1.3 Продукты доменного производства и области их применения:

Главной продукцией доменного производства являются чугуны. Чугуны разделяются на передельные, литейные и специальные. Передельные чугуны выпускаются трех видов: для сталеплавильного (марки Ш и П2) и литейного (ПЛ1 и ПЛ2) производств; фосфористый (ПФ1, ПФ2 и ПФЗ); высококачественный (ПВК1, ПВК2 и ПВКЗ). Доля углерода в этих чугунах составляет в среднем 4 % .

Для производства фасонных чугунных отливок выпускаются литейные чушковые чугуны: обычные (маркировка Л) и рафинированные магнием (ЛР).

Специальные чугуны, или ферросплавы, применяются для раскисления и легирования сталей. К ним относятся сплавы железа с кремнием и марганцем: зеркальные чугуны, ферросилиции ферромарганцы.

Качество чугунов может быть улучшено внедоменной обработкой в ковшах, направленной на удаление серы и кремния.

Побочными продуктами доменной плавки являются шлак и колошниковый газ.

Из доменного шлака изготовляют шлаковые блоки, цемент, кирпичи, шлаковату, шлакоситаллы и др., для чего его подвергают мокрой грануляции (быстрому охлаждению в воде).

Колошниковый газ в больших объемах используется в качестве газообразного топлива для нагрева воздухонагревателей доменных печей, водяных и паровых котлов, для отопления мартеновских и нагревательных печей.

Выплавка чугуна в доменных печах является самым распространенным и производительным процессом по сравнению с другими процессами получения чугуна. Доменный процесс широко механизирован и автоматизирован.

К основным показателям работы доменных печей относятся: коэффициент использования полезного объема печи (КИПО), представляющий отношение полезного объема к среднесуточнойпроизводительности, и удельный расход кокса. На передовых предприятиях КИПО имеет среднее значение 0,56, удельный расход кокса составляет 360...400 кг на тонну выплавляемого чугуна.

В исследовательских организациях в содружестве с передовыми металлургическими предприятиями ведутся работы по совершенствованию доменных печей на базе современной вычислительной техники. В результате анализа комплексных параметров, выбора критериев теплового состояния разработано математическое описание процесса доменной плавки. На его основе создается автоматизированная система управления работой доменной печи. Создаются системы комплексной автоматизации процесса доменной плавки с использованием ЭВМ.

2 Производство стали

2.1 Физико-химические процессы получения стали

Для выплавки стали используются следующие исходные материалы: металлошихта, металлодобавки, флюсы и окислители.

Основная масса металлошихты – это передельный чугун и стальной лом. В состав металлошихты могут входить также продукты прямого восстановления железа из руд, ферросплавы.

Основное назначение передела чугуна в сталь – это снижение содержания в нем углерода, кремния, марганца и фосфора путем окисления и перевода их в шлак или газы.

Металлодобавки в виде ферросплавов вводятся в сталь для ее раскисления и легирования.

Флюсами (добавочными материалами) служат известняк, боксит и плавиковый шпат. Известняк способствует возникновению шлака, а боксит и плавиковый шпат – его жидкотекучести.

Для окислительных процессов источником кислорода является газовая фаза (газообразный кислород, печная, атмосфера) или твердые окислители (железная руда, агломерат, окатыши, прокатная окалина).

Железо при взаимодействии с кислородом окисляется.

Газы-окислители печной атмосферы, взаимодействуя с металлом, окисляют и другие элементы, растворённые в металле.

Окисление примесей также может происходить растворённым в металле кислородом.

Элементы с большим химически сродством к кислороду, чем железо, окисляются оксидом железа, содержащимся в шлаке.

В сталеплавильном агрегате под шлаком (преимущественной FeO и СаО) и при сравнительно невысокой температуре удаляется фосфор (дефосфорация металла).

Когда окисление примесей почти завершено, начинают образовываться оксиды железа. Растворяясь в стали, они повышают содержание в ней кислорода. Это способствует возникновению трещин при пластическом деформировании стали. Поэтому проводят раскисление стали путем ввода элементов (раскислителей) с большим сродством к кислороду. Образующиеся оксиды удаляются в шлак. В качестве раскислителей используют кремний (в виде ферросилиция), марганец (ферромарганец), алюминий и щелочноземельные металлы (ЩЗМ). В сталеплавильных агрегатах применяют глубинное (внутрь металла) раскисление.

В агрегатах с окислительной атмосферой (конвертеры, мартеновские печи, например) иногда используется диффузионное (на шлак) раскисление

В шлаке резко сокращается содержание FeO, что способствует получению более качественной стали.

В случае необходимости плавку может завершать легирование: тогда в сталь вводят легирующие элементы.

Установлено, что получение стали из железорудного сырья составляет 57%, а с учётом утилизации отходов – 63%.

Ежегодная мировая выплавка стали достигает 700.... 750 млн.т.