Чугун — это железоуглеродистый сплав, в котором содержание углерода превышает 2%. Иногда в него добавляют легирующие элементы, такие как никель, хром, алюминий, вольфрам и т. д. Чугун – продукция первых металлургических переделов и промежуточный продукт при производстве стали.
Производство чугуна
Это сложный высокотехнологичный передел металлургии. Основной способ переработки природного железорудного сырья для получения чугуна – это доменное производство. Суть процесса заключается в восстановлении оксидов железа и других элементов, входящих в состав руды, оксидом углерода, твердым углеродом и водородом, которые выделяются при сгорании топлива в доменной печи.
В результате растворения в железе углерода, кремния, марганца, фосфора и серы в доменной печи образуется чугун, а в результате сплавления оксидов пустой породы руды, флюсов и золы топлива – шлак.
Чугун выпускается из печи через каждые 60-90 мин.
Оборудование, необходимое для производства чугуна
Для плавления смеси железной руды, кокса (угольной продукции) и флюса используется доменная печь, внутри которой происходит химическая реакция, приводящая к образованию чугуна.
Современная доменная печь – сложнейшая конструкция, в которой большинство процессов автоматизированы, но общий принцип доменного передела остается таким же, как полтора столетия назад. Технологический процесс в этой печи основан на принципе противотока. В верхней части происходит нагрев загруженной шихты (смеси железорудного сырья, кокса и известняка), а через нижнюю часть подается горячий воздух, обогащенный кислородом и углеводородным топливом. Таким образом, опускаясь сверху в нижнюю часть печи, смесь размягчается и плавится, стекая в горн.
Сырье
Успех доменного процесса зависит от качества исходного сырья. Плохо подготовленная шихта может существенно замедлить процесс плавки или даже привести к производству чугуна низкого качества. Каждый компонент, используемый в производстве, должен обладать однородным химическим составом, чтобы обеспечить получение чугуна стабильного качества с минимальным содержанием вредных примесей, которые могут ухудшить характеристики продуктов последующих переделов.
Виды чугуна
Чугун классифицируют:
- по цели использования;
- по содержанию углерода;
- в зависимости от формы графитовых включений и структуры металлической основы;
- по назначению и химическому составу.
Виды чугуна:
- передельный (используется для изготовления стали или в литейном производстве);
- литейный (для переплава и производства чугунных отливок);
- с пластинчатым графитом (серые или черные чугуны для изготовления отливок);
- белый (с цементитом, используется для изготовления высокопрочных и износостойких деталей);
- с шаровидным графитом (высокопрочные чугуны);
- антифрикционный, жаростойкий, жаропрочный, коррозионностойкий, зеркальный и другие виды специальных чугунов.
Сферы применения чугуна
Основная область использования чугуна – это металлургия. Чугун участвует в следующей технологической цепочке: добыча и обогащение железорудного сырья → производство чугуна → выплавка стали → производство металлопроката.
Некоторая часть чугуна используется и без переплавки в сталь:
- в области тяжелого машиностроения (способен выдерживать большие нагрузки);
- для отливки корпусов механизмов и оснований станков (серый чугун), узлов механизмов, используемых в условиях низких температур и повышенного трения (ковкий чугун);
- для изготовления рабочих и опорных валков прокатных станов (высокопрочный легированный чугун);
- для изготовления посуды и радиаторов систем отопления;
- при прокладке водопроводов и в канализационных системах;
- для изготовления кованых изделий в быту.
Производство чугуна на ММК
Магнитогорский металлургический комбинат начал выпуск чугуна в 1932 году. 1 февраля на первой доменной печи Магнитки был получен первый чугун. Это событие стало официальным началом истории одного из крупнейших металлургических предприятий России и мира.
В 1936 году рудник Магнитки выдал 5,5 млн тонн готовой руды, в то время как, например, вся железорудная промышленность Германии в тот год дала 4,7 млн тонн. В том же году Магнитогорский металлургический комбинат выплавил чугуна больше, чем Италия и Канада вместе взятые.
Наивысших показателей за весь постсоветский период производство чугуна на ММК достигло в 2015 году. Всего за 90 лет комбинатом было произведено 663 миллиона тонн чугуна.
Сегодня доменный цех ПАО «ММК» в составе восьми печей является одним из крупнейших и эффективных доменных производств в стране. От его устойчивой работы зависит стабильность всех остальных переделов комбината. За последние 15 лет большая часть доменных печей ММК была кардинально обновлена.
Прорывным для доменного производства ММК станет строительство комплекса новой доменной печи №11 с рабочим объемом 3800 кубометров и производительностью 3,7 млн тонн чугуна в год. Пуск печи намечен на 2025 год.
