5 Второй передел. Сталеплавильное производство

Назначение - производство заготовок для прокатных цехов (в соответствии с последними достижениями в технологии сталеплавильного производства имеется возможность производства также готовой продукции).

Динамика изменения объёма производства стали в разных странах и в мире в целом за последние 20 лет уже была рассмотрена в лекции 1.

В сталеплавильном производстве могут быть выделены следующие основные технологические этапы:

выплавка

внепечная обработка

разливка.

Рассмотрим более подробно все три технологических этапа.

Назначение выплавки - производство жидкого полупродукта, подлежащего доводке до заданного химического состава и температуры на установках внепечной обработки

Существуют три технологических процесса выплавки стали:

конвертерный;

электросталеплавильный;

мартеновский.

До середины прошлого века в мире превалировал мартеновский процесс, промышленное использование которого началось с 1864 г. Это объясняется его достаточно высокой по требованиям того времени производительностью и высокой гибкостью в отношении состава металлошихты и применяемого топлива. В мартеновском процессе могут применяться жидкий чугун и стальной скрап в любых соотношениях от 100 % жидкого чугуна до 100 % стального скрапа. В качестве топлива может применяться жидкое, газообразное и твердое топливо. Мартеновским процессом могли быть выплавлены любые известные в то время стали. В настоящее время мартеновский процесс в мировой металлургии практически не применяется за исключением нескольких стран. В нашей стране на крупных металлургических заводах мартеновский процесс полностью выведен из эксплуатации, но сохранился на старых металлургических заводах небольшой мощности. В настоящее время происходит постепенное сокращение применения этого процесса.

В первой половине прошлого века наряду с мартеновским применялись конвертерные процессы: бессемеровский и томасовский, в которых жидкий чугун продувался воздухом через сопла, установленные в днище конвертера.

Бессемеровский и томасовский процессы обеспечивали более короткую по сравнению с мартеновским процессом продолжительность плавки, но имели существенный технологический недостаток. Этими процессами нельзя было переплавлять стальной скрап, так как в этих процессах не используется топливо, а приход тепла обеспечивается за счёт экзотермических реакций выгорания примесей из чугуна. При этом приход тепла достаточен только для разогрева жидкой ванны и не позволяет добавлять стальной скрап.

Исходя из необходимости обеспечения прихода количества тепла, требуемого для ведения плавки, конвертерные процессы с продувкой воздухом предъявляли технологические требования к составу жидкого чугуна. В бессемеровском процессе использовались чугуны с повышенным содержанием кремния, который в этом процессе был основным теплоносителем. Бессемеровский процесс был предложен в 1856 г. английским механиком Генри Бессемером.

В томасовском процессе применялся чугун с повышенным содержанием фосфора в качестве основного теплоносителя. Томасовский процесс был предложен в 1878 г. английским металлургом С. Томасом.

В середине прошлого века за границей и в нашей стране велись активные работы по применению в сталеплавильном производстве технически чистого кислорода. Следует отметить, что впервые продувка жидкого чугуна чистым кислородом была осуществлена в Советском Союзе инженером Мозговым. В промышленном масштабе первые кислородные конвертеры были установлены в Австрии на металлургических заводах в городах Линце и Донавице в 1951 г. В соответствии с этим за рубежом новый сталеплавильный процесс получил название ЛД по первым буквам этих городов.

В нашей стране в это же время новый конвертерный процесс создавался самостоятельно. В отличие от бессемеровского и томасовского процессов с продувкой воздухом новый процесс с продувкой кислородом чистотой 99,5 % получил название кислородно-конвертерного. Первые кислородные конвертеры в СССР были установлены в 1956 г. в Днепропетровске в конвертерном цехе на металлургическом заводе им. Петровского. Первый вновь построенный кислородно-конвертерный цех в нашей стране был введен в эксплуатацию в 1963 г. на Нижнетагильском металлургическом комбинате.

Конвертерный процесс с продувкой технически чистым кислородом обладает высокой производительностью и позволяет использовать чугуны любого химического состава. Преимущества этого процесса обеспечили его широкое распространение в мире, в настоящее время доля этого процесса в структуре сталеплавильного производства является наибольшей.

Электросталеплавильный процесс первоначально применялся в основном для выплавки качественных сталей. В настоящее время в большой металлургии электросталеплавильный процесс применяется для производства массовых сталей наряду с конвертерным процессом.

Таким образом, в настоящее время широко применяются два сталеплавильных процесса: конвертерный и электросталеплавильный. Выбор процесса определяется составом металлошихты для сталеплавильного производства. Если новый сталеплавильный цех строится на металлургическом заводе с полным циклом где имеется достаточное количество жидкого чугуна, то принимается конвертерный процесс. Если цех строится на передельном металлургическом заводе при отсутствии жидкого чугуна, то электросталеплавильный процесс.