреннее базовой модели, а также обладал лучшей динамикой, но до класса GTI других производителей явно не дотягивал.

Lada Priora

Автомобиль является, на текущий момент, одним из самых популярных автомобилей в семействе АвтоВАЗа. Впервые, история АвтоВАЗ получила машину, которая даже придирчивые автомобильные журналы назвали хорошей для своего времени.

Данный автомобиль выпускается в кузовах седан, универсал, трехведный хэтчбек и пятидверный хэтчбек.

ВАЗ 2121 и ВАЗ 2131 Нива

Автомобили серии – это единственные внедорожники, которые выпускаются АвтоВАЗом самостоятельно. Они популярны как среди отечественного потребителя, так и среди зарубежных покупателей. Бесспорно, в этом автомобиле минимум комфорта, но зато, он показывает отличные показатели проходимости, а в совокупности с низкой цене становится и вовсе единственным представителем сегмента по-настоящему бюджетных внедорожников.

Разница между ВАЗ 2121 и ВАЗ 2131 заключается в том, что первый автомобиль трехдверный, а второй – пятидверный.

Chevrolet NIVA

Автомобиль Chevrolet Niva – это модифицированный ВАЗ 2131, который собран в более современном кузове и адаптирован под городские условия. Этот автомобиль более комфортен, нежели классическая Нива, но менее проходим.

Lada Granta

Автомобиль – это машина, которая построена на платформе очень популярного в нашей стране автомобиля Renault Logan. Данный автомобиль является самым бюджетным из ныне выпускаемых АвтоВАЗом машин и является, чуть ли не самой популярной моделью в истории АвтоВАЗ.

Лада Ларгус

Автомобиль – это машина, которая стала заменой некогда выпускаемых ВАЗ 2102, позже – ВАЗ 2104, а еще позже – ВАЗ 2111. Но в отличие от прежних универсалов, этот автомобиль получил семейную семиместную модификацию, а также модификацию «фургон», которая разрабатывалась специально для коммерческого сегмента.

Сталь является одним из самых распространенных материалов на сегодняшний день. Она представляет собой сочетание железа и углерода в определенном процентном соотношении. Существует огромное количество разновидностей этого материала, так как даже незначительное изменение химического состава приводит к изменению физико-механических качеств. Сырье для производства стали сегодня представлено отработанными стальными изделиями. Также было налажено производство конструкционной стали из чугуна. Страны-лидеры в металлургической промышленности проводят выпуск заготовок согласно стандартам, установленным в ГОСТ. Рассмотрим особенности производства стали, а также применяемые методы и то, как проводится маркировка полученных изделий.

Особенности процесса производства стали

В производстве чугуна и стали применяются разные технологии, несмотря на достаточно близкий химический состав и некоторые физико-механические свойства. Отличия заключаются в том, что сталь содержит меньшее количество вредных примесей и углерода, за счет чего достигаются высокие эксплуатационные качества. В процессе плавки все примеси и лишний углерод, который становится причиной повышения хрупкости материала, уходят в шлаки. Технология производства стали предусматривает принудительное окисление основных элементов за счет взаимодействия железа с кислородом.

Рассматривая процесс производства углеродистой и других видов стали, следует выделить несколько основных этапов процесса:

Расплавление породы. Сырье, которое используется для производства металла, называют шихтой. На данном этапе при окислении железа происходит раскисление и примесей. Уделяется много внимания тому, чтобы происходило уменьшение концентрации вредных примесей, к которым можно отнести фосфор. Для обеспечения наиболее подходящих условий для окисления вредных примесей изначально выдерживается относительно невысокая температура. Формирование железного шлака происходит за счет добавления железной руды. После выделения вредных примесей на поверхности сплава они удаляются, проводится добавление новой порции оксида кальция.
Кипение полученной массы. Ванны расплавленного металла после предварительного этапа очистки состава нагреваются до высокой температуры, сплав начинает кипеть. За счет кипения углерод, находящийся в составе, начинает активно окисляться. Как ранее было отмечено, чугун отличается от стали слишком высокой концентрацией углерода, за счет чего материал становится хрупким и приобретает другие свойства. Решить подобную проблему можно путем вдувания чистого кислорода, за счет чего процесс окисления будет проходить с большой скоростью. При кипении образуются пузырьки оксида углерода, к которым также прилипают другие примеси, за счет чего происходит очистка состава. На данной стадии производства с состава удаляется сера, относящаяся к вредным примесям.
Раскисление состава. С одной стороны, добавление в состав кислорода обеспечивает удаление вредных примесей, с другой, приводит к ухудшению основных эксплуатационных качеств. Именно поэтому зачастую для очистки состава от вредных примесей проводится диффузионное раскисление, которое основано на введении специального расплавленного металла. В этом материале содержатся вещества, которые оказывают примерно такое же воздействие на расплавленный сплав, как и кислород.

Кроме этого, в зависимости от особенностей применяемой технологии могут быть получены материалы двух типов:

Спокойные, которые прошли процесс раскисления до конца.
Полуспокойные, которые имеют состояние, находящееся между спокойными и кипящими сталями.

При производстве материала в состав могут добавляться чистые металлы и ферросплавы. За счет этого получаются легированные составы, которые обладают своими определенными свойствами.

Способы производства стали

Существует несколько методов производства стали, каждый обладает своими определенными достоинствами и недостатками. От выбранного способа зависит то, с какими свойствами можно получить материал. Основные способы производства стали:

Мартеновский метод. Данная технология предусматривает применение специальных печей, которые способны нагревать сырье для температуры около 2000 градусов Цельсия. Рассматривая способы производства легированных сталей, отметим, что этот метод также позволяет проводить добавление различных примесей, за счет чего получаются необычные по составу стали. Мартеновский метод основан на применении специальных печей.
Электросталеплавильный метод. Для того чтобы получить материал высокого качества проводится производство стали в электропечах. За счет применения электрической энергии для нагрева сырья можно точно контролировать прохождение процесса окисления и выделения шлаков. В данном случае важно обеспечить появление шлаков. Они являются передатчиком кислорода и тепла. Данная технология позволяет снизить концентрацию вредных веществ, к примеру, фосфора и серы. Электрическая плавка может проходить в самой различной среде: избыточного давления, вакуума, при определенной атмосфере. Проводимые исследования указывают на то, что электросталь обладает самым высоким качеством. Применяется технология для производства качественных высоколегированных, коррозионностойких, жаропрочных и других видов стали. Для преобразования электрической энергии в тепловую применяется дуговая печь цилиндрической формы с днищем сферического типа. Для обеспечения наиболее благоприятных условий плавки внутреннее пространство отделывается при использовании жаропрочного металла. Работа устройства возможна только при подключении к трехфазной сети. Стоит учитывать, что сеть электрического снабжения должна выдерживать существенную нагрузку. Источником тепловой энергии становится электрическая дуга, возникающая между электродом и расплавленным металлом. Температура может быть более 2000 градусов Цельсия.
Кислородно-конверторный. Непрерывная разливка стали в данном случае сопровождается с активным вдуванием кислорода, за счет чего существенно ускоряется процесс окисления. Применяется этот метод изготовления и для получения чугуна. Считается, что данная технология обладает наибольшей универсальностью, позволяет получать металлы с различными свойствами.

Способы производства оцинкованной стали не сильно отличаются от рассматриваемых. Это связано с тем, что изменение качеств поверхностного слоя проходит путем химико-термической обработки.

Существуют и другие технологии производства стали, которые обладают высокой эффективностью. Например, методы, основанные на применении вакуумных индукционных печей, а также плазменно-дуговой сварки.

Мартеновский способ

Суть данной технологии заключается в переработке чугуна и другого металлолома при применении отражательной печи. Производство различной стали в мартеновских печах можно охарактеризовать тем, что на шихту оказывается большая температура. Для подачи высокой температуры проводится сжигание различного топлива.

Рассматривая мартеновский способ производства стали, отметим нижеприведенные моменты:

Мартеновские печи оборудованы системой, которая обеспечивает подачу тепла и отвода продуктов горения.
Топливо подается в камеру сгорания поочередно, то с правой, то с левой стороны. За счет этого обеспечивается образование факела, который и приводит к повышению температуры рабочей среды и ее выдерживание на протяжении длительного периода.
На момент загрузки шихты в камеру сгорания попадает достаточно большое количество кислорода, который и необходим для окисления железа.

При получении стали мартеновским способом время выдержки шихты составляет 8-16 часов. На протяжении всего периода печь работает непрерывно. С каждым годом конструкция печи совершенствуется, что позволяет упростить процесс производства стали и получить металлы различного качества.

В кислородных конвертерах

Сегодня проводится производство различной стали в кислородных конвертерах. Данная технология предусматривает продувку жидкого чугуна в конвертере. Для этого проводится подача чистого кислорода. К особенностям этой технологии можно отнести нижеприведенные моменты:

Конвертор – специальное оборудование, которое представлено стальным сосудом грушевидной формы. Вместительность подобного устройства составляет 100-350 тонн. С внутренней стороны конструкция выкладывается огнеупорным кирпичом.
Конструкция верхней части предполагает горловину, которая необходима для загрузки шихты и жидкого чугуна. Кроме этого, через горловину происходит удаление газов, образующихся в процессе плавления сырья.
Заливка чугуна и добавление другой шихты проводится при температуре около 1400 градусов Цельсия. Для того чтобы обеспечить активное окисление железа чистый кислород подается под давлением около 1,4 МПа.
При подаче большого количества кислорода чугун и другая шихта окисляется, что становится причиной выделения большого количества тепла. За счет сильного нагрева происходит расплавка всего шихтового материала.
В тот момент, когда из состава удаляется излишек углерода, продувка прекращается, фурма извлекается из конвертора. Как правило, продувка продолжается в течение 20 минут.
На данном этапе полученный состав содержит большое количество кислорода. Именно поэтому для повышения эксплуатационных качеств в состав добавляют различные раскислители и легирующие элементы. Образующийся шлак удаляется в специальный шлаковый ковш.
Время конверторного плавления может меняться, как правило, оно составляет 35-60 минут. Время выдержки зависит от типа применяемой шихты и объема получаемой стали.

Стоит учитывать, что производительно подобного оборудования составляет порядка 1,5 миллионов тонн при вместительности 250 тонн. Применяется данная технология для получения углеродистых, низкоуглеродистых, а также легированных сталей. Кислородно-конвертерный способ производства стали был разработан довольно давно, но сегодня все равно пользуется большой популярностью. Это связано с тем, что при применении этой технологии можно получить качественные металлы, а производительность технологии весьма высока.

В заключение отметим, что в домашних условиях провести производство стали практически невозможно. Это связано с необходимостью нагрева шихты до достаточно высокой температуры. При этом процесс окисления железа весьма сложен, как и удаления вредных примесей

Стальные изделия даже на фоне активного распространения высокопрочных пластиков сохраняют свои позиции на рынке. Углеродистые сплавы с разными характеристиками используются в приборо- и автомобилестроении, строительстве и на производствах. Уникальное сочетание упругости и прочности делает материал выгодным с точки зрения длительной эксплуатации. Соответственно, изделия служат дольше и дешевле обходятся в обслуживании. Но и это не все достоинства, которыми обладает сталь. Получение стали с применением современных технологий позволяет наделять структуру металла и дополнительными свойствами.

Общие сведения о технологиях производства

Главная задача технолога заключается в обеспечении процесса, при котором в заготовке уменьшается содержание углерода и всевозможных примесей, например серы и фосфора. Основой для заготовки выступает чугун. Стоит отметить, что печи для изготовления чугуна появились еще в средних веках, в то время как первое получение стали было реализовано только в 1885 г., и по сей день методы производства сплава развиваются и улучшаются. Различия в подходах к процессу преимущественно обусловлены способом окисления углерода.

В качестве исходного материала используется литейный чугун. Он может быть применен в твердом или расплавленном виде. Также могут применяться железосодержащие изделия, получение которых осуществлялось путем прямого восстановления. Практически все способы получения стали в том или ином виде также предусматривают процесс рафинирования от примесей. Например, конвертерная технология обеспечивает их выдувание кислородом.

Конвертерный метод

При таком способе в качестве основы может применяться расплавленный чугун, а также примеси и отходы в виде руды, металлического лома и флюса. Сжатый воздух подается через технологические отверстия на подготовленную основу, способствуя выполнению химических реакций. Также в процессе участвует тепловое воздействие, при котором происходит окисление кислорода и примесей. Особое значение имеют и характеристики печного сооружения, в котором обрабатывается сталь. Получение стали может происходить в агрегатах с разной футеровкой - наиболее распространены способы защиты конструкций огнеупорным кирпичом и доломитовой массой. По типу футеровки конвертерный метод подразделяется также на два других способа: томасовский и бессемеровский.

Томасовский способ

Особенностью данного метода является тщательная переработка чугуна, содержащего до 2 % фосфорных примесей. Что касается техники футеровки, то ее реализуют с применением и магния. Благодаря этому решению шлакообразующие элементы наделяются избыточным количеством оксидов. Процесс фосфорного горения выступает одним из ключевых источников тепловой энергии в данном случае. К слову, сгорание 1 % фосфорного наполнения повышает температуру печи на 150 °C. Томасовские сплавы отличаются малым содержанием углерода и чаще всего применяются в качестве технического железа. В дальнейшем из него изготавливают проволоку, и т. п. Кроме того, получение стали (чугунов) может применяться для выработки фосфористого шлака с целью дальнейшего использования в качестве удобрения на почвах с повышенной кислотностью.

Бессемеровский способ

Этот способ предполагает переработку основ, в которых содержится небольшое количество серы и фосфора. Но при этом отмечается и высокое содержание кремния - порядка 2 %. В процессе продувания в первую очередь происходит окисление кремния, что способствует интенсивному выделению тепла. В итоге температура в печи повышается до 1600 °C. Окисление железа происходит также интенсивно по мере сгорания углерода и кремния. При бессемеровском способе процесс получения стали предусматривает полный переход фосфора в сталь. Все реакции в печи идут быстро - в среднем 15 мин. Связано это с тем, что кислород, выдуваемый через чугунную основу, вступает в реакции с соответствующими веществами по всему объему. Готовая же сталь может содержать высокую концентрацию монооксида железа в растворенном виде. Данная особенность относится к минусам процесса, так как общее качество металла понижается. По этой причине технологи рекомендуют перед разливкой раскисливать сплавы при помощи специальных компонентов в виде ферромарганца, ферросилиция или алюминия.

Получение в мартеновских печах

Если в случае с конвертерным способом изготовления металла предусматривается обеспечение выжига воздушным кислородом, то мартеновский способ требует включения в технологический процесс железных руд и ржавого лома. Из этих материалов образуется кислород оксида железа, который также способствует выгоранию углерода. Сама же печь включает в основу конструкции плавильную ванну, которая закрывается жаропрочной кирпичной стенкой. Также предусматривается несколько камер регенераторов, обеспечивающих предварительный прогрев воздушной массы и газа. Регенерирующие блоки оснащаются специальными насадками, выполненными из огнестойкого кирпича.

Как и конвертеры, мартеновские плавильники функционируют периодически. По мере закладки новых партий шихты, то есть чугунной основы, поэтапно производится и сталь. Получение стали происходит медленно, так как переработка чугуна занимает около 7 ч. Но зато мартены позволяют регулировать химические свойства сплава путем внесения железных добавок в разных пропорциях - для этого используются руда и лом. На завершающей стадии формирования металла работа печи останавливается, шлак сливают, после чего добавляется раскислитель. Кстати, в такой печи можно получать и

Электротермический способ

На сегодняшний день электротермическое получение сталей считается наиболее эффективным. Так, по сравнению с мартеновскими печами и конвертером данная методика обеспечивает возможность более точного контроля качества стали - в том числе за счет регуляции химического состава. Отдельного внимания заслуживает и взаимодействие печных камер с воздушной средой. Электротермическая технология получения стали предусматривает минимальный доступ к воздуху, обуславливая уже другие преимущества. Например, это позволяет минимизировать скопления монооксида железа и посторонних частиц в сплаве, а также обеспечивать более эффективное выгорание фосфора и серы.

Высокий температурный режим на уровне 1650 °C дает возможность выполнять плавку проблемных шлаков, которые требуют термического воздействия на повышенных мощностях. Также в электропечах можно осуществлять за счет тугоплавких металлов, среди которых вольфрам и молибден. Однако есть и серьезный недостаток у данного метода получения сталей. Используемые печи требуют больших объемов энергии, что делает этот процесс самым дорогим.

Зависимость свойств металла от элементной базы

Эксплуатационные качества стали определяются набором химических элементов, которыми был наделен сплав в ходе изготовления. Одним из ключевых компонентов, благодаря которым данный металл обретает свои основные свойства в виде твердости и прочности, является углерод. Чем он выше, тем надежнее сталь. Марганец с кремнием особого влияния на качества материала не оказывают, но их использование необходимо в изготовлении некоторых для выполнения процесса раскисления. Негативное же воздействие на формирование изделия оказывают сера и фосфор. В зависимости от того, по какой технике выполнялось получение, может иметь разные концентрации данных элементов. В любом случае сера повышает ломкость металла, а также уменьшает свойства прочности и пластичности. Фосфор, в свою очередь, наделяет сталь хладноломкостью, которая в процессе эксплуатации может быть выражена хрупкостью.

Техники обработки сталей

Далеко не всегда процесс окончательного формирования структуры металла завершается после основного получения. В дальнейшем, с целью совершенствования характеристик изделия, могут применяться средства дополнительной обработки. К таким можно отнести деформационные методы в виде ковки, штамповки и вальцевания. Это помогает уже на этапе производства сформировать комплекс необходимых технических свойств, которыми будет обладать готовая сталь. Получение стали на выходе дает пластичную структуру, поэтому и технологии первичной переработки достаточно разнообразны. Так, помимо деформирования, могут применяться методы и нормализации.

Заключение

Сталь ассоциируется с надежностью и долговечностью. В случае с качественными изделиями этого вида такие характеристики оправданы. Например, отдельные марки обеспечивают довольно высокие качества прочности и упругости. В зависимости от того, по какой технологии выполнялось получение, применение стали может быть ориентировано на поддержание твердости, способность выдерживать динамические нагрузки и т. д. Наиболее выгодный с точки зрения технико-эксплуатационных свойств металл позволяет получать электротермический способ. Но в то же время он является и самым дорогостоящим, поэтому к данной методике прибегают только в особых случаях - для создания спецсталей.

— важнейший продукт металлургии железа, представляющий собой сплав железа с углеродом. Уже в VII веке до нашей эры кельты научились получать железо из железной руды. Руду нагревали в открытой печи, используя пламя древесного угля. В результате получался твердый чугун. Однако из-за высокого содержания углерода чугун был хрупкий и непригодный для ковки. Если уменьшить процентное содержание углерода до 2,14%, то получится твердый и крепкий сплав, которому можно придавать различные формы путем ковки и штамповки. Это и была сталь, из которой стали производить инструменты, все виды оружия и различные детали машин. Для снижения содержания углерода и прочих ненужных примесей чугун вновь нагревается до жидкого состояния и подвергается фришеванию. Качества стали улучшаются с добавлением легирующих элементов. Сплав железа (не менее 45%), углерода и легирующих элементов называют легированной сталью.

Но прежде, чем получить стальные изделия, следовало совершить множество трудоемких операций. Вначале из железной руды выплавляли чугун, который превращали в мягкое железо. Полученную железную крицу подвергали длительной проковке, в результате получали нужную стальную деталь, либо только заготовку, которую окончательно обрабатывали на металлорежущих станках. Изначально избыточное количество углерода удаляли из чугуна путем кричного передела. Процесс происходил в открытой печи (кричном горне). На горящий древесный уголь помещали чушки чугуна. Путем вдувания горячего воздуха очищали расплавленный чугун от излишнего углерода. Расплавленный металл собирался на поду горна. Происходило дополнительное удаление углерода путем окисления железистого шлака. Образовавшуюся кашицу (крицу) подвергали ковке для удаления шлака.

Кричный передел существовал с XIV века, в 1784 году английским металлургом Г. Кортом была предложена новая технология получения стали — пудлингование. Согласно этой технологии, чугун плавился в специальной пудлинговой печи без контакта с топливом. Пудлинговая печь позволила заменить дорогостоящий древесный уголь на менее дорогой — каменный. Расплавленный чугун доводили до тестообразного состояния. С целью увеличения доступа кислорода расплавленную массу перемешивали металлическими штангами. Дальше тестообразную крицу проковывали. Правда, процесс получения стали таким методом был трудоемким, медленным и дорогим.

Бессемер усовершенствовал этот процесс и в 1856 году продемонстрировал конвертер, предназначенный для получения жидкой стали. Выходящий из доменной печи чугун поступал в конвертер — резервуар, на дне которого имелись отверстия для подачи воздуха. Благодаря подвижным опорам конвертер можно было свободно перемещать из горизонтального положения в вертикальное, когда он будет наполнен. Кислород воздуха, вдуваемый через нижние отверстия, соединяется с углеродом, выделяемым при нагревании из чугуна. Когда процесс закончен, конвертер занимает горизонтальное положение и в нем образуется железо, в которое добавляют примеси. Получается сталь, содержащая низкий процент кислорода. Весь процесс занимал мало времени, за 20 минут получалось столько же стали, сколько бы пудлинговая печь выдала за целый день.

В 1864 году был изобретен мартеновский способ выплавки стали, основанный на сходном принципе. Оба способа получили широкое распространение и позволили получать сталь в неограниченных количествах. Однако они не позволяли получить руду высокого качества из руды, которая содержала фосфор и серу. В 1878 году С. Томас решил эту проблему, добавив в конвертер 10-15% извести. Образовывающиеся шлаки удерживали фосфор и он выгорал с другими ненужными примесями. Полученная сталь была очень высокого качества. Уже в первые несколько лет после применения бессемеровского и мартеновского способов получения высококачественной стали ее выпуск вырос во всем мире на 60%.

Производство стали сегодня осуществляется в основном из отработанных стальных изделий и передельного чугуна. Сталь представляет собой сплав железа и углерода, последнего в котором содержится от 0,1 до 2,14%. Превышение содержания углерода в сплаве приведет к тому, что он станет слишком хрупким. Суть процесса производства стали, в составе которой содержится гораздо меньшее количество углерода и примесей, по сравнению с чугуном, состоит в том, чтобы в процессе плавки перевести эти примеси в шлак и газы, подвергнуть их принудительному окислению.

Особенности процесса

Производство стали, осуществляемое в сталеплавильных печах, предполагает взаимодействие железа с кислородом, в процессе которого металл окисляется. Окислению также подвергаются углерод, фосфор, кремний и марганец, содержащиеся в передельном чугуне. Окисление данных примесей происходит за счет того, что оксид железа, образующийся в расплавленной ванне металла, отдает кислород более активным примесям, тем самым окисляя их.

Производство стали предполагает прохождение трех стадий, каждая из которых имеет свое значение. Рассмотрим их подробнее.

Расплавление породы

На данном этапе расплавляется шихта и формируется ванна из расплавленного металла, в которой железо, окисляясь, окисляет примеси, содержащиеся в чугуне (фосфор, кремний, марганец). В процессе этого этапа производства из сплава необходимо удалить фосфор, что достигается за счет содержания в шлаке расплавленного оксида кальция. При соблюдении таких условий производства фосфорный ангидрид (Р2О5) создает с оксидом железа (FeO) неустойчивое соединение, которое при взаимодействии с более сильным основанием - оксидом кальция (CaO) - распадается, и фосфорный ангидрид превращается в шлак.

Чтобы производство стали сопровождалось удалением из ванны расплавленного металла фосфора, необходима не слишком высокая температура и содержание в шлаке оксида железа. Чтобы удовлетворить эти требования, в расплав добавляют окалину и железную руду, которые и формируют в ванне расплавленного металла железистый шлак. Содержащий высокое количество фосфора шлак, формирующийся на поверхности ванны расплавленного металла, удаляется, а вместо него в расплав добавляются новые порции оксида кальция.

Кипение ванны расплавленного металла

Дальнейший процесс производства стали сопровождается кипением ванны расплавленного металла. Такой процесс активизируется с повышением температуры. Он сопровождается интенсивным окислением углерода, происходящим при поглощении тепла.

Производство стали невозможно без окисления излишков углерода, такой процесс запускают при помощи добавления в ванну расплавленного металла окалины или вдувания в нее чистого кислорода. Углерод, взаимодействуя с оксидом железа, выделяет пузырьки оксида углерода, что создает эффект кипения ванны, в процессе которого в ней снижается количество углерода, а температура стабилизируется. Кроме того, к всплывающим пузырькам оксида углерода прилипают неметаллические примеси, что способствует уменьшению их количества в расплавленном металле и приводит к значительному улучшению его качества.

На данной стадии производства из сплава также удаляется сера, присутствующая в нем в форме сульфида железа (FeS). При повышении температуры шлака сульфид железа растворяется в нем и вступает в реакцию с оксидом кальция (CaO). В результате такого взаимодействия образовывается соединение CaS, которое растворяется в шлаке, но раствориться в железе не может.

Раскисление металла

Добавление в расплавленный металл кислорода способствует не только удалению из него вредных примесей, но и увеличению содержания данного элемента в стали, что приводит к ухудшению ее качественных характеристик.

Чтобы уменьшить количество кислорода в сплаве, выплавка стали предполагает осуществление процесса раскисления, который может выполняться диффузионным и осаждающим методом.

Диффузионное раскисление предполагает введение в шлак расплавленного металла ферросилиция, ферромарганца и алюминия. Такие добавки, восстанавливая оксид железа, снижают его количество в шлаке. В результате растворенный в сплаве оксид железа переходит в шлак, распадается в нем, высвобождая железо, которое возвращается в расплав, а высвобожденные оксиды остаются в шлаке.

Производство стали с осаждающим раскислением осуществляется путем введения в расплав ферросилиция, ферромарганца и алюминия. Благодаря наличию в своем составе веществ, обладающих большим сродством к кислороду, чем железо, такие элементы образуют соединения с кислородом, который, отличаясь невысокой плотностью, выводится в шлак.

Регулируя уровень раскисления, можно получать кипящую сталь, которая не полностью раскислена в процессе плавки. Окончательное раскисление такой стали происходит при затвердевании слитка в изложнице, где в кристаллизующемся металле продолжается взаимодействие углерода и оксида железа. Оксид углерода, который образуется в результате такого взаимодействия, выводится из стали в виде пузырьков, также содержащих азот и водород. Полученная таким образом кипящая сталь, содержит незначительное количество металлических включений, что придает ей высокую пластичность.

Производство сталей может быть направлено на получение материалов следующего типа:

спокойных, которые получаются, если в ковше и печи процесс раскисления полностью завершен;
полуспокойных, которые по степени раскисления находятся между спокойными и кипящими сталями; именно такие стали раскисляются и в ковше, и в изложнице, где в них продолжается взаимодействие углерода и оксида железа.

Если производство стали предполагает введение в расплав чистых металлов или ферросплавов, то в результате получаются легированные сплавы железа с углеродом. Если в стали данной категории необходимо добавить элементы, которые имеют меньшее сродство к кислороду, чем железо (кобальт, никель, медь, молибден), то их вводят в процессе плавки, не опасаясь за то, что они окислятся. Если же легирующие элементы, которые необходимо добавить в сталь, имеют большее сродство к кислороду, чем железо (марганец, кремний, хром, алюминий, титан, ванадий), то их вводят в металл уже после его полного раскисления (на окончательном этапе плавки или в ковш).

Необходимое оборудование

Технология производства стали предполагает использование на сталелитейных заводах следующего оборудования.

Участок кислородных конверторов:

системы обеспечения аргоном;
сосуды конверторов и их несущие кольца;
оборудование для фильтрации пыли;
система для удаления конверторного газа.

Участок электропечей:

печи индукционного типа;
дуговые печи;
емкости, с помощью которых выполняется загрузка;
участок складирования металлического лома;
преобразователи, предназначенные для обеспечения индукционного нагревания.

Участок вторичной металлургии, на котором осуществляется:

очищение стали от серы;
гомогенизация стали;
электрошлаковый переплав;
создание вакуумной среды.

Участок для реализации ковшовой технологии:

LF-оборудование;
SL-оборудование.

Ковшовое хозяйство, обеспечивающее производство стали, также включает в себя:

крышки ковшей;
ковши литейного и разливочного типа;
шиберные затворы.

Производство стали также предполагает наличие оборудования для непрерывной разливки стали. К такому оборудованию относится:

поворотная станина для манипуляций с разливочными ковшами;
оборудование для осуществления непрерывной разливки;
вагонетки, на которых транспортируются промежуточные ковши;
лотки и сосуды, предназначенные для аварийных ситуаций;
промежуточные ковши и площадки для складирования;
пробочный механизм;
мобильные мешалки для чугуна;
оборудование для обеспечения охлаждения;
участки, на которых выполняется непрерывная разливка;
внутренние транспортные средства рельсового типа.

Производство стали и изготовление из нее изделий представляет собой сложный процесс, сочетающий в себе химические и технологические принципы, целый перечень специализированных операций, которые используются для получения качественного металла и различных изделий из него.