§ 4. Шихтовые материалы сталеплавильного производства

Материалы, используемые для выплавки стали, принято делить на металлосодержащие (металлошихта, мета л ло добавки), добавочные (флюсы) и окислители. В качестве металлошихты используют: а) чугун (жидкий или твердый); б) стальной (а в некоторых случаях и чугунный) лом; в) продукты прямого восстановления железа из железной руды; г) ферросплавы.

Основную часть металлошихты составляют чугун и стальной лом. В ряде стран в качестве металлошихты используется также продукт прямого восстановления железной руды – металлизованные окатыши (93-98% Fe). Самая дешевая часть металлошихты – стальной лом.

Обычно в мартеновском процессе в шихте содержится примерно 50–60 % чугуна (остальное лом), в конвертерном процессе 70–90 % шихты – жидкий чугун, остальное – лом, в электросталеплавильном доля чугуна в шихте редко превышает 5-25%.

В тех случаях, когда в состав завода входят сталеплавильные цехи и доменный цех, чугун в сталеплавильный цех поступает в жидком виде. Использование в качестве шихты жидкого чугуна позволяет получать заметную экономию в расходе топлива и сокращает продолжительность плавки. Способы доставки жидкого чугуна из доменного цеха в сталеплавильные описаны в § 3 гл. 2.

Используемые в сталеплавильном производстве чугуны в зависимости от условий выплавки и химического состава делят на ряд марок (см. часгь I).

В зависимости от технологических или экономических требований сталеплавильщики используют чугун той или иной марки. В отдельных случаях для улучшения состава чугуна применяют методы внедоменной его обработки (для удаления излишних серы, кремния, фосфора).

Если в составе завода нет доменного цеха, то в качестве шихты в сталеплавильных агрегатах используют твердый чугун, который поступает на завод в чушках В отдельных случаях для ускорения плавки и повышения производительности сталеплавильных агрегатов чушковый чугун предварительно расплавляют в "металлургических" вагранках или других плавильных агрегатах.

250

Второй главной составной частью металлошихты является лом. В любой промышленной стране ежегодно образуется значительное количество железосодержащего лома. Сбор этого лома и его обработка с целью рационального использования представляют важную народнохозяйственную задачу. Для ее решения существует специальная отрасль – ломоперерабаты-ваюшая промышленность, оснащенная сложным оборудованием. Из общего количества образующегося лома около 35 % образуется непосредственно на металлургических заводах (об-резь металла при прокатке, бракованные слитки, скрап и т.д.). Обычно это тяжеловесный лом, химический состав которого известен. Этот лом в основной своей массе используют в качестве металлошихты на тех же заводах, где он образуется.

Около 20% общего количества лома образуется при металлообработке на машиностроительных и им подобных заводах (стружка, отходы при штамповке и т.п.); 45-50% от общего количества лома составляет амортизационный лом (отслужившие свой срок машины, рельсы и т.п.), а также металл, извлекаемый при разработке шлаковых отвалов.

В связи с многообразием источников образования этого лома состав его далеко не всегда бывает известен. Иногда этот лом загрязнен содержащими серу смазочными маслами (стружка), цветными металлами (свинцом, алюминием, оловом, медью и др.), содержащимися в различных деталях сдаваемых в лом машин.

Некоторые из этих примесей (свинец, цинк, олово) вредны и для обслуживающего персонала, и для агрегатов, и для качества стали. Цинк, например, при нагревании улетучивается, а затем в виде оксида оседает на футеровке, на элементах котлов-утилизаторов и других агрегатов, выводя их из строя. Свинец проникает в мельчайшие поры кладки печи. Олово резко снижает прочность стали при повышенных температурах.

Приходится учитывать также, что в ряде случаев загружаемый в сталеплавильные агрегаты лом покрыт значительным слоем ржавчины, что влияет как на величину угара металла при плавке, так и на технологию плавки.

Значительная часть лома, особенно образующегося при обработке металла резанием, а также бытового лома очень неудобна для загрузки в сталеплавильные агрегаты из-за

251

малой плотности, больших габаритов и загрязненности (землей, ржавчиной, маслом, деревом, пластмассами).

Для приведения лома в состояние, удобное для использования в сталеплавлении, применяют специальное оборудование: прессы, дробилки, печи для обжига (с целью удаления кусков дерева, пластмасс, масел и других загрязнений); существуют даже целые заводы для переработки вышедших из строя автомобилей, бывших в употреблении консервных банок и лома других видов на удобный для переплавки лом.

Несмотря на то, что для приведения лома в состояние, удобное для переплава в сталь, требуются значительные затраты, все же эти затраты (на 1 т железа) ниже затрат на добычу и обогащение железной руды и получение из нее чугуна. Поэтому лом, даже после переработки, стоит дешевле чугуна.

Особенную ценность представляют лом и отходы стали легированных марок. Такие примеси, как никель, молибден, кобальт, медь, в процессе плавки не окисляются. Поэтому их количество, попадающее с ломом в агрегат, остается в готовой стали. Поскольку стоимость всех этих примесей очень высока, использование легированного лома для выплавки легированных марок стали экономически очень эффективно. Поэтому все отходы стали легированных марок хранят отдельно и за их использованием на заводах установлен строгий контроль.

В качестве добавочных материалов (флюсов) в сталеплавильном производстве обычно используют: а) известняк; б) известь (хорошая свежеобожженная известь должна содержать 85–90 % СаО; при хранении известь начинает реагировать с влагой воздуха по реакции СаО + Н₂О = Са(ОН)₂, в результате чего уже через несколько часов хранения содержание водорода в извести начинает заметно расти; поэтому известь используют немедленно после ее получения из известняка); в) боксит (в зависимости от месторождения бокситы содержат 20-60% А1₂О₃; 3-20% SiO₂; 15-45% Fe₂O₃) и др.

В качестве окислителей применяют кислород, сжатый воздух, железную руду, окалину, агломерат, железорудные брикеты.

252

Г л а в а 2. КОНВЕРТЕРНОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ