Второй передел. Сталеплавильное производство

Назначение - производство заготовок для прокатных цехов (в соответствии с последними достижениями в технологии сталеплавильного производства имеется возможность производства также готовой продукции).

Динамика изменения объёма производства стали в разных странах и в мире в целом за последние 20 лет уже была рассмотрена в лекции 1.

В сталеплавильном производстве могут быть выделены следующие основные технологические этапы:

выплавка

внепечная обработка

разливка.

Рассмотрим более подробно все три технологических этапа.

Назначение выплавки - производство жидкого полупродукта, подлежащего доводке до заданного химического состава и температуры на установках внепечной обработки

Существуют три технологических процесса выплавки стали:

конвертерный;

электросталеплавильный;

мартеновский.

До середины прошлого века в мире превалировал мартеновский процесс, промышленное использование которого началось с 1864 г. Это объясняется его достаточно высокой по требованиям того времени производительностью и высокой гибкостью в отношении состава металлошихты и применяемого топлива. В мартеновском процессе могут применяться жидкий чугун и стальной скрап в любых соотношениях от 100 % жидкого чугуна до 100 % стального скрапа. В качестве топлива может применяться жидкое, газообразное и твердое топливо. Мартеновским процессом могли быть выплавлены любые известные в то время стали. В настоящее время мартеновский процесс в мировой металлургии практически не применяется за исключением нескольких стран. В нашей стране на крупных металлургических заводах мартеновский процесс полностью выведен из эксплуатации, но сохранился на старых металлургических заводах небольшой мощности. В настоящее время происходит постепенное сокращение применения этого процесса.

В первой половине прошлого века наряду с мартеновским применялись конвертерные процессы: бессемеровский и томасовский, в которых жидкий чугун продувался воздухом через сопла, установленные в днище конвертера.

Бессемеровский и томасовский процессы обеспечивали более короткую по сравнению с мартеновским процессом продолжительность плавки, но имели существенный технологический недостаток. Этими процессами нельзя было переплавлять стальной скрап, так как в этих процессах не используется топливо, а приход тепла обеспечивается за счёт экзотермических реакций выгорания примесей из чугуна. При этом приход тепла достаточен только для разогрева жидкой ванны и не позволяет добавлять стальной скрап.

Исходя из необходимости обеспечения прихода количества тепла, требуемого для ведения плавки, конвертерные процессы с продувкой воздухом предъявляли технологические требования к составу жидкого чугуна. В бессемеровском процессе использовались чугуны с повышенным содержанием кремния, который в этом процессе был основным теплоносителем. Бессемеровский процесс был предложен в 1856 г. английским механиком Генри Бессемером.

В томасовском процессе применялся чугун с повышенным содержанием фосфора в качестве основного теплоносителя. Томасовский процесс был предложен в 1878 г. английским металлургом С. Томасом.

В середине прошлого века за границей и в нашей стране велись активные работы по применению в сталеплавильном производстве технически чистого кислорода. Следует отметить, что впервые продувка жидкого чугуна чистым кислородом была осуществлена в Советском Союзе инженером Мозговым. В промышленном масштабе первые кислородные конвертеры были установлены в Австрии на металлургических заводах в городах Линце и Донавице в 1951 г. В соответствии с этим за рубежом новый сталеплавильный процесс получил название ЛД по первым буквам этих городов.

В нашей стране в это же время новый конвертерный процесс создавался самостоятельно. В отличие от бессемеровского и томасовского процессов с продувкой воздухом новый процесс с продувкой кислородом чистотой 99, 5 % получил название кислородно-конвертерного. Первые кислородные конвертеры в СССР были установлены в 1956 г. в Днепропетровске в конвертерном цехе на металлургическом заводе им. Петровского. Первый вновь построенный кислородно-конвертерный цех в нашей стране был введен в эксплуатацию в 1963 г. на Нижнетагильском металлургическом комбинате.

Конвертерный процесс с продувкой технически чистым кислородом обладает высокой производительностью и позволяет использовать чугуны любого химического состава. Преимущества этого процесса обеспечили его широкое распространение в мире, в настоящее время доля этого процесса в структуре сталеплавильного производства является наибольшей.

В настоящее время бессемеровский и томасовский процессы практически не применяются, поэтому слово “кислородный” в названии процесса потеряло актуальность и этот процесс теперь называется просто конвертерный.

Электросталеплавильный процесс первоначально применялся в основном для выплавки качественных сталей. В настоящее время в большой металлургии электросталеплавильный процесс применяется для производства массовых сталей наряду с конвертерным процессом.

Таким образом, в настоящее время широко применяются два сталеплавильных процесса: конвертерный и электросталеплавильный. Выбор процесса определяется составом металлошихты для сталеплавильного производства. Если новый сталеплавильный цех строится на металлургическом заводе с полным циклом где имеется достаточное количество жидкого чугуна, то принимается конвертерный процесс. Если цех строится на передельном металлургическом заводе при отсутствии жидкого чугуна, то электросталеплавильный процесс.

Рассмотрим более подробно эти два сталеплавильных процесса и применяемое основное технологическое оборудование.