Введение

Массовое производство железа и сплавов на его основе уже более 6-ти веков связано с доменным процессом, который на длительном историческом периоде базировался на использовании древесного угля и лишь последние два с половиной века выплавка чугуна производится в коксовых доменных печах. Древесно-угольная доменная плавка сохранилась к настоящему времени лишь в специфических условиях отдельных регионов и осуществляется в нескольких десятках доменных печей малого объема.

Процессы получения железа из рудных материалов без применения доменной технологии существуют уже более 2500 лет, но они в настоящее время занимают относительно скромную нишу в общем производстве железа и его сплавов. В последние десятилетия ХХ-то века на коммерческий уровень вышли два основных направления бездоменной металлургии железа - производство губчатого железа (ОС) и производство чугуна. Первое направление связано в первую очередь с процессами низкотемпературного восстановления подготоатеннош железорудного сырья, осуществляемого главным образом в противоточных шахтных реакторах восстановительным газом, получаемым путем реформирования природного газа (процессы Midrex и HYL в различных модификациях).

Процессы бездоменного получения чугуна в промышленности представлены пока только единственным процессом Согех. Находится на пути к промышленной реализации Российский процесс РОМЕЛТ, прошедший многолетние испытания (выплавлено более 40000 т чугуна из самых разнообразных железорудных материалов и промышленных отходов) на пилотной установке [1-6]. Около десятка других процессов производства чугуна или жидкого полупродукта в различных агрегатах с использованием подготовленной и неподготовленной руды и каменного угля пока еще не преодолели стадию полупромышленных испытаний. Вопрос о состоянии и перспективах развития процессов бездоменной металлургии железа уместно рассматривать в тесной связи с требованиями к характеристикам составляющих мегаялошихты сталеплавильных процессов.

«Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа» 5

1. Металлошихта сталеплавильных процессов

Перспективы развития внедоменной металлургии железа во многом зависят от эволюций сталеплавильных процессов и от их потребности в различной металлошихте. Технологии выплавки значительной части марок стали требуют

использования в металлошихте первородного железа, т.е. жидкого или твердого чугуна, либо ГЖ (металлизованные окатыши, брикеты, руда), которые получают в промышленных (доменный, Corex, Midrex, HyL) и находящихся в стадии

доработки и полупромышленных испытаний процессах.

Анализируя эволюцию мирового сталеплавильного производства за последние 15 лет и структуру металлошихты двух его основных ветвей - кислородного рафинирования и

электроплавки, J. Derycke и Bonte (представители бельгийской фирмы Sidmar) приводят следующие статистические данные [3].

С 1985 по 1999 год производство стали в мире выросло с 720 до 780 млн.т. в год, изменяясь по годам от 670 до 790 млн.т. в год. По осторожным прогнозам производство стали к 2015 году будет возрастать на 0,5% в год и достигнет уровня 840 млн.т в год, а соответствующие цифры по оптимистическим прогнозам составляют 1,5 % и 975 млн.т. За это время доля электростали увеличится с 32 % в 1995 году до 42-43 % в 2015 году за счет снижения доли конвертерной стали с 60 % до 55 % и доли мартеновской стали с 8 % практически до 0. При этом к 2015 году доля стали, разливаемой на МНЛЗ, увеличится до 98 %. Основным способом производства стали по-прежнему останется кислородное рафинирование.

б «Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа»

Металлошихта кислородно-конвертерного процесса в настоящее время включает 1003 кг чугуна и 113 кг скрапа + ГЖ (в высокоиндустриальных странах, соответственно, 949 и 148), а металлошихта электросталеплавильных печей - чугуна 38 кг, скрапа + ГЖ 1175 кг (ГЖ - 123 кг). По статистике 30 индустриальных стран удельный расход чугуна (жидкого и холодного) на 1 т стали прямо пропорционально коррелирует с долей производимой кислородно-конвертерной стали (коэффициент корреляции 0,981) и обратно-пропорционально - с долей производимой электростали (рис. 1 и 2). Суммарный расход скрапа и ГЖ также тесно коррелирует с долями кислородно­конвертерной стали (рис.З, коэффициент корреляции 0,935) и электростали (рис.4, коэффициент корреляции 0,934).

Фактическое производство ГЖ в мире за десятилетие с 1988 по 1998 гг. тесно коррелирует с годовой выплавкой электростали (рис.5).

Рис.1. Связь между расходом чугуна в металлошихте и долей кислородно­конвертерной стали в общем производстве стали по данным 30 индустриальных

стран.

I - расход чугуна на I т выплавляемой cmaiu, кг/т; 2 - доля кислородно-конвертерной стали в общем производстве стали. %

кСостояние и перспективы бездоменной металлургии железа» 7

воо ■	• •
ЕОО -	- ^ •
	\ * •
700	.
800 ■
	*
300 ■
400 -
300 •	♦♦
200 -
	•
100 ■	*
П .