Занимательно о железе

Мезенин Николай Александрович

Во многих странах получены тысячи патентов на различные способы прямого восстановления железа из руд. Опробовано свыше 70 способов, но лишь немногие из них осуществлены и при том в небольшом промышленном масштабе. Пока не один из них не может конкурировать с доменным производством по объему производительности и себестоимости продукции. Однако работы в этой области неудержимо развиваются.

Процессами прямого получения железа называют такие химические, электрохимические или химико-термические процессы, когда, минуя доменную печь, непрерывно получают из руды металлическое железо в виде губки, крицы или жидкого металла. Эти процессы можно вести, не расходуя кокс, и металл выходит высокой чистоты.

На

территории Курской магнитной аномалии, в руде которой содержится 60–65% металла, ведется строительство Оскольского электрометаллургического комбината — первенца бездоменной металлургии в нашей стране. Это будет предприятие с производственным циклом, основанным на прямом восстановлении железа без применения кокса и проплавкой его в электропечах. С пуском комбината на полную мощность он будет производить окисленные и металлизованные окатыши, высококачественные стали, сортовой и листовой прокат высшего качества для изготовления подшипников, котлов, автомобильных рессор, пружин.

В сооружении комбината принимают участие фирмы ФРГ. Они ведут разработку части проектно-технической документации и осуществляют поставки основного оборудования.

Комбинат, который строится здесь, не знает аналогов по масштабам. Необычность Оскольского электрометаллургического — в принципиальной новизне технологии для нашей страны. Близость Курской атомной электростанции и сырьевой базы КМА обеспечит стабильность работы всех подразделений, гарантирует качество конечной продукции.

Концентрат с содержанием железа до 70% “потечет” от ГОКа по трубопроводам и под давлением 10 МПа быстро преодолеет 26-километровое расстояние. Полученные из концентрата окатыши пройдут обжиг, а затем подвергнутся металлизации. Эту операцию проделает нагретый до 1000° С и преобразованный в смесь водорода и окиси углерода природный газ.

И вот они — невзрачные на вид серые шарики, отличные заменители металлолома и чугуна. Их можно непрерывно загружать в электрические печи и выплавлять редкую по своим достоинствам сталь. Послушные воле человека, мощные станы превратят литые заготовки в нужные профили проката с микронным допуском. Предприятие будет поставлять заготовки точного профиля, почти не требующие обработки на металлорежущих станках.

Окидывая взглядом все звенья металлургического передела: окомкование руды, доменный процесс, разливку и прокатку стали, можно видеть, что здесь либо уже использованы непрерывные процессы, либо эти звенья непрерывны по своей сути и могут быть на них переключены. Поэтому перевод разделяющего их сталеплавильного передела на непрерывный процесс революционизирует не только сам передел, но и металлургическое производство в целом, открывая путь к созданию сквозной поточной линии завода-автомата.

Металлургам хорошо известно, как преобразилось производство, увеличилось время получения металла и облегчился труд людей, когда в 1958 году на горьковском заводе “Красное Сормово” впервые в стране внедрили машину непрерывного литья заготовок МНЛЗ. Не случайно сейчас такие машины установлены на многих заводах страны. За одиннадцатую пятилетку намечено довести разливку стали на них до 35–37 миллионов тонн в год.

Технологические процессы производства профилей методом непрерывного литья считают одним из самых крупных достижений в черной металлургии второй половины XX века. Строительство МНЛЗ сейчас — основной фактор увеличения эффективности и производительности сталеплавильного цеха, обеспечивает возможность расширения объема производства.

Преимущества выражаются в сокращении производственного цикла, повышении качества заготовок вследствие большей их однородности, что дает в свою очередь снижение технологических отходов на последующей стадии и обеспечивает постоянное свойство металла, предусмотренное существующими технологическими условиями.

В последние годы с большим успехом освоена безостановочная непрерывная разливка методом “плавка на плавку” — продолжительностью периодов иногда свыше ста часов. Переход от разливки одной плавки к разливке по 5–10 и более плавок повышает производительность установок на 30–40%.

В мире работает свыше 700 машин непрерывной разливки заготовок, на них разливается около 20% всей выплавляемой стали. Производительность современных МНЛЗ достаточно велика — более 1,2 миллиона тонн стали в год, и бытовавшее ранее опасение о трудности перевода современных конверторных цехов на непрерывную разливку не оправдалось.

На очереди дальнейшее совмещение разливки и прокатки. Объединение процессов непрерывного литья заготовок с последующей прокаткой в одном литейно-прокатном агрегате является важнейшим направлением в повышении эффективности металлургического производства. Получением проката непосредственно из жидкого металла полностью используются преимущества процесса непрерывного литья.

Металлурги давно мечтали о технологии, которая позволила бы миновать промежуточные склады слитков и их последующий нагрев перед прокаткой. Удалось осуществить эту мечту с помощью опытного литейно-прокатного стана, давшего возможность провести на нем научно-исследовательские работы. В 1979 году в нашей стране успешно работали более 10 таких станов.

Новые машины для непрерывного литья, по мнению академика А.И. Целикова, должны иметь более высокую производительность путем усовершенствования методов охлаждения и кристаллизации. Применение технологического процесса для получения проката непрерывным методом из жидкого металла открывает большие перспективы для технического роста отрасли.

Энергия в процессах 

Многовековой процесс развития металлургии показывает, что ее решающие технические преобразования были связаны с появлением и применением в технологии новых энергетических источников — силы ветра, водяных колес, парового двигателя, электропривода. Анализ перспектив металлургии как весьма энергоемкой отрасли свидетельствует, что ее технический прогресс во многом будет зависеть от путей дальнейшего использования энергии в отрасли.

Электроэнергию недаром называют энергетической базой НТР. Она перспективна не только как “двигательная” энергия. Велики ее возможности в использовании для технологических целей. В будущем, по утверждению академика Н.Н. Семенова, “основными сделаются электротехнические процессы получения неорганических и органических продуктов, процессы в электроразряде и под действием проникающего излучения, а также электротермии”.

Электросталеплавильные печи являются ярким примером технологического использования электроэнергии. Эти печи имеют ряд существенных преимуществ перед другими сталеплавильными агрегатами. В них можно выплавлять практически стали различных марок с добавкой легирующих элементов. Высокая температура позволяет иметь сильноосновные шлаки и достигать максимального удаления из металла вредных примесей — серы и фосфора. Для плавки в электропечах не требуется воздуха. Окисляющая способность печи не высока, поэтому количество закиси железа в ванне незначительно и сталь получается достаточно раскисленной и плотной, что улучшает ее качество. В электропечи легко повысить и отрегулировать температуру металлической ванны. В печах допустимы любые металлургические процессы, если создавать окислительную, восстановительную, нейтральную атмосферу или вакуум. В этом агрегате металл получается высокой чистоты без вредных примесей, так как здесь нет продуктов сгорания.