Технология производства черной металлургии

Черная металлургия

К черной металлургии относят выплавку чугуна из железных руд, производство стали, проката и сплавов железа и стали с другими элементами (марганец, хром, никель, селен, бериллий и др.).

Технология производства. Руду, поступающую на металлургические заводы, освобождают от пустой породы. На агломерационных фабриках руду дробят, размалывают и засыпают ровным слоем на постоянно движущуюся ленту агломерационной машины вместе с коксом. Проходя через горелки зажигательного горца, кокс на ленте загорается, что обеспечивает спекание руды и выгорание из нее серы и других примесей. Спекшаяся руда (агломерат) в хвостовом конце ленты ломается и падает в приемное устройство (бункерные чаши), где охлаждается (тушится) водой или продуванием воздуха.

В доменном цехе агломерат или отмытую руду и другие компоненты шихты (кокс, известняк, доломит и др.) в определенных пропорциях скиповым подъемником загружают в доменную печь, где вследствие горения кокса при интенсивной подаче в печь кислорода происходит восстановительная плавка. Расплавленный чугун, стекающий в нижнюю часть печи, и более легкий шлак, всплывающий поверх чугуна, периодически выпускают через летки. По специальным канавам на литейном дворе жидкий чугун и шлак стекают в ковши, установленные на железнодорожные тележки. В этих ковшах чугун транспортируют в сталеплавильный цех или на разливочную машину, где его разливают в изложницы и затем извлекают в виде слитков.

Передел чугуна на сталь производят в мартеновских, конверторных или электросталеплавильных цехах. Процесс варки стали заключается в выжигании углерода и ряда других примесей (серы, фосфора и др.), в результате чего металл теряет хрупкость и приобретает упругость. Для получения различных сортов стали при ее варке к ней добавляют хром, никель, марганец и др. Готовую сталь выпускают в ковши и разливают на слитки в изложницы или через установку непрерывной разливки. Из изложниц стальные слитки (до 10—15 т) поступают в обжимные станы (блюминги, слябинги). Обжим изменяет внутреннюю структуру металла, а слитки получают определенную внешнюю форму — так называемые заготовки. Эти заготовки направляют в прокатные станы, где из них прокатывают металл заданного профиля и размера. На установках непрерывной разливки стали получают уже готовые заготовки, которые направляют сразу на прокатные станы.

Условия труда. Мощное нагревательное оборудование, расплавленный и нагретый металл, шлак и агломерат являются источником конвекционного тепла и лучистой энергии, иногда ультрафиолетового излучения (см.). Инфракрасное излучение (см.), помимо прямого воздействия на рабочих, нагревает окружающие поверхности, которые становятся вторичным источником тепла. В результате воздух большинства цехов в теплый период года значительно нагревается. В холодный период года эти тепловыделения, создавая сильный тепловой напор, способствуют интенсивному естественному воздухообмену, в результате чего в некоторых цехах при наличии открытых проемов воздух чрезмерно охлаждается. Рабочие при выполнении многих операций периодически подвергаются воздействию инфракрасной радиации в сочетании с температурой воздуха, относительно высокой в летний и низкой в зимний период года.

Большинство технологических процессов на современных заводах черной металлургии механизировано, однако рабочим нередко приходится выполнять трудоемкие вспомогательные работы, физическая нагрузка при которых в сочетании с неблагоприятными метеорологическими условиями предъявляет повышенные требования к сердечно-сосудистой, дыхательной и терморегулирующей системам организма.

В холодное время года относительно низкие температуры воздуха в цехах, особенно на заводах северных районов страны, неравномерный нагрев в сочетании с интенсивным облучением и сквозняками могут вызывать переохлаждение организма.

Обильное потоотделение летом иногда приводит к значительной влагопотере (нередко с падением веса тела к концу смены), усиленному расходу солей, белков и водорастворимых витаминов, а также к раздражению кожного покрова выкристаллизовавшимися на одежде солями (одна из причин гнойничковых заболеваний кожи).

Разнообразное нагревательное оборудование, особенно работающее под давлением, разветвленная сеть газовых коммуникаций и газовые установки (горелки) являются источниками выделения газов [в том числе окиси углерода (см.)] в рабочие помещения. Однако ввиду значительных габаритов современных цехов и хорошего их проветривания концентрация окиси углерода в воздухе в большинстве цехов, как правило, не превышает предельно допустимой (20 мг/м 3 ) даже в наиболее неблагоприятный зимний период. Исключение составляют доменные цехи, где при повышении давления в печи газ просачивается через неплотности и открытые рабочие отверстия, что ведет к кратковременному повышению концентрации окиси углерода на отдельных участках этих цехов. В остальных цехах кратковременное повышение концентрации окиси углерода наблюдается в местах скопления газовых коммуникаций, где обычно нет постоянных рабочих мест.

Кроме окиси углерода, в некоторых цехах имеет место выделение сернистого газа — на аглофабриках, в доменном цехе и в миксерном отделении сталеплавильных цехов, где он образуется вследствие выгорания серы из руды, агломерата и чугуна, а также от всех нагревательных устройств, работающих на серусодержащих мазутах. Однако концентрация сернистого ангидрида в воздухе не превышает предельно допустимой (10 мг/м 3 ). При варке специальных и легированных сталей, а также при выплавке ферросплавов выделяются пары и окислы легирующих добавок (марганца, хрома, селена, бериллия и др.). При сгорании смол и масел, употребляемых для смазки изложниц, трущихся частей прокатных станов и т. п., воздух загрязняется углеводородом. Все эти газовыделения создают опасность возникновения острых и хронических отравлений и профессиональных заболеваний рабочих. Однако на современных заводах черной металлургии вследствие эффективных мер борьбы с ними профессиональные отравления и заболевания наблюдаются редко.

Пыль (см.) наблюдается преимущественно в цехах и на участках подготовки шихты (размольно-смесительное отделение и цикл возврата аглофабрики, подбункерное помещение доменного цеха, шихтовые дворы мартеновских, конверторных, электросталеплавильных и ферросплавных цехов и т. п.). Эта пыль содержит до 15—20% и более свободной и аморфной двуокиси кремния, свыше 50% окислов железа и другие примеси; концентрации ее на этих участках иногда могут значительно превышать предельно допустимые.

Пыль образуется также при выпуске чугуна из доменной печи, заливке его в изложницы разливочной машины или в миксер сталеплавильного цеха. При этих процессах в воздух выделяется углерод, который конденсируется в графитную пыль. При продувании конвертеров, плавке металлолома в электросталеплавильных печах, газовой резке и зачистке металла выделяются дым и пыль, состоящие из аэрозоля конденсации железа и его окислов, которые нередко не улавливаются полностью и распространяются на большие расстояния от источников их выделения. При обжиме горячего металла в прокатных и трубопрокатных цехах с его поверхности слетает много окалины, состоящей в основном из окислов железа, часть которой рассеивается в воздухе. При зачистке проката на наждаках образуется большое количество наждачной и металлической пыли.

Особое значение имеет пыль, образующаяся при ломке и кладке огнеупоров во время ремонта металлургических печей, миксеров и ковшей. Эта пыль весьма опасна, так как в ней содержится до 70% различных соединений кремния. У некоторых рабочих, подвергавшихся длительное время воздействию повышенных концентраций пыли (в размольно-дробильном отделении аглофабрик, подбункерных помещениях доменных цехов, на ремонте мартеновских печей и др.), наблюдались заболевания пневмокониозами.

Среди других неблагоприятных факторов в цехах заводов черной металлургии следует отметить шум (см.). В доменном цехе он образуется при дутье и достигает 90—100 дБ, в электросталеплавильных и ферросплавных цехах — от вольтовой душ в печах (свыше 100 дБ), в прокатных и трубопрокатных цехах — при опиловке и резке проката на циркулярных пилах (до 100 дБ); у пневмопривода пилигримового стана в трубопрокатных цехах, а также у компрессоров установок непрерывной разливки стали шум достигает 110 дБ. Почти все эти шумы — высокочастотные, при длительном воздействии возможно их неблагоприятное влияние.

Наличие в большинстве цехов горячего оборудования, расплавленного и раскаленного металла, внезапное образование искр и брызг, манипуляции с тяжеловесными орудиями труда, металлом, шихтовым материалом, скрапом и огнеупорами являются нередкой причиной ожогов и других травм. По опасности травматизма заводы черной металлургии занимают одно из первых мест.

Что такое металлургия?

Металлургия — широкое понятие, относящееся к технике и науке. Это мощная промышленная отрасль, главная задача которой заключается в производстве и обработке металлов. Металлы выделяют из различных руд, после чего изучают их физикохимические свойства и производят современные высокотехнологичные сплавы.

В данном материалы мы рассмотрим основные области деятельности металлургии, ее особенности и технологии, а также пути овладения специальность. «Металлургия».

Области металлургии

В металлургии различают несколько областей:

• Чёрную. Она включает в себя производство таких металлов как чугун, сталь и железо. Это чёрные металлы, производство которых требует много материалов, в том числе и каменный уголь;
• Цветную. Это добыча разных руд и процесс их дальнейшего обогащения. Цветные металлы обрабатывают разными способами, получая из них новые сплавы;
• Плазменную. Из руд извлекают металлы, а затем подвергают их обработке. Для обработки применяют мощные плазменные реакторы и печи, а также технологию плазменного нагрева, чтобы придать процессу плавления максимальную интенсивность;
• Порошковую. Задача порошковой металлургии — получение из металлов разных порошков, которые применяют для изготовления изделий. Также в этой отрасли используют композитные технологии, соединяя металлы и неметаллы.

Технологии металлургии

В металлургии используют специальные технологии добычи металлов:

• пирометаллургию. Все процессы плавления, обжига и другие технологии протекают в условиях высоких температур;
• гидрометаллургию. Металлы извлекают из руды, а потом выделяют из них растворы, применяя электролиз;
• биотехнологии. Извлечь из руды металл можно, используя живые микроорганизмы для реакций биоокисления или биосорбции.

Ежегодно развитие экономики требует новых запасов металлов. Известно, что природные ресурсы не безграничны, поэтому одна из основных задач металлургов, кроме развития геологоразведочной отрасли — повторное применение того или иного металла.

Есть несколько металлов, которые уже давно нашли широкое применение в разных отраслях человеческой деятельности. Это сталь (её ежегодное потребление составляет больше 90%), свинец, а также медь и алюминий. Из редких металлов следует отметить добычу платины, теллура, осмия и золота.

Сферу строительства невозможно представить без использования железа и стали. Они обладают высокой износостойкостью и замену им найти практически невозможно. Что касается прочного алюминия, именно он, благодаря его низкой плотности, применяется при строительстве самолётов.

Одно из главных свойств меди — высокая степень теплопроводности, поэтому она широко применяется для изготовления электрических кабелей. Золото активно используют для производства ювелирных украшений. Также из него делают электрические соединения, не подверженные реакции окисления.

Раньше в металлургической промышленности использовали чистые металлы, но со временем высокотехнологичные сплавы уверенно вытеснили их из производственной сферы. Сплавы обладают особыми качествами, которых нет у чистых металлов. Наиболее популярными из них являются «нержавейка», углеродистая сталь, сплавы из никеля и меди.

История металлургии

Металлургия начала развиваться ещё в эпоху каменного века. Есть несколько исторических вех её развития. Согласно археологическим раскопкам, наши древние предки уже в 6 в. до н.э. активно использовали железо, попавшее на Землю в составе метеоритов. Люди постепенно осваивали обработку серебра и олова.

В эпоху бронзового века (5500 лет назад) люди научились получать из горных пород олово и медь, из которых у них случайно вышла бронза. Во времена железного века (1200 лет назад) из руды стали извлекать железо. Его главными добытчиками считают древних римлян, преуспевших в искусстве ковки, а четь изобретений технологий металлообработки и добычи принадлежит китайцам.

Независимо от того, в каком уголке земного шара развивалась металлургия, все люди пользовались классическим сыродутным методом, с помощью которого осуществлялась выплавка меди и свинца.

Далее последовала эпоха, называемая этапом цементации. Железо стали закаливать, оно превратилось в металл гораздо прочнее бронзы. Однако процесс освоения людьми этой технологии занял около тысячи лет.

В период Средневековья высота плавильных печей уже составляла три метра, а работали они с применением энергии, получаемой через воду. Эти печи назывались штукофенами и стали стимулом для того, чтобы чёрная металлургия вышла на очередной виток развития. В эпоху Возрождения появились новые виды печей, которые назвали блауофенами. После них появились доменные печи громадных размеров. Они работали 24 часа в сутки, выпуская до полутора тысяч тонн чугуна отменного качества.

В конце XIX, начале XX века появились новые технологии производства металлов. Речь идёт о бессемеровском, томасовском и, наконец, мартеновском способах. Они помогли людям в разы увеличить производственные объёмы с выпуском металлов от шести тонн в час. Спустя 50 лет появились безостановочная разливка стали и метод кислородного дутья. На современном этапе учёные активно развивают разные технологии обогащения руд и производства стали в электрических печах.

Газы в металлургии

Пирометаллургия — отрасль, подразумевающая постоянное газообразование. Газы должны регулярно удаляться из печей вместе с пылью. Они бывают технологическими и топливными.

Образование технологических газов происходит во время протекания сложных процессов. Они состоят из углекислоты, водных паров, оксида углерода и сернистого ангидрида. Также при некоторых процессах в металлургии наблюдается выделение газообразного хлора и других хлоридов. Когда топливо сгорает, происходит выделение углекислоты и водного пара. Температура газов, выделяющихся во время реакций, составляет от 800 до 1300С, но иногда она бывает и больше.

Сейчас на любом металлургическом производстве используются комплексные технологии переработки газов:

• с применением оксида серы;
• высокие температуры;
• процесс обезвоживания и т.д.

Специальность «Металлургия»

Профессия металлурга включает несколько специализаций. Есть рабочие-металлурги, а есть инженеры. Среди рабочих направлений выделяют:

• сталеваров. Они владеют всеми известными технологиями производства стали;
• плавильщики. Они занимаются плавлением металлов, знают, из чего они состоят и при каких температурах процесс плавления будет наиболее эффективным;
• специалисты доменных печей. Их задача — убирать из печей отходы производства, чтобы качество металлов всегда оставалось на должном уровне;
• разливщики. Они принимают жидкие металлы и разливают их в специальные формы;
• нагревальщики. Они не только нагревают доменные печи, но и готовят их к работе;
• машинисты кранов. Они перемещают с помощью металлургических кранов необходимые производственные элементы. Такой крановщик занимается организацией всего рабочего процесса в цехе.

Задача инженеров-металлургов — управление производственным процессом от и до. Они разрабатывают способы, применяемые при плавлении разных металлов и изготовлении разных изделий. Инженеры занимаются вопросами безопасности на производстве — с целью сохранения экологического фона. Также они контролируют качество производимой продукции и проводят ряд мероприятий в области маркетинга.

Таким образом, профессия металлурга объединяет несколько разных специальностей, а металлургия — это динамично развивающаяся сфера, без которой невозможно себе представить развитое и цивилизованное общество. И поскольку внутри отрасли есть большое число направлений, то каждый может выбрать наиболее интересную и подходящую ему профессию.

Стоит отметить, что выучиться на одно из направлений металлургической отрасли возможно не только в университетах и средних профессиональных образовательных учреждениях, но и в рамках дополнительного профессионального образования. Так, Современная научно-технологическая академия реализует курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации по профилю «Металлургия».

Курсы повышения квалификации «Металлургия» направлены на специалистов, которые уже работают в отрасли и хотят повысить уровень своих знаний и компетенций. А вот профессиональная переподготовка ориентирована на тех, кто ставит перед собой цель овладеть новой профессией. Обучение на базе СНТА позволяет овладеть актуальные навыками и компетенциями, которые станут отличным толчком для дальнейшего профессионального роста и развития специалиста.

Черная металлургия

Одну из ведущих отраслей тяжелой промышленности составляют предприятия, которые занимаются добычей сырья, производством и переработкой металлов на основе железа – стали, чугуна, сплавов, которые относятся к черным металлам. К предприятиям черной металлургии также относят и те, которые занимаются добычей и переработкой марганца и хрома.

Особенности

Не только металлы являются основой предприятий черной металлургии. Предприятия по добыче и переработке сопутствующих материалов, кокса, огнеупоров также входят в состав отрасли черной металлургии.

Можно выделить такие особенности черной металлургии, которые присущи именно ей, в отличие от производства цветных металлов:

• Более одной трети выпускаемой продукции (сталь и сплавы на основе железа, чугун) является основой всего машиностроения;
• Более четверти продукции используется в строительстве для создания элементов нагруженных и несущих конструкций.

Спецификой предприятий металлургического комплекса черной металлургии является то, что они, по большей части, составляют основу индустрии государства, являясь, вместе с тем, одними из самых высоких капитало- и материалоемкими.

Организация выработки металла на предприятиях черной металлургии отличается сильной региональной зависимостью. Для переработки руды и производства первичного металла (чугуна) требуются большое количество кокса, рудного сырья и электроэнергии. Подсчитано, что сырье и топливо составляют более 90% общих затрат на производство черного металла. Необходимость в транспортировке огромных масс рудного и топливного сырья диктует необходимость решать задачи рационального размещения предприятия. Наиболее часто предприятия черной металлургии концентрируются таким образом:

• Возле рудных месторождений. Требуется доставка топлива;
• Вблизи источников топлива (предприятия угледобычи). Остается вопрос поставки рудного сырья;
• На оптимальном расстоянии между источниками сырья и топлива.

Большинство комбинатов по производству черного металла сосредоточены вблизи залежей железных руд. Можно объяснить это тем, что изначально, в годы массового строительства металлургических предприятий, восстановление железа из обогащенного сырья производилось посредством древесного угля, добываемого непосредственно вблизи месторождений. При переходе на использование кокса стало выгоднее организовать его доставку, чем переносить металлургическое производство.

Можно заметить, что здесь не указана зависимость производства от электроэнергии, хотя потребность в ней чрезвычайно велика. Это объясняется тем, что передача электрической энергии даже на большие расстояния не сопоставима по сложности организации и стоимости с доставкой тяжелых и объемных материалов производства.

Предприятия вторичной переработки металлического лома черных металлов (передельная металлургия) сосредоточены вблизи крупных центров машиностроения.
Сырье
Сырьевая база является основой металлургического производства. В зависимости от типа металлургического предприятия, источники сырья могут быть разные. В частности, черная металлургия может делиться на такие отрасли:

• Предприятия полного цикла. Большинство стадий производственного цикла, обогащение руд, производство кокса, выплавка и прокат металла сосредоточены на одном объекте.
• Передельныеметаллургические предприятия. Одна из стадий, а это, в основном, производство сталей и сплавов, выделена в отдельную отрасль.
• Малая черная металлургия. Характеризуется тем, что цеха по производству металла входят в состав машиностроительных предприятий.

Сырьем черной металлургии для передельных и малых предприятий служит полуфабрикат для выработки стали – чугун, металлолом и прочие отходы основного металлургического производства. В данную группу производств входит изготовление ферросплавов, в состав которых входят различные легирующие добавки.

Добыча руды черных металлов

Добыча руды, ее обогащение, выплавка характеризуют предприятия полного цикла. Для черной металлургии характерно использование сырья с высоким процентным содержанием металла при больших объемах переработки. Добыча и обогащение руды требуют серьезных затрат электрической энергии и требовательны к наличию доступных водных ресурсов.

Состав отрасли

В состав металлургической отрасли полного цикла по выплавке и переработке черных металлов входит большое число предприятий, основные из которых выполняют следующие задачи:

• Добыча металлических руд, их обогащение.
• Добыча и подготовка вспомогательного нерудного сырья – огнеупорной глины, известняковых флюсов.
• Коксохимическая промышленность, включая выработку коксового газа.
• Выплавка черного металла, чугуна, отливок, углеродистой стали и проката.
• Вторичная переработка черного металлического лома и отходов производства.

Если брать за основу технологию изготовления металла, то можно выделить такие виды металлургического цикла:

• чугунно-доменные предприятия;
• производство стали, в том числе, мартеновское, электродуговое, конвертерное, непрерывной разливки;
• прокатное производство.

Основу металлургического производства полного цикла составляет доменное производство чугуна. Сама технология восстановления железа из руды при использовании доменного процесса подразумевает насыщение железа большим количеством углерода, в результате чего получается чугун.

Сталь характеризуется меньшим содержанием углерода, включением в состав легирующих добавок, что требует дополнительных стадий переработки в мартеновских, электродуговых печах или кислородных конвертерах. Таким образом, для получения стали требуется длительный и энергозатратный процесс.

Начиная с середины прошлого века начала развиваться бездоменная металлургия, в которой используется прямое восстановление железа из обогащенного сырья.

Оборудование и технология бездоменного производства стали позволяют уменьшить энергозатратность производства, сократив операции технологического процесса, к тому же, сталь получается более чистой, без вредных примесей серы и фосфора, как при традиционном производстве.

Роль черной металлургии в промышленности

Как уже говорилось, продукция черной металлургии является основой для тяжелой промышленности.

Предприятия черной металлургии основную массу готовой продукции выпускают в виде литого и передельного чугуна, мартеновской и конвертерной стали, а также готового проката, стальных и чугунных труб.

Изготовление ферросплавов также входит в отрасль черной металлургии и важно для дальнейшего использования в составе легированных сталей.

Передельный чугун в дальнейшем подвергается плавке и обезуглероживанию для получения сталей с различным содержанием углерода.

Большая часть стали производится в виде слитков, которые, в дальнейшем, подвергают ковке и прокатке для получения профиля различного сечения:

• заготовки;
• листовой прокат;
• сортовой прокат;
• бесшовные трубы;
• специальные виды.

Стальной профиль сортового проката используют непосредственно в конструкциях (мосты, перекрытия зданий, железнодорожные рельсы). Наиболее распространен сортовой прокат для непосредственного использования:

Все перечисленные наименования сортового проката выпускаются в широком диапазоне стандартизированных размеров.

Классические стальные трубы сварной конструкции получают из листового проката.

К специальным видам проката относят такие сложные элементы, как:

• оси и колеса железнодорожной техники;
• зубчатые колеса различного назначения.

Фасонное литье чугуна применяется для станин машин самого различного назначения (метало- и деревообрабатывающие станки).

Передельные предприятия занимаются переработкой передельного чугуна, металлического лома, отходов металлургического производства. В настоящее время более половины продукции металлургического процесса составляет передельный металл, полученный переплавкой и очисткой металлического лома.

Роль черной металлургии в промышленности и экономике

Металлургический комплекс занимает третью позицию в структуре промышленного производства и относится к базовым отраслям индустрии. Черная металлургия играет важную роль в развитии экономики любой страны.

Ее отраслевой состав включает организационные и технологические мероприятия по производству стали, чугуна и проката. Кроме того, она включает в себя:

• добычу, обогащение руд;
• получение нерудного и вспомогательного сырья для этой отрасли;
• вторичный передел;
• изготовление огнеупоров;
• металлоизделий производственного назначения;
• коксование угля.

Продукция черной металлургии нашла применение в большинстве сфер экономики. Главные ее потребители – машиностроительная, металлообрабатывающая индустрия, строительство, железнодорожный транспорт. Она взаимосвязана также с легкой и химической промышленностью.

Черная металлургия, динамично развивающаяся отрасль. Но это сложная производственная сфера и у России довольно сильные конкуренты в лице Японии, Украины, Бразилии. Ей удается сохранять одну из лидирующих позиций, при этом выгодно выделяться низкой себестоимостью. В сфере добычи железной руды, а также выплавки чугуна и коксового производства ей удалось добиться наибольших успехов. Этому способствует постоянное совершенствование технологических процессов, разработка стратегических планов и совершенствование антикризисного управления.

Типы и особенности предприятий

Природная основа черной металлургии – топливо и металлическое сырье.

Россия богата на ископаемые и сырье для развития этой отрасли, но их территориальное размещение неравномерно. Поэтому строительство комбинатов имеет привязку к определенным районам. Выделяют три типа черной металлургии, от них непосредственно зависит географическое положение производственных комплексов:

• металлургия полного цикла, подразумевающая присутствие всех производственных этапов, которые осуществляются на территории одного предприятия;
• металлургия неполного цикла отличается тем, что один из процессов выделен в отдельное производство;
• малая металлургия, которая характеризуется отдельными металлургическими цехами в составе машиностроительных комплексов.

Полный цикл производства включает в себя как основное производство чугуна, стали, проката, так и подготовительный этап к плавке железных руд – ее обогащение для повышения содержания в ней железа. Для этого удаляется пустая порода и обжиг для устранения фосфора, углекислоты, серы.

Для обеспечения качества конечного продукта необходимо применение следующих компонентов:

• технологического топлива;
• воды;
• легирующих металлов;
• флюсов;
• огнеупорных материалов.

В качестве топлива в основном выступает кокс из высококалорийного, малозольного, малосернистого и высокопрочного угля, а также газ. Металлургические предприятия полного цикла в большинстве своем размещаются поблизости к топливным, сырьевым и водным ресурсам, а также к вспомогательным материалам.

При производстве 90% затрат идут на топливо и сырье. На кокс из них приходится – около 50%, на железную руду – 40%. Предприятия полного цикла располагаются близко к сырьевым источникам – в Центре и на Урале, топливным базам – комплексы на Кузбассе, а также заводы между пунктами – в Череповце.

Полный цикл

В металлургии неполного цикла акцент делается на одном виде продукции – чугун, сталь или прокат. Передельные предприятия – отдельная группа, специализирующаяся на изготовлении стали без выплавки чугуна, в нее входят также трубопрокатные заводы.

Расположение таких производств зависит от близости к источникам вторсырья и потребителям готовой продукции. В случае с машиностроительными заводами – это одно лицо, поскольку они и потребители, и источники металлолома.

Для малой металлургии, являющейся частью предприятий машиностроения, как понятно из расположения, основной ориентир – потребители.

Изготовление ферросплавов и электростали также входит в состав черной металлургии.

Первые – сплавы с легирующими металлами такими, как ферросилиций, феррохром. Их производят на передельных предприятиях (чугун-сталь, чугун) либо заводах полного цикла.

Они важны для развития качественной металлургии. Получение их происходит электрометаллургическим путем на специализированных заводах, но при этом расходуется большое количество электроэнергии – на 1 тонну нужно до 9 тыс. кВт-ч. Изготовление электросталей наиболее развито в областях необходимого скопления металлолома и источников энергии.

В современном машиностроении, которое нуждается в металле разных марок, высокого качества, ограниченных партиях особым спросом пользуется продукция мини-заводов. Они не требуют больших мощностей, способны в оперативном порядке осуществить выплавку конкретного металла в небольшом количестве.

Их преимущество – быстрая реакция на изменения конъюнктуры рынка, максимальное удовлетворение потребительских запросов и высокое качество получаемой стали, особенность плавки прогрессивным электродуговым методом.

Получение и применение чугуна и стали

Металлургические базы: характеристики и размещение

Металлургические предприятия, пользующиеся общими ресурсами – топливом и рудой, обеспечивающие страну нужным объемом металла называются металлургическими базами. Старейшая из них расположена на Урале. Она еще с XVIII века выплавляет наибольший объем чугуна, стали в России и по сей день остается лидером.

Следующие позиции занимают Центральный и Северный район, а также Сибирь и Дальний Восток. Кроме того, за пределами основных, расположены другие центры черной металлургии – «Северсталь» (Череповец) комбинат полного цикла, а также передельного типа – в Поволжье, на Северном Кавказе.

Уральская черная металлургия использует привозное топливо – кузнецкий, карагандинский уголь, а ископаемые, добываемые в Кизеловском бассейне, могут применяться лишь в смеси.

Поставки сырья осуществляются из Казахстана, а также с Курской магнитной аномалии. Собственная сырьевая база представлена, перспективно развивающимися, Качканарским и Бакальским месторождением.

На Урале много железной руды, которая содержит легирующие компоненты, а также в месторождении «Полуночное» имеются залежи марганцевых руд.

Ведущая роль в этом районе у предприятий полного цикла, при этом сохранились и развиваются мелкие заводы.

Предприятия неполного цикла преимущественно расположены на западных склонах. Особенность региона в том, что только там производят выплавку природно-легированных металлов и чугуна на древесном угле.

Центральная металлургическая база пользуется привозным топливом. Добыча руды преимущественно осуществляется в Курской, Белгородской области. Большая часть стали, чугуна выплавляется Новолипецким комбинатом – в одном из самых крупных и технологически развитых в России.

Особый интерес представляет завод, расположенный в Старом Осколе, на котором железо и электросталь изготовляют из железорудного концентрата посредством химического восстановления, при этом минуя этап выплавки чугуна.

Особенности метода

Этот прогрессивный метод не требует использования кокса, большого водопотребления, что важно для района с дефицитом пресных вод и собственных топливных ресурсов. К крупным чугунолитейным, сталелитейным и сталепрокатным металлургическим заводам относятся:

• Новотульский;
• «Электросталь»;
• предприятие в Орле;
• Косогорский.

Менее мощные сталелитейные заводы в Волго-Вятском районе: Выксунский, Кулебакский, Омутнинский. Центральный район славится малой металлургией и имеет огромный плюс – расположение рядом с железорудным бассейном, а также соседство с центрами машиностроения и другими потребителями.

Сибирская и Дальневосточная металлургические базы работают на кузбасском угле, а также железных рудах Горного Алтая, Приангарья.

Там расположены заводы, комбинаты полного цикла – Кузнецкий и Западно-Сибирский.

Передельные заводы работают в следующих городах:

• Красноярк;
• Комсомольск-на-Амуре;
• Забайкальск;
• Новосибирск.

Занимающийся выпуском строительных и машиностроительных профилей металлопроката «Западно-Сибирский металлургический комбинат» производит 44% общего объема арматуры и 45% – проволоки, а также отправляет продукцию на экспорт в 30 стран мира.

Выплавка ферросплава – ферросилиция происходит на крупнейшем в России Кузнецком заводе ферросплавов.

Процесс производства черной металлургии

Состояние рынка и тенденции развития отрасли

В России объем экспорта в черной металлургии превосходит внутреннее потребление. На долю производства непосредственно влияет возможность экспорта, а также уровень конкуренции и торговой политики импортеров.

Если снижается экспорт, происходит и сокращение инвестиционной активности, а соответственно активное развитие этой сферы. При таких обстоятельствах отрасль больше зависит от внутреннего спроса – производств, нуждающихся в этой продукции.

Основной тенденцией перспектив отрасли становится переход к более качественной и чистой черной металлургии.

Приходит время экономно-легированных сталей, отличающихся большим пределом прочности.

Изготовляемые конструкции получаются металлоемкими и имеют длительный срок эксплуатации.

В развитии сферы черной металлургии актуальными становятся следующие направления:

• Модернизация, использование новейших технологий, переориентация предприятий, чья продукция неконкурентоспособна. Основными производителями останутся Череповецкий, Магнитогорский, Нижнетагильский, Кузнецкий, Новолипецкий, Челябинский и другие крупные трубные заводы.
• Рост доли передельных металлургических производств, поскольку такой металл дешевле. Перспективно создание мини-заводов, максимально ориентированных на нужды потребителей. Они способны обеспечить высококачественными металлами, быть узкоспециализированными и выполнять небольшие заказы.
• Ориентация на потребителей, что связано с развитием научно-технического прогресса, усовершенствованием методов обогащения руд, большим скоплением вторсырья в старопромышленных районах.
• Строительство заводов вдали от густонаселенных районов, так как большее значение уделяется мероприятиям по охране природы и экологической безопасности.
• Закрытие заводов, где на «нижних» этажах до сих пор используется устаревшее оборудование.
• Усиление специализации заводов для улучшения качества сталей, сложных видов проката. Начнется активность производств металла для транспортной, строительной, автомобильной и электронной отраслей.

Технологии и безопасность производства

Темпы технологического перевооружения российской черной металлургии превышают другие промышленные отрасли.

Проведенная в последние годы модернизация базовых переделов позволила снизить издержки производства, что и является основным конкурентным преимуществом.

А также повысилась энергоэффективность, потребность в ресурсах, что привело к снижению энергозатрат на экологически вредной мартеновской выплавке стали, которая теперь производится на конверторных, а также электросталеплавильных мощностях.

Одна из насущных проблем на этой стадии развития металлургии – это рациональное природопользование и обеспечение безопасности окружающей среды. При работе оборудования, применяемого при производстве черных металлов, осуществляются вредные выбросы в атмосферу, что негативно влияет как на окружающую природу, так и на здоровье людей.

По объему выбросов в воздух эта отрасль стоит на третьем месте, перед ней только энергетическая область и цветная металлургия.

Среди основных источников загрязнения вредными веществами являются дробильно-размольная техника, машины – агломерационные, а также обжига окатышей. Опасными также являются места, где происходят погрузочно-разгрузочные работы, пересыпка материалов.

В городах, где функционируют крупные комбинаты, которые занимаются переработкой, выплавкой и выпуском товаров этой отрасли, в воздухе наблюдается уровень загрязнения различными примесями с высоким классом опасности.

Особо высокую концентрацию примесей фиксируют в Магнитогорске, где этилбензол, диоксид азота имеют угрожающие показатели, а также аналогичная ситуация в Новокузнецке с диоксидом азота.

Рост производства провоцирует увеличение сбросов отходов, то есть происходит загрязнение вод. По результатам исследований, каждый девятый кубометр сточных вод, получающийся при работе российских промышленных предприятий, это отходы черной металлургии.

Хотя эта проблема стоит достаточно остро, в нынешней ситуации всевозрастающей конкуренции с производителями из СНГ маловероятны широкомасштабные работы, требующие серьезных финансовых вливаний, направленных на решение экологических проблем. Значение черной металлургии часто превышает важность экологии в стране. Предприятия, специализирующиеся на производстве стали, редко задумываются о чистоте окружающей среды. Поэтому и возникает фирма, которая специализируется на проверке работы предприятий черной.

Видео по теме: Черная металлургия