Металлургические технологии : металлургия чёрных металлов

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 
ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА 

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 

№ 3824 

Кафедра металлургии стали, новых производственных технологий 
и защиты металлов 

С.А. Ивлев 
М.П. Клюев 
 

Металлургические технологии 

Металлургия чёрных металлов 

Практикум 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета 

Москва  2017 

УДК 669.1 
 
И17 

Р е ц е н з е н т  
канд. техн. наук, ст. эксперт А.Е. Пареньков 

Ивлев С.А. 
И17  
Металлургические технологии : металлургия чёрных металлов : практикум / С.А. Ивлев, М.П. Клюев. – М. : Изд. Дом 
НИТУ «МИСиС», 2017. – 45 с. 
ISBN 978-5-906846-57-0 

Представлен алгоритм решения широкого круга практических задач, возникающих на различных этапах металлургического производства. Поэтапное 
выполнение предлагаемых заданий дает возможность студенту проследить 
превращение сырой железной руды, добытой из недр Земли, в железорудный 
концентрат, а затем – в агломерат, определить основные техникоэкономические и экологические показатели производства чугуна в доменной 
печи и стали в кислородном конвертере. Целью настоящего практикума является формирование у студентов комплексного подхода к изучению технологических процессов черной металлургии, закрепление знаний и навыков, 
полученных на занятиях в аудитории, практиках и в ходе самостоятельной 
подготовки. 
Практикум предназначен для студентов, обучающихся по программам 
бакалавриата по направлению 22.03.02 «Металлургия». 

УДК 669.1 

 
ISBN 978-5-906846-57-0 
 С.А. Ивлев, М.П. Клюев, 2017 
 НИТУ «МИСиС», 2017 

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение ................................................................................................ 4 
Занятие 1. Оценка качества железных руд ......................................... 5 
1.1. Определение содержания железа в железной руде .................... 5 
1.2. Определение содержания вредных примесей 
в железной руде .................................................................................... 6 
1.3. Определение основности пустой породы железной руды ......... 7 
Занятие 2. Технологическая схема подготовки 
железной руды к доменной плавке ..................................................... 9 
2.1. Оценка кусковатости железной руды и расчет схемы 
дробления .............................................................................................. 9 
2.2. Расчет показателей стадии обогащения .................................... 10 
2.3. Определение химического состава концентрата ...................... 12 
Занятие 3. Определение показателей процесса агломерации ......... 14 
3.1. Определение расходов известняка и концентрата .................... 14 
3.2. Определение химического состава агломерата ........................ 16 
Занятие 4. Доменное производство ................................................... 18 
4.1. Расчет расхода агломерата на выплавку 1 т чугуна ................. 18 
4.2. Определение химического состава чугуна ................................ 19 
4.3. Определение химического состава и выхода шлака ................ 22 
Занятие 5. Сталеплавильное производство ...................................... 25 
5.1. Расчет изменения химического состава 
металла в конвертере .......................................................................... 25 
5.2. Материальный баланс конвертерной операции ........................ 27 
5.3. Расчет расхода раскислителей и легирующих добавок ........... 33 
Заключение .......................................................................................... 36 
Литература .............................................................................................. 37 
Приложения ............................................................................................ 38 
 

Введение 

Черная металлургия является одной из базовых отраслей народного 
хозяйства, без которой невозможно развитие таких отраслей, как машиностроение, строительство, транспорт, оборонный комплекс и др.  
Современное крупное металлургическое предприятие (комбинат) 
следует рассматривать как комплекс производств, деятельность которых направлена на получение конечной металлопродукции: товарного чугуна, стальных слитков и заготовки, проката разнообразного 
сортамента и др. В состав таких металлургических комбинатов, как 
правило, входят следующие основные производства: рудники и горно-обогатительная фабрика, коксохимическое, агломерационное, доменное, сталеплавильное, прокатное производство, а также необходимые вспомогательные производства. Тесная кооперация между 
ними, непрерывный обмен продукцией, материалами и энергоносителями определяют высокую эффективность работы металлургического комбината в целом.  
Производство черных металлов начинается с добычи железных 
руд и их подготовки. Конечные продукты коксохимического и агломерационного производства (кокс и агломерат) входят в состав шихты доменных печей, выплавляющих чугун, который, в свою очередь, 
является основным компонентом металлошихты сталеплавильных 
агрегатов. Коксовая мелочь (коксик) используется при производстве 
агломерата, а также для науглероживания жидкой стали. Выделяющиеся в ходе технологических процессов газы (коксовый, доменный, 
конвертерный), обладающие высокой теплотой сгорания, после необходимой подготовки используются в качестве источников энергии 
в коксохимическом и агломерационном производстве, а также для 
нагрева слитков и заготовок в прокатных цехах. Образующиеся на 
всех этапах производства отходы (точнее – попутные продукты): 
окалина, шлаки, пыли, шламы, содержащие железо в значительном 
количестве, возвращаются в металлургический передел в виде компонентов шихты при производстве агломерата, чугуна и стали.  

Занятие 1 

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ РУД 

Основой черной металлургии и источником железа является железная руда. В настоящее время в практике доменного производства 
железная руда, добытая из недр Земли, так называемая сырая руда, 
практически не используется, так как не отвечает требованиям, 
предъявляемым металлургами к качеству железорудных материалов 
по следующим критериям: 
– по содержанию железа; 
– по содержанию вредных примесей; 
– по химическому составу и уровню основности пустой породы; 
– по гранулометрическому составу (кусковатости). 
Оценка качества сырой железной руды по перечисленным критериям позволяет разработать наиболее рациональную схему подготовки ее к металлургическому переделу. 

1.1. Определение содержания железа 
в железной руде 

Наиболее важным критерием качества железной руды является 
содержание в ней железа. 
Железные руды состоят из минералов, которые делятся на две 
группы: рудные минералы, содержащие основную массу железа, и 
пустую породу – минералы, в составе которых железо отсутствует, 
либо содержится в незначительном количестве. Железо в рудных 
минералах присутствует в виде оксидов (FeO, Fe2O3) и карбоната 
(FeCO3). В руде также могут содержаться попутные примеси Cr, Ni, 
Ti, Mo, W, V и др., а также вредные примеси, снижающие качество 
стали, – S, P, As, Cu, Zn и Pb.  
Промышленное значение имеют следующие рудные минералы и 
образованные ими железные руды: 
– магнетит (МГ) – магнитный оксид железа Fe3O4, магнитный железняк; 
– гематит (ГМ) – безводный высший оксид железа Fe2O3, бурый 
железняк; 
– гидрогематит (ГГМ) – водный оксид железа mFe2O3  nН2О, 
красный железняк, к нему также могут быть отнесены лимонит, гётит и другие рудные минералы, содержащие гидратную воду; 
– сидерит (С) – карбонат железа FeCO3, шпатовый железняк.