Внедоменное получение железа из руды

Это наиболее перспективное направление в развитии черной металлургии. Традиционный двойной передел нужно заменить более рациональным процессом. Причины:

1. Запасы коксующихся углей истощаются.

2. Два вспомогательных производства – получение агломерата и кокса – по капиталоемкости, сложности, вреду выбросов значительно превосходят основное – доменное производство.

3. Необходимы перевозки сырья на все большие расстояния, к мощным металлургическим комплексам, вокруг которых запасы выработаны. (Только КМК и ЗСМК требуют 15 млн т руды в год.) При этом в металлургических центрах нарушена экология.

Выход: постепенная замена доменного и сталеплавильного производства прямым получением стали из руды; а затем – непрерывным металлургическим процессом руда – прокат.

Пока эта задача полностью не решена: есть установки для получения металлизованных окатышей из руды вне домны и есть способы непрерывной разливки и прокатки стали. Дело за «малым» – научиться производить непрерывную выплавку стали. Скорость химических реакций в существующих печах не позволяет это сделать.

Томская область имеет гигантские возможности стать центром добычи железорудного сырья, а возможно – и выплавки стали. Запасы Бакчарского месторождения оцениваются в 12 млрд т. Их хватит на 700 лет добычи. Предполагается разработка методом скважинной гидродобычи; размытая струей воды порода (пульпа) будет подаваться на металлургический завод по пульпопроводу.

Одна из успешно работающих установок для внедоменного получения железа – шахтная печь противотока (рис. 6). Печь имеет вид шахты, в которую сверху загружаются рудные окатыши. Верхняя часть печи – это зона восстановления. Она нагревается до 1100 °С. В нее подаются газы CO и H₂ – продукты конверсии природного газа. Они восстанавливают железо из оксидов, входящих в состав окатышей. Нижняя часть печи – зона охлаждения, куда подается холодный воздух. На выходе из печи получается губчатое железо в виде металлизованных окатышей. Они содержат до 95 % железа, остальное – примеси (марганец, сера, фосфор). Из них в электропечах выплавляют сталь. В такой стали содержится до 0,2 % С.

Есть и другие способы внедоменного получения железа: восстановление в кипящем слое, в капсулах (в виде концентрических слоев) и др.

Лекция 3

Раздел II Обработка металлов давлением

Обработка металлов давлением (ОМД) – это процессы получения заготовок и деталей машин из металлов методами пластического деформирования.

До 90 % металлических изделий в процессе изготовления подвергаются обработке давлением. Уровень использования обработки давлением в машиностроении определяет уровень этой отрасли в целом.

Продукция кузнечно-прессового производства включает как самые тяжелые и сложные изделия – роторы турбогенераторов, гребные винты морских судов, корпуса реакторов АЭС – так и мелкие товары повседневного спроса: гвозди, крепеж, аэрозольные баллончики, заклепки и пуговицы.

Все это объясняется преимуществами ОМД перед другими видами обработки:

1. при обработке давлением расход металла минимален;

2. производительность высокая (особенно важно в массовом производстве – автомобилей, сельхозтехники, товаров народного потребления);

3. достаточно высокая точность размеров и качество поверхности;

4. обработка давлением улучшает структуру и повышает механические характеристики металла.

Ответственные детали – например, колеса и оси железнодорожных вагонов, детали турбин самолетов – обязательно подвергаются обработке давлением.

Уже за 8 т. лет до н.э. применялась ковка из самородных металлов. Примером мастерства древних кузнецов является железный столб в столице Индии – Дели. Эта цилиндрическая кованая колонна диаметром около 42 см на протяжении многих веков не подвергается коррозии.