Бездоменная металлургия: Металлургический комплекс России

alexxlab | 11.01.2023 | 0 | Разное

бескоксовая металлугрия | это… Что такое бескоксовая металлугрия?

Толкование

бескоксовая металлугрия

[non-coke metallurgy] — бездоменная металлургия, окалина, шламы, стружка и др.) с использованием энергетических углей в реакционной зоне жидкой шлаковой ванны при t > 1500 °С и получением полупродукта (чугуна), используемого для выплавки стали в конвертере. Процессы твердофазного восстановления классифицируются по трем признакам: по виду полученного продукта (губчатое железо, газ) и по типу восстановительного агрегата (шахтная печь, установка с периодическим действующиим ретортами и реактор кипящего слоя). Наибольшее развитие получили процессы газового восстановления железорудных окатышей в шахтной печи (например, процессы «Мидрекс», «Пурофер», «Армко»), которые отличаются в основном технологией получения газа-восстановителя и системой его рециркуляции. По интенсивности теплообмена и восстановления наиболее эффективен процесс «Мидрекс». Этим способом в 1990 г. произведено 10,8 млн. т металлизированных окатышей. Способ «ХИЛ» (Мексика), основан на восстановлении неподвижного слоя руды (окатышей) в периодически действующих ретортах, вытесняется шахтным процессом «ХИЛ-III». Процессы (например, «ФИОР», «ХИБ», «Аш-Айрон», «Ониа-Новальфер») с реакторами кипящего слоя позволяют использовать мелкие железорудные материалы без окускования. Получаемый восстановлением продукт склонен к окислению, и его брикетируют.
Большинство промышленных процессов бескоксовой металлугрии с твердым восстановителем базируется на использовании вращающихся трубчатых печей. Агрегаты этого типа применяются при производстве губчатого железа (например, «СД-РН»). В Японии трубчатые печи используют для переработки отходов металлургического производства, содержащих Zn и Pb (процессы «СПМ и СДР»). В России имеются три полупромышленных агрегата бескоксово й металлугрии: на ОАО «Белорецкий металлургический комбинат» (шахтная печь), на ОАО «Металлургический завод Сибэлектросталь» (трубчатая печь), на ОАО «Нижнетагильский металлургический комбинат» (конвейерная машина).

Промышленное производство по схеме, близкой к процессу «Хоганес», организованно на ОАО «Сулинский металлургический завод». На ОАО «Оскольский электрометаллургический комбинат» работают 4 печи «Мидрекс» с обшим производством 1,7 млн. т. Мировое производство железа прямого восстановления в 1995 г. составило > 30 млн. т, в т. ч. около 4,5 млн. т горячебрикетированного железа. По прогнозной оценке производство железа прямого восстановления возрастет до 49 млн. т в 2000 г. и до 53 млн. т в 2005 г. Перспективы развития бескоксовой металлугрии связаны с разработкой экономичного процесса газификации угля и созданием ядерной энергоустановки с температурой Не-теплоносителя 870-950 °С.
Процессы бескоксовой металлугрии, основанные на жидкофазном восстановлении металла из железной руды, подразделяют на: одностадийные по схеме «плавление-восстановление» в одном агрегате (например, «ПЖВ» или «Ромелт») и двухстадийное по схеме «восстановление — плавление» в комбинированных двух агрегатах, в одном из которых (низко-температурном) идут преимущественно процессы металлизации сырья, а в другом (высокотемпературном) — горение и формирование восстановительного газа, которым нагреваются и восстанавливаются сырые материалы в первом агрегате. Наиболее разработанная схема двухстадийного процесса «восстановление — плавление» — вариант «шахтная печь-горн» (например, процессы «КОИН», «КИГ», «БСК» и др.). Двухстадийный процесс позволяет решить лишь одну задачу — замену кокса недефицитным твердым топливом. Другая задача, решаемая одностадийным процессом, — использование неокускованной железной руды — не достигается. В настоящее время из процессов жидкофазного восстановления в промышленном масштабе реализован только процесс «COREX» ф. «Voest Alpine” (Австрия) в ЮАР, где в 1989 г. введена установка производительностью 300 тыс. т чугуна в год. Широкое промышленное внедрение процессов жидкофазного восстановления сдерживается высокими удельными энергозатратами;

Смотри также:
— Металлургия
— черная металлургия
— цветная металлургия
— порошковая металлургия
— металлургия полупроводников
— плазменная металлургия
— космическая металлургия
— вакуумная металлургия
— атомная металлургия

Энциклопедический словарь по металлургии. — М.: Интермет Инжиниринг. Главный редактор Н.П. Лякишев. 2000.

Игры ⚽ Поможем сделать НИР

• non-coke metallurgy
• nuclear metallurgy

Полезное

Бездоменное производство

В последние десятилетия в мировой металлургии наряду с действующими металлургическими интегрированными заводами (заводами с полным циклом) начали строить мини-заводы, использующие для выплавки стали металлолом. Эту тенденцию породили два обстоятельства.

1.      Накопление запасов металлолома при переходе от мартеновского к кислородно-конвертерному производству стали, при котором содержание лома в шихте по сравнению с мартеновским процессом ограничено.

2.      Развитие непрерывной разливки стали.

В результате появилась возможность создавать небольшие заводы, используя индукционные или дуговые электропечи, переплавляющие в сталь накопленные ресурсы металлолома. При этом отпадает необходимость иметь в производственном цикле добычу железорудного сырья, его обогащение и окускование, производство кокса. Инвестиционные затраты по такой схеме резко сокращаются, а себестоимость стали конкурентоспособна (с учетом экономии на транспортных расходах) со сталью интегрированных заводов. Это позволяет выходить на рынок металлопродукции сравнительно небольшим частным фирмам, производящим ограниченный сортамент металлопродукции.

1. Индукционная плавка

Происходит в индукционных печах путем нагрева металла токами, возбуждаемыми в нем переменным полем индуктора. При индукционном нагреве теплота выделяется непосредственно в нагреваемом металле, поэтому ее использование оказывается наиболее полным.

Особенности индукционной плавки:

1) индукционная плавильная печь является “чистым” агрегатом для переплавки металлов. Загружаемые металлы и добавки вступают во взаимодействие в зависимости от времени и температуры;

2) температуру и характер ее изменения можно регулировать в широких пределах;

3) интенсивное движение расплава обусловливает его глубокое перемешивание, в результате чего выравниваются состав и температура расплава;

4) температуры поверхностей расплава в режиме поддержания печи в разогретом состоянии или при подаче незначительной мощности немного ниже температуры расплава;

5) электромагнитные силы воздействуют только на металл. Нетокопроводящие включения выталкиваются, происходит самоочистка расплавленного металла;

6) отношение поверхности печи к ее общей вместимости может свободно варьировать в широких пределах.

Недостатком индукционных печей является низкая температура и активность шлака, поскольку он нагревается от металла.

Основными элементами индукционной установки

являются печь с механизмом наклона и питающее электрооборудования электрооборудование (генератор повышенной частоты или трансформатор, батарея конденсаторов, щит управления и на крупных печах – автоматический регулятор электрического режима). Основные элементы печи – корпус (каркас), индуктор и огнеупорный тигель, закрываемый в больших печах крышкой.

2.Электродуговая плавка

Происходит в дуговых печах путем нагрева металла электрической дугой. Преобразование электрической энергии в тепловую происходит в электрической дуге, являющейся одной из форм разряда в газах. Для плавки чугуна применяют печи прямого нагрева (дуга горит между электродом и расплавляемым металлом), поскольку очаг высоких температур в них максимально приближен к поверхности металла, и поэтому условия передачи теплоты от дуги к металлу значительно лучше. Наиболее распространены трехфазные печи, в которых имеются рабочее пространство (собственно печь) с электродами и токоподводами и механизмы, обеспечивающие наклон печи, удержание и перемещение электродов и загрузку шихты. Расплавленный металл и шлак выпускают через желоб, наклоняя печь. Загрузку шихты производят сверху, через открытый куполообразный

свод, выполненный из огнеупорных кирпичей. Огнеупорная кладка сферического пода и стен заключена в металлический кожух.

Дуговые печи выпускаются серийно, вместимостью 0,5; 1,5; 3; 6; 25; 50; 100 и 200 т. В чугунолитейном производстве применяют обычно печи вместимостью до 50 т.

ПРЯМОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА

Экономика и дополнительные требования к чистоте металла снова вызвали к жизни старый, испытанный метод. Побуждающие причины достаточно очевидны:

Авиация, ракетная техника, приборостроение – вот далеко не полный перечень потребителей наиболее чистых металлов.

Метод прямого восстановления железа в наши дни по принципу остался без изменения – специально подготовленная, то есть обогащенная, руда, – концентрат, где содержится основной окисел железа восстанавливается в шахтной печи с помощью УГЛЯ, как это было в древности, или для этой цели используется КОНВЕРТИРОВАННЫЙ ГАЗ – природный метан, но преобразованный в смесь водорода и угарного газа (СО). Он оказался идеальным средством восстановления железной руды. Основной компонент природного газа – метан CH₄ разлагают окислением в присутствии катализатора в специальных аппаратах – реформерах .

Получается смесь восстановительных газов – окиси углерода и водорода. Эта смесь поступает в реактор, в который подается и железная руда.

Формы и конструкции реакторов очень разнообразны. Иногда реактором служит вращающаяся трубчатая печь, типа цементной, иногда – шахтная печь, иногда – закрытая реторта. Этим и объясняется разнообразие названий способов прямого восстановления: МИДРЕКС, ПУРОФЕР, ОХАЛАТА-И-ЛАМИНА, СЛ-РН И Т.Д. Число способов уже превысило два десятка. Но суть их обычно одна и та же. Богатое железорудное сырье восстанавливается смесью окиси углерода и водорода.

Еще одним направлением развития использование АТОМНОЙ (ЯДЕРНОЙ) ЭНЕРГИИ (тепла ядер­ного реактора) в металлургии.

Современная технология получения черных металлов требует достаточно высоких темпе­ратур: выплавка чугуна – 1600 градусов, на­грев – 1400 градусов, термическая обработка прока­та — 1250 градусов.

Прямо воспользоваться атомными реакто­рами пока что нельзя, так как подобная «жара» наблюдается лишь внутри активной зоны. Перевод тепла в зону, где сравнительно спокойно, также требует особых условий. Не­обходимы металлические теплообменники, сооруженные из жаропрочных коррозионных сплавов. Ведь им надо выдержать одно­временно воздействие сильных механических нагрузок, радиации и высокой темпера­туры.

Таким образом, очевидно, что применение атомной энергии потребует принципиального изменения всей технологии черной металлур­гии.

Сейчас имеются три принципиально отли­чающихся друг от друга вида технологических процессов такого рода с участием атомной энергии.

Первый — высокотемпературное восстанов­ление. Процесс требует 1600 градусов. По­скольку атомные реакторы такой темпера­туры дать не могут, главным агрегатом слу­жит струйно-плазменный реактор, использую­щий для генерации плазмы – ядерную энер­гию.

Восстановительный газ — водород, сме­шанный или без посторонних примесей, расплавляет железо и его сплавы, восстанавли­вает, и в виде дождя жидких капель металл попадает в плавильную печь, где идут опера­ции легирования.

Существует схема среднетемпературного восстановления, когда процесс протекает при температуре 900 градусов. Восстановитель – водород или в чистом виде, или с примесью окиси углерода. Железо, естественно, находит­ся в твердом состоянии, образуя при восста­новлении своеобразную губку.

Метод позволяет полностью без промежуточных звеньев использовать атомно-энергетическую установку. Большую часть газа-восстановителя нагревают в теплообменнике атомного реактора. Правда, там температура невелика. К такому “холодно­му” газу можно подмешать более горячий, нагретый за счет электроэнергии ядерного ре­актора. Получается смесь, вполне пригодная для технологии.

Наконец, при низкотемпературном восста­новлении тепло поставляется атомным реакто­ром. Можно считать, что тут в чистом виде используется ядерная энергия.

Таковы три вида технологических процес­сов, которые, по мнению многих специалистов, имеют право на существование.

Конечным продуктом везде являются же­лезо, вода и углекислый газ, причем воду можно снова использовать для получения во­дорода и кислорода. Таким образом, появля­ются реальные возможности осуществить замкнутый цикл восстановления железа, создать безотходное производство.

Еще одним, и, конечно, наиболее интересным способом восстановления железа, является возможность – использовать ЧИСТЫЙ ВОДОРОД. Сам процесс восстановления пойдет достаточно быстро, более того, при этом не возникает лишних примесей: продукт восстановления – железо и вода. Однако получение и хранение водорода сопряжено со множеством чисто технических и экономических трудностей. Поэтому чистый водород пока что используют лишь для получения металлических порошков.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

• высокая скорость восстановления

• безотходное производство (отсутствие получения примесей – продукт восстановления – железо и вода).

• полная экологичная безопасность

НЕДОСТАТКИ:

Сейчас водород получают двумя испытан­ными методами — гидролизом воды и ее элек­тролитическим разложением, проще говоря, электролизом. Существует, правда, химичес­кое разложение, более выгодное, но оно не столь распространено, на что имеется ряд чи­сто технических причин. Поиск новых спосо­бов продолжается, ибо важность проблемы несомненна.

Предварительные расчеты и первые экспе­рименты показали: можно получать водород с такой низкой себестоимостью, что “водород­ная металлургия” обретет, наконец, надежную экономическую основу. А если учесть еще пол­ную экологическую безопасность водородных методик, то сомнений в том, что именно они и представляют собой будущее металлургии, ни у кого не возни­кает.

Значит, атомная металлургия сулит выигрыш по всем трем направлениям, на которых основано современное экономичное производство – минимум топлива и сырья, максимум забот об окружающей природе.

Новые технологии в металлургии:

Замена мартеновского метода производства стали на электросталеплавильный и кислородно-конвертерный методы (около 50% стали уже сейчас производится конвертерным способом).

Создание электрометаллургических комбинатов

Направлено на производство стали из металлизированных окатышей, которые получаются через прямое восстановление железа. На таких комбинатах достигаются гораздо более высокие технико-экономические показатели, чем на комбинатах, использующих традиционный способ получения металла.

Улучшение качества продукта и увеличение выпуска более эффективных его видов.

опережающий рост сырьевой базы, повышение содержания железа, марганца и хрома в концентратах, освоение технологии обогащения окисленных железных кварцитов;

изменение пропорций между способами выплавки стали в пользу кислородно-конвертерного и электросталеплавильного переделов при абсолютном сокращении мартеновского способа;

совершенствование структуры прокатного производства путем опережающего роста выпуска холоднопрокатного листа, проката с упрочняющей термической обработкой, фасонных и высокоточных профилей проката, экономичных и специальных видов стальных труб, в том числе многослойных труб для газопроводов;

применение прогрессивных технологий, особенно в связи с прямым восстановлением железа из руд, развитие порошковой металлургии, специальных переплавов и внепечной обработки стали, непрерывной разливки стали;

более полное использование лома черных металлов и металлосодержащих отходов.

4. Увеличение выпуска готового проката без роста производства чугуна, что произойдет благодаря внедрению технологий сниженной ресурсоемкости.

 

 

.

Доменная печь – Global Energy Monitor

• Войти

Стр.

Обсуждение

Просмотр Источник

ИСТОРИЯ

От Global Energy Monitor

Скачки: Навигация, поиск

Эта статья является частью Global Steel Plant, проект Global Foreer. Монитор.

Скачать полный набор данных

Сообщить об ошибке

Подстатьи:

Главная страница GEM Wiki Стальные исследования Список производителей стали Всемирная ассоциация производителей стали Предлагаемые сталелитейные заводы Существующие металлургические заводы Металлургические заводы Технология производства стали

Доменная печь (ДП) — тип металлургической печи, используемой для производства промышленных металлов, как правило, чугуна (также известного как чугун), промежуточного продукта в обычном производстве стали на основе угля. .

Доменная печь (ДП) используется для выплавки железа из железной руды. ^[1] Доменные печи производят передельный чугун (также известный как чугун) путем восстановления углерода (кокса из коксующегося угля) в присутствии флюса, такого как известняк. Процесс производства стали в доменной печи часто включает окомкование и спекание железной руды, а также коксование угля в качестве предварительных процессов для производства чугуна и стали. В состав доменной печи чугуна входят: горн в подине печи, зазор, непосредственная зона между подом и штабелем (шахтой печи) и наиболее горячая часть печи, и штабель, или шахта, который доходит до верха печи. ^[2]

Фото из Британской энциклопедии, Inc.

Стопка состоит из чередующихся слоев кокса, железной руды и флюсов/добавок. ^[3] Затем эти материалы быстро обжигают с нагнетанием воздуха (до 1000 ^° C) из фурм в основании печи. Это приводит к созданию чугуна, который затем переносится в кислородную печь для производства стали. Процесс производства стали BF-BOF часто включает окомкование и спекание железной руды, а также коксование металлургического угля в качестве предварительных процессов для производства чугуна и стали. При производстве одной тонны стали по сталеплавильному маршруту BF-BOF выбрасывается около 2,2 тонны CO 9 .0084 2 / тонна нерафинированной стали ^[4] и требует примерно 20,8 ГДж / тонну нерафинированной стали ^[5] энергии, исходя из средней мировой углеродоемкости электроэнергии.

Источник: Маршрут производства чугуна — доменная печь, IIMA, 2021

Варианты обезуглероживания доменного и конвертерного производства стали сложны и ограничены из-за использования металлургического угля в качестве восстановителя в процессе производства чугуна: по мере нагрева угля при расплавлении железной руды образуется монооксид углерода, который восстанавливает содержание кислорода в железной руде, но выделяет CO ₂ в качестве побочного продукта, называемого технологическими выбросами. Учитывая, что технологические выбросы являются фундаментальным этапом производства стали в доменном конвертере, потенциал сокращения выбросов ограничен, поскольку использование электроэнергии с нулевым содержанием углерода в процессе производства стали в доменном конвертере снижает выбросы всего на 7,4% ^[6] . Водород можно использовать для частичной замены металлургического угля в качестве восстановителя в процессе производства стали BF-BOF с максимальным сокращением выбросов углерода на 21,4% на тонну стали ^[6] . Вместе электричество с нулевым выбросом углерода и впрыск водорода могут снизить выбросы CO 9 не более чем на 28,8 %.0084 2 выбросы ^[6] в сталелитейном производстве BF-BOF, на основе текущих оценок.

Сырье(я):

• Кокс
• Известняк
• Железная руда

Продукт(ы):

• Чугун (он же горячий металл)

Ссылки

1. ↑ “worldsteel | глоссарий”. Проверено 29 июня 2021 г. .
2. ↑ «Доменная печь | металлургия». Британская энциклопедия . Проверено 29 июня 2021 г. .
3. ↑ “Производство чугуна – маршрут доменной печи”. www.metallics.org . Международная ассоциация железных металлов. 2021-01-11. Проверено 29 июня 2021 г. . Обслуживание CS1: другие (ссылка)
4. ↑ «Дорожная карта технологий производства железа и стали – анализ – МЭА». МЭА . Проверено 06 июля 2021 г. .
5. ↑ «Новый отчет: насколько чиста сталелитейная промышленность США? — Global Efficiency Intelligence». Интеллект глобальной эффективности . Проверено 06 июля 2021 г. .
6. ↑ ^{6,0 6,1 6,2} Фань, Чжиюань; Фридманн, С. Хулио (07 апреля 2021 г.). «Низкоуглеродное производство чугуна и стали: варианты технологий, экономическая оценка и политика». Дж . 5 (4): 829–862. doi:10. 1016/j.joule.2021.02.018. ISSN 2542-4351.

Внешние ссылки

• Производство чугуна
• Доменная печь – обзор
• Совместная продукция сталелитейной промышленности
• Чугун – маршрут доменной печи

Abeckford21 (разговор) 07:01, 29 июня 2021 (UTC)

Рыцарь и доменная печь. История металлургии доспехов в Средние века и раннее Новое время

Алан Р. Уильямс , доктор философии. (1974) в области истории науки Манчестерского университета, является приглашенным научным сотрудником инженерного факультета Университета Рединга. Он много публиковался по металлургии доспехов и оружия и является соавтором Королевская оружейная палата в Гринвиче (1995).

“Das technologisch ausgerichtete Werk präsentiert eine Fülle neuen Materials zur Geschichte der europäischen Rüstungsindustrie – im umfassenden Sinne des Wortes”.
MM, Deutsches Archiv für Erforschung des Mittelalters , 2004.

“Преданные исследователи доспехов обязательно захотят найти эту книгу и ссылки на нее…”
Стивен А. Уолтон, Журнал «Шестнадцатый век» , 2004.

«…богато иллюстрированная работа предлагает подробное обсуждение научных аспектов средневекового производства оружия, а также сравнительный анализ стран Европы».
К. Штёбер, Ежегодный бюллетень исторической литературы .

“…исследование представляет собой огромный труд, а результаты имеют большое значение для ученых… Автор заслуживает большой похвалы за проведение огромного количества исследований и сбор большого количества важной информации… важная книга, которая содержит полезная информация для терпеливого и внимательного читателя».
Уильям Каферро, Speculum , 2004.

Предисловие Клода Блэра
Благодарности

РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ ЖЕЛЕЗНЫЙ
1. 1 Самое раннее производство чугуна
1.2 Мечи
1.3 Закалка стали

РАЗДЕЛ ВТОРОЙ ПОЧТА
2.1 Почта
2.2 Доспехи поздней Римской империи и раннего средневековья

РАЗДЕЛ ТРИ РЫЦАРЯ
3.1 Рождение рыцаря
3.2 Пехота и арбалеты

РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ ИТАЛИЯ
4.1 Триумф отрасли
4.2 Расцвет промышленности – Металлургия итальянской брони
4.3 Металлургия итальянских доспехов до 1510 г.
4.4 Затмение отрасли – итальянские доспехи после 1510 г.
4.5 Металлургия итальянских доспехов после 1510 г.

РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ ГЕРМАНИЯ
5.1 “Немецкая” броня до 1450
5.2 Металлургия “немецкой” брони до 1450 г.
5.3 Аугсбургская броня
5.4 Металлургия аугсбургских доспехов с конца 15 века и далее.
5.5 Инсбрукская броня
5.6 Металлургия инсбрукской брони
5.7 Броня Ландсхут
5.8 Металлургия брони Ландсхут
5.9 Нюрнбергская броня
5.10 Металлургия нюрнбергской брони
5. 11 Металлургия нюрнбергских турнирных доспехов конца XV ​​в.

РАЗДЕЛ ШЕСТОЙ ОСТАЛЬНАЯ ЕВРОПА
6.1 Разное “Немецкая” броня
6.2 Фландрия
6.3 Металлургия фламандских доспехов
6,4 Англия
6.5 Металлургия доспехов (предположительно) производства Англии.
6,6 Испания
6,7 Франция
6,8 Швеция
6,9 Северная Германия и Нидерланды

РАЗДЕЛ СЕМЬ ПИСТОЛЕТ
7.1 Изобретение оружия
7.2 Самые ранние ружья в Европе
7.3 Оружие в войне 15 века
7.4 Пистолеты 16 века

РАЗДЕЛ ВОСЬМОЙ ПРОИЗВОДСТВО
8.1 Печи и блюмы
8.2 Упрочняющая броня
8.3 Серийное производство доспехов

РАЗДЕЛ ДЕВЯТЫЙ ЗАЩИТА
9.1 Толщина брони
9.2 Атака на броню
9.3 Эффективность брони согласно современным данным
9.4 Оценка эффективности брони
9.5 Заключение. Сработало?

Индекс

Всем, кто интересуется историей оружия и доспехов, историей металлургии Средневековья и Возрождения, а также военным и экономическим историкам.