Бессемеровский процесс
Бессеме́ровский процесс, бессемерование чугуна, производство бессеме́ровской стали — в настоящее время устаревший метод передела жидкого чугуна в сталь путём продувки сквозь него сжатого воздуха, обычного атмосферного или обогащённого кислородом. Процесс был предложен в Англии Генри Бессемером в 1856 году.
Операция продувки производится в . Превращение чугуна в сталь происходит благодаря окислению примесей, содержащихся в чугуне, — кремния, марганца и углерода (отчасти также железа) — кислородом из поступающего воздуха. Несмотря на возрастание (с окислением примесей) температуры плавления металла, он остаётся в жидком состоянии благодаря выделению тепла при реакциях окисления. Термин «бессемеровский процесс» обычно присваивают кислому конвертерному процессу, который ведут в агрегате с кислой футеровкой (кремнистый материал, динас).
Позднее бессемерование стало применяться в цветной металлургии. В частности, в 1866 году русский изобретатель и инженер Василий Александрович Семенников (1831—1898) впервые осуществил бессемерование медного штейна для передела его в черновую медь.
Технология
Течение бессемеровского процесса определяется химическим составом и температурой жидкого чугуна (так называемый ).
Получившиеся при продувке чугуна нелетучие окислы входящих в его состав элементов (SiO2, MnO, FeO) совместно с компонентами разъедаемой футеровки образуют кислый шлак, содержащий при выплавке низкоуглеродистой стали до 65 % SiO2. Наличие кислого шлака не даёт возможности удалить из металла присутствующие в нём вредные примеси — в первую очередь фосфор и серу, чем бессемеровский процесс отличается от томасовского процесса. Поэтому чистота в отношении серы и фосфора является непременным требованием к бессемеровским чугунам, а следовательно, и к «бессемеровским» рудам (содержание фосфора в руде — не более 0,025—0,030 %).
На нагрев балластного азота, являющегося при бессемеровском процессе основным компонентом дымовых газов (при средней их температуре 1450 °C), расходуется около 110 ккал на 1 кг продуваемого чугуна. При полной замене воздуха кислородом кремний перестаёт играть ведущую роль в тепловом балансе бессемеровского процесса. Оказывается возможной продувка химически холодных чугунов, поскольку количество тепла дымовых газов снижается в этом случае примерно с 28 % до 8,5 %. При чисто кислородном дутье содержание в шихте лома, как показывают тепловые расчёты, может быть очень значительным (до 25 %).
Условия прекращения процесса
Вследствие кратковременности бессемеровского процесса (около 15 мин.) весьма трудно определить момент прекращения продувки на заданном содержании углерода в стали. Примерно до 40-х годов XX века бессемеровский процесс обычно заканчивался на пониженном (против заданного) содержании в стали углерода; сталь затем дополнительно науглероживали в ковше. Продувка приводила к повышению содержания в металле остаточного кислорода, а следовательно, к увеличению расхода ферросплавов — раскислителей; в результате повышалось также содержание в стали неметаллических включений. Впоследствии на агрегатах были установлены приборы для непрерывного определения содержания в металле углерода (а также температуры) по спектру вырывающегося из горловины конвертера пламени. Это позволило автоматически точно определять момент требуемого окончания продувки с получением стали заданного состава. Для достижения этой цели стали применять и другие способы, например, кратковременную остановку продувки для взятия пробы на углерод. Температура металла при выпуске составляет около 1600 °C. Выход годных слитков (см. Бессемеровская сталь) к весу залитого в конвертер чугуна колеблется в пределах 88—90 %, поднимаясь до 91—92 % при добавке в конвертер руды.
Малый бессемеровский процесс
Разновидностью бессемеровского процесса является малое бессемерование (малый бессемеровский процесс), проводимое в небольших конвертерах ёмкостью обычно 0,5—4 т, в которых воздух не пронизывает толщу металла, а направляется на его поверхность. При этом получается горячая сталь (1600—1650 °C) с относительно небольшим содержанием азота (примерно до 0,0075 %), используемая главным образом для тонкостенного и мелкого фасонного стального литья; жидкий чугун для малого бессемеровского процесса готовится в вагранках.
В России
Первые в отечественной металлургии опыты по производству стали бессемеровским способом проводились в конце 1860-х годов на Воткинском заводе под руководством А. А. Иоссы. В 1868 году Иосса направил директору Горного департамента В. К. Рашету докладную записку, обосновывая в ней необходимость проведения дополнительных опытов по выплавке стали мартеновским способом. Из-за задержки финансирования эти опыты начались на Воткинском заводе уже после отъезда Иоссы на Пермский сталепушечный завод.
Изначально при бессемеровском процессе использовались только высококремнистые чугуны. Чугун с малым содержанием кремния считался непригодным для бессемерования. В начале 1870-х годов почти одновременно металлурги Д. К. Чернов на Обуховском заводе и К. П. Поленов на Нижнесалдинском заводе разработали технологию бессемерования низкокремнистых чугунов, предложив производить их предварительное расплавление и перегрев в вагранке до заливки в конвертор.
Бессемеровские конверторы работали в России до конца 1990-х годов на Чусовском металлургическом заводе.
Примечания
- Бессемер, Генрих // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Ванюков В. А. Роль русских инженеров в развитии металлургии меди // в кн.: Русские ученые в цветной металлургии. — Москва, 1948.
- Яковлев В. Б. К истории бессемерования штейнов // Вопросы истории естествознания и техники. — 1957. — № 3.
- Квитко М. П., Афанасьев С. Г. Кислородно-конвертерный процесс. — Москва: Металлургия, 1974. — 343 с.
- Заболоцкий Е. М. Иосса Александр Александрович // Горное ведомство дореволюционной России: Очерк истории: Биографический словарь — М.: Новый хронограф, 2014. — С. 105. — 280 с. — 300 экз. — ISBN 978-5-94881-279-3
- Иосса Александр Александрович / Микитюк В. П. // Уральская историческая энциклопедия : [арх. 20 октября 2021] / глав. ред. В. В. Алексеев. — 2-е изд., перераб. и доп. — Екатеринбург : Издательство Академкнига; УрО РАН, 2000. — С. 232. — 640 с. — 2000 экз. — ISBN 5-93472-019-8.
- Иосса Александр Александрович // Инженеры Урала: Энциклопедия / под ред. Н. И. Данилов — Екатеринбург: Уральский рабочий, 2001. — С. 224. — 696 с. — 3000 экз. — ISBN 5-85383-203-4
- Иосса (Jossa) Александр Александрович // Немцы России : энциклопедия : в 3 т. / пред. редкол. В. Караев — М. : Общественная Академия наук российских немцев, 1999. — Т. 1 : А–И. — С. 820. — 832 с. — 5500 экз. — ISBN 5-93227-002-0.
- П.И. Полухин. Технология металлов и сварка. — М.: Высш. Школа, 1977. — С. 28.
- Жизненный путь и научное творчество Д.К. Чернова. Дата обращения: 21 февраля 2019. Архивировано 21 февраля 2019 года.
- Растворивашаяся целлюлоза. Как подставной инвестор помог выдавить с уральского завода тысячи людей. Архивная копия от 23 февраля 2023 на Wayback Machine Рамблер. 21 сентября 2018 года.
Литература
- Менделеев Д. И., Ржешотарский А. А.,. Литая сталь // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Карнаухов М. М. Металлургия стали: Бессемеровский и томасовский процессы. — Ленинград - Москва: ОНТИ НКТП, 1934. — 343 с.
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Бессемеровский процесс, Что такое Бессемеровский процесс? Что означает Бессемеровский процесс?
Besseme rovskij process bessemerovanie chuguna proizvodstvo besseme rovskoj stali v nastoyashee vremya ustarevshij metod peredela zhidkogo chuguna v stal putyom produvki skvoz nego szhatogo vozduha obychnogo atmosfernogo ili obogashyonnogo kislorodom Process byl predlozhen v Anglii Genri Bessemerom v 1856 godu Shema konvertera BessemeraShema bessemerovskogo konvertera Cherez rasplavlennyj chugun produvayut vozduh vyzyvayushij okislenie primesej i prevrashenie chuguna v stal Konverter Bessemera v muzee Kelham Island Sheffild Angliya Operaciya produvki proizvoditsya v Prevrashenie chuguna v stal proishodit blagodarya okisleniyu primesej soderzhashihsya v chugune kremniya marganca i ugleroda otchasti takzhe zheleza kislorodom iz postupayushego vozduha Nesmotrya na vozrastanie s okisleniem primesej temperatury plavleniya metalla on ostayotsya v zhidkom sostoyanii blagodarya vydeleniyu tepla pri reakciyah okisleniya Termin bessemerovskij process obychno prisvaivayut kislomu konverternomu processu kotoryj vedut v agregate s kisloj futerovkoj kremnistyj material dinas Pozdnee bessemerovanie stalo primenyatsya v cvetnoj metallurgii V chastnosti v 1866 godu russkij izobretatel i inzhener Vasilij Aleksandrovich Semennikov 1831 1898 vpervye osushestvil bessemerovanie mednogo shtejna dlya peredela ego v chernovuyu med TehnologiyaTechenie bessemerovskogo processa opredelyaetsya himicheskim sostavom i temperaturoj zhidkogo chuguna tak nazyvaemyj Poluchivshiesya pri produvke chuguna neletuchie okisly vhodyashih v ego sostav elementov SiO2 MnO FeO sovmestno s komponentami razedaemoj futerovki obrazuyut kislyj shlak soderzhashij pri vyplavke nizkouglerodistoj stali do 65 SiO2 Nalichie kislogo shlaka ne dayot vozmozhnosti udalit iz metalla prisutstvuyushie v nyom vrednye primesi v pervuyu ochered fosfor i seru chem bessemerovskij process otlichaetsya ot tomasovskogo processa Poetomu chistota v otnoshenii sery i fosfora yavlyaetsya nepremennym trebovaniem k bessemerovskim chugunam a sledovatelno i k bessemerovskim rudam soderzhanie fosfora v rude ne bolee 0 025 0 030 Na nagrev ballastnogo azota yavlyayushegosya pri bessemerovskom processe osnovnym komponentom dymovyh gazov pri srednej ih temperature 1450 C rashoduetsya okolo 110 kkal na 1 kg produvaemogo chuguna Pri polnoj zamene vozduha kislorodom kremnij perestayot igrat vedushuyu rol v teplovom balanse bessemerovskogo processa Okazyvaetsya vozmozhnoj produvka himicheski holodnyh chugunov poskolku kolichestvo tepla dymovyh gazov snizhaetsya v etom sluchae primerno s 28 do 8 5 Pri chisto kislorodnom dute soderzhanie v shihte loma kak pokazyvayut teplovye raschyoty mozhet byt ochen znachitelnym do 25 Usloviya prekrasheniya processaVsledstvie kratkovremennosti bessemerovskogo processa okolo 15 min vesma trudno opredelit moment prekrasheniya produvki na zadannom soderzhanii ugleroda v stali Primerno do 40 h godov XX veka bessemerovskij process obychno zakanchivalsya na ponizhennom protiv zadannogo soderzhanii v stali ugleroda stal zatem dopolnitelno nauglerozhivali v kovshe Produvka privodila k povysheniyu soderzhaniya v metalle ostatochnogo kisloroda a sledovatelno k uvelicheniyu rashoda ferrosplavov raskislitelej v rezultate povyshalos takzhe soderzhanie v stali nemetallicheskih vklyuchenij Vposledstvii na agregatah byli ustanovleny pribory dlya nepreryvnogo opredeleniya soderzhaniya v metalle ugleroda a takzhe temperatury po spektru vyryvayushegosya iz gorloviny konvertera plameni Eto pozvolilo avtomaticheski tochno opredelyat moment trebuemogo okonchaniya produvki s polucheniem stali zadannogo sostava Dlya dostizheniya etoj celi stali primenyat i drugie sposoby naprimer kratkovremennuyu ostanovku produvki dlya vzyatiya proby na uglerod Temperatura metalla pri vypuske sostavlyaet okolo 1600 C Vyhod godnyh slitkov sm Bessemerovskaya stal k vesu zalitogo v konverter chuguna kolebletsya v predelah 88 90 podnimayas do 91 92 pri dobavke v konverter rudy Malyj bessemerovskij processRaznovidnostyu bessemerovskogo processa yavlyaetsya maloe bessemerovanie malyj bessemerovskij process provodimoe v nebolshih konverterah yomkostyu obychno 0 5 4 t v kotoryh vozduh ne pronizyvaet tolshu metalla a napravlyaetsya na ego poverhnost Pri etom poluchaetsya goryachaya stal 1600 1650 C s otnositelno nebolshim soderzhaniem azota primerno do 0 0075 ispolzuemaya glavnym obrazom dlya tonkostennogo i melkogo fasonnogo stalnogo litya zhidkij chugun dlya malogo bessemerovskogo processa gotovitsya v vagrankah V RossiiPervye v otechestvennoj metallurgii opyty po proizvodstvu stali bessemerovskim sposobom provodilis v konce 1860 h godov na Votkinskom zavode pod rukovodstvom A A Iossy V 1868 godu Iossa napravil direktoru Gornogo departamenta V K Rashetu dokladnuyu zapisku obosnovyvaya v nej neobhodimost provedeniya dopolnitelnyh opytov po vyplavke stali martenovskim sposobom Iz za zaderzhki finansirovaniya eti opyty nachalis na Votkinskom zavode uzhe posle otezda Iossy na Permskij stalepushechnyj zavod Iznachalno pri bessemerovskom processe ispolzovalis tolko vysokokremnistye chuguny Chugun s malym soderzhaniem kremniya schitalsya neprigodnym dlya bessemerovaniya V nachale 1870 h godov pochti odnovremenno metallurgi D K Chernov na Obuhovskom zavode i K P Polenov na Nizhnesaldinskom zavode razrabotali tehnologiyu bessemerovaniya nizkokremnistyh chugunov predlozhiv proizvodit ih predvaritelnoe rasplavlenie i peregrev v vagranke do zalivki v konvertor Bessemerovskie konvertory rabotali v Rossii do konca 1990 h godov na Chusovskom metallurgicheskom zavode PrimechaniyaBessemer Genrih Enciklopedicheskij slovar Brokgauza i Efrona v 86 t 82 t i 4 dop SPb 1890 1907 Vanyukov V A Rol russkih inzhenerov v razvitii metallurgii medi v kn Russkie uchenye v cvetnoj metallurgii Moskva 1948 Yakovlev V B K istorii bessemerovaniya shtejnov Voprosy istorii estestvoznaniya i tehniki 1957 3 Kvitko M P Afanasev S G Kislorodno konverternyj process Moskva Metallurgiya 1974 343 s Zabolockij E M Iossa Aleksandr Aleksandrovich Gornoe vedomstvo dorevolyucionnoj Rossii Ocherk istorii Biograficheskij slovar M Novyj hronograf 2014 S 105 280 s 300 ekz ISBN 978 5 94881 279 3 Iossa Aleksandr Aleksandrovich Mikityuk V P Uralskaya istoricheskaya enciklopediya arh 20 oktyabrya 2021 glav red V V Alekseev 2 e izd pererab i dop Ekaterinburg Izdatelstvo Akademkniga UrO RAN 2000 S 232 640 s 2000 ekz ISBN 5 93472 019 8 Iossa Aleksandr Aleksandrovich Inzhenery Urala Enciklopediya pod red N I Danilov Ekaterinburg Uralskij rabochij 2001 S 224 696 s 3000 ekz ISBN 5 85383 203 4 Iossa Jossa Aleksandr Aleksandrovich Nemcy Rossii enciklopediya v 3 t pred redkol V Karaev M Obshestvennaya Akademiya nauk rossijskih nemcev 1999 T 1 A I S 820 832 s 5500 ekz ISBN 5 93227 002 0 P I Poluhin Tehnologiya metallov i svarka M Vyssh Shkola 1977 S 28 Zhiznennyj put i nauchnoe tvorchestvo D K Chernova neopr Data obrasheniya 21 fevralya 2019 Arhivirovano 21 fevralya 2019 goda Rastvorivashayasya cellyuloza Kak podstavnoj investor pomog vydavit s uralskogo zavoda tysyachi lyudej Arhivnaya kopiya ot 23 fevralya 2023 na Wayback Machine Rambler 21 sentyabrya 2018 goda LiteraturaMendeleev D I Rzheshotarskij A A Litaya stal Enciklopedicheskij slovar Brokgauza i Efrona v 86 t 82 t i 4 dop SPb 1890 1907 Karnauhov M M Metallurgiya stali Bessemerovskij i tomasovskij processy Leningrad Moskva ONTI NKTP 1934 343 s
