Часть 2: Как закаляется сталь

В прошлом выпуске мы получили helicopter view на процесс производства стали, также мы более подробно рассмотрели каждый вид сырья, который используется при производстве стали. В этом выпуске мы перейдем, пожалуй, к самому сложному – выплавке стали и производству готовой продукции.

Итак, начнем с производства жидкого чугуна. Шихта (смесь основного сырья) загружается непосредственно в домну – большую печь, которая производит в среднем 4-7тыс. тонн чугуна ежедневно.

Для справки: самая большая домна НЛМК «Россиянка» выдает в среднем 11,5 тыс. тонн чугуна ежедневно, а это всего лишь 30% от общего объема производства Группы НЛМК.

Первый этап – расплавление породы. Из железной руды удаляют лишний кислород, атомы которого прочно связаны с атомами железа. Это происходит при температуре в 2000 градусов. Домна выглядит следующим образом:

 

А вы задумывались, почему доменная печь для выплавки чугуна работает в непрерывном режиме? Ведь ночью производство не идет – логично было бы выключить ее, как и свет в цеху. Давайте разберемся.

Итак, управление домной – сложный и инерционный процесс, ведь шихта идет по ней примерно 6 часов. То есть, если что-то изменить на входе, то первые результаты на выходе будут только через 6-7 часов. Выход на «холостой» режим занимает много времени. Для этого меняют состав шихты, увеличивая долю кокса и уменьшая долю железной руды. Этот процесс приводит к режиму горячей консервации, когда коксом, по сути, греют атмосферу. В зависимости от объемов печи расход кокса может доходить до 2-3 тыс. тонн кокса в день (20-30 млн. руб. ежедневно), чтобы не охладить печь и сохранить огнеупорную кладку (футеровку). Учитывая тот факт, что термоохлаждение негативно влияет на футеровку, ее скорее всего придется в конечном счете менять – снова издержи. Рестарт доменной печи занимает в среднем 10 дней: сутки-трое печка будет только прогреваться, потом первые дни будет выходить продукт, похожий на чугун, но не пригодный для дальнейшего использования.

Соответственно, доменную печь просто так не выключишь, так как этот процесс долгий и затратный. Именно поэтому домны работают по несколько десятков лет и останавливаются только для запланированных капитальных ремонтов.

Чугун из доменной печи содержит более 2% углерода и повышенное содержание вредных примесей, из-за которых материал нельзя деформировать, ковать и прокатывать. Поэтому передельный чугун подлежит дальнейшей стадии обработки: его продувают кислородом, удаляя соединения углерода, а в результате образуется сталь. На этом этапе жидкий чугун (иногда вместе с переплавленным ломом) выливается в конверторы – они в большей степени похожи на большие горшки. В конвертор опускается устройство, через которое подается чистый кислород. Это устройство называется фурмой. Струя газа перемешивает жидкий металл, сгорают ненужные элементы и через 30 мин после начала через выпускное отверстие сливают готовую сталь.

 

Кстати, при такой температуре, когда плавится сталь, как не плавится сам ковш? Все просто – внутри ковш выложен огнеупорным кирпичом. Огнеупорные кирпичи есть в доменной печи – они называются футеровкой.

И вот наконец сталь готова – теперь ей нужно придать форму. Жидкая сталь отправляется на машину непрерывного разлива, где разливается в стальные заготовки. Так и появляются на свет слябы и блюмы – заготовки, которые затем отправляют на прокатные станы для получения необходимого вида стальной продукции.

Различают горячекатаный и холоднокатаный прокат.

С горячекатаным прокатом все просто – слябы немного нагреваются, чтобы стать более пластичными и подаются на станки, где превращаются в стальные листы.

Холоднокатаный процесс производства, по своей сути, является продолжением обработки горячекатаного проката. Чтобы получить рулон холоднокатаной стали, сперва из специальной стальной заготовки производится горячекатаная полоса, которая очищается от окалины и подготавливается к следующему этапу.

Затем подготовленная сталь прокатывается на специальном стане под большим давлением. Здесь температура не применяется, именно поэтому процесс называется холодной прокаткой.

Возможность оцинковки (покрытие цинком для защиты от коррозии) также позволяет значительно увеличить стоимость листового проката.

Например, на изображении приведена типовая продукция плоского проката. В порядке слева – направо идет градация: от сырьевого продукта до постепенной премиализации продукции.

То есть в зависимости от количества степеней обработки листовой прокат может рассматриваться и как простой «сырьевой» продукт, так и как готовый продукт с дополнительными характеристиками.

Из-за дополнительной обработки стали или легирования стоимость продукции увеличивается. Такая сталь называется продукцией с высокой добавленной стоимостью (HVA – high value added)

Как стальной лист становится дороже - процесс оцинковки

После того, как слябы под действием прокатных станков принимают в форму листа, какие-то стальные листы проходят следующий этап – процесс оцинковки через специальный агрегат, который в определенной степени похож на ванну с расплавленным цинком.

Ванна с расплавленным цинком

Сначала цинковые чушки (слитки) помещаются в цинковую ванну, в которой они расплавляются. Потом лист проходит через эту ванну. В результате сталь покрывается с двух сторон слоем цинка толщиной в несколько нанометров – и этого вполне достаточно, чтобы предотвратить металл от коррозии.

Затем оцинкованную сталь отправляют в другой цех, где наносят краску, которая застывая становится полимером. Оцинкованные стальные рулоны прогоняет через ленту, где ролики наносят специальную краску. В итоге металл, обработанный полимерным покрытием, отличается надежностью и повышенной прочностью, так как полимерное покрытие – по сути герметичная монолитная пленка, плотно покрывающая поверхность стали.

После этого стальные оцинкованные рулоны с полимерным покрытием отправляются на склад.

 

Рулоны х/к стали с полимерным покрытием

Электродуговое производство стали

Кроме доменной печи есть еще и электродуговые печи, производство стали в которых основано в основном на переплавке лома. Процесс переплавки стали в дуговых печах осуществляется за счет высокого температурного режима, который достигается посредством электрической дуги. Таким образом, происходит преобразование энергии электрической в тепловую. Вот так выглядит электродуговая печи, а три трубки, торчащие сверху, называются электродами.

 

После того, как загрузили шихту, опускают электроды и включают ток, под действием которого плавится шихта.

В процессе в сплав могут быть добавлены так называемые легирующие элементы (вольфрам, ванадий, марганец, хром, титан, кобальт и другие). Эта процедура направлена на то, чтобы придать конечному материалу нужные свойства, такие как прочность, пластичность, обрабатываемость и т. д.

После жидкая сталь разливается в стальные заготовки – блюмы. Блюмы могут храниться сколько угодно. Для дальнейшего проката блюмы можно нагреть до 800 градусов, чтобы придать им пластичность, после нагрева они попадают в прокатный цех, где бруски принимают необходимую ширину и длину. Таким способом производится сортовой прокат (арматура, рельсы, катанка и т.д.)

На машине непрерывного литья раскаленные блюмы проходят ни одну обработку под действием станков – все зависит от необходимые параметров готовой продукции.

Кстати, вот так выглядят раскаленные блюмы, которые разрезаются потоком газа (на фотографии видны вспышки над стальными брусками – это и есть потоки газа)

На этом я, пожалуй, закончу вторую часть серии. Теперь мы с вами знаем, что есть два основных способа производства стали: кислородно-конверторный и электродуговой. В зависимости от выбранного процесса производится два вида стали – листовая и сортовая сталь.

В следующем выпуске я расскажу

  • Что такое стальная продукция с высокой добавленной стоимостью (HVA)
  • Где используют HVA сталь
  • Почему цены на нее менее подвержены колебаниям

С уважением,

Алексей Бурцев 

 

 

 

 

 

Отказ от ответственности
автор
Analyst
Алексей Бурцев
Контакты

Оформи подписку

на нашу аналитику, чтобы узнавать всё о рынке акций!
Оформить

Комментарии

    Вы должны авторизоваться, чтобы оставлять комментарии.