Människan för att tillgodose sina behovanvänder en mängd olika material. Och metaller är utan tvekan bland dem. När allt kommer omkring är det nästan omöjligt att hitta ett sådant område av mänskligt liv där de var frånvarande. Och metaller är indelade i flera huvudgrupper: icke-järn, ädel och järn.
Gruppen järnmetaller innefattar krom,mangan och naturligtvis järn med dess många legeringar. Och det är järnlegeringar som är grunden för modern teknik. Och även om nya keramiska och polymera material nu dyker upp kommer de inte snart att kunna ersätta det gamla gamla stålet och gjutjärnet.
Stål kallas en legering av järn med kol, ochkolhalten i denna legering bör inte överstiga 2,14%. Om dess innehåll är högre än denna siffra, är denna legering redan gjutjärn. Stål erhålls från gjutjärn eller från metallskrot i olika ståltillverkningsugnar vid metallföretag. Och en av de äldsta och mest föråldrade processerna är produktionen av stål i ugnar med öppen spis. Dess princip är att gjutjärn och metallskrot återvinns i en efterklangsugn. Ytterligare värme krävs för att smälta de fasta laddningsmaterialen och värma stålet till önskad temperatur, samt för att kompensera för betydande värmeförluster. Det produceras genom att bränna bränsle i en stråle med mycket starkt uppvärmd luft.
Så att bränsleförbränningsprocessen ger maximalteffekt och mindre energi spenderades på produktion av stål är det nödvändigt att detta bränsle förbränns i arbetsutrymmet. För detta tillförs luft till ugnen i större mängd än nödvändigt. Detta skapar följaktligen ett överskott av syre i dess atmosfär. Även i denna atmosfär finns syre, som bildades som ett resultat av nedbrytning av vatten och koldioxid vid höga temperaturer. Således bildas ett överskott av syre i ugnens arbetsutrymme, vilket bidrar till oxidation av järn och andra element i laddningen. Som ett resultat av denna oxidation bildas många oxider av olika metaller. De bildar tillsammans med föroreningar och partiklar i det kollapsande fodret en slagg. Denna slagg är lättare än stål och lager under smältningen. Därför ersätts produktionen av stål med metoden med öppen eld gradvis med ny teknik.
Detta gäller särskilt för dessa stålkvalitetersom innehåller många komponenter. Procentandelen måste följas mycket strikt. Det välkända rostfria stålet tillhör också sådana stål. Och produktionen av rostfritt stål är en ganska svår uppgift, vilket är mycket svårt att lösa med metoden med öppen eld. Samtidigt innehåller kol i rostfritt stål väldigt lite, och detta komplicerar uppgiften ytterligare. Och för smältning av rostfritt stål och andra liknande märken används ofta ljusbågsugnar. De kan ha olika kraft och kapacitet. Värmekällan i en sådan ugn är en elektrisk båge. Det inträffar mellan elektroderna och laddningen eller flytande metall, efter att en ström av erforderlig styrka har applicerats på dem.
Denna båge är en ström av elektroner, ångormetall, slagg och joniserade gaser. Dess temperatur överstiger 3000 grader. Det kan uppstå från både direkta och växelströmstillämpningar. Men i elektriska ljusbågsugnar används endast växelström. Först, medan metallen i ugnen inte har värmts upp bra, slocknar bågen i den när polariteten ändras på elektroderna. Men sedan, när laddningen är helt smält och badet täcks med ett jämnt lager av slagg, stabiliseras denna båge och börjar brinna jämnt. Vidare fortsätter produktionen av stål i en sådan ugn utan komplikationer.
För smältning av metaller använder de ocksåinduktionsugnar. Deras funktionsprincip är följande: ett alternerande magnetfält exciterar en elektrisk ström i metallen medan värme frigörs, som används för att omsmälta denna metall. Och källan till magnetfältet i en sådan ugn är en induktor. Att tillverka stål i en induktionsugn har flera fördelar jämfört med en elektrisk bågugn. För det första har den förmågan att justera smälttemperaturen mer exakt, och det ger högre effektivitet. Och för det andra, frånvaron av elektriska bågar och elektroder i en sådan ugn gör det möjligt att få stål med låg kolhalt. Smältning i en induktionsugn ger också ett lågt slöseri med legeringselement, vilket är mycket viktigt vid smältning av komplexlegerat stål.
