Черная металлургия России

Черная металлургия России

Вторая стадия металлургического передела — выплавка стали. Сталь — это деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. Сталь служит материальной основой машиностроения, строительства и других отраслей хозяйства. Сталь получают главным образом из смеси выплавляемого в доменных печах чугуна со стальным ломом. Основные агрегаты для производства стали — мартеновские печи, конвертеры и электропечи; полученные в них стали называют соответственно мартеновской, конвертерной и электросталью.
Мартеновская сталь образуется в мартеновском процессе в специальной мартеновской печи. Мартеновская печь получила свое название от изобретателя — французского металлурга Пьера Мартена (1824—1915), построившего первую подобную установку на своей родине в 1864 г.
В мартеновскую печь привносят (или, как говорят металлурги, заваливают) чугун (в твердом или жидком виде) и стальной лом, причем доля каждого из этих компонентов может изменяться от 0 до 100% в зависимости от условий производства и марки получаемой стали. Полученная масса (ее, как и в доменном процессе, называют шихтой) расплавляется и доводится до температуры 1600—1650 °С, топливом чаще всего служит газ. В результате мартеновского процесса происходит дальнейшее восстановление железа, снижается содержание в нем углерода и других нежелательных примесей (кремния, марганца, серы, фосфора), проводится легирование стали — в нее добавляются различные металлические сплавы, придающие ей нужные физические и химические свойства. Кислород, необходимый для окисления примесей чугуна и соответственно, восстановления железа, вносят в печь присадкой железной руды или окалины. Для связывания примесей в шлаки в печь добавляют флюсы — известняк или известь — своеобразные катализаторы металлургического процесса.
Конвертерным процессом называют передел жидкого чугуна в сталь продувкой его газами, содержащими кислород, либо технически чистым кислородом в специальной установке — конвертере. В результате окисления примесей чугуна (углерода, кремния, марганца, фосфора и др.) выделяется тепло в количестве, достаточном для поддержания металла в жидком состоянии в течение всего процесса без поступления тепла из других источников. В настоящее время обычно применяется кислородно-конвертерный процесс (продувка жидкого чугуна технически чистым кислородом)*.
Электросталеплавильный процесс — плавка стали в электрических печах. Для плавки чугуна в этих печах используется тепло электрической дуги. Главное достоинство этого способа — возможность достижения высоких температур плавления (до 2500 °С). Первое в нашей стране металлургическое предприятие этого типа было построено у подмосковного полустанка Затишье в 1917 г. (ныне металлургический завод «Электросталь» в городе с тем же названием).

Конвертерный цех
металлургического комбината
«Северсталь»

Электросталеплавильное
производство на комбинате
«Северсталь»

Из всех способов получения стали в настоящее время наиболее прогрессивными и производительными считаются кислородно-конвертерный и электросталеплавильный, позволяющие получать более чистую сталь с меньшим количеством шлаков и отходов. Эти методы меньше загрязняют окружающую среду, нежели мартеновский процесс, считаются более экономными из-за того, что позволяют применять технологии непрерывной разливки стали.
В последние годы в мире усиливается значение альтернативного бездоменного варианта металлургического передела, основанного на прямом восстановлении железа из обогащенной руды. Принципиально иная технология производства металла позволяет исключить такие сильные источники загрязнения, как агломерационная фабрика, коксохимическое производство, доменный цех. Применение этой технологии и использование металлизованных окатышей в качестве основного шихтового материала для производства стали позволяет получать металл высшего качества, особо чистый — с малым содержанием примесей. Выплавка стали из металлизованных окатышей происходит в сверхмощных электродуговых печах с непрерывной разливкой металла. В России с начала 80-х годов действует единственное металлургическое предприятие, использующее технологию прямого восстановления железа, — Оскольский электрометаллургический комбинат (г. Старый Оскол, Белгородская обл.). Это предприятие работает на рудах Курской магнитной аномалии и использует электроэнергию, вырабатываемую на Курской и Нововоронежской АЭС.
По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные. Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит марганец (до 1%) и кремний (до 0,4%), а также вредные примеси — серу и фосфор. В состав легированных сталей, помимо указанных компонентов, входят так называемые легирующие элементы: хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, титан и другие, которые придают ей стойкость к коррозии, упругость, легкость и другие полезные свойства.
Выделяют конструкционные стали (для создания разнообразных конструкций: машиностроительных, строительных, транспортных и др.), инструментальные стали (для производства металлических инструментов и их рабочих деталей), стали с особыми химическими и физическими свойствами (кислотостойкая, нержавеющая, жаропрочная, электротехническая сталь и др.).

Мартеновский цех
Нижнетагильского
металлургического комбината

Административный корпус завода «Электросталь» в городе Электросталь Московской обл.

Производство стали имеется не только на комбинатах полного цикла, но и на металлургических предприятиях, получивших название передельных. В их технологическом цикле отсутствует первая стадия металлургического передела — выплавка чугуна, а есть только сталеплавильное производство (часто вместе с прокатным). Эти предприятия в качестве сырья активно используют лом черных металлов.
Металлолом составляет около 2/5 используемого в мировой черной металлургии железосодержащего сырья. Он подразделяется на промышленный (образуемый на разных стадиях металлообработки) и амортизационный (получаемый в связи с износом оборудования). В некоторых странах доля лома в сталеплавильном производстве превышает 50% (например, в Италии, Испании, Швеции, Аргентине, Венесуэле). Крупнейшие страны — экспортеры лома черных металлов: США, Великобритания, Франция, Германия; крупнейшие импортеры — Италия, Испания и Япония.
География выплавки стали в России очень похожа на географию производства чугуна (см. карту в № 27—28/2004). Здесь так же четко выделяются Центральная, Уральская и Сибирская металлургическая базы. Их доли в производстве стали приблизительно соответствуют их распределению в производстве чугуна. Заметно, что основные производители чугуна остались на своих местах и на «стальной» карте. Это комбинаты полного цикла, но к ним присоединился еще и бездоменный Оскольский электрометаллургический комбинат, где чугуна в принципе нет. Ушли с карты некоторые центры исключительно чугунолитейного производства (Тула, Алапаевск, Сатка), зато в гораздо большем количестве добавились сталеплавильные центры. Обратите внимание еще и на то, что суммарная площадь кружков, отмечающих объемы производства, по сравнению с «чугунной» картой, несколько увеличилась. Действительно, стали выплавляется больше чугуна: ведь в сталеплавильном производстве в качестве сырья добавляются значительные объемы металлолома.

Типы металлургических предприятий и особенности их размещения.

1) Комбинаты полного цикла включают в себя все стадии производства прокатов: чугун-сталь-прокат (привязка к сырью (Урал) и топливу (Кузбасс) или к пунктам между ними (Череповец)).

2) Передельные заводы, т.е. включают сталь-прокат, без выплавки чугуна, или только чугун. Выпуск стали и проката на машиностроительных заводах (ближе к потребителю), чугун – к сырью. Ориентируясь на сырьё, часто на металлолом и на потребителя размещается в крупных центрах машиностроения.

3) Сталепрокатные заводы – специализируются на последней стадии — выпускают прокат (размещение у потребителя).

4) Электрометаллургия (бездоменные) – процесс восстановления железа. Выпускают сталь из окатышей, минуют стадию производства чугуна, не используется кокс (располагается у сырья), распространена в развитыхстранах.

5) Производство ферросплавов (железо + металл). Размещение: дешёвая энергия, которая сочетается с ресурсами легирующих металлов (марганец, хром и др. металлы),очень энергоёмкий процесс, характерно для развитых стран.

6) Малая металлургия: Вторичное сырьё (металлолом) для производства стали. Размещение у потребителя. Выплавка железа происходит на предприятиях машиностроения. В данном случае металлы выпускают для внутреннего потребления этих заводов, характерно для развитых стран

Эколого-экономическая характеристика прогрессивных технологий в металлургическом комплексе.

Традиционный способ получения стали: сначала в доменных печах получают из руды передельный полупродукт — чугун, а затем в сталеплавильных агрегатах — конверторах, мартенах, электропечах получают сталь. Новым направлением научно- технического прогресса в отрасли является бездоменная, или бескоксовая, металлургия. Эта технология в принципе отличается от традиционного процесса, при котором руда сначала плавится при температуре 1600° вместе с коксом, служащим химическим восстановителем. Здесь же доменная плавка заменяется значительно более простым в управлении и обслуживании процессом металлизацииокатышей (окатыши — комочки, полученные из железорудного концентрата). Через окатыши при температуре почти 1000° пропускается газ-восстановитель, например, получаемая из природного газа смесь водорода с оксидом углерода. Этот газ легко отбирает у железа кислород, окатыши содержат довольно много кислорода. Образуются металлизированныеокатыши, состоящие почти целиком из железа, т.е. происходит прямоевосстановление железа. На следующем этапе металлизированные окатыши в мощных дуговых электропечах превращаются в высококачественную сталь. Данный способ производства имеет огромные преимущества в виде экономии кокса, высокого качества металла, экологической чистоты. Высокое качество металла обусловлено чистотой от серы и фосфора и других нежелательных примесей, которые попадают в сталь из чугуна, который в свою очередь наследует их от кокса.

Металлизационные установки практически безвредны для окружающей среды в отличие от доменных и коксовых печей. Такая сталь служит в среднем в пять раз дольше. К недостаткам бездоменной металлургии относятся большие затраты электроэнергии, более высокая стоимость металла. Развивается порошковая металлургия (металлокерамика). Выплавка порошковой стали идет в индукционной печи, расплав распыляется азотом высокой чистоты и заполняет металлические капсулы порошком. Такая сталь имеет практически 100% плотность, высокий уровень технологической пластичности. Она позволяет как бы склеивать детали из мельчайших частиц и тем самым сводит отходы практически к нулю. Кроме того, данная технология позволяет утилизировать отходы других технологий, например металлическую стружку, дает возможность изготавливать металлоизделия любой конфигурации, комбинировать металлы, не сплавляющиеся при обычной технологии, т.е. получать металлы с заданными свойствами. Недостатки: трудность получения чистых по химическому составу порошков и сравнительно высокая их стоимость.

Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 3227 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Металлургия и машиностроение

Металлургия — это сфера техники и науки, которая охватывает несколько процессов извлечения металлов из руды и иных типов сырья. Металлургия включает в себя процессы, которые связаны с преобразованием химических составов, структур и особенностей металлических сплавов. А также металлургия занимается изготовлением разной металлической продукции. В узком смысле слова «металлургия» — это искусство получение металла из руды. На сегодняшний день металлургия выделена в отдельную отрасль промышленности.

Металлургия и машиностроение: взаимосвязь

Отношения металлургической отрасли с иными отраслями обуславливается снабжением этих отраслей металлом и конечными изделиями металлургии. Около пятидесяти процентов использования продукции металлургии приходится на машиностроительную и металлообрабатывающую отрасли. До двадцати пяти процентов проката подвергается дальнейшей обработке. Примерно двадцать процентов потребляется строительной областью. И до десяти процентов использует транспортная промышленность.

Машиностроительная отрасль является самым крупным потребителем металлургии. В то же самое время изделия машиностроительной отрасли потребляются металлургической отраслью, поэтому эти две отрасли тесно связанны друг с другом. Самым металлоемким считается отрасль тяжелого машиностроения, которая потребляет большое количество металлопродукции. Предприятия, которые производят технику для металлургической промышленности сосредоточены в областях производства продукции металлургии. Машиностроительная отрасль снабжает металлургическую отрасль таким оборудованием, как оборудование для доменного, прокатного и дробильного производства, а также горнодобывающее оборудование.

Металлургия чёрных и цветных металлов

В мире сложилось исторически разделение металла на чёрный (сплавы на основе железа и само железо) и прочие — то есть цветной металл. Поэтому, металлургию разделяются на цветную и чёрную. В состав чёрной металлургии входит добыча и обогащение руды чёрного металла, а также изготовление сталей, чугуна и ферросплавов. Чёрная металлургия также изготавливает прокат чёрных металлов, изделия из стали и чугуна. В состав цветной металлургии входит добыча, обогащение руды цветных металлов, а также изготовление продукции, которая содержит цветные металлы и их сплавы. Согласно своим физическим свойствам и предназначению, цветные металлы делятся на тяжёлые и лёгкие.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Сотрудничество металлургии с другими отраслями

Черная металлургия непосредственно сотрудничает с горнодобывающей, угольной, энергетической и химической промышленностями. На сегодняшний день прирост черной металлургии снизился, так как ёмкость рынка России сильно уменьшилась. Потребность в продукции черной металлургии на текущий момент приблизительно семьдесят процентов от объема производства продукции, и двадцать процентов снабжается с помощью импортных поставок. Можно сделать вывод о нацеленности черной металлургии на внешний рынок.

Экспортная часть черной металлургии более сорока процентов, цветная металлургия отправляет на экспорт примерно пятьдесят процентов своей продукции. Долю экспорта можно уменьшить, увеличив потребление продукции на внутреннем рынке такими отраслями, как машиностроительная и строительная. Самые большие поставки на экспорт, — это поставки чугуна и железной руды. Основная экспортная продукция уменьшается в своих объёмах поставок. Это наталкивает на выводы, что деятельность металлургии, которая направлена на внешнюю экономику очень сильно подвергается рискам, а эти риски сильно воздействуют на производство продукции. На сегодняшний день потребление машиностроительной отраслью продукции черной металлургии, насчитывает не более тридцати процентов. И это намного меньше, чем во времена Советского Союза. А спрос на продукцию цветной металлургии снизился почти в 2 раза.

Проблемы металлоемких отраслей машиностроения

В машиностроительных областях, которые требуют большого потребления металла сложилась относительно тяжёлая ситуация. С две тысячи второго года начался прирост стоимости на продукцию черной металлургии. Это привело к снижению рентабельности предприятий, и соответственно снизило конкурентоспособности продукции машиностроительной отрасли. Для того, чтобы решить данную проблему, необходимо слаженное взаимодействие машиностроительной и металлургической отраслей.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Взаимодействие этих отраслей создаст благоприятные условия по расширению рынка внутри России. И с помощью развития машиностроительной отрасли произойдёт рост и в металлургии. Обновление производства потребует больших капиталовложений. Но доходы металлургической отрасли смогут покрыть затраты на инновационные перевооружения машиностроения и завершённое перевооружение производства за десять лет.

В случае если внешнеэкономическая политика не испытает существенных перемен, тогда расходы на переоборудование металлургической отрасли будут менее пятидесяти процентов от полученного дохода. Потенциал металлургической и машиностроительной отраслей стеснены изнашиванием промышленных активов и низким профессионализмом сотрудников.

Развитие металлургии

В машиностроении рост с две тысячи пятого по две тысячи седьмой год составил порядка двадцати процентов. А с две тысячи восьмого по две тысячи двенадцатый год рост уменьшился до семи процентов. В то время как много техники для модернизации металлургического производства была закуплена за границей, а не внутри страны. Большой рост производства в металлургическом комплексе возможен только с увеличением финансирования и уровня нагрузки на машиностроительную отрасль.

Отсутствие денежных средств замедляет процессы разработки и изготовления высококлассной техники и аппаратуры, которые не уступают своими параметрами иностранным моделям. Следовательно, не более семнадцати процентов требуемого оборудования возможно произвести на территории Российской Федерации, а прочие предприятия будут вынуждены покупать за границей. Спрос на инвестиционную технику неуклонно растёт, поэтому необходимость машиностроения в металлургической отрасли будет тоже расти. Но есть смысл заметить, что ни одного нового завода не было построено за предыдущие 30 лет с применением продукции металлургической отрасли.

Черная металлургия

Черная металлургия представляет собой одну из наиболее развитых и важных отраслей промышленного производства, успешное развитие которой определяет индустриальный потенциал и возможности любого государства. Во многом она является комплексной, поскольку включает в себя различные подотрасли, заключающиеся в осуществлении технологических процессов по добыче, обогащению исходного сырья, а также выплавке соответствующей продукции (металлов) и производству металлопроката. Основным сырьем выступает железная руда, из которой изготавливаются чугун и сталь. Этим данная отрасль отличается от цветной металлургии, сырьевой основой которой являются цветные металлы (алюминий, титан, медь, свинец, никель и так далее).

Продукция предприятий черной металлургии используется, по большей части, в машиностроении и строительстве. В этой связи данная отрасль является системообразующей, а от степени ее развития во многом зависит и состояние промышленного производства в целом.

Традиционно оценку состояния черной металлургии ведут по такому показателю, как суммарная выплавка стали. По итогам 2018 года ее мировое производство составило более 1,8 млрд тонн. Следует отметить, что данный показатель в последний период довольно стабилен, что свидетельствует о достаточной развитости отрасли.

Мировым лидером по производству стали выступает Китай. На долю этой азиатской страны приходится порядка половины всего мирового объема выплавки – около 928 млн тонн. С заметным отрывом от Китая следует Индия. Здесь было произведено около 106 млн тонн стали. На третьем месте – Япония, которая немного уступает Индии (произведено порядка 104 млн тонн).

Кроме этого, в число лидеров по развитию черной металлургии входят следующие государства:

• США (86 млн тонн);
• Россия (71 млн тонн);
• Германия (42 млн тонн);
• Бразилия (34 млн тонн).

На долю вышеуказанных стран приходится более 2/3 промышленного производства стали в мире.

Сырье, используемое в черной металлургии

Основным ресурсом, используемым для получения продукции, является железная руда. В России ее запасы довольно велики и практически полностью обеспечивают внутренние потребности. Отдельно следует выделить несколько районов добычи руды.

Так, разработка данного полезного ископаемого в промышленных масштабах началась на Урале. До сих пор здесь действуют крупные металлургические комбинаты, которые были созданы одними из первых в стране. Также большие запасы железных руд находятся в Сибири (речь идет о месторождениях Кузбасса).

В европейской части России находится так называемая Курская магнитная аномалия. По отдельным данным, это самое крупное месторождение железных руд на планете. Однако разработка началась только в 30-х годах прошлого века и прерывалась в связи с войной. Находится месторождение на территории Курской и Белгородской областей.

Кроме железной руды для металлургической отрасли необходим коксующийся уголь. Он используется как высококачественное топливо для выплавки чугуна и разрыхления железной руды.

Основные залежи коксующегося угля в России сосредоточены в Кузнецком и Печорском бассейнах.

Особенности производства

Металлургическое производство предполагает цикл технологических процессов, которые могут осуществляться как целиком на одном предприятии, так и на разных. Этапы:

• выплавка чугуна;
• производство стали;
• прокатное производство.

Таким образом, на предприятиях полного цикла осуществляются все вышеперечисленные этапы. Если же завод изготавливает только прокат, то такие производства называют предельными.

На данный момент в мире отдается предпочтение развитию малой металлургии, где производство стали и проката идет на машиностроительных заводах, а это значительно снижает затраты на конечную продукцию. Однако крупные комбинаты полного цикла остаются действующими.

Общий обзор состояния черной металлургии в России

Российская Федерация является одним из крупнейших мировых производителей чугуна, стали и металлопроката. Во многом это обусловлено тем, что в стране имеются богатые залежи железных руд и коксующегося угля, используемого в качестве топливного ресурса. Металлургическая промышленность в России является системообразующей и высокоэффективной отраслью.

История развития металлургической промышленности

Человечество научилось обрабатывать железную руду еще на заре своей истории. Археологи даже выделяют такую историческую эпоху, как «железный век», под которой понимается временной период, когда основными орудиями производства являлись изделия из железа.

В России до времен Петра I металлургия носила кустарный и локальный характер. И только после соответствующих реформ в стране началась промышленная переработка металлов. Выплавка чугуна началась на Урале, где знаменитые промышленники Демидовы основали ряд железоделательных заводов.

После революции, особенно во времена сталинской индустриализации, начали разрабатываться месторождения железных руд на Украине и в районе Курской магнитной аномалии. Во время Великой Отечественной войны основные промышленные мощности были развернуты на Урале и в Сибири.

90-е годы XX века сказались крайне негативно на развитии черной металлургии, однако в последнее время наблюдается планомерный рост производства стали и проката, который, впрочем, еще не достиг докризисного уровня.

Проблемы отрасли

Черная металлургия является одной из наиболее устойчивых отраслей промышленности в нашей стране. Основной ее проблемой является общий спад промышленного производства, особенно ярко наблюдающийся в 90-е годы прошлого столетия. Здесь встает вопрос сбыта продукции, который приводит к снижению объемов выплавки.

Кроме этого, на развитие отрасли во многом влияют цены на железную руду, сталь и прокат на международных рынках, которые отличаются значительной волатильностью.

Перспективы развития отрасли

Основными перспективными направлениями развития черной металлургии являются:

• развитие бездоменных технологий выплавки;
• увеличение доли предельной металлургии за счет использования вторсырья;
• широкое использование изделий из сплавов.

Основные игроки в отрасли

Большая часть промышленных мощностей черной металлургии приходится на несколько крупнейших компаний:

; ; ;
• ОАО «Холдинговая компания «Металлоинвест»;
• АО «Объединенная металлургическая компания»;
• ОАО «Трубная металлургическая компания».

Другие компании, работающие в данной отрасли, представлены в разделе Металлургические заводы.

Кроме этого, в стране действует довольно большое количество предприятий малой металлургии на базе крупнейших машиностроительных заводов.