2.9.1.3 Особенности обеспечения металлоломом в XXI веке

Ситуация с обеспечением сталеплавильных заводов металлошихтой с середины прошлого века до настоящего времени менялась несколько раз.

В период (40–60)-х годов XX в. преобладающей являлась мартеновская технология, в которой процентное соотношение чугун : металлолом в шихте было близким 55 : 45. Позже с появлением и распространением кислородно-конвертерного процесса соотношение чугун : металлолом составило 75 : 25. Одновременно начался вывод из строя мартеновских печей. В этот период наметился называемый условно «дефицит чугуна».

В конце XX в. примерно в одно и то же время в металлургии стали произошли крупные изменения:

– широкое распространение получила непрерывная разливка, увеличился выход годного и, как следствие, резко сократилась масса оборотного лома;

– бурное развитие претерпело электросталеплавильное производство (традиционная шихта для электропечей – металлолом);

– заметно возросли требования к качеству стали (в том числе по содержанию примесей цветных металлов).

Поэтому общая масса заготавливаемого металлолома в мире стала определяться массой амортизационного лома (зачастую загрязненного нежелательными примесями). В результате возникла ситуация, которую условно можно назвать как «дефицит качественного металлолома». Наступил период активных поисков новых конкурентоспособных способов получения качественной, чистой по нежелательным примесям металлошихты.

2.9.1.4 Новые виды металлошихты

Во многих странах ведутся работы, связанные с получением новых видов металлошихты. В России разработан и успешно опробован в производстве новый вид металлошихты, названный суперком (от слов: суперкомпозит и оксид металла) или синтиком (от слова синтетика). Новый шихтовой материал получают следующим образом: железорудные концентраты, окатыши и подобные им материалы заливают расплавленным чугуном (используя для этой цели, переоборудованные разливочные машины). Соотношение масс чугун : железорудный материал колеблется в пределах от 9 : 1 до 7 : 3. При соотношении масс чугун : окатыши 8 : 2 материал имеет, примерно, следующий состав, %: F_общ – 87,56; Fе₂О₃ – 16,63; С – 3,61 и менее: Cu – 0,05; Рb – 0,04; Bi – 0,003; – As 0,01; Sn – 0,003; Sb – 0,003, т. е. минимальное содержание цветных металлов и высокое содержание железа. Наличие в материале оксида железа и углерода обеспечивает хорошее перемешивание при введении его в сталеплавильную ванну, что обеспечивает быстрое формирование пенистого шлака, который закрывает дуги. Имеются и другие достоинства этого материала. Материал такого типа успешно используется на череповецком комбинате «Северсталь» (заводское название – «металлошихта») и на некоторых других заводах России и за рубежом.

Синтиком в простейшем случае представляет собой чушку чугуна, содержащую оксиды железа как источник «законсервированного» кислорода. В синтикоме могут также содержаться дополнительные реагенты, как-то: углеродсодержащий материал, шлакообразующие оксиды, оксиды марганца, хрома, ванадия и других элементов, а также повышенное количество кремния, марганца и т. д. Этот синтетический материал допускает широкое варьирование состава и свойств, превосходя в этом отношении известные виды металлошихты.

Во время ее расплавления в сталеплавильном агрегате компоненты чугуна – С, Si, Мп и др. – окисляются кислородом твердого окислителя (оксидов железа), превращая тем самым основу синтикома – чугун в сталь с заранее заданным остаточным содержанием углерода. Оксиды железа синтикома при этом превращаются в чистое железо. Скорость окисления в данном процессе равна скорости восстановления, причем обе эти скорости достигают высоких значений.

Из 1 т чугуна можно получить до 1,4 т синтикома. За счет разницы до 0,4 т (это масса твердого окислителя) дополнительно образуется кислорода (82–90) кг/т синтикома, расходуемого на окисление примесей чугуна, и обеспечивается дополнительный выход железа. В зависимости от содержания железа в твердом окислителе и концентрации элементов-восстановителей в чугуне можно получить до (200–210) кг железа на тонну чугуна.

Экономическая эффективность синтикома заключается в получении дополнительного количества железа по цене твердого окислителя за счет использования восстановительного потенциала примесей чугуна, т. е. удаление примесей из чугуна при плавлении синтикома совмещается с одновременным использованием этих элементов для совершения полезной работы – восстановления оксидов железа. В то же время с синтикомом дополнительно вносится кислород в количестве до (82–90) кг или (58–70) м³ на 1 т синтикома. Такого количества достаточно для окисления примесей чугуна и большей части углерода. Это дает также существенную экономию средств, так как 1 м³ газообразного кислорода может стоить от 4 до 10 центов США. И, наконец, перевод чугуна в заменитель тяжеловесного лома и металлизованного сырья автоматически обеспечивает повышение его потребительских свойств, а, следовательно, и цены до уровня не ниже цены металлизованных окатышей, тем самым синтиком приобретает преимущества по рентабельности и конкурентоспособности.