Черная металлургия и производство стали (стр. 2 из 5)
Развитие Урала после Октябрьской революции имело свои особенности и трудности, обусловленные его исторической эволюцией.
Наибольшее падение производства было на Юге. Это объясняется тем, что на Юге шахты и рудники были затоплены, железнодорожный транспорт парализован. Металлургия Центра и Урала, работающая на древесном топливе, с примитивными способами добычи железной руды и при широком использовании гужевого транспорта в 20-е годы зависела главным образом от выделения для заводов продовольственных и фуражных ресурсов. Таким образом, после окончания гражданской войны и интервенции приходилось начинать восстановление черной металлургии от неслыханно низкого уровня, значительно отстающего от уровня всей крупной промышленности, продукция которой в 1920 г. составляла 13,8% от 1913 г.
Низкий уровень промышленности, особенно черной металлургии, являющейся основой промышленного развития, требовал принятия срочных и эффективных мер для восстановления всего разрушенного хозяйства страны.
Реконструкция действующих заводов способствовала быстрому увеличению производства при минимальных капитальных затратах, а также снижению издержек производства и себестоимости металла на старых заводах.
Основные пути реконструкции южной металлургии были определены в постановлении ЦК ВКП(б) о «Югостали» (август 1929 г.); они сводились к следующему:
1. полное использование старого, пригодного для работы оборудования;
2. отбор лучших действующих заводов для ускорения их развития;
3. восстановление топливной и сырьевой базы, рациональная подготовка плавильных материалов.
Это постановление охватывало все стороны плана развития металлургии на Юге страны – разработку проектов реконструкции заводов, обеспечение сырьем, организацию производства, снижение себестоимости продукции, жилищно-бытовые вопросы и вопросы охраны труда.
Получение в годы первой пятилетки качественной стали в электрических печах было трудно осуществить в условиях острого дефицита электроэнергии, а освоение массового производства качественной стали в основных мартеновских печах требовало много времени, тогда как развивающиеся новые отрасли машиностроения, в частности автотракторная, авиационная и оборонная промышленность, требовали увеличения выпуска специальной стали.
Запроектированные в 1927-1928 гг. заводы находились на уровне лучших заводов Западной Европы, но сильно отставали от последних достижений американской техники.
Удельный вес новых заводов в продукции черной металлургии в 1932 г. Составил 23,4%. Строительство таких заводов, как «Азовсталь», Ново-Тульский и Ново-Липецкий доменные заводы, трубопрокатный завод в Никополе было дополнительно включено в первый пятилетний план после его утверждения.
Согласно второму пятилетнему плану народного хозяйства СССР на 1933-1937 гг. металлургия должна была увеличить выплавку чугуна за пятилетие в 2,6 раза (16 млн. т.), стали – в 2,9 раза (17 млн. т.) и производство проката – в 3 раза (13 млн. т.).
Задания второго пятилетнего плана по производству стали и проката были выполнены (по стали - с превышением 4%). Выплавка чугуна была ниже на 1,5 млн. т, в связи с широким использованием металлического лома и установлением более целесообразных соотношений между производством стали и чугуна.
По техническому уровню черная металлургия СССР вышла на передовые позиции в мире, а по размерам производства чугуна, стали и проката она заняла третье место (после США и Германии).
За три года третьей пятилетки выплавка чугуна и стали увеличилась только на 3%, тогда как за пять лет она должна была возрасти на 52% по чугуну и на 58% по стали.
Следует так же отметить снижение качества работы заводов черной металлургии в 1938-1939 гг. вследствие ослабления технического руководства.
Планом четвертой пятилетки предусматривалось дальнейшее развитие черной металлургии на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке, в том числе увеличение мощности Магнитогорского, Ново-Тагильского и Челябинского заводов, завершение строительства завода природнолегированного металла в Орске.
Директивами XIX съезда партии было предусмотрено увеличение производства за пятое пятилетие: по чугуну – на 76%, по стали – на 62% и по прокату – на 64%. Планом было предусмотрено опережение прироста выплавки чугуна в связи с использованием ресурсов военного металлолома и создавшимися за предшествующий период чрезмерным разрывом между выплавкой чугуна и выплавкой стали.
Такой путь увеличения мощности черной металлургии достигается с меньшими затратами и сроками строительства.
План пятого пятилетия был выполнен с превышением по стали и прокату при невыполнении при недовыполнении на 0,5 млн. т. по чугуну. Рост производства чугуна сдерживался значительным отставанием капитального строительства и некоторым ухудшением качества сырых материалов (по содержанию железа).
В шестом пятилетии черной металлургии СССР значительно увеличило производство металла и довело выплавку чугуна примерно до 53 млн. т., стали до 68, 3 млн. т. и проката до 52,7 млн. т.
Технология производства черных металлов и стали
Производства чугуна
Чугун - сплав железа с углеродом(2-6)%, содержащий вредные примеси серы, фосфора, кремния.
Различают чугуны белые (передельные) - сырье для передела в сталь, серые (литейные) и специальные (ферромарганец - Mn - до 70%, ферросилициум - Sn - до 12%) - используются для раскисления стали. Чугун получают в результате доменного процесса. Исходным сырьем служат железная руда (магнитный железняк, красный железняк, бурый железняк), кокс, флюсы. Подготовленные специальным образом к доменному процессу, эти компоненты называются шихтой. Подготовка сырья к доменному процессу обусловлена во многом экономической, а не технологической необходимостью.
Мероприятия подготовки шихты.
Железную руду после добычи измельчают и подвергают обогащению, т.е. отделяют пустую породу от основной. Различают следующие способы обогащения:
- магнитный, основанный на ферромагнитных свойствах основной породы магнитного железняка.
- флотационный, основанный на различной смачиваемости основной и пустой породы водой, в которую добавлено поверхностно-активное вещество(например пенообразователи).
- гравитационный, основанный на различной скорости осаждения основной породы и пустой в воде из-за различия в плотностях.
После обогащения руду подвергают агломерации, т.е. обжигу в присутствии коксовой пыли (коксик). В ходе агломерации из руды удаляется большая часть вредных примесей (в виде газообразных и летучих оксидов) и частичное восстановление железа. Спекшийся агломерат дробят на куски около 60 - 80 мм в поперечнике. В случае проведения агломерации в присутствии флюсов получается офлюсованный агломерат. Технологически, для проведения доменного процесса удобен агломерат в виде окатышей.
Кокс - продукт пиролиза (нагрев без доступа воздуха) коксующихся углей, в ходе которого из толщи угля удаляются органические и неорганические соединения, причем в угле образуются поры, что обеспечивает развитую поверхность, необходимую для интенсивного протекания доменного процесса. Образующиеся в ходе коксования коксовые газы являются смесью ценных химических соединений и в дальнейшем используются после разделения. Кокс для использования в доменном процессе дробят на куски 40 - 60 мм в поперечнике. Кокс необходим в доменном процессе как топливо, опосредованный и непосредственный восстановитель, а также науглераживающий компонент.
Флюсы необходимы для удаления вредных примесей. Последние, реагируя с флюсами в ходе доменного процесса, превращаются в нерастворимый в расплавленном чугуне шлак. Флюсы представляют собой минералы - известняк(CaCO3) и доломит(CaCO3*MgCO3) - которые после добычи дробятся на соответствующие куски.
Доменный процесс.
Суть доменного процесса заключается в ступенчатом восстановлении железа из его оксидов (основа железной руды), удалении вредных примесей с помощью флюсов и насыщении железа углеродом. Доменный процесс проводят в доменной печи, относящейся к печам шахтного типа высотой до 30м и диаметром ~ 3м. Печь состоит из 5-ти частей, выложена изнутри огнеупорным кирпичем и обшита в нижней части стальным листом; имеется система водяного охлаждения. Каждая из частей печи, имеет свое специальное назначение и связана с друг с другом. Технологическое назначение частей:
1-колошник – служит для порционной загрузки шихты и очистки от пыли доменных газов.
2-шахта - в ней происходят основные процессы восстановления железа из его оксидов.
3-распар – самая широкая часть печи, в которой самая высокая температура и происходят процессы окончательного восстановления железа и насыщения его углеродом.
4 -заплечики – в них находятся расположенные по окружности фурмы, через которые вдуваются раскаленные воздух, природный газ и водяные пары.
5-горн - в нем скапливаются расплавленные чугун (внизу) и шлак (вверху), которые периодически выпускаются через летки (нижнюю и верхнюю).
Кокс в кислороде воздуха сгорает с выделением большого количества тепла; образующийся углекислый газ (СО2) реагирует при высоких температурах с коксом (С), давая угарный газ (СО). Последний является хорошим восстановителем и ступенчато превращает оксид железа (руду) в губчатое железо, которое, насыщаясь углеродом, плавится и стекает в горн в виде чугуна. В нижней части шахты и распаре температура настолько высокая, что происходит и прямое восстановление железа углеродом кокса.
С + О2 СО2 + Q СО2 + С СО