Черная металлургия и производство стали

    В сталеплавильных печах применяют угольный и графитированные электроды. Диаметр электродов определяется мощностью потребляемого тока и составляет 350 – 550 мм. В процессе плавки нижние концы электродов сгорают. Поэтому электроды постепенно опускают и в необходимых случаях наращивают сверху.

    Технология  выплавки стали в  дуговых печах.

      В электрических дуговых печах высококачественную углеродистую или легированную сталь. Обычно для выплавки стали, применяют шихту в твердом состоянии. Твердую шихту в дуговых печах с основной футеровкой используют при плавке стали с окислением шихты и при переплавке металла без окисления шихты.

    При выплавке стали методом переплава, в печь не загружают железную руду; условия для кипения ванны  отсутствуют. Шихта состоит из легированных отходов с низким содержанием фосфора, поскольку его нельзя будет удалить в шлак. Для понижения содержания углерода в шихту добавляют 10 – 15% мягкого железа. Образующийся при расплавлении шихты первичный шлак из печи не удаляют. Это сохраняет легирующие элементы (Cr, Ti, V), которые переходят из шлака в металл.

    Новые методы производства и обработки стали.

    Электроннолучевая плавка металлов.

    Для получения особо чистых металлов и сплавов используют электроннолучевую  плавку. Плавка основана на использовании  кинетической энергии свободных электронов, получивших ускорение в электрическом поле высокого напряжения. На металл направляется поток электронов, в результате чего он нагревается и плавится.

    Электроннолучевая плавка имеет ряд преимуществ: электронные  лучи позволяют получить высокую плотность энергии нагрева, регулировать скорость плавки в больших пределах, исключить загрязнение расплава материалом тигля и применять шихту в любом виде. Перегрев расплавленного металла в сочетании с малыми скоростями плавки и глубоким вакуумом создают эффективные условия для очистки металла от различных примесей.

    Электрошлаковый переплав.

    Очень перспективным способом получения  высококачественного металла является электрошлаковый переплав. Капли  металла, образующиеся при переплаве  заготовки, проходят через слой жидкого металла и рафинируются. При обработке металла шлаком и направленной кристаллизации слитка снизу вверх содержание серы в заготовке снижается на 30 – 50%, а содержание неметаллических включений – в два-три раза.

    Вакуумирование стали.

    Для получения высококачественной стали, широко применяется вакуумная плавка. В слитке содержатся газы и некоторое  количество неметаллических включений. Их можно значительно уменьшить, если воспользоваться вакуумированием  стали при ее выплавке и разливке. При этом способе жидкий металл подвергается выдержке в закрытой камере, из которой удаляют воздух и другие газы. Вакуумирование стали производится в ковше перед заливкой по изложницам. Лучшие результаты получаются тогда, когда сталь после вакуумирования в ковше разливают по изложницам так же  в вакууме. Выплавка металла в вакууме осуществляется в закрытых индукционных печах.

    Рафирование стали в ковше жидкими синтетическими шлаками. Сущность этого метода состоит в том, что очистка стали от серы, кислорода и неметаллических включений производится при интенсивном перемешивании стали в ковше с предварительно слитым в него шлаком, приготовленном в специальной шлакоплавильной печи. Сталь после обработки жидкими шлаками обладает высокими механическими свойствами. За счет сокращения периода рафинирования в дуговых печах, производительность которых может быть увеличена на 10 – 15%. Мартеновская печь, обработанная синтетическими шлаками, по качеству близка к качеству стали, выплавляемой в электрических печах.      

 
 
 
 
 

Географическая  привязка 

      География месторождений железной руды:

    В европейской части богата железной рудой КМА. Курская магнитная  аномалия (КМА) — самый мощный в  мире железорудный бассейн. Крупнейший по запасам железа район в мире, по разведанным запасам богатых руд (около 30 млрд т.) уступает лишь перспективному боливийскому Эль Мутун (около 40 млрд т.). Расположен в пределах Курской, Белгородской и Орловской областей.

    На  Урале – Качканарская группа месторождений. Велики запасы железной руды, но она бедна железом (17%), правда, легко обогащающаяся.

    Восточная Сибирь – Ангаро-Илимский бассейн (у Иркутска), Абаканский район.

    Западная  Сибирь – Горная Шория (юг Кемеровской области).

    Северный  район – Кольский полуостров – месторождения Ковдорское и Оленегорское; Карелия – Костомукша.

    Имеются руды на Дальнем Востоке.

    География месторождений марганца:

    Западная  Сибирь – Усинское (Кемеровская область).

    Исторически черная металлургия возникла в центральной  части страны. Начиная с XVIII века, производство черной металлургии появляется на Урале. Развитие капитализма в России и удачное сочетание железной руды с углем и марганцем, а также выгодное территориально-географическое положение по отношению к основным районам потребления металла выдвинуло на первый план юг (Донбасс и Преднепровье Украины).

    Базы  черной металлургии:

    1. Урал – производит 46% металла. Используется привозной кокс из Кузбасса и Караганды. Железная руда – Качканарская группа месторождений (север Свердловской страницы) + Соколовско-Сарбайское месторождение (Кустанайская область) + КМА. Марганец – из Полуночного месторождения (север Свердловской области). Западные склоны Урала – передельная металлургия. Восточные склоны – комбинаты, созданные в советское время. Комбинаты – Нижний Тагил (Свердловская область), Челябинск, Магнитогорск (Челябинская область), город Новотроицк (Орско-Хамиловский комбинат). Используют собственные лигирующие металлы. Передельная металлургия – Екатеринбург (Верхне-Исетский завод), Златоуст (Челябинская область), Чусовой (Пермская область), Ижевск. Используется металлолом.Трубные заводы – Челябинск, Первоуральск (Свердловская область). Ферросплавы – Челябинск, Чусовой (Пермская область).

    2. Центр – производит 20% металла. Центральный район + Центрально-Черноземный район + Северный район. В перспективе станет одной из основных металлургических баз. Кокс – завозится из восточного крыла Донбасса, Печорского бассейна, Кузбасса. Железная руда – из КМА, марганец – из Никополя (Украина). Используется металлолом. Полный цикл – Новотульский, Новолипецкий комбинаты. В пределах КМА возникло производство металлизированных окатышей совместно с ФРГ. На их основе создана бездоменная электрометаллургия. Старый Оскол – Оскольский электрометаллургический комбинат. Передельные заводы – Москва ("Серп и молот", "Электросталь"). В последние годы создано производство холоднокатанной ленты (сталепрокатные заводы). Северный экономический район – Череповецкий комбинат, размещенный между железной рудой Карелии (Костомукша) и Кольского полуострова (Оленегорского, Ковдорского) и коксо-Печорского бассейна. Поставляет продукцию главным образом в Санкт-Петербург.

    3)Сибирь и Дальний Восток – 13% производство черных металлов. Комбинаты – Новокузнецк (Кузнецкий металлургический комбинат), в 20 км от Новокузнецка (Западно-Сибирский металлургический комбинат). Оба предприятия используют кокс Кузбасса; железную руду Горной Шории, Хакассии и Ангаро-Илимского бассейна; марганец Усинского месторождения. Передельная металлургия – Новосибирск, Красноярск, Петровск-Забайкальский (Читинская область), Комсомольск-на-Амуре. Ферросплавы – Новокузенцк. В перспективе планируется создание заводов черной металлургии на малом БАМе в Тайшете.

    За  пределами малого БАМа расположены  предприятия передельной металлургии.

    Северный  Кавказ – Красный Сулим, Таганрог (Ростовская область).

    Поволжье – Волгоград.

    Волго-Вятский  район – река Выкса, Кулебаки (Нижегородская область).

    Дальний Восток – Комсомольск-на-Амуре.

    Украина. Бывшая Южная металлургическая база, которая занимала 2-ое место по объему, производству, концентрации производства и комбинированию. Кокс – местный (Донбасс). Железная руда – Кривой Рог. Марганец – Никополь. База делится на 3 района:

    Донбасс. Ориентируется на кокс Донбасса, железную руду Кривого рога, марганец Никополя.

    Комбинаты:

    Донецк; Макиевка; Константиновка; Енакиево

    Трубные заводы:

    Днепропетровск; Луганск; Макиевка; Никополь

    Производство  ферросплавов:

    Запорожье

    Преднепровье. Ориентируется на те же ресурсы. Комбинаты:

    Днепродержинск; Днепропетровск; Запорожье; Кривой Рог

    Приазовье. Ориентируется на те же ресурсы + железная руда из Керчи. Комбинат – Мариуполь (бывший Жданов).

    Казахстан. Черная металлургия стала развиваться в годы ВОВ с производством стали в городе Темиртау (Карагандинская область). А позже стала развиваться металлургия полного цикла – Карагандинский металлургический комбинат в г. Темиртау. Кокс завозится из Караганды. Железная руда – из Каражала (Джезказганская область) и Соколовско-Сарбайского месторождения. Марганец – из Джезды (Джезказганская область). Производство ферросплавов – Ярмак (Павлодарская область), Актюбинск.

    Узбекистан. Бекабад – передельная металлургия.

    Грузия. Комбинат в городе Рустави. Кокс и Ткибули и Ткварчели. Железная руда из Дашкесана (Азербайджан). Марганец – из Чианура.

    Азербайджан. Трубный завод – Сумчаши.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Проблемы  отрасли черной металлургии 

    Невзирая на усиливающуюся тенденцию роста инвестиций в развитие производства, в отрасли не решенным остается целый ряд проблем:

    Первая  важнейшая проблема – это низкий внутренний спрос со стороны металлопотребляющих отраслей.

    В настоящее время на внутреннем рынке  потребляется менее 50% готового проката  чёрных металлов. Спрос на металлопродукцию на внутреннем рынке России предопределяется двумя основными группами факторов: во-первых, – макроэкономическими показателями развития экономики в целом, включая объёмы промышленного производства и инвестиций в основной капитал, а также индексы роста цен; во-вторых – динамикой производства основных металлоёмких отраслей.

    Одними  из крупнейших потребителей металлов (более 40% внутреннего потребления) являются машиностроение и металлообработка, доля которых в российской промышленности составляет всего 20%, хотя в промышленно развитых странах она достигает 35-53%. В связи с этим, а также с недостаточно высокими темпами роста производства в этих отраслях ёмкость внутреннего рынка чёрных металлов имеет такую незначительную тенденцию роста. В то же время, как положительный следует отметить тот факт, что в структуре внутреннего потребления возрастает доля продукции повышенной готовности: холоднокатаного листового проката и листа и жести с покрытием.

    Перспективы роста внутреннего потребления  чёрных металлов связаны, в основном, с расширением номенклатуры и созданием новых видов продукции в результате проведения металлургическими предприятиями мероприятий по повышению технического и технологического уровня производства, а также с динамичным развитием металлоёмких отраслей: машиностроения, металлообработки, строительства и создания ими новых, современных, прогрессивных видов продукции.

    Решение этой проблемы заключается в активизации  развития металлопотребляющих отраслей при участии государства и  должно осуществляться в виде государственных заказов на нужды обороны, космоса, а также в виде прямых государственных решений по развитию важнейших металлопотребляющих отраслей (автосборка, трубопроводный транспорт, судо- и авиастроение) и реализации долгосрочных инвестиционных программ отраслей – естественных монополистов (РАО «ЕЭС России», ОАО «Газпром», ОАО «РЖД», ОАО «Транснефть»).