Беседы о физике и технике - [21]

.

Вторым возможным продуктом являются окатыши. Процесс производства окатышей впервые был опробован в нашей стране в 1936 г. Тонко измельченный концентрат вместе с флюсами и топливом увлажняют и загружают во вращающуюся чашу (гранулятор) или в пустотельный барабан, где и образуются окатыши — шарики диаметром 25–30 мм. Готовые окатыши высушивают при 1200–1350 °C. Основная цель обжига окатышей сводится к упрочнению их до такой степени, чтобы они в дальнейшем выдерживали транспортировку, перегрузку и доменную плавку без значительных разрушений.

ИТАК, РУДА ПОДГОТОВЛЕНА К ПЛАВКЕ И ЗАГРУЖЕНА В ДОМНУ ЧТО ПРОИСХОДИТ ДАЛЬШЕ?

Доменная печь работает по принципу противотока: шихтовый материал движется сверху вниз, а навстречу ему поднимается поток горячих газов — продуктов сгорания топлива. При этом протекают следующие процессы: горение топлива, восстановление и науглероживание железа, восстановление других элементов, образование шлаков.

Основным продуктом доменного процесса является чугун. В зависимости от химического состава и назначения чугуны делят на передельные, которые предназначены для передела их в сталь, и литейные, предназначенные для переплава и получения фасонных отливок. Кроме чугуна доменный процесс позволяет получать ферросплавы — железо с повышенным содержанием других элементов.

Как говорилось выше, чугун отличается большой хрупкостью и поэтому не нашел широкого применения в современном машиностроении. Механические свойства чистого железа, в частности его прочность, ниже подобных свойств сплавов железа. В чистом виде железо — дорогой материал, и обычно его используют для специальных целей.

В технике и в быту в основном используют сталь. Значение стали в народном хозяйстве чрезвычайно велико. Нельзя назвать практически ни одной отрасли хозяйства, где бы ее не применяли. Уровень экономической мощи государства определяется в значительной степени количеством выплавленной стали. Годовое производство стали, приходящееся на душу населения в странах с развитой промышленностью, составляет 400–600 кг и более. В СССР на душу населения в настоящее время выплавляется около 600 кг стали в год.

КАКИМ ОБРАЗОМ ЧУГУН ПРЕВРАЩАЮТ В СТАЛЬ?

Техника производства стали в основном отработана в XIX в.

При любом сталеплавильном переделе чугуна в сталь происходит избирательное окисление примесей чугуна с переводом их в шлак и газы.

Простой и дешевый способ получения стали в больших количествах продувкой чугуна воздухом был предложен в 1855 г. английским механиком Бессемером.

Продувку чугуна вели в агрегате — конвертере. Такой способ получения стали называют конвертерным (бессемеровским).

В 50-х годах XX в. в ряде стран были разработаны и внедрены многочисленные варианты конвертерного процесса с применением кислорода. Эти процессы получили названия кислородно-конвертерных процессов.

Исходным сырьем для получения стали в кислородном конвертере служат жидкий передельный чугун и стальной лом, а также незначительное количество железной руды, извести, бокситов и других веществ.

В 1864 г. во Франции братьями Мартенами был осуществлен процесс переплавки чугуна и железного лома в сталь в так называемых регенеративных плазменных печах.

Способ получения стали в таких печах получил название мартеновского. Температура в такой печи достигает 1750–1800 °C за счет сгорания газа над плавильным пространством.

Во второй половине XIX в. появились предложения по использованию для плавки стали электрической энергии. В конце XIX — начале XX в. в ряде стран были созданы и пущены в эксплуатацию электропечи. Особенно бурными темпами электросталеплавильное производство развивается в последние десятилетия.

В настоящее время основными способами выплавки стали являются конвертерный (более 55 %), мартеновский (около 20 %), электроплавильный (около 25 %).

Количество стали, выплавляемой в конвертерах и крупных электропечах, непрерывно возрастает, соответственно доля стали, выплавляемой в мартеновских печах, постепенно уменьшается.

Помимо вышеназванных способов производства стали существует ряд способов выплавки стали более дорогих и менее производительных, но обеспечивающих получение металла очень высокого качества с особыми свойствами. К ним относятся вакуумно-дуговой переплав, вакуумно-индуктивный переплав, переплав в электро-лучевых, плазменных печах и др.

Поскольку в этих процессах осуществляется переплав стали, предварительно выплавленной каким-либо способом, такие процессы часто называют переплавными.

Сегодня производство стали переплавными методами достигло приблизительно 1,0 % от его общего производства. Возможно, вскоре мы можем стать свидетелями появления совершенно новых технологий.

НЕ ТАКОЙ УЖ КОРОТКОЙ ОКАЗАЛАСЬ ЦЕПОЧКА ОТ ДОБЫЧИ РУДЫ ДО ВЫПЛАВКИ СТАЛИ…

Как следует из сказанного выше, современное производство черных металлов включает в себя:

1) шахты по добыче руд и каменного угля;

2) горно-обогатительные комбинаты, где осуществляется дробление и обогащение руд, окускование богатых концентратов;

3) коксохимические цехи или заводы с отделениями для подготовки углей, их коксование и извлечение из них химических продуктов;