Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основные компоненты для производства черных металлов

Основные компоненты для производства черных металлов

Основной способ производства черных металлов — получение чугуна из руды и последующая его переработка в сталь. Для получения стали используют также металлолом. В последние годы начало развиваться непосредственное получение стали из железных руд.

Производство чугуна. Чугун получают в доменных печах высокотемпературной (до 1900 °С) обработкой смеси железной руды, твердого топлива (кокса) и флюса. Флюс (обычно известняк СаС03) необходим для перевода в расплавленное состояние пустой породы (состоящей в основном из Si02 и А1203), содержащейся в руде, и золы от сжигания топлива. Эти компоненты, сплавляясь друг с другом, образуют доменный шлак, который представляет собой в основном смесь силикатов и алюминатов кальция, близкую по составу к портландцементу.

Доменная печь — очень большое инженерное сооружение. Полезный объем печи — 2000…3000 м3, а суточная производительность — 5000…7000 т. В печь (рис. 7.1) сверху через устройство 3 загружают шихту, а снизу через фурмы 7 подают воздух. По мере продвижения шихты вниз ее температура поднимается. Кокс, сгорая в условиях ограниченного доступа кислорода, образует СО, который, взаимодействуя с оксидами железа, восстанавливает их до чистого железа, окисляясь до С02. Железо плавится и при этом растворяет в себе углерод (до 5 %), превращаясь в чугун. Расплавленный чугун 9 стекает в низ печи, а расплав шлака 2, как более легкий, находится сверху чугуна. Чугун и шлак периодически выпускают через летки 1 и 8 в ковш. На каждую тонну чугуна получается около 0,6 т огненно-жидкого шлака.

Доменный шлак — ценное сырье для получения строительных материалов: шлакопортландцемента, пористого заполнителя для бетонов — шлаковой пемзы, шлаковой ваты и др.

Чугун главным образом (около 80 ) идет для производства стали, остальная часть чугуна используется для получения литых чугунных изделий.

В зависимости от состава различают белый и серый чугуны. Белый чугун твердый и прочный, содержит большое количество цементита; в сером из-за присутствия кремния цементит не образуется и углерод выделяется в виде графита.

Производство стали. Сталь получают из чугуна и железного металлолома и специальных добавок, в том числе и легирующих элементов, плавлением в мартеновских печах, конверторах или электрических печах.

Рис. 7.1. Схема доменной печи:
1 — летка для выпуска жидкого чугуна; 2 — расплавленный шлак; 3 — загрузочное устройство; 4 — газоотводная труба; 5 — капли расплавленного чугуна; 6 — капли шлакового расплава; 7 — фурма для подачи воздуха; 8 — летка для выпуска расплавленного шлака; 9 — жидкий чугун

Выплавка стали — сложный процесс, складывающийся из целого ряда химических реакций между сырьевой шихтой, добавками и топочными газами. Выплавленную сталь разливают на слитки или перерабатывают в заготовки методом непрерывной разливки.

Изготовление стальных изделий. Стальные слитки — полуфабрикат, из которого различными методами получают необходимые изделия. В основном применяют обработку стали давлением: металл под действием приложенной силы деформируется, сохраняя приобретенную форму. При обработке металла давлением практически нет отходов. Для облегчения обработки сталь часто предварительно нагревают. Различают следующие виды обработки металла давлением: прокатка, прессование, волочение, ковка, штамповка.

Наиболее распространенный метод обработки — прокатка; им обрабатывается более 70 получаемой стали.

Читайте так же:
Удельное сопротивление никелевой проволоки

При прокатке стальной слиток пропускают между вращающимися валками прокатного стана, в результате чего заготовка обжимается, вытягивается и в зависимости от профиля прокатных валков приобретает заданную форму (профиль). Прокатывают сталь в основном в горячем состоянии. Сортамент стали горячего проката — сталь круглая, квадратная, полосовая, уголковая равнобокая и неравнобокая, швеллеры, двутавровые балки, шпунтовые сваи, трубы, арматурная сталь гладкая и периодического профиля и др.

При волочении заготовка последовательно протягивается через отверстия (фильеры) размером меньше сечения заготовки, вследствие чего заготовка обжимается и вытягивается. При волочении в стали появляется так называемый наклеп, который повышает ее твердость. Волочение стали обычно производят в холодном состоянии, при этом получают изделия точных профилей с чистой и гладкой поверхностью. Способом волочения изготовляют проволоку, трубы малого диаметра, а также прутки круглого, квадратного и шестиугольного сечения.

Ковка — обработка раскаленной стали повторяющимися ударами молота для придания заготовке заданной формы. Ковкой изготовляют разнообразные стальные детали (болты, анкеры, скобы и т. д.).

Штамповка — разновидность ковки, при которой сталь, растягиваясь под ударами молота, заполняет форму штампа. Штамповка может быть горячей и холодной. Этим способом можно получать изделия очень точных размеров.

Прессование представляет собой процесс выдавливания находящейся в контейнере стали через выходное отверстие (очко) матрицы. ]J Исходным материалом для прессования служит литье или прокатные заготовки. Этим способом можно получать профили различного сечения, в том числе прутки, трубы небольшого диаметра и разнообразные фасонные профили.

Холодное профилирование — процесс деформирования листовой или круглой стали на прокатных станах. Из листовой стали получают гнутые профили с различной конфигурацией в поперечнике, а из круглых стержней на станках холодного профилирования путем сплющивания — упрочненную холодносплющенную арматуру.

Cырье для металлургии

Cырье для металлургии

С развитием металлургической отрасли, ее продукция постепенно вытеснила древесину в некоторых строительных производствах, сильную конкуренцию цементу составило более прочное соединение — железобетон. Черная металлургия относится к отрасли тяжелой промышленности и тесно взаимодействии с другими отраслями. Например, сырьевая база опирается на горнодобывающую промышленность, поэтому металлургические предприятия находятся вблизи от месторождений. Сейчас происходит укрупнение комбинатов, поэтому многие из них имеет завершенный основой цикл.

Железная руда — это основной вид сырья для выплавки. Наибольшая ее часть (около 85%) добывается в карьерах. В Индии, к примеру, этот процент равен 100%. Марганцовые месторождения также разрабатываются открыто. Хромовая руда добывается только в шахтах. Железная, марганцевая и хромовая руды являются главным сырьем в металлургической промышленности при производстве чугуна, стали и ферросплавов.

Залежи сырья, необходимого для производства металла, располагаются по всему миру. При этом они могут иметь абсолютно разные характеристики и различное содержание полезных компонентов. В связи с чем такое сырье может потребовать дополнительного обогащения и переработки. Взаимоотношения между производителями металлов и поставщиками сырья претерпели большие изменения из-за географического перераспределения собственников самых крупных залежей и рядя других причин. Исторически сложилось, что поставщики железных руд располагаются в развивающихся странах, а производители металла — в развитых.

Продукты черной металлургии принимают участие во внешней торговле, причем экспортируются как конечные продукты, так и само сырье. Их роль в мировом экспорте невелика — 3%, что связано со сравнительно невысокой стоимостью этих продуктов. Почти 70% мирового экспорта приходится на Бразилию и Австралию. При этом Бразилия является даже более конкурентоспособной за счет низких цен на продукцию. На долю России хоть и приходится 17% мировых запасов сырья, однако она значительного участия в экспорте и импорте не принимает, потому что ее производство ориентировано на внутренний спрос.

Читайте так же:
Что такое передаточное число редуктора

Новичкам достаточно трудно пробиться на сырьевых рынках, ведь сталелитейные предприятия предпочитают сотрудничать с проверенными поставщиками, которые могут заключать договора на поставку сырья по четкому графику на определенное количество лет.

Металлорудное сырье.

Географическое расположение металлорудного сырья сказывается на его импорте и экспорте. Богатые залежи в Австралии, Китае и Бразилии делают эти страны главными экспортерами сырья. На их долю приходиться практически половина мировых запасов железных руд (около 1 млрд. тонн руды). США, Россия, Канада, Венесуэла, Индия, Украина, Казахстан, Франция и Италия добывают руду в достаточном для внутреннего потребления количестве. Несмотря на собственные месторождения ряд стран осуществляет импорт, например, в Китае достаточно развита металлургическая отрасль, и вместе с этим он импортирует сырье.

Коксующиеся угли.

В производстве чугуна важным компонентом является уголь. Кокс, добываемый из коксующегося угля, используется в виде топлива и восстановителя железной руды. Приблизительно равное соотношение руды и кокса (1,5:1,2) требуется для выплавки чугуна. Исходя из этого при расположении сталелитейных предприятий исторически ориентировались на зоны добычи коксующегося угля. Идеальным местом расположения для завода будет в близи залежей железных и марганцевых руд, а также угля. Такие удачные месторождения встречаются достаточно редко, есть они в Австралии, Индии, Китае, Украине и Казахстане. В основном встречаются залежи какого-то одного сырьевого ресурса ,поэтому расположение заводов привязывалось к месторождению железной руды, либо коксующегося угля.

За время развития металлургии накопилось большое количество лома черных металлов, который в свою очередь стал важным видом сырья, т.к. он позволяет миновать стадию производства чугуна, что значительно экономит время и деньги. Поэтому большинство сталелитейных предприятий работают исключительно на переплавке лома. Каждая тонна лома позволяет сэкономить равное количество чугуна, а следственно и нужные для его выплавки железо и кокс. Подобные заводы располагают вблизи от портов, так как транспортировка лома осуществляется в основном по морю.

Можно выделить пять принципов, по которым располагаются предприятия черной металлургии:

Черная металлургия

Одну из ведущих отраслей тяжелой промышленности составляют предприятия, которые занимаются добычей сырья, производством и переработкой металлов на основе железа – стали, чугуна, сплавов, которые относятся к черным металлам. К предприятиям черной металлургии также относят и те, которые занимаются добычей и переработкой марганца и хрома.

Черная металлургия

Особенности

Не только металлы являются основой предприятий черной металлургии. Предприятия по добыче и переработке сопутствующих материалов, кокса, огнеупоров также входят в состав отрасли черной металлургии.

Можно выделить такие особенности черной металлургии, которые присущи именно ей, в отличие от производства цветных металлов:

  • Более одной трети выпускаемой продукции (сталь и сплавы на основе железа, чугун) является основой всего машиностроения;
  • Более четверти продукции используется в строительстве для создания элементов нагруженных и несущих конструкций.
Читайте так же:
Переделка шуруповерта 18в на литий

Спецификой предприятий металлургического комплекса черной металлургии является то, что они, по большей части, составляют основу индустрии государства, являясь, вместе с тем, одними из самых высоких капитало- и материалоемкими.

Организация выработки металла на предприятиях черной металлургии отличается сильной региональной зависимостью. Для переработки руды и производства первичного металла (чугуна) требуются большое количество кокса, рудного сырья и электроэнергии. Подсчитано, что сырье и топливо составляют более 90% общих затрат на производство черного металла. Необходимость в транспортировке огромных масс рудного и топливного сырья диктует необходимость решать задачи рационального размещения предприятия. Наиболее часто предприятия черной металлургии концентрируются таким образом:

  • Возле рудных месторождений. Требуется доставка топлива;
  • Вблизи источников топлива (предприятия угледобычи). Остается вопрос поставки рудного сырья;
  • На оптимальном расстоянии между источниками сырья и топлива.

Большинство комбинатов по производству черного металла сосредоточены вблизи залежей железных руд. Можно объяснить это тем, что изначально, в годы массового строительства металлургических предприятий, восстановление железа из обогащенного сырья производилось посредством древесного угля, добываемого непосредственно вблизи месторождений. При переходе на использование кокса стало выгоднее организовать его доставку, чем переносить металлургическое производство.

Можно заметить, что здесь не указана зависимость производства от электроэнергии, хотя потребность в ней чрезвычайно велика. Это объясняется тем, что передача электрической энергии даже на большие расстояния не сопоставима по сложности организации и стоимости с доставкой тяжелых и объемных материалов производства.

Предприятия вторичной переработки металлического лома черных металлов (передельная металлургия) сосредоточены вблизи крупных центров машиностроения.
Сырье
Сырьевая база является основой металлургического производства. В зависимости от типа металлургического предприятия, источники сырья могут быть разные. В частности, черная металлургия может делиться на такие отрасли:

  • Предприятия полного цикла. Большинство стадий производственного цикла, обогащение руд, производство кокса, выплавка и прокат металла сосредоточены на одном объекте.
  • Передельныеметаллургические предприятия. Одна из стадий, а это, в основном, производство сталей и сплавов, выделена в отдельную отрасль.
  • Малая черная металлургия. Характеризуется тем, что цеха по производству металла входят в состав машиностроительных предприятий.

Сырьем черной металлургии для передельных и малых предприятий служит полуфабрикат для выработки стали – чугун, металлолом и прочие отходы основного металлургического производства. В данную группу производств входит изготовление ферросплавов, в состав которых входят различные легирующие добавки.

Добыча руды черных металлов

Добыча руды черных металлов

Добыча руды, ее обогащение, выплавка характеризуют предприятия полного цикла. Для черной металлургии характерно использование сырья с высоким процентным содержанием металла при больших объемах переработки. Добыча и обогащение руды требуют серьезных затрат электрической энергии и требовательны к наличию доступных водных ресурсов.

Состав отрасли

В состав металлургической отрасли полного цикла по выплавке и переработке черных металлов входит большое число предприятий, основные из которых выполняют следующие задачи:

  • Добыча металлических руд, их обогащение.
  • Добыча и подготовка вспомогательного нерудного сырья – огнеупорной глины, известняковых флюсов.
  • Коксохимическая промышленность, включая выработку коксового газа.
  • Выплавка черного металла, чугуна, отливок, углеродистой стали и проката.
  • Вторичная переработка черного металлического лома и отходов производства.

Если брать за основу технологию изготовления металла, то можно выделить такие виды металлургического цикла:

  • чугунно-доменные предприятия;
  • производство стали, в том числе, мартеновское, электродуговое, конвертерное, непрерывной разливки;
  • прокатное производство.
Читайте так же:
Прямозубое цилиндрическое зубчатое колесо

Металлургическое производство

Основу металлургического производства полного цикла составляет доменное производство чугуна. Сама технология восстановления железа из руды при использовании доменного процесса подразумевает насыщение железа большим количеством углерода, в результате чего получается чугун.

Сталь характеризуется меньшим содержанием углерода, включением в состав легирующих добавок, что требует дополнительных стадий переработки в мартеновских, электродуговых печах или кислородных конвертерах. Таким образом, для получения стали требуется длительный и энергозатратный процесс.

Начиная с середины прошлого века начала развиваться бездоменная металлургия, в которой используется прямое восстановление железа из обогащенного сырья.

Оборудование и технология бездоменного производства стали позволяют уменьшить энергозатратность производства, сократив операции технологического процесса, к тому же, сталь получается более чистой, без вредных примесей серы и фосфора, как при традиционном производстве.

Роль черной металлургии в промышленности

Как уже говорилось, продукция черной металлургии является основой для тяжелой промышленности.

Предприятия черной металлургии основную массу готовой продукции выпускают в виде литого и передельного чугуна, мартеновской и конвертерной стали, а также готового проката, стальных и чугунных труб.

Изготовление ферросплавов также входит в отрасль черной металлургии и важно для дальнейшего использования в составе легированных сталей.

Передельный чугун в дальнейшем подвергается плавке и обезуглероживанию для получения сталей с различным содержанием углерода.

Большая часть стали производится в виде слитков, которые, в дальнейшем, подвергают ковке и прокатке для получения профиля различного сечения:

  • заготовки;
  • листовой прокат;
  • сортовой прокат;
  • бесшовные трубы;
  • специальные виды.

Стальной профиль сортового проката используют непосредственно в конструкциях (мосты, перекрытия зданий, железнодорожные рельсы). Наиболее распространен сортовой прокат для непосредственного использования:

  • тавр;
  • двутавр;
  • швеллер;
  • угол.

Все перечисленные наименования сортового проката выпускаются в широком диапазоне стандартизированных размеров.

Классические стальные трубы сварной конструкции получают из листового проката.

К специальным видам проката относят такие сложные элементы, как:

  • оси и колеса железнодорожной техники;
  • зубчатые колеса различного назначения.

Фасонное литье чугуна применяется для станин машин самого различного назначения (метало- и деревообрабатывающие станки).

Передельные предприятия занимаются переработкой передельного чугуна, металлического лома, отходов металлургического производства. В настоящее время более половины продукции металлургического процесса составляет передельный металл, полученный переплавкой и очисткой металлического лома.

Сырье для черной металлургии

Из какого сырья выплавляют сталь либо чугун, знает, наверное, каждый еще со школы. Новый рынок черной металлургии формируется уже совсем по другим принципам. Как правило, ранее, металлургическая промышленность и объекты по добыче сырья находились недалеко друг от друга. Сейчас же все устроено по-другому. Между производителями и потребителями сырья идет некое противостояние.

Поскольку большинство металлургических комбинатов в данное время наращивают темпы своего производства, основная часть их уже наладила основной цикл.

В черной металлургии применяется сырье, которое извлекают из открытых карьеров, при этом из шахт добывают всего лишь пятую часть материала.

Открытый карьер

Материал, с которым работает черная металлургия, есть практически в каждом уголке планеты. Стоит отметить, что ЖРС обладает различными характерными особенностями, неодинаковым процентным содержанием всевозможных элементов. Из-за этого определенным элементам необходимо обогащение, либо специальная обработка.
Сталь, чугун, ферросплавы изготавливают из железной, хромовой, марганцевой руды.

Читайте так же:
Настольная пилорама своими руками

— Товарная железная руда;
— крупнокусковая руда;
— аглоруда;
— концентрат мокрой, магнитной и сухой сепарации;
— окатыши;
— агломерат.

Сырье для черной металлургии

В нынешнее время сотрудничество между поставщиком и крупным производителем серьезно изменились. Одной из причин этому явлению стала смена владельцев богатых месторождений.

Так сложилось, что в основном металлы производят развитые страны, а большой поток экспорта железных руд идет из развивающихся стран. Некоторые рыночные аналитики утверждают, что в скором будущем около 70 процентов всего мирового экспорта руды пойдет из Австралии и Бразилии.

К тому же Бразилия будет в выигрышном положении благодаря незначительным ценам. Что касается РФ, то даже, несмотря на ее 17 процентные мировые запасы железной руды, особой роли на этом рынке она играть не будет. Дело в том, что основной задачей России в первую очередь является удовлетворение собственных потребностей. Китай в этом плане считается достаточно серьезным игроком, проводящий в странах Африки и Азии свою инвестиционную политику. Что касается новых участников этого большого сырьевого рынка, то им довольно сложно проложить себе дорогу, так как производитель стал думать на несколько шагов вперед, при этом никакого сбоя в поставках тут быть не должно.

Факторы, влияющие на сырьевой рынок черной металлургии:

— Разработка месторождений;
— утверждение договоров на длительный период;
— увеличение производительных мощностей;
— влияние политической обстановки на объемы импортируемой продукции.

Металлорудное сырьё

В зависимости от географии залежей железных руд зависит покупка/ продажа данных материалов. Государства, в которых есть большие запасы железной руды, приходятся, как правило, экспортерами. К ним относятся: Китай, Бразилия, Австралия, добывающие в общей сложности больше половины мировой руды. Огромные накопления руды есть у Америки, Индии, Венесуэлы, Швеции, Италии, Франции, Казахстана, Украины и у РФ. Некоторые страны с большими собственными запасами руды закупают ее еще и у других государств. Это Англия, Америка, Корея, Япония, Германия.

Коксующиеся угли

Большие добывающие комбинаты строились обычно там, где находились залежи коксующихся углей. Крупными металлургическими центрами являются: Донбасс на Украине, Рур, Кузбасс.
Чтобы выплавить 1 тонну чугуна, необходим коксующийся уголь и железная руда почти в одинаковых пропорциях — 1,5:1,2. Наилучшим вариантом при этом считается, когда уголь, марганцевую, а также железную руду добывают рядом. Такие места есть на Украине, в Казахстане, Индии, Китае, Австралии. Но такое бывает редко, обычно на месторождении добывается что-то одно. Это одна из главных причин из-за чего металлургические заводы строились вблизи от объектов добычи железной руды, или на плодородных угольных площадях.

Выплавка металла

В процессе человеческой деятельности появилось много вторичных материалов (металлолома), которые можно переработать. Большое количество сталелитейных заводов стали заниматься переработкой лома. Сталь, выполненная из отработанных материалов, стоит меньше, так как не требуется производство чугуна. На данный момент времени примерно половина всей мировой стали изготавливают из собственного, либо импортированного лома.
Металлургические заводы стали возводить рядом с портами, так как перевозить лом выгоднее по воде.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector