Шихтовые материалы сталеплавильного производства

Материалы, используемые для выплавки стали, принято де­лить на металлосодержащие (металлошихта, металлодобавки), добавочные (флюсы) и окислители. В качестве металлошихты используют: а) чугун (жидкий или твердый); б) стальной (а в некоторых случаях и чугунный) лом; в) продукты прямого восстановления железа из железной руды; г) ферросплавы.

Основную часть металлошихты составляют чугун и сталь­ной лом. В ряде стран в качестве металлошихты использует­ся также продукт прямого восстановления железной руды — металлизованные окатыши (93—98% Fe). Самая дешевая часть металлошихты — стальной лом.

Обычно в мартеновском процессе в шихте содержится при­мерно 50—60 % чугуна (остальное лом), в конвертерном про­цессе 70—90 % шихты — жидкий чугун, остальное — лом, в электросталеплавильном доля чугуна в шихте редко превы­шает 5-25%.

В тех случаях, когда в состав завода входят сталепла­вильные цехи и доменный цех, чугун в сталеплавильный цех поступает в жидком виде. Использование в качестве шихты жидкого чугуна позволяет получать заметную экономию в расходе топлива и сокращает продолжительность плавки. Способы доставки жидкого чугуна из доменного цеха в ста­леплавильные описаны в § 3 гл. 2.

Используемые в сталеплавильном производстве чугуны в зависимости от условий выплавки и химического состава де­лят на ряд марок (см. часть I).

В зависимости от технологических или экономических требований сталеплавильщики используют чугун той или иной марки. В отдельных случаях для улучшения состава чугуна применяют методы внедоменной его обработки (для удаления излишних серы, кремния, фосфора).

Если в составе завода нет доменного цеха, то в качест­ве шихты в сталеплавильных агрегатах используют твердый чугун, который поступает на завод в чушках. В отдельных случаях для ускорения плавки и повышения производитель­ности сталеплавильных агрегатов чушковый чугун предвари­тельно расплавляют в "металлургических" вагранках или других плавильных агрегатах. 250

Второй главной составной частью металлошихты является лом. В любой промышленной стране ежегодно образуется зна­чительное количество железосодержащего лома. Сбор этого лома и его обработка с целью рационального использования представляют важную народнохозяйственную задачу. Для ее решения существует специальная отрасль — ломоперерабаты-вающая промышленность, оснащенная сложным оборудованием. Из общего количества образующегося лома около 35 % обра­зуется непосредственно на металлургических заводах (об-резь металла при прокатке, бракованные слитки, скрап и т.д.). Обычно это тяжеловесный лом, химический состав ко­торого известен. Этот лом в основной своей массе исполь­зуют в качестве металлошихты на тех же заводах, где он: образуется.

Около 20 % общего количества лома образуется при ме­таллообработке на машиностроительных и им подобных заво­дах (стружка, отходы при штамповке и т.п.); 45-50% от общего количества лома составляет амортизационный лом (отслужившие свой срок машины, рельсы и т.п.), а также металл, извлекаемый при разработке шлаковых отвалов.

В связи с многообразием источников образования этого лома состав его далеко не всегда бывает известен. Иногда этот лом загрязнен содержащими серу смазочными маслами (стружка), цветными металлами (свинцом, алюминием, оло­вом, медью и др.), содержащимися в различных деталях сда­ваемых в лом машин.

Некоторые из этих примесей (свинец, цинк, олово) вред­ны и для обслуживающего персонала, и для агрегатов, и для качества стали. Цинк, например, при нагревании улетучива­ется, а затем в виде оксида оседает на футеровке, на эле­ментах котлов-утилизаторов и других агрегатов, выводя их из строя. Свинец проникает в мельчайшие поры кладки печи. Олово резко снижает прочность стали при повышенных темпе­ратурах.

Приходится учитывать также, что в ряде случаев загру­жаемый в сталеплавильные агрегаты лом покрыт значительным слоем ржавчины, что влияет как на величину угара металла при плавке, так и на технологию плавки.

Значительная часть лома, особенно образующегося при обработке металла резанием, а также бытового лома очень неудобна для загрузки в сталеплавильные агрегаты из-за

малой плотности, больших габаритов и загрязненности (зем­лей, ржавчиной, маслом, деревом, пластмассами).

Для приведения лома в состояние, удобное для использо­вания в сталеплавлении, применяют специальное оборудова­ние: прессы, дробилки, печи для обжига (с целью удаления кусков дерева, пластмасс, масел и других загрязнений); существуют даже целые заводы для переработки вышедших из строя автомобилей, бывших в употреблении консервных банок и лома других видов на удобный для переплавки лом.

Несмотря на то, что для приведения лома в состояние, удобное для переплава в сталь, требуются значительные за­траты, все же эти затраты (на 1 т железа) ниже затрат на добычу и обогащение железной руды и получение из нее чу­гуна. Поэтому лом, даже после переработки, стоит дешевле чугуна.

Особенную ценность представляют лом. и отходы стали ле­гированных марок. Такие примеси, как никель, молибден, кобальт, медь, в процессе плавки не окисляются. Поэтому их количество, попадающее с ломом в агрегат, остается в готовой стали. Поскольку стоимость всех этих примесей очень высока, использование легированного лома для вы­плавки легированных марок стали экономически очень эффек­тивно. Поэтому все отходы стали легированных марок хранят отдельно и за их использованием на заводах установлен строгий контроль.

В качестве добавочных материалов (флюсов) в сталепла­вильном производстве обычно используют: а) известняк; б) известь (хорошая свежеобожженная известь должна содер­жать 85—90 % СаО; при хранении известь начинает реагиро­вать с влагой воздуха по реакции СаО + Н₂0 = Са(ОН)₂, в результате чего уже через несколько часов хранения содер­жание водорода в извести начинает заметно расти; поэтому известь используют немедленно после ее получения из известняка); в) боксит (в зависимости от месторождения бокситы содержат 20-60% А1₂О_э; 3-20% Si0₂; 15-45% Fe₂0₃) и др.

В качестве окислителей применяют кислород, сжатый воз­дух, железную руду, окалину, агломерат, железорудные бри­кеты.

Г л а в а 2. КОНВЕРТЕРНОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ