Внедоменное получение стали

Прямое получение железа — это процесс получения железа в виде губки непосредственно из руды, минуя доменную печь. Такой процесс протекает без применения кокса, что позволяет получать технически чистый металл, поскольку именно кокс вносит фосфор и особенно серу в больших количествах. Для реализации этого процесса служат шахтные печи, а в качестве восстановителя чаще всего применяют конвертированный природный газ, состоящий в основном из водорода и оксида углерода (35 %), который подают в печь при температуре 1000 °C.

Растущее применение бедных руд и стремление к более глубокому их обогащению привели к необходимости получать тонко измельченный железорудный концентрат, для которого найдены новые способы окускования. В связи с этим начал развиваться так называемый процесс окатывания или окомкования, который состоит из двух стадий:

1) получение сырых (мокрых) окатышей;

2) упрочнение окатышей (подсушка при температуре 300...600 °C и обжиг — при 1200...1350 °C).

Для улучшения окомкования и обеспечения необходимой прочности к железорудному концентрату добавляют связующее вещество — обычно бентонит (мелкодисперсная глина) — и воду. После этого в грануляторе получают шарики диаметром 10...20 мм. Основная цель обжига окатышей сводится к упрочнению их до такой степени, чтобы они выдерживали транспортировку без значительных разрушений.

Процесс восстановления железа (производство металлизированных окатышей) в шахтных печах осуществляют в противопотоке: железорудные материалы загружают сверху, а восстановительные газы подают снизу (рис. 5.4).

Удельная производительность шахтных печей составляет 5...9 т/м3 в сутки, т. е. в 2—4 раза выше, чем при доменной плавке. Металлизированные окатыши содержат примерно 95 % Fe и до 2 % С. Расход природного газа составляет около 400 м3 на 1 т губчатого железа.

Выплавку стали производят в дуговых электропечах. В качестве основных шихтовых материалов используют металлизированные окатыши, стальной лом и различные ферросплавы. После расплавления шихтовых материалов выплавляемую сталь при необходимости науглероживают и доводят до нужного химического состава. Затем проводят диффузионное раскисление и сталь выпускают из печи. Сталь в ковше или подвергают вакуумированию, или продувают аргоном с рафинирующим порошком. Длительность плавки составляет 2,5...3 ч. Этим способом выплавляют высококачественные высоколегированные стали.