2.1. Назначение металлургического производства и используемые в нём материалы

Металлургическое производство (МП) – это отрасль промышленности, получающая исходные металлы и сплавы и улучшающая их свойства. В металлургическом производстве используют руду, флюсы, топливо, огнеупорные материалы, а также раскисляющие и легирующие элементы.

Руда – это природное минеральное образование, содержащая металлы в концентрациях, при которых на данном уровне развития техники экономически целесообразно их промышленное извлечение. Например, в настоящее время целесообразно извлекать из руды железо при его содержании не менее 30%, медь – не менее 1%, молибден – не менее 0,005%.

Перед использованием руды её обогащают, т.е. удаляют из неё часть пустой породы, получая концентрат с повышенным содержанием добываемого металла.

Флюсы – это материалы, загружаемые в плавильную печь для образования шлаков, т.е. легкоплавких соединений с пустой породой руды и золой топлива. Т.к. шлак обычно имеет меньшую плотность, чем металл, то он всплывает и покрывает поверхность расплавленного металла, защищая её от вредного воздействия газовой среды печи и впитывая в себя из металла подлежащие удалению примеси и загрязнения. Расположенный на поверхности металла шлак удаляется в нужный момент процесса плавки.

В качестве топлива, т.е. горючих веществ для получения тепловой энергии, в металлургических печах используют кокс, природный газ, мазут и доменный (колошниковый) газ, являющийся побочным продуктом доменной плавки.

Огнеупорные материалы – это материалы, способные противостоять, не расплавляясь, действию высоких температур порядка 1600–2000С. Они в виде кирпичей, блоков или обмазок применяются для изготовления футеровки, т.е. защитной внутренней облицовки металлургических печей и ковшей для расплавленного металла. В качестве огнеупорных материалов наиболее широко используют шамот (обожжённая глина), магнезит (оксид магния) и динас (кварцевая порода).

Раскисляющие (т.е. удаляющие растворённый в металле кислород) и легирующие элементы могут представлять собой как чистые химические элементы (марганец, кремний, хром, никель, ванадий, титан, алюминий и т.д.), так и их чаще всего используемые специальные сплавы с железом, называемые ферросплавами (ферромарганец, ферросилиций, феррохром, ферроникель, феррованадий, ферротитан и т.д.).

Смесь в определённых пропорциях необходимых материалов (руды, металла, флюса, кокса), загружаемая для переработки в металлургических печах, называется шихтой.

Для кратковременного хранения, транспортировки и разливки расплавленного металла или шлака в металлургическом производстве используют ковши, т.е. стальные или чугунные сосуды с футерованной внутренней поверхностью вместимостью до 500 т.

Основной продукцией металлургического производства, в соответствии с видами металлов делящегося на чёрную и цветную металлургию, являются слитки, т.е. литые металлические заготовки, предназначенные для дальнейшей переработки путём пластической деформации или переплавки. Стальные слитки часто называют болванками, а небольшие слитки из чугуна или цветных металлов – чушками.

Основной продукцией чёрной металлургии являются чугун и сталь. Чугун производится двух видов: передельный чугун, предназначенный для переработки в сталь (составляет около 90% всего выплавляемого чугуна), и литейный чугун, предназначенный для изготовления фасонных чугунных отливок на машиностроительных заводах.