Что такое тигельная сталь?
Тигельная сталь — это термин, который может вызвать недоумение, так как он не обозначает конкретный вид стали, а скорее описывает метод ее производства. Этот процесс, известный как тигельный, включает плавку различных материалов, таких как кованое железо, чугун и черновая сталь, в небольших литейных тиглях. Основная цель этого процесса — науглероживание или обезуглероживание, что позволяет достичь оптимальных металлургических свойств конечного продукта.
Процесс производства тигельной стали
Во время плавки углерод может либо проникать в сырье, либо удаляться из него, что влияет на характеристики стали. После завершения плавки тигель извлекается из печи, и расплавленная сталь разливается в специальные формы, называемые изложницами. Тигельный метод производства стали является одним из самых древних, и хотя его эффективность уступает современным технологиям, он по-прежнему используется для создания небольших партий высококачественных материалов, предназначенных для специфических применений.
Свойства стали
Сталь представляет собой сплав железа с небольшим количеством углерода. Такие сплавы, как правило, обладают улучшенными свойствами по сравнению с исходными материалами. Например, сталь более твердая, чем кованое железо, и менее хрупкая, чем чугун. Она также демонстрирует лучшие характеристики износостойкости и коррозионной стойкости. Процесс производства стали может варьироваться, но большинство методов включает плавку чугуна с добавлением углерода, что приводит к диффузии углерода в расплавленное железо. Конечные концентрации углерода в стали могут варьироваться от 0,2% до 2,1%, в зависимости от предполагаемого использования сплава.
История тигельного метода
Тигельный процесс производства стали имеет долгую историю. Первые упоминания о производстве стали в тиглях относятся к средневековым исламским записям, датируемым примерно 1050 годом. Основной принцип этого метода заключается в плавке металлической массы в контейнерах, изготовленных из огнеупорных материалов. Эти контейнеры, или тигли, достаточно малы, чтобы их могло обрабатывать один или два человека. В процессе тигельной плавки используются различные металлы, включая кованое железо, чугун и черновую сталь, которые помещаются в тигли и обжигаются в специальных печах.
Науглероживание и обезуглероживание
Для достижения нужного содержания углерода в стали, к материалам с низким содержанием углерода, таким как кованое железо, добавляется источник углерода, например, древесный уголь. Это позволяет насытить расплав углеродом. В случае, если исходный материал имеет слишком высокое содержание углерода, применяется процесс обезуглероживания, который обычно осуществляется путем воздействия на расплавленный металл источника кислорода.
Этапы тигельного процесса
Процесс начинается с нагрева тиглей до белого каления в коксовой или газовой печи. После этого тигли извлекаются из печи, загружаются сырьем и возвращаются обратно для плавления. Этот этап занимает несколько часов, пока все материалы не расплавятся. Затем тигли снова извлекаются, и с поверхности расплавленной стали удаляются примеси. Готовая сталь разливается в изложницы.
Применение тигельной стали
Несмотря на то что тигельный процесс требует значительных затрат времени и ресурсов, он по-прежнему используется для производства небольших партий стали, особенно для специализированных рынков, где требуется высокое качество. Тигельная сталь отличается высокой прочностью и стойкостью к коррозии, что делает ее идеальной для применения в таких областях, как производство ножей, инструментов и других изделий, где важны прочность и долговечность.
Современные технологии и тигельная сталь
Современные технологии, такие как бессемеровские печи и другие высокопроизводительные методы, значительно увеличили эффективность производства стали. Однако тигельный метод сохраняет свою актуальность благодаря способности производить уникальные сплавы с особыми свойствами. Это делает тигельную сталь востребованной в нишевых рынках, где качество и характеристики материала имеют первостепенное значение.
