Краткие сведения о производстве чугуна и стали

Выплавка чугуна и стали. Современное метал­лургическое производство чугуна и стали состо­ит из сложного комплекса различных произ­водств (рис. 22):

1. Шахт и карьеров по добыче руд, каменных углей, флюсов, огнеупорных материалов.

2. Горно-обогатительных комбинатов, на кото­рых подготовляют руды к плавке, обогащают их, удаляя часть пустой породы, и получают кон­центрат — продукт с повышенным содержанием железа по сравнению с рудой.

3. Коксохимических цехов и заводов, на которых осуществляют подготовку коксующихся углей, их коксование (сухую перегонку при темпе­ратуре ~1000°С без доступа воздуха) в коксовых печах и попутное извлечение из них ценных химических продуктов: бензола, фенола, камен­ноугольной смолы и др.

4. Энергетических цехов, для получения и трансформации электроэнергии, сжатого возду­ха, необходимого для дутья при доменных процессах, кислорода для выплавки чугуна и стали, а также очистки газов металлургических произ­водств с целью охраны природы и сохранения чи­стоты воздушного бассейна.

5. Доменных цехов для выплавки чугуна и ферросплавов.

6. Заводов для производства различных фер­росплавов.

7. Сталеплавильных цехов - конвертерных, мартеновских, электросталеплавильных для про­изводства стали.

8. Прокатных цехов, в которых нагретые слит­ки из стали перерабатываются в заготовки (блюмы и слябы) и далее в сортовой прокат, трубы, лист, проволоку и т. п.

Современное производство стали основано на двухступенчатой схеме, которая состоит из до­менной выплавки чугуна и различных способов последующего его передела в сталь. В процессе доменной плавки, осуществляемом в доменных печах, происходит избирательное восстановление железа из его окислов, содержащихся в руде. Одновременно с этим из руды восстанавливают­ся также фосфор и в небольших количествах марганец и кремний; происходит науглерожива­ние железа и частичное насыщение его серой топлива (кокса). Таким образом из руды полу­чают чугун — сплав железа с углеродом более 2,14%, кремнием, марганцем, серой и фосфором.

Передел чугуна в сталь осуществля­ют в металлургических агрегатах: в конвертерах, мартеновских и электрических печах. В них из-за ряда происходящих химических реакций осу­ществляется избирательное окисление примесей чугуна и перевод их в процессе плавки в шлак и газы. В результате получают сталь заданного химического состава.

Продукция чёрной металлургии. Основной про­дукцией чёрной металлургии являются передель­ный чугун, литейный чугун, доменные ферроспла­вы, стальные слитки и прокат.

Передельный чугун, используемый для передела на сталь, содержит 4,0—4,4% С; до 0,6—0,8%i Si; до 0,25—1,0% Mn; 0,15-rO,3% P и 0,03—0,07% S. Некоторые марки чугуна, предна­значенные для передела в сталь в конвертерах, имеют пониженное до 0,07% содержание фосфо­ра. До 90% всего выплавляемого чугуна прихо­дится на чугун передельный.

Литейный чугун, предназначенный для производства фасонных отливок способами ли­тья на машиностроительных заводах, имеет по­вышенное содержание кремния (до 2,75—3,25%).

Ферросплавы — сплавы железа с повы­шенным содержанием марганца, кремния, вана­дия, титана и других металлов. Их применяют для раскисления и производства легированных сталей. К ферросплавам относят доменный фер­росилиций, содержащий 9—13%i Si и до 3% Мп; доменный ферромарганец, содержащий 70—75% Мп и до 2% Si; зеркальный чугун с 10—25% Мп и до 2% Si.

Стальные слитки, полученные в изложни­цах или кристаллизаторах, подвергают обработ­ке давлением (прокатке, ковке). Прокат ис­пользуют непосредственно в конструкциях (мос­тах, зданиях, железобетонных конструкциях, же­лезнодорожных путях, станинах машин и т. д.), в качестве заготовок для изготовления деталей резанием и заготовок для последующей ковки и штамповки.

Форму поперечного сечения прокатанного ме­талла называют профилем. Совокупность раз­личных профилей разных размеров называют сортаментом. Сортамент прокатываемых профилей разделяют на следующие группы: за­готовки, сортовой прокат, листовой прокат, тру­бы и специальные виды проката.