Тема 5. Система технологий металлургического производства

План лекции:

1. Краткие сведения о металлургическом производстве

2. Состояние и тенденции развития черной металлургии

3. Способы производства металлов и сплавов

4. Производство чугуна

5. Классификация чугунов

1. Краткие сведения о металлургическом производстве

Металлургическое производство  отрасль промышленности, охватывающая процессы получения металлов из руд и других материалов, а также процессы, связанные с изменением химического состава, структуры и свойств металлических сплавов.

В состав системы технологий металлургического комплекса входят:

- технологии добычи, обогащения и агломерации железных, марганцевых и других руд, получения необходимых концентратов;

- технологии производства чугуна, доменных ферросплавов, стали, проката;

- технологии производства электроферросплавов;

- технологии повторной переработки черных металлов;

- технологии коксования каменного угля;

- технологии добычи сырья и производства огнеупорных строительных материалов, флюсовых известняков, производства металлических конструкций и др.

В связи с делением металлов на черные и цветные, металлургия также делится на черную и цветную металлургию.

Продукцией металлургии является:

- обогащенная руда и нерудное сырье;

- продукты коксохимического (кокс) и огнеупорного производства;

- черные металлы и сплавы на их основе. К черным металлам относится железо и его сплавы с углеродом: сталь  до 2 % С и чугун  2,5  4,5 %С, а также ферросплавы, например ферросилиций (до 2,5 % С и 13 % Si)

- цветные металлы и сплавы на их основе (алюминий (дуралюмин, силумин), медь (бронза, латунь), цинк, титан, магний, никель);

- прокат черных и цветных металлов (балки, рельсы, трубы, полосы, листы).

Из всех металлов и сплавов наиболее важное значение имеет сталь.

Сталь является основой современной техники. В настоящее время мировое производство составляет около 800 млн. т. в год, что примерно в 20 раз превышает общее производство всех остальных так называемых цветных металлов и сплавов.

Чугун в настоящее время является основным исходным материалом для получения стали (82 % передельного чугуна). До 16 % выплавляемого чугуна идет на производство литых изделий и 2  3 % выплавляется ферросплавов.

Техническое железо с минимальным содержанием углерода и др. примесей производится в очень небольших количествах для нужд электро-радиотехнической промышленности.

Цветные металлы и сплавы: Cu, Al, Ti, Ni, олово, Zn и т. д., а также бронзы, латуни, алюминиевые и др. цветные сплавы. В настоящее время используется около 65 цветных металлов.

Современное металлургическое производство чугуна и стали состоит из сложного комплекса различных производств (рис.1):

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

2. Горно-обогатительных комбинатов, на которых подготавливают 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  1000⁰ 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.

Рис. 1. Схема современного металлургического производства