Современное металлургическое производство чугуна и стали, и его продукция.

Металлургия - это наука о промышленных способах получения металлов из руды.

Металлургия чугуна и стали базируется на месторождениях железных руд, коксующихся углей, флюсов и огнеупорных материалов.

Железные руды — природные минеральные образования, содержащие железо и его соединения в таком объёме, когда промышленное извлечение железа из этих образований целесообразно. Несмотря на то, что железо входит в большем или меньшем количестве в состав всех горных пород, под названием железных руд понимают только такие скопления железистых соединений, из которых с выгодой в экономическом отношении можно получить металлическое железо.

Промышленной рудой называют горную породу, из которой при данном уровне развития техники целесообразно извлекать металлы. Этот уровень определяется содержанием металла в руде. Например, для железа он составляет не менее 30-50%, для меди 3-5%, для молибдена 0,005-0,02%. Железные руды бывают следующих видов.

Красный железняк. Рудный минерал – гематит Fe₂O₃ (70% Fe), в руде содержится 50-60% Fe.

Магнитный железняк. Рудный минерал – магнетит, магнитная окись железа Fe₃O₄ (72% Fe), в руде 55-60% Fe.

Бурый железняк. Рудный минерал – водные окислы железа nFe₂O₃*mH₂O (52-66% Fe). В руде содержится 30-50% Fe.

Бывают и другие железные руды. Железные руды – это основной материал для выплавки чугуна.

Флюсы загружаются в плавильную печь для удаления остатков пустой породы и золы топлива. Сплавляясь с флюсом, они образуют легкоплавкий сплав – шлак, который в жидком состоянии удаляется из печи. Флюсы выбирают в зависимости от пустой породы руды. В отечественных железных рудах пустая порода состоит из SiO₂. Поэтому в качестве флюса используют сильноосновной материал известняк CaCO₃ или доломит CaCO₃ и MgCO₃. Убирая шлак с поверхности металла и наводя новый путем подачи флюса нужного состава, можно управлять процессом удаления вредных примесей из металла (серы, фосфора и др.). Регулирование состава шлака с помощью флюсов является одним из путей управления металлургическими процессами. На отечественных заводах флюсы вводят в виде офлюсованногоагламерата и офлюсованных окатышей.

Топливо в доменных печах служит не только источником тепла, но и реагентом, обеспечивающим восстановление железа из руды и образование чугуна (путем науглероживания железа). Главным видом топлива в доменных печах является кокс. Дополнительно применяют природный газ. Кокс получают в коксовых печах сухой перегонкой при температуре 1000°C (без доступа воздуха) каменного угля коксующихся сортов. Рис.2. В процессе коксования выделяются газообразные продукты, из которых получают бензол, фенол и каменноугольную смолу. Угольные продукты спекаются в пористую массу и растрескиваются на куски. Процесс коксования длится 14-16 ч. Затем кокс выталкивают из печи и тушат водой. В коксе содержится 80-88% углерода, 10-13% золы, 0,5-2% серы. Сера – вредная примесь. В процессе плавки она может переходить в металл и ухудшать его свойства.