Spośród poznanych metod wytwarzania stali opisz tą , która według ciebie jest najlepsza. Uzasadnij wypowiedź.

Proces LD

W 1959 roku w jednej z hut austryjackich w Linzu dokonano po raz pierwszy wytopu stali ze zwykłej przeróbczej surówki martenowskiej w konwertorze o wyłożeniu zasadowym i pojemności 2.0 t, stosując do tego czysty tlen gazowy. Tlen do konwertora wdmuchiwano pionowo z góry za pomocą specjalnych dysz. Dalsze doświadczenia przeprowadzone na konwertorach o pojemności 15 t w Linzu i 5 t w Donawitz, dały korzystne wyniki i proces ten obecnie jest już rozpowszechniony pod nazwą procesu LD (ten skrót oznacza: Linz Donawitz).
Technologia procesu. Przebieg wytapiania stali we współczesnym konwertorze LD jest następujący :
Ciekłą surówkę, przewiezioną z wydziału wielkich pieców w kadziach, przelewa się albo bezpośrednio do kadzi zalewowej, albo do mieszalnika. Z mieszalnika surówkę wypuszcza się do kadzi zalewowej ustawionej na wozie i równocześnie waży. Kadź przewozi się do hali konwertorów, po czym surówkę wlewa się do konwertora za pomocą suwnicy zalewowej lub mechanizmu przechylania ustawionego na wozie. Próbę surówki do analizy chemicznej pobiera się (zwykle ci czwarty wytop) przy wlewaniu surówki do kadzi zalewowej. Próbę analizuje z reguły, tylko na zawartość krzemu, manganu i siarki, przy czym wyniki analizy otrzymuje się już po zakończeniu danego wytopu. Oprócz surówki w skład wsadu metalicznego wchodzi złom jako materiał ochładzający metal. W tym względzie może on być w całości lub częściowo zastąpiony rudą lub innymi materiałami, pochłaniającymi ciepło przy roztapianiu ( zgorzelina, aglomerat itd.). W ten sposób możliwe są trzy warianty składu wsadu: surówka + złom; surówka + ruda; surówka + złom + ruda. Jeżeli stosuje się złom, to ładuje się go do konwertora przed wlaniem surówki. Po załadowaniu metalicznej części wsadu konwertor ustawia się w położeniu pionowym i rozpoczyna przedmuchiwanie. Tlen o czystości 99,5 % (takie stężenie zapewnia otrzymanie niskiej zawartości azotu w stali) doprowadza się do konwertora przez lancę chłodzoną wodę. Między przewodem tlenu i lancą znajdują się zawory zamykające i regulujące dopływ tlenu. Ciśnienie tlenu przed zaworami wynosi zwykle 8-12 at (784560 – 1176840 N/m2). W tym miejscu przewodu tlenowego znajduje się aparat do pomiaru przepływu tlenu.
W celu utworzenia zasadowego żużla, potrzebnego do odfosforowania i odsiarczenia metalu, wprowadza się do konwertora wapno palone. Ponadto, w celu przyspieszenia utworzenia się żużla, stosuje się zwykle fluoryt lub boksyt. Do chłodzenia wytopu stosuje się rudę żelaza, która równocześnie odgrywa ważną rolę w procesie tworzenia się żużla, sprzyjając rozpuszczeniu się wapna. Wszystkie te materiały dostarcza się do zasobników nad konwertorem, skąd dostają się do gardzieli konwertora. Materiały te można dawać do konwertora zarówno przed początkiem, jak i w czasie dmuchu. Zwykle znaczną część wapna i rudy dodaje się na początku wytopu, a resztę w ciągu 6 – 10 min po uruchomieniu dmuchu.

Na procesy fizyko-chemiczne zachodzące w konwertorze składają się głównie reakcje utleniania domieszek surówki. Przy reagowaniu tlenu z kąpielą metalową domieszki surówki (węgiel, krzem, mangan, fosfor i inne) utleniają się i przechodzą do fazy żużlowej i gazowej. Szybkości tych reakcji zależą od składu materiałów wejściowych, ilości doprowadzonego tlenu, położenia lancy tlenowej, warunków temperaturowych i szybkości tworzenia się żużla.
Podobnie jak w innych procesach konwertorowych utlenianie się węgla połączone jest z wydzielaniem się tlenku węgla, który uchodząc z konwertora nad gardzielą, dopala się na dwutlenek węgla, co związane jest z powstawaniem płomienia. (Jak już wspomniałem, w niektórych konwertorach gazy konwertorowe ujęte są hermetycznie i odprowadzane bez dopalania).
Szybkość utleniania węgla na początku wytopu jest niewielka, później silnie wzrasta. Sprzyja temu w znacznym stopniu podniesienie temperatury metalu i brak innych pierwiastków ( które mogłyby się utleniać). Po przejściu przez maximum, szybkość utleniania się węgla zmniejsza się, przy czym szczególnie wyraźnie zmniejsza się ona przy małych stężeniach węgla (poniżej 0,2 %). Równocześnie wzrasta szybkość utleniania żelaza.
Przy danym składzie i temperaturze materiałów wsadowych na bieg można wpływać zmieniając: zużycie tlenu, położenie lancy nad zwierciadłem metalui czas wprowadzania dodatków materiałów sypkich (wapna, fluorytu, rudy, zgorzeliny i In.). Pierwsze dwa parametry oddziaływają na warunki zetknięcia się strumienia tlenu z kąpielą metalową i co za tym idzie, głównie na przebieg albo reakcji zachodzących w fazie metalicznej (utlenianie się węgla, krzemu, manganu), albo reakcji między metalem i żużlem (odfosforowanie i odsiarczanie). Zmiana czasu wprowadzania rudy i wapna wpływa na bieg cieplny procesu i na szybkość utleniania się węgla osiąga maksimum, następuje często wyrzucanie metalu konwertora, proces o charakterze wybuchowym, nie dający się skontrolować w czasie którego, przez gardziel konwertora, następuje wychlapywanie znacznych czasem ilości żużla i metalu. Zjawisko wyrzucania metalu i żużla nie jest dostatecznie zbadane : przyczyną jego mogą być zarówno złożone procesy hydrodynamiczne, zachodzące w konwertorze w czasie procesu dmuchania, jak i gwałtowne zwiększenie się szybkości utleniania się węgla, prowadzące do wydzielania dużej ilości gazów. Aby zmniejszyć zjawisko wyrzucania, obniża się dopływ tlenu i przesuwa w dół lancę (w celu zmniejszenia stopnia utleniania żużla).
Wybrałem ten proces ponieważ: wszelkie domieszki utleniają się i przechodzą do fazy gazowej i żużlowej, w tym procesie można otrzymać stal niskostopową, ilość węgla można dostosować do odpowiednich wymagań, otrzymana stal praktycznie nie zawiera azotu, otrzymywana stal jest dobrej jakości ( a nawet bardzo dobrej).

Źródło:
>Metalurgia stali Prof. Dr hab. Inż. Tadeusz Mazanka