Из руд или других материалов, а также процессы, связанные с изменением химического состава, структуры, а следовательно, и свойств металлических сплавов.

Металлургия - это фундамент машиностроения и основа промышленности. Это базовая отрасль народного хозяйства, с очень большими вложениями капиталов и материалов. Фактически, металлургическая промышленность определяет уровень научно-технического прогресса во всём народном хозяйстве. Значение металлургии на данном этапе технического развития трудно переоценить. Ее продуктами пользуются, если не все сферы производственной деятельности человека, то, пожалуй, их большая часть.

Металлы бывают чёрными и цветными. Черные металлы применяются в машиностроении и строительстве. Цветные металлы активно используются во всех отраслях производства . Удовлетворением потребностей человека в металлах и занимается такая отрасль промышленности, как металлургия. Соответственно, металлургический комплекс разделяется на два больших направления: черную и цветную металлургию, и охватывает все стадии технологических процессов: добычу металлургического сырья , металлургический передел, производство сплавов, утилизацию отходов и изготовление продукции из них.

Термин «металлургия» произошел от греч. metallurgéo - добываю руду, брабатываю металлы, от métallon - рудник, металл и érgon - работа). В первоначальном, узком значении, металлургия - это искусство извлечения металлов из руд. В энциклопедическом словаре Брокгауза Ф.А. и Ефрона И.А. даётся следующее определение металлургии: «Металлургия - отдел технологии, занимающийся добыванием металлов в заводских размерах из их природных соединений (руд). Металлургические операции суть двоякого рода: во-первых, механическая обработка руды и приведение ее в удобный для работы вид и, во-вторых, обработка химическая или электрохимическая ».

Исторически сложилось разделение металлургии на чёрную и цветную.

Изучением состава, строения и свойств металлов и сплавов, а также закономерности их изменения при тепловых, механических, физико-химических и других видах воздействия занимается другая междисциплинарная наука - металловедение .

По используемым технологиям, различают пирометаллургию и гидрометаллургию . Современная металлургия как совокупность основных технологических операций производства металлов и сплавов включает в себя:

1. Подготовку руд к извлечению металлов (в т. ч. обогащение);
2. Процессы извлечения и рафинирования металлов: пирометаллургические, гидрометаллургические, электролитические;
3. Процессы получения изделий из металлических порошков путём спекания;
4. Кристаллофизические методы рафинирования металлов и сплавов;
5. Процессы разливки металлов и сплавов (с получением слитков или отливок);
6. Термическую, термомеханическую, химико-термическую и др. виды обработки металлов для придания им соответствующих свойств;
7. Процессы нанесения защитных покрытий.

По состоянию на начало 2008 г. в металлургической отрасли России функционируют 58 научно-технических и проектных организации с общей численностью более 10 тыс. человек (в том числе более 120 докторов и свыше 600 кандидатов наук). Научно-технический потенциал отрасли представлен 46 научными организациями (институтами), в их составе 11 организаций с государственной формой собственности , остальные - акционерные общества открытого типа. Три ведущих научных организации имеют статус государственных научных центров (ГНЦ):

1. ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»,
   
2. ФГУП «Гинцветмет» и
3. ФГУП «Гиредмет» .

Проектный потенциал отрасли представлен 12 проектными организациями, 18 проектными подразделениями комплексных научно-исследовательских и проектных институтов, 3 проектно-конструкторскими бюро. Все проектные организации являются акционерными обществами, при этом большинство из них входит в состав крупных производственных холдингов и компаний. ГНЦ в металлургической промышленности и других отраслях, связанных с разработкой конструкционных материалов и металлургического оборудования осуществляют функции ведущих организаций по следующим важнейшим направлениям развития науки, технологий и техники.

Учёная степень кандидата или доктора наук в группе специальностей металлургия и материаловедение в России присваивается в соответствии с номенклатурой специальностей научных работников ВАК , по следующим специальностям :

В соответствии с классификатором конкурсов Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ , РФФИ предоставляет гранты на исследования в области технологии металлов по следующим основным направлениям:

1. Фундаментальные основы создания новых металлических, керамичес:ких и композиционных материалов
2. Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Образование в области металлургии можно получить в соответствии с Общероссийским классификатором специальностей по образованию (ОКСО), определяющим государственный стандарт на высшее и среднее профессиональное образование в России. Металлургическое образование входит в укрупнённую группу специальностей МЕТАЛЛУРГИЯ, МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАТЕРИАЛООБРАБОТКА. В группу металлургических специальностей входят:

Полный и актуальный перечень учебных заведений России, осуществляющих образование по перечисленным специальностям приводится на федеральном портале «Российское образование» . Поиск нужного учебного заведения в России можно выполнить в разделе «Расширенный поиск ВУЗа » с использованием фильтров по названию ВУЗа, городу, названию или коду специальности по ОКСО, форме обучения и т.д.

Рекомендуемая литература

1. Стратегия развития металлургической промышленности России на период до 2020 г. Утверждена Приказом Минпродторга РФ от 18.03.2009 г. № 150.

2. Б.Н. Арзамасов, И.И. Сидорин, Г.Ф. Косолапов и др. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений . под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Машиностроение, 1986, 384 с. Часть 1. Часть 2.

3. Б.Н. Арзамасов, В.А Брострем, Н.А.Буше и др. Конструкционные материалы: Справочник . под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. - М.: Машиностроение, 1990, 688 с. Часть 1. Часть 2. Часть 3.

4. Линчевский Б.В., Соболевский А.Л., Кальменев А.А. Металлургия чёрных металлов. Учебник для техникумов . - М.: Маниностроение, 1986, 360 с.

5. Никифоров В.М. Технология металлов . М., Машгиз, 1953.

6. Славянов Н.Г. Труды и изобретения . (Пермь: Книжное издательство, 1988)

7. Под ред. А.С. Зубченко. Марочник сталей и сплавов . М., Машиностроение, 2001 г.

8. Металловедение и термическая обработка стали. Справочник, 2 изд., М., 1961—62;

9. Прокатное производство. Справочник, т. 1—2, М., 1962;

10. Доменное производство. Справочник, т. 1—2, М., 1963;

11. Сталеплавильное производство. Справочник, т. 1—2, М., 1964;

12. Aitchison L., A history of metals, v. 1—2, L., 1960.

13. Беляев А. И., Металлургия легких металлов, 6 изд., М., 1970

14. Савицкий Е. М., Клячко В. С., Металлы космической эры, М.. 1972

15. Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973.

16. Есин О. А., Гельд П. В., Физическая химия пирометаллургических процессов, 2 изд., ч. 1—2, Свердловск, 1962— 1966;

17. Вольский А. Н., Сергиевская Е. М., Теория металлургических процессов, М., 1968;

18. Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973;

19. Ванюков А. В., Зайцев В. Я., Теория пирометаллургических процессов, М., 1973.

20. М. С. Аронович, Р. М. Голубчик.Технология металлов, М., 1974.

21. Бочвар А. А., Металловедение, 5 изд., М., 1956.

22. Курдюмов Г. В., Явления закалки и отпуска стали, М., 1960.

23. Лившиц Б. Г., Металлография, М., 1963.

Металлургическая промышленность - отрасль тяжелой промышленности, производящая разнообразные металлы. Она включает две отрасли: черную и цветную металлургию.

Черная металлургия

Черная металлургия - одна из главных базовых отраслей промышленности. Значение ее определяется прежде всего тем, что стальной прокат является главным конструкционным материалом.

Особенности размещения черной металлургии изменяются со временем. Так география черной металлургии исторически сложилась под влиянием двух типов ориентации: на каменноугольные бассейны (так возникли главные металлургические базы в США, Европе, России, Украине, Китае) и на железнорудные бассейны. Но в эпоху научно-технической революции происходит общее ослабление прежней топливно-сырьевой ориентации и усиление ориентации на грузопотоки коксующегося каменного угля и железной руды (в результате черная металлургия Японии, стран Западной Европы начали тяготеть к морским портам) и ориентации на потребителя. Поэтому наблюдается уменьшение размеров строящихся комбинатов и более свободное их размещение.

Оценка общегеологических запасов железной руды позволяет говорить о том, что наиболее богаты железной рудой страны СНГ, на втором месте Зарубежная Азия, где особенно выделяются ресурсы Китая и Индии, на третьем - Латинская Америка с огромными запасами Бразилии, на четвертом - Африка, где большими запасами обладают ЮАР, Алжир, Ливия, Мавритания, Либерия, на пятом - Северная Америка, на шестом - Австралия. Мировое производство железной руды в 1990 году впервые достигло уровня в 1 млрд т, но при этом суммарная добыча только стран СНГ, Китая, Бразилии, Австралии составляет 2/3 общемировой. Причем, если 30 - 40 лет назад почти вся добыча была сосредоточена в экономически развитых странах, то сейчас отрасль быстрее растет в развивающихся странах. Бразилия и Республика Корея, например, стали обгонять по выплавке стали Великобританию и Францию.

Главными странами - экспортерами железной руды являются Бразилия, Австралия, Индия, причем на первые две из них приходится 1/2 всего мирового экспорта.

Основные импортеры железной руды - страны ЕС, Япония, Республика Корея.

Главными странами-производителями стали в мире сейчас являются Япония, Россия, США, Китай, Украина, Германия.

Цветная металлургия

Цветная металлургия - по размерам производства уступает черной примерно в 20 раз. Она также относится к числу старых отраслей промышленности, и с началом научно-технической революции испытала большое обновление, прежде всего в структуре производства. Так, если до второй мировой войны преобладала выплавка тяжелых цветных металлов - меди, свинца, цинка, олова, то в 60-70-е годы на первое место выдвинулся алюминий, а также стало расширяться производство «металлов XX века» - кобальта, титана, лития, бериллия и др. Сейчас цветная металлургия обеспечивает потребности примерно в 70 различных металлах.

Размещение предприятий отрасли складывается из того, что металлургия тяжелых, цветных, легирующих и благородных металлов, в руде которых обычно низке содержание полезного компонента, обычно тяготеет к странам и районам их добычи. Этим, в частности, объясняется то, что в ряде стран Азии, Африки, Латинской Америки отрасль возникла еще в колониальный период. Правда в этих странах сложились, в основном, нижние стадии производственного процесса, а верхние - в США, Западной Европе, Японии.

В середине XX века все большая ориентация стран Запада на сырье из развивающихся стран привела к перемещению предприятий к морским побережьям. После кризисов 70-х годов выплавка цветных металлов в странах Запада стала сокращаться, и большую роль стало играть вторичное сырье. Усилилась потребительская ориентация отрасли. Новые производственные мощности в сфере этих экологически «грязных производств» в основном возникают в развивающихся странах. Между производством и потреблением конечной продукции сохраняется территориальный разрыв, т. к. основная часть тяжелых цветных металлов, производимых в странах Азии, Африки, Латинской Америки потребляется в странах Запада.

Для подтверждения сказанного можно отметить, например, соотношение развитых и развивающихся стран в запасах медной руды составляет 30:70, в производстве медных концентратов 40:60, а в потреблении рафинированной меди: 85:15. По размерам добычи меди выделяются США. Канада, Чили, Замбия, Перу, Австралия. Главные страны экспортеры - рафинированной меди - Чили, Замбия, Заир, Перу, Филиппины.

Первая 10 стран по выплавке рафинированной меди - США, Чили, Япония, Канада, Замбия, Германия, Бельгия, Австралия, Перу, Респубпика Корея.

В отличие от тяжелых, руды легких цветных металлов, прежде всего алюминия, по содержанию полезного компонента напоминают железную руду и вполне транспортабельны, поэтому вполне рентабельно перевозить их на далекие расстояния. На экспорт идет 1/3 бокситов, добываемых в мире, а среднее расстояние их морских перевозок превышает 7 тыс. км. Это объясняется тем, что около 85% мировых запасов бокситов связаны своим происхождением с распространенной в тропиках и субтропиках корой выветривания. Вот почему запасы бокситов очень невелики или вообще отсутствуют в большинстве стран Западной Европы, Японии, Канаде, а так же в США. Всем им приходится ориентироваться прежде всего на импортное сырье.

По добыче бокситов выделяются Австралия, Гвинея, Ямайка, Бразилия. Китай, Индия, Суринам, причем первая «тройка» дает 70% всей добычи.

По выплавке алюминия лидируют США, Япония, Россия, Германия, Канада, Норвегия, Франция, Италия, Великобритания, Австралия.

Как черная, так и цветная металлургия сильно загрязняют окружающую среду, поэтому в последние десятилетия наметилась тенденция к переносу предприятий в развивающиеся страны, в связи с усилением природоохранительной политики в экономически развитых странах Запада.

Металлургия – одна из наиболее развитых отраслей в российской экономике. По важности для российской экономики, металлургическая отрасль занимает второе место после нефтегазовой промышленности. Металлургию разделяют на черную и цветную. В целом в Российской Федерации функционирует около 28 000 различных организаций связанных с металлургическим производством (в том числе и организации связанные с добычей и обработкой драгоценных металлов). По статистике 1 рабочий, занятый в производстве стали, обеспечивает 25 рабочих мест в смежных отраслях экономики.

На конец 2014 года в металлургической промышленности РФ, было занято около 2.2% всех трудящихся страны, что в количественном эквиваленте составляет – 955 тыс. человек. Необходимо отметить, что численность работников в этой сфере, каждый год уменьшается. Связано это в первую очередь с автоматизацией отрасли и реорганизацией предприятий.

Средняя заработная плата в отрасли по итогам 2014 года составляла чуть менее 48 тыс. рублей. Это почти в 1.5 раза больше чем средняя зарплата по России. Самую большую зарплату в отрасли получают сотрудники крупных металлургических комбинатов.

Доля металлургической отрасли в ВВП страны составляет 4.7%, при этом доля металлургического производства в промышленности России равняется 12%. Предприятия металлургии используют около 20% электроэнергии от общепромышленного уровня, а доля металлургической отрасли в грузовых железнодорожных перевозках составляет 18.8%.

По итогам 2014 года предприятиями металлургической отрасли было произведено и отгружено товаров на сумму более 4.32 трлн. рублей. Это рекордный показатель в новейшей российской истории. По сравнению с 2013 годом рост объемов продаж составил 8.6%.

Этому способствовали несколько факторов. В первую очередь это сокращение поставок металлургической продукции украинского производства. За прошедший год, украинские металлурги сократили объемы производства на 38%. Таким образом, на мировом рынке металла спрос превысил предложения и российские металлурги этим воспользовались, закрепив за собою новые рынки сбыта. Второй фактор – это рубля. Покупая необходимое для производства сырье за рубли и получая часть выручки в иностранной валюте, российские металлурги значительно повысили свою . По итогам 2014 года предприятий металлургического комплекса составила 16.7%, аналогичный показатель по отрасли в 2013 году равнялся 9.9%.

По итогам 2014 года предприятиями металлургической отрасли было отправлено на экспорт продукции на сумму 31.78 млрд. долларов США. Из них на долю черной металлургии пришлось 64.5% экспорта, на долю цветной – 35.5%. Больше всего было экспортировано таких продуктов:

• Чугун – 4 359 тыс. тонн;
• Полуфабрикаты из углеродистой стали – 13 511 тыс. тонн;
• Прокат плоский из углеродистой стали – 7 614 тыс. тонн;
• Алюминий необработанный – 2 910 тыс. тонн;
• Ферросплавы – 912 тыс. тонн;
• Медь рафинированная – 290 тыс. тонн;
• Никель необработанный – 238 тыс. тонн.

Черная металлургия

Черная металлургия – отрасль тяжелой промышленности, которая включает в себя производство чугуна, стали, проката, ферросплавов а также добычу и обогащение железной руды и производство огнеупоров. В структуру черной металлургии Российской Федерации входит более 1.5 тыс. предприятий, из которых более 70 являются градообразующими. В этой отрасли металлургической промышленности занято 2/3 работников российской металлургии.

Технологический процесс получения чугуна и стали подразумевает использование железной руды и коксующихся углей. Поэтому с целью уменьшения затрат на доставку этого необходимого сырья, металлургические комбинаты строились в районах богатых этими полезными ископаемыми. В России выделяют три основных базы черной металлургии:

• Уральская;
• Центральная;
• Сибирская.

Уральская база старейшая в России и самая крупная. Сейчас здесь производят около половины всей продукции черной металлургии страны. Уральская металлургическая база связана с кузбасским углем и уральскими месторождениями железной руды. Центрами металлургии Урала являются Магнитогорск, Челябинск, Нижний Тагил, Екатеринбург. Крупнейшие предприятия – Магнитогорский металлургический комбинат, Челябинский металлургический комбинат, Чусовской металлургический завод и др.

Поскольку месторождения железной руды на Урале практически исчерпаны, на смену Уральской металлургической базе, строится Сибирская. На данный момент эта база находится на стадии формирования и представлена всего двумя крупными металлургическими предприятиями – Кузнецкий металлургический комбинат и Западно-Сибирский металлургический комбинат в Новокузнецке.

Центральная металлургическая база использует собственные месторождения железной руды, которые находятся в Курской и Белгородской областях. Добыча руды здесь очень дешева и добывается открытым способом. Здесь нет угля, но в силу удобного географического расположения, предприятия снабжаются углем из трех бассейнов – Донецкого, Печорского и Кузнецкого. Крупнейшие предприятия – Череповецкий металлургический комбинат, Новолипецкий металлургический комбинат, металлургические заводы в Туле и Старом Осколе.

Развитию металлургии в России в немалой степени поспособствовало наличие крупных месторождений железной руды. По количеству запасов железной руды Россия занимает третье место в мире, уступая по этому показателю Австралии и Бразилии. Разведанные запасы железной руды в России около 25 млрд. тонн, что в пересчете на чистое железо составляет 14 млрд. тонн.

Ежегодная добыча железнорудного конденсата в Российской Федерации на протяжении последних 5 лет составляет приблизительно 100 млн. тонн. По этому показателю РФ занимает 5 место в мире, уступая лидеру Китаю, почти в 15 раз. Около четверти добываемой в России железной руды идет на экспорт. В 2014 году было экспортировано 23 млн.тонн, в 2013 и 2012 годах – 25.7 и 25.5 млн. тонн соответственно.

Основным показателем работы черной металлургии, является количество изготовленной стали. Всего в мире по итогам 2014 года было изготовлено 1 662 млн. тонн. Безоговорочным лидером по выплавке стали является Азия, здесь было произведено 1 132 млн. тонн. В ЕС было произведено 169.2 млн. тонн, в Северной Америке – 121.2 млн. тонн, в Южной Америке – 45.2 млн. тонн. Страны СНГ, снизили производство стали по сравнению с 2013 годом на 2.8%, в основном за счет Украины, до 105.3 млн. тонн.

Мировым лидером по производству стали является Китай, он опережает своих ближайших конкурентов, японцев почти в 8 раз. А замыкают лидирующую тройку Соединенные Штаты Америки, отставая от китайцев в 10 раз.

По сравнению с 2013 годом, мировой рост производства стали составил 1.2%. Рост производства в Китае немного замедлился и составил всего 0.9% по сравнению с 2013 годом. А наибольший рост продемонстрировали: Польша – 8.4% (с 8 млн. тонн до 8.6) и Южная Корея – 7.5% (с 66.1 млн. тонн до 71), такой подъем производства позволил корейцам потеснить с 5 места Россию. А наибольший спад производства стали по итогам 2014 года наблюдался на Украине – (-17.1%) до 27.2 млн. тонн.

Рост производства стали в Российской Федерации в 2014 году составил 2.2%, что на 1% больше мирового роста, и это седьмой показатель роста среди всех стран мира. Уверенный рост металлургического производства РФ в условиях кризиса и антироссийских санкций позволяет надеяться в 2015 году на повторение или превышения рекорда производства стали в стране, который был зафиксирован в 2007 году – 72.4 млн. тонн.

Производство чугуна – также важнейший показатель работы металлургической отрасли. В 2014 году в мире было произведено 1.18 млрд. тонн чугуна. Как и в производстве стали лидирующие позиции занимает Азия – 911 млн. тонн изготовленного чугуна. Страны ЕС произвели – 95.1 млн. тонн, Северной Америки – 41.1 млн. тонн, Южной Америки – 30.6 млн. тонн. Производство чугуна в странах СНГ составило – 79.55 млн. тонн.

Лидирующие позиции с большим отрывом, также занимает Китай. Японцы, которые находятся на втором месте отстают в 9 раз, а индийцы, занимающие третью строчку более чем в 13 раз.

Мировой рост производства чугуна, был практически таким же, как и стали – 1.3%. Рост производства чугуна в Китае, также был ниже мирового и составил 1%. А наибольшего роста добилась Южная Корея – 12.5%, наибольший спад по сравнению с 2013 году был зафиксирован на Украине – (-15%).

В Российской Федерации производство чугуна выросло на 2.9%. В 2014 году был практически достигнут показатель 2007 года. В 2015 году планируется его превысить.

Также по итогам 2014 года в России выросло производство готового проката черных металлов и плоского проката с покрытием. За год было произведено 61.2 млн. тонн готового черного проката и 5.8 млн. тонн плоского проката с покрытием. Увеличение производства по сравнению с 2013 годом составило – 3.3% и 6.9% соответственно.

Основу российской черной металлургии составляют 6 крупных вертикально и горизонтально интегрированных холдингов, на долю которых приходится более 93% всей выпускаемой продукции.

• ПАО «Северсталь»;
• «EVRAZ»;
• ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (НЛМК);
• ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ММК);
• ОАО «Металлоинвест»;
• ОАО «Мечел».

«EVRAZ» - вертикально-интегрированная металлургическая и горнодобывающая компания, основанная в 1992 году. Компания имеет активы в России, США, Канаде, Чехии, Казахстане и других странах. За 2014 год общая выручка компании превысила 13 млрд. долларов. В России «EVRAZ» владеет двумя крупными металлургическими комбинатами – «Западно-Сибирский металлургический комбинат» (ЗСМК) и «Нижнетагильский металлургический комбинат» (НТМК). Доля акций «EVRAZ» в обоих предприятиях составляет 100%.

ЗСМК – пятый по величине металлургический комбинат России, расположенный в Новокузнецке. Это самый восточный из всех российских металлургических комбинатов. В составе комбината коксохимическое, аглоизвестковое, сталеплавильное, прокатное сталепрокатное производство, доменный цех. ЗСМК производит более 100 профилей различного проката. Западно-Сибирский металлургический комбинат является генеральным поставщиком рельсовой продукции ОАО «РЖД». По итогам 2014 года комбинат произвел 5.9 млн. тонн чугуна и 7.5 млн. тонн стали. На предприятии работают более 22.5 тыс. сотрудников.

НТМК – металлургический комбинат основанный в 1940 году. Основные виды продукции – строительный металлопрокат (двутавры, швеллеры, уголки). По итогам 2014 года на предприятии было изготовлено 4.8 млн. тонн чугуна, 4.2 млн. тонн стали и более 2.8 тонн различного металлопроката.

«Северсталь» - один из основных производителей стали в России. Ведущее – «Череповецкий металлургический комбинат» (ЧерМК). По итогам 2014 года общее производство стали ПАО «Северсталь» составило – 11.3 млн. тонн, чугуна – 9.1 млн. По сравнению с 2013 годом эти показатели выросли на 6% и 4% соответственно. Общий оборот компании, включая горнодобывающую отрасль по итогам 2014 года составил 8.3 млрд. долларов США. Всего в компании работают около 60 000 человек.

ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» - публичная компания, в состав которой входит третий по величине в России металлургический комбинат. ОАО «НЛМК» имеет активы не только в России, но и в странах Европы и США, зарубежные заводы компании выпускают металлопрокат и в небольших объемах готовую сталь. По итогам 2014 года, зарубежные предприятия ОАО «НЛМК» изготовили 0.7 млн. тонн стали, тогда как в России было произведено 15.2 млн. тонн стали и 12.14 млн. тонн чугуна. На российских предприятиях компании работает 56.4 тыс. сотрудников.

ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» - крупнейший металлургический комбинат России. Активы компании представляют собой металлургический комплекс с полным производственным циклом. Компания поставляет продукцию на внутренний российский , а также в страны Европы и Азии. По итогам 2014 года, показатели производства ММК достигли рекордных результатов, было произведено 13 млн. тонн стали и 10.3 млн. тонн чугуна. Общая выручка компании за прошедший год составила чуть более 7.9 млрд. долларов США. На предприятиях входящих в структуру ММК работает более 56 000 человек.

ОАО «Металлоинвест» - крупный российский горно-металлургический холдинг. В состав компании входят два крупных металлургических предприятия – «Оскольский электрометаллургический комбинат» и комбинат «Уральская сталь». Компания владеет крупнейшими запасами железной руды в мире. Количество сотрудников ОАО «Металлоинвест» превышает 62 тыс. человек. Общий оборот за 2014 год – 6.36 млрд долларов США, производство стали – 4.5 млн. тонн, чугуна – 2.3 млн. тонн.

ОАО «Мечел» - крупная российская металлургическая и горнодобывающая компания. Активы Мечела располагаются не только в России, но и в странах ближнего зарубежья. Российские металлургические предприятия входящие в структуру компании: «Челябинский металлургический комбинат», «Белорецкий металлургический комбинат», «Ижсталь». Оборот ОАО «Мечел» за 2014 год составил 6.4 млрд. долларов США. В структуре компании работает около 80 тыс. сотрудников. В 2014 году предприятия компании произвели 4.3 млн. тонн стали и 3.9 млн. тонн чугуна.

Трубное производство

Трубная промышленность – отрасль черной металлургии, которая выведена в отельный . Последние годы в Российской Федерации эта отрасль металлургии находится на высоком подъеме. За 12 лет трубные компании инвестировали в развитие отрасли более 360 млрд. рублей из них в 2014 году 35 млрд. рублей. Производственные мощности российских производителей труб увеличились с 9 млн. тонн в 2000 году до 19 млн. тонн. Производство труб с применением электросварки (электросварные трубы), в среднем составляет около 70% всей продукции, остальные 30% приходятся на производство бесшовных труб.

Главным фактором развития трубных компаний является большой спрос на продукцию на внутреннем рынке. В 2014 году потребление труб в России выросло на 6.8% по сравнению с предыдущим годом и составило 9.3 млн. тонн. При этом резко возрос спрос на трубы большого диаметра, которые используются при строительстве газо- и нефтепроводов. По сравнению с 2013 годом рост составил 35.3%. Связано это в первую очередь с началом строительства газопровода «Сила Сибири». В целом по отраслям трубной продукции выглядит следующим образом:

• Трубопроводный транспорт и добыча углеводородов – 70%;
• Жилищно-коммунальное хозяйство – 24%
• Машиностроение – 4%
• Энергетика – 2%

История человечества насчитывает не одну тысячу лет. На протяжении всего периода существования нашей расы отмечается стабильный технический прогресс, немаловажную роль в котором сыграло умение человека обращаться с металлом, создавать и добывать его. Поэтому вполне логично, что металлургия - это то, без чего невозможно представить наш быт, нормальное выполнение рабочих обязанностей и многое другое.

Определение

Прежде всего стоит разобраться с тем, как по-научному, с технической точки зрения, называют современную сферу производства.

Итак, металлургия - это раздел науки, техники, который охватывает процесс получения различных металлов из руды или иных материалов, а также все процессы, имеющие связь с трансформацией химического состава, свойств и структуры сплавов.

Структура

На сегодняшний день металлургия - это мощнейшая отрасль промышленности. Кроме того, она - обширное понятие, которое включает в себя:

• Непосредственное производство металлов.
• Обработку металлических изделий как в горячем, так и холодном виде.
• Сварку.
• Нанесение различных металлических покрытий.
• Раздел науки - материаловедение. Данное направление в теоретическом изучении физико-химических процессов ориентируется на познание поведения металлов, сплавов и интерметаллидов.

Разновидности

Во всем мире существует две основные отрасли металлургии - черная и цветная. Такая градация сложилась исторически.

Черная металлургия заключается в обработке железа и всех сплавов, в котором оно присутствует. Также эта отрасль подразумевает извлечение из недр земли и последующее обогащение руд , сталелитейное и чугунолитейное производство, прокат заготовок, производство ферросплавов.

К цветной металлургии причисляют работу с рудой любого металла, кроме железа. Кстати, условно делят на две большие группы:

Тяжелые (никель, олово, свинец, медь).

Легкие (титан, магний, алюминий).

Научные решения

Несомненно, что металлургия - это деятельность, требующая внедрения инновационных технологий. В связи с этим многие страны нашей планеты активно ведут исследовательские работы, целью которых является изучение и применение на практике самых разнообразных микроорганизмов, которые помогли бы решить, например, такой злободневный вопрос, как очистка сточных вод, являющихся обязательной составляющей металлургического производства. Помимо этого, уже стали реальностью такие процессы, как биологическое окисление, осаждение, сорбция и прочие.

Разделение по технологическому процессу

Заводы металлургии можно условно причислить к двум основным группам:

Пирометаллургии, где процессы протекают при очень высоких температурах (плавка, обжиг);

Гидрометаллургии, которая заключается в извлечении металлов из руд при помощи воды и прочих водных растворов с использованием химических реактивов.

Принцип выбора места постройки металлургического завода

Для того чтобы понять, на основе каких выводов принимается решение о возведении предприятия в том или ином месте, стоит рассмотреть основные факторы размещения металлургии.

В частности, если вопрос касается дислокации завода цветной металлургии, то здесь на первый план выходят такие критерии, как:

• Наличие энергоресурсов. Производство, связанное с обработкой легких цветных металлов, требует колоссального количества электрической энергии. Поэтому подобные предприятия возводят максимально близко к гидроэлектростанциям.
• Требуемое количество сырья. Разумеется, что чем ближе находятся залежи руды, тем, соответственно, лучше.
• Экологический фактор. К сожалению, страны постсоветского пространства не могут быть отнесены в категорию, где предприятия металлургии являются экологически безопасными.

Таким образом, размещение металлургии - сложнейший вопрос, решению которого следует уделять самое пристальное внимание с учетом всевозможных требований и нюансов.

Для формирования максимально подробной картины в описании обработки металлов важно указать на ключевые участки данного производства.

Предприятия черной металлургииимеют в своем составе несколько так называемых переделов. Среди них: аглодоменный, сталеплавильный, прокатный. Рассмотрим каждый из них детальнее.

Доменное производство

Именно на этом этапе осуществляют освобождение железа непосредственно из руды. Происходит это в доменной печи и при температуре свыше 1000 градусов Цельсия. Таким образом происходит выплавка чугуна. Свойства его будут напрямую зависеть от протекания процесса плавки. Регулируя плавление руды, можно в конечном счете получить один из двух передельный (используют в дальнейшем для производства стали) и литейный (из него отливают чугунные заготовки).

Производство стали

Соединяя железо с углеродом и, при необходимости, с различными легирующими элементами, в итоге получают сталь. Методов ее выплавки достаточно количество. Особо отметим кислородно-конверторный и электроплавильный, которые являются самыми современными и высокопродуктивными.

Конверторная плавка характеризуется своей скоротечностью и получением в итоге стали с требуемым химическим составом. Основу процесса составляет продувка кислородом через фурму, в результате чего чугун окисляется и трансформируется в сталь.

Электросталеплавильный способ - самый эффективный. Именно благодаря использованию дуговых печей можно выплавить самые качественные легированные марки стали. В подобных агрегатах нагрев загруженного в них металла происходит очень быстро, при этом есть возможность добавлять необходимое количество легирующих элементов. Кроме того, получаемая таким методом сталь имеет низкое содержание неметаллических включений, серы и фосфора.

Легирование

Этот процесс заключается в изменении состава стали посредством внедрения в нее рассчитанных концентраций вспомогательных элементов для последующего придания ей определенных свойств. В числе наиболее часто применяемых легирующих компонентов значатся: марганец, титан, кобальт, вольфрам, алюминий.

Прокат

Многие заводы металлургииимеют в своем составе прокатную группу цехов. В них производят как полуфабрикаты, так и уже полностью готовую продукцию. Сущность процесса заключается в пропуске металла в зазоре между вращающимися в противоположных направлениях стана. Причем ключевым моментом является то, что расстояние между валками должно быть меньше, чем толщина пропускаемой заготовки. За счет этого металл втягивается в просвет, перемещается и в итоге деформируется до заданных параметров.

После каждого пропуска зазор между валками делают меньше. Важный момент - зачастую металл недостаточно пластичен в холодном состоянии. И потому для обработки его заранее подогревают до требуемой температуры.

Потребление вторичного сырья

В современных условиях рынок потребления вторсырья как черных, так и цветных металлов неуклонно развивается. Во многом это обусловлено тем, что ресурсы руды, к огромному сожалению, не являются возобновляемыми. Каждый год их добычи существенно снижает запасы. Учитывая тот факт, что потребности в металлопродукции в машиностроении, строительстве, авиастроении, судостроении и прочих отраслях народного хозяйства неуклонно растут, вполне разумным выглядит решение развивать переработку уже отработавших свой ресурс деталей и изделий.

Можно с уверенностью утверждать, что развитие металлургии в некоторой степени объясняется и позитивной динамикой сегмента отрасли - использованием вторичного сырья. При этом переработкой металлолома занимаются и крупные, и мелкие компании.

Мировые тенденции развития металлургии

В последние годы наблюдается чёткое повышение объемов выпуска металлопроката, стали и чугуна. Во многом это объясняется настоящей экспансией Китая, который стал одним из ведущих планетарных игроков на рынке металлургического производства.

При этом различные факторы металлургии позволили Поднебесной отвоевать себе практически 60% всего мирового рынка. Остальную десятку основных производителей составили: Япония (8%), Индия и Соединенные Штаты Америки (6%), Россия и Южная Корея (5%), Германия (3%), Турция, Тайвань, Бразилия (2%).

Если же рассматривать отдельно 2015 год, то наблюдается тенденция снижения активности производителей металлопродукции. Причем самый большой спад отмечен в Украине, где был зафиксирован результат, который на 29,8% ниже прошлогоднего.

Новые технологии в металлургии

Как и любая другая промышленность, металлургия просто немыслима без разработки и внедрения на практике инновационных разработок.

Так, сотрудники Нижегородского государственного университета разработали и начали внедрять в практику новые наноструктурированные износостойкие твердые сплавы, в основе которых лежит карбид вольфрама. Основное направление применения новшества - производство современного металлообрабатывающего инструмента.

Кроме того, в России был модернизирован колосниковый барабан со специальной шаровой насадкой с целью создания новой технологии переработки жидкого шлака. Это мероприятие было выполнено на основе государственного заказа Министерства образования и науки. Такой шаг полностью себя оправдал, поскольку его результаты в итоге превзошли все ожидания.

Крупнейшие предприятия металлургии в мире

• Arcelor Mittal - компания с главным офисом в Люксембурге. Ее доля составляет 10% всего мирового производства стали. В России компании принадлежат шахты Березовская, Первомайская, Анжерская, а также "Северсталь-групп".
• Hebei Iron & Steel - гигант из Китая. Он полностью принадлежит государству. Помимо производства, компания занимается добычей сырья, его транспортировкой и проведением научно-исследовательских работ. На заводах компании используются исключительно новые разработки, и самые современые технологические линии что позволило китайцам научиться производить ультратонкие стальные плиты и сверхтонкий холоднокатанный лист.
• Nippon Steel - представитель Японии. Менеджмент компании, которая начала свою работу еще в 1957 году, стремится к объединению с другим предприятием, именуемым Sumitomo Metal Industries. По мнению экспертов, такое слияние позволит достаточно быстро выйти японцам на первое место в мире, обогнав всех своих конкурентов.

Например).

Обобщённое название лиц, занятых в металлургии - металлург.

На металлургическом предприятии

Разновидности металлургии

В мировой практике исторически сложилось деление металлов на чёрные (железо и сплавы на его основе) и все остальные - нечерные (англ. Non-ferrous metals ) или цветные металлы. Соответственно, металлургия часто подразделяется на чёрную и цветную.

• Пирометаллургия (от др.-греч. πῦρ - огонь) - металлургические процессы, протекающие при высоких температурах (обжиг , плавка и т. п.). Разновидностью пирометаллургии является плазменная металлургия .
• Гидрометаллургия (от др.-греч. ὕδωρ - вода) - процесс извлечения металлов из руд, концентратов и отходов различных производств при помощи воды и различных водных растворов химических реактивов (выщелачивание) с последующим выделением металлов из растворов (например, цементацией , электролизом).

Во многих странах мира идет интенсивный научный поиск по применению различных микроорганизмов в металлургии, то есть применение биотехнологии (биовыщелачивание , биоокисление , биосорбция , биоосаждение и очистка растворов). К настоящему времени наибольшее применение биотехнические процессы нашли для извлечения таких цветных металлов, как медь , золото , цинк , уран , никель из сульфидного сырья . Особое значение имеет реальная возможность использования методов биотехнологии для глубокой очистки сточных вод металлургических производств .

Производство и потребление металлов

Распространение и сферы применения

Из наиболее ценных и важных для современной техники металлов лишь немногие содержатся в земной коре в больших количествах: алюминий (8,9 %), железо (4,65 %), магний (2,1 %), титан (0,63 %). Природные ресурсы некоторых весьма важных металлов измеряются сотыми и даже тысячными долями процента. Особенно бедна природа благородными и редкими металлами .

Производство и потребление металлов в мире постоянно растёт. За последние 20 лет ежегодное мировое потребление металлов и мировой металлофонд удвоились и составляют, соответственно, около 800 млн тонн и около 8 млрд тонн. Изготовленная с использованием черных и цветных металлов доля продукции в настоящее время составляет 72-74 % валового национального продукта государств. Металлы в XXI веке остаются основными конструкционными материалами , так как по своим свойствам, экономичности производства и потребления не имеют себе равных в большинстве сфер применения .

Из 800 млн т ежегодно потребляемых металлов более 90 % (750 млн т) приходится на сталь , около 3 % (20-22 млн т) на алюминий, 1,5 % (8-10 млн т) - медь, 5-6 млн т - цинк, 4-5 млн т - свинец (остальные - менее 1 млн т). Масштабы производства таких цветных металлов, как алюминий, медь, цинк, свинец, измеряются в млн т/год; таких как магний, титан, никель, кобальт, молибден, вольфрам- в тыс. т, таких как селен, теллур, золото, платина - в тоннах, таких как иридий, осмий и т. п. - в килограммах .

В настоящее время основная масса металлов производится и потребляется в таких странах как США, Япония, Китай, Россия, Германия, Украина, Франция, Италия, Великобритания и другие.

В частности, обнаруженные в 50-60-х годах XX века в юго-западной части Малой Азии следы выплавки меди датируются VII-VI тысячелетием до н. э. Первые свидетельства того, что человек занимался металлургией в V-VI тысячелетии до н. э. были найдены в Майданпеке, Плочнике и других местах в Сербии (в том числе медный топор 5500 лет до н. э., относящийся к культуре Винча) , Болгарии (5000 лет до н. э.), Палмеле (Португалия), Испании, Стоунхендже (Великобритания). Однако, как это нередко случается со столь давними явлениями, возраст не всегда может быть точно определён.

В культуре ранних времён присутствуют серебро , медь , олово и метеоритное железо , позволявшие вести ограниченную металлообработку. Так, высоко ценились «Небесные кинжалы» - египетское оружие, созданное из метеоритного железа 3000 лет до н. э. Но, научившись добывать медь и олово из горной породы и получать сплав, названный бронзой , люди в 3500 годы до н. э. вступили в Бронзовый век .

В бронзовом веке (III-I тысячелетие до н. э.) применение получили изделия и орудия труда из сплавов меди с оловом (оловянная бронза). Этот сплав - древнейший сплав, выплавленный человеком. Считается, что первые изделия из бронзы получены за 3 тыс. лет до н. э. восстановительной плавкой смеси медной и оловянной руд с древесным углем . Значительно позже бронзы стали изготовлять добавкой в медь олова и других металлов (алюминиевые, бериллиевые, кремненикелевые и др. бронзы, сплавы меди с цинком, называемые латунью, и др.). Бронзы применялись вначале для производства оружия и орудий труда, затем для отливки колоколов, пушек и т. д. В настоящее время наиболее распространены алюминиевые бронзы, содержащие 5-12 % алюминия с добавками железа, марганца и никеля.

Вслед за медью человек стал использовать железо.

Общее представление о трёх «веках»- каменном , бронзовом и железном - возникло ещё в античном мире (Тит Лукреций Кар). Термин «железный век» был введён в науку в середине XIX века датским археологом К. Томсеном .

Получение железа из руды и выплавка металла на основе железа было гораздо сложнее. Считается, что технология была изобретена хеттами примерно в 1200 году до н. э., что стало началом Железного века . В расшифрованных хеттских текстах XIX века до н. э. упоминается о железе как о металле, «упавшем с неба». Секрет добычи и изготовления железа стал ключевым фактором могущества филистимлян .

Железная колонна в Дели (Кутубская колонна)

Принято считать, что человек впервые познакомился с метеоритным железом . Косвенным подтверждением этому является названия железа на языках древних народов: «небесное тело» (древнеегипетский, древнегреческий), «звезда» (древнегреческий). Шумеры называли железо «небесной медью». Возможно, поэтому всё, что было связано в древности с железом, было окружено ореолом таинственности. Люди, добывающие и перерабатывающие железо, были окружены почётом и уважением, к которым примешивалось и чувство страха (их часто изображали колдунами).

Ранний железный век Европы охватывает период X-V веков до н. э.. Этот период получил название гальштатская культура по названию города Гальштат в Австрии, возле которого были найдены железные предметы того времени. Поздний или «второй железный век» охватывает период V-II веков до н. э.- начало н. э. и получил название латенская культура - по одноимённому месту в Швейцарии , от которого осталось много железных предметов. Латенская культура связывается с кельтами , считавшимися мастерами изготовления различных орудий из железа. Большое переселение кельтов, начавшееся в V веке до н. э., способствовало распространению этого опыта на территории Западной Европы. От кельтского названия железа «изарнон» произошли немецкое «айзен» и английское «айрон».

В конце II тысячелетия до н. э. железо появилось в Закавказье . В степях Северного Причерноморья в VII-I веках до н. э. обитали племена скифов , создавших наиболее развитую культуру раннего железного века на территории России и Украины.

Вначале железо ценилось очень дорого, использовалось для изготовления монет, хранилось в царских сокровищницах. Затем оно стало всё активнее использоваться как орудие труда, и как оружие. Об использовании железа в качестве орудий труда упоминается в «Илиаде » Гомера. Там же упоминается о том, что Ахилл наградил победителя дискобола диском из железа. Греческие мастера уже в древние времена использовали железо. В построенном греками храме Артемиды барабаны мраморных колонн храма были скреплены мощными железными штырями длиной 130, шириной 90 и толщиной 15 мм .

Пришедшие в Европу народы с Востока внесли свой вклад в распространение металлургии. По преданию, колыбелью монголов и туркменов были богатые рудами Алтайские горы . Своими богами эти народы считали тех, кто ведал кузнечным ремеслом. Доспехи и оружие воинственных кочевников из Средней Азии было сделано из железа, что подтверждает их знакомство с металлургией.

Богатые традиции производства изделий из железа имеются в Китае . Здесь, возможно ранее, чем у других народов, научились получать жидкий чугун и делать из него отливки. До наших дней сохранились некоторые уникальные отливки из чугуна, изготовленные в первом тысячелетии н. э., например, колокол высотой 4 и диаметром З метра, массой 60 тонн.

Известны уникальные изделия металлургов древней Индии . Классическим примером является знаменитая вертикально стоящая Кутубская колонна в Дели массой 6 тонн, высотой 7,5 метров и диаметром 40 см. Надпись на колонне гласит, что она сооружена примерно в 380-330 годах до н. э. Анализ показывает, она сооружена из отдельных криц , сваренных в кузнечном горне. На колонне нет ржавчины . В захоронениях древней Индии найдено стальное оружие, изготовленное в середине первого тысячелетия до н. э.

Таким образом, следы развития чёрной металлургии можно отследить во многих прошлых культурах и цивилизациях. Сюда входят древние и средневековые королевства и империи Среднего Востока и Ближнего Востока , древний Египет и Анатолия (Турция), Карфаген , греки и римляне античной и средневековой Европы, Китай, Индия , Япония и т. д. Нужно заметить, что многие методы, устройства и технологии металлургии первоначально были придуманы в Древнем Китае, а потом и европейцы освоили это ремесло (изобретя доменные печи , чугун , сталь , гидромолоты и т. п.). Тем не менее, последние исследования свидетельствуют о том, что технологии римлян были гораздо более продвинутыми, чем предполагалось ранее, особенно в области горной добычи и ковки.

Рождение научной металлургии связывают с трудами Георгия Агриколы . Он создал фундаментальный труд «О металлах» в двенадцати томах. Первые шесть томов посвящены горному делу, 7-й -"пробирному искусству", то есть способам проведения опытных плавок, 8-й - обогащению и подготовке руд к плавке, 9-й -способам выплавки металла, 10-й - разделению металлов, 11-й и 12-й тома - различным устройствам и оборудованию.

Добывающая металлургия

Добывающая металлургия заключается в извлечении ценных металлов из руды и подготовке извлечённого сырья для дальнейшего передела. Для того, чтобы превратить оксид или сульфид металла в чистый металл, руда должна быть обогащена физическим, химическим, оптическим или электролитическим способом. Масштабы переработки руд в мире огромны. Только на территории СССР в конце 1980-х, начале 1990-х годов ежегодно добывалось и подвергалось обогащению более 1 млрд тонн руды.

Металлурги работают с тремя основными составляющими: сырьём (руда или окускованный промпродукт + добавки в виде флюсов и легирующих материалов) и отходами. Горные работы не обязательны, если руда и окружающая среда позволяют провести выщелачивание . Таким путём можно растворить минерал и получить обогащённый минералом раствор. Зачастую руда содержит несколько ценных металлов. В таком случае отходы одного процесса могут быть использованы в качестве сырья для другого процесса.

Чёрная металлургия

Железо в природе находится в руде в виде оксидов Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , гидроксида Fe 2 O 3 ×H 2 O, карбонатов FeCO 3 и других. Поэтому для восстановления железа и получения сплавов на его основе существует несколько стадий, включающих подготовку сырья к доменной плавке (окускование), доменное производство и производство стали.

Доменное производство чугуна

На первой стадии получения железосодержащих сплавов происходит высвобождение железа из руды или окускованного сырья в доменной печи при температуре свыше 1000 градусов Цельсия и выплавка чугуна . Свойства получаемого чугуна зависят от хода процесса в доменной печи . Поэтому задавая процесс восстановления железа в доменной печи можно получить два вида чугуна: передельный , который идёт в дальнейший передел для выплавки стали, и литейный чугун, из которого получают чугунные отливки.

Производство стали

Разлив стали на Краматорском металлургическом комбинате

Передельный чугун служит для производства стали. Сталь - это сплав железа с углеродом и легирующими элементами. Она прочнее чугуна и более пригодна для строительных конструкций и производства деталей машин. Выплавка стали происходит в сталеплавильных печах, где металл находится в жидком состоянии.

Методов получения стали существует несколько. Основными методами получения стали являются: кислородно-конверторный, мартеновский, электроплавильный. Каждый метод использует различное оборудование - конвертеры , мартеновские печи , индукционные печи , дуговые печи .

Кислородно-конвертерный процесс

Первым способом массового производства жидкой стали был бессемеровский процесс . Этот способ производства стали в конвертере с кислой футеровкой был разработан англичанином Г. Бессемером в 1856-1860 гг. Несколько позже, в 1878 году, - С.Томасом был разработан схожий процесс в конвертере с основной футеровкой, получивший название томасовский процесс . Сущность конвертерных процессов (бессемеровского и томасовского) на воздушном дутье заключается в том, что залитый в плавильный агрегат (конвертер) чугун продувают снизу воздухом. Кислород, содержащийся в воздухе, окисляет примеси чугуна, в результате чего он превращается в сталь. При томасовском процессе, кроме того, в основной шлак удаляются фосфор и сера. При окислении выделяется тепло, которое обеспечивает нагрев стали до температуры около 1600 °С.

Мартеновский процесс

Сущность другого способа получения стали с помощью мартеновского процесса заключается в ведении плавки на поду пламенной отражательной печи , которая оборудована регенераторами для предварительного подогрева воздуха (иногда и газа). Идея получения литой стали на поду отражательной печи высказывалась многими учеными (например, в 1722 г. Реомюром), однако осуществить это долгое время не удавалось, так как температура факела обычного в то время топлива - генераторного газа - была недостаточной для получения жидкой стали. В 1856 году братья Сименс предложили использовать для подогрева воздуха тепло горячих отходящих газов, устанавливая для этого регенераторы. Принцип регенерации тепла был использован Пьером Мартеном для плавки стали. Началом существования мартеновского процесса можно считать 8 апреля 1864 года, когда П. Мартен на одном из заводов Франции выпустил первую плавку.

Для выплавки стали в мартеновскую печь загружают шихту , состоящую из чугуна, скрапа , металлического лома и других компонентов. Под действием тепла от факела сжигаемого топлива шихта постепенно плавится. После расплавления в ванну вводят различные добавки для получения металла заданного состава и температуры. Готовый металл из печи выпускают в ковши и разливают. Благодаря своим качествам и невысокой стоимости мартеновская сталь нашла широкое применение. Уже в начале XX в. в мартеновских печах выплавляли половину общего мирового производства стали.

Первая мартеновская печь в России была построена в Калужской губернии на Ивано-Сергиевском железоделательном заводе С. И. Мальцевым в 1866-1867 гг. В 1870 г. первые плавки проведены в печи вместимостью 2,5 т, построенной известными металлургами А. А. Износковым и Н. Н. Кузнецовым на Сормовском заводе . По образцу этой печи позже на других русских заводах были построены аналогичные печи большей вместимости. Мартеновский процесс стал основным в отечественной металлургии. Огромную роль сыграли мартеновские печи в годы Великой Отечественной войны . Советским металлургам на Магнитогорском и Кузнецком металлургических комбинатах впервые в мировой практике удалось удвоить садку мартеновских печей без существенной их перестройки, организовав производство высококачественной стали (броневой, подшипниковой и т. п.) на действовавших в то время мартеновских печах. В настоящее время в связи с расширением конвертерного и электросталеплавильного производства стали масштабы производства мартеновской стали сокращаются.

В основной мартеновской печи можно переплавлять чугун и скрап любого состава и в любой пропорции и получать при этом качественную сталь любого состава (кроме высоколегированных сталей и сплавов, которые получают в электропечах). Состав применяемой металлической шихты зависит от состава чугуна и скрапа и от расхода чугуна и скрапа на 1 т стали. Соотношение между расходом чугуна и скрапа зависит от многих условий.

Электросталеплавильное производство

В настоящее время для массовой выплавки стали применяют дуговые сталеплавильные электропечи , питаемые переменным током, индукционные печи и получающие распространение в последние годы дуговые печи постоянного тока. Причём доля печей последних двух видов в общем объёме выплавки невелика.

В дуговых электропечах переменного тока выплавляют стали электропечного сортамента. Основным достоинством дуговых электропечей является то, что в них в течение многих десятилетий выплавляют основную часть высококачественных легированных и высоколегированных сталей, которые затруднительно либо невозможно выплавлять в конвертерах и мартеновских печах. Благодаря возможности быстро нагреть металл, можно вводить большие количества легирующих добавок и иметь в печи восстановительную атмосферу и безокислительные шлаки (в восстановительный период плавки), что обеспечивает малый угар вводимых в печь легирующих элементов. Кроме того, имеется возможность более полно, чем в других печах, раскислять металл, получая его с более низким содержанием оксидных неметаллических включений, а также получать сталь с более низким содержанием серы в связи с её хорошим удалением в безокислительный шлак. Также есть возможность плавно и точно регулировать температуру металла.

Легирование стали

Для придания стали разнообразных свойств используется процесс легирования стали. Легирование - это процесс изменения состава сплавов путём введения определенных концентраций дополнительных элементов. В зависимости от их состава и концентрации изменяется состав и свойства сплава. Основные легирующие элементы для стали являются: хром (Cr), никель(Ni), марганец (Mn), кремний (Si), молибден (Mo), ванадий (V), бор (B), вольфрам (W), титан (Ti), алюминий (Al), медь (Cu), ниобий (Nb), кобальт (Co). В настоящее время существует большое количество марок стали с различными легирующими элементами.

Порошковая металлургия

Принципиально иным способом производства сплавов на основе черных металлов является порошковая металлургия. Порошковая металлургия основана на применении порошков металлов с размерами частиц от 0,1 мкм до 0,5 мм, которые сначала спрессовываются, а затем спекаются.

Цветная металлургия

В цветной металлургии применяются очень разнообразные методы производства цветных металлов. Многие металлы получают пирометаллургическим способом с проведением избирательной восстановительной или окислительной плавки, где часто в качестве источника тепла и химического реагента используют серу , содержащуюся в рудах. Вместе с тем ряд металлов с успехом получают гидрометаллургическим способом с переводом их в растворимые соединения и последующим выщелачиванием.

Часто оказывается наиболее приемлемым электролитический процесс водных растворов или расплавленных сред.

Иногда применяют металлотермические процессы, используя в качестве восстановителей производимых металлов другие металлы с большим сродством к кислороду. Можно указать ещё на такие способы, как химико-термический, цианирование и хлорид-возгонка.

Производство меди

Известны два способа извлечения меди из руд и концентратов: гидрометаллургический и пирометаллургический.

Гидрометаллургический способ не нашёл широкого применения на практике. Его используют при переработке бедно-окисленных и самородных руд. Этот способ в отличие от пирометаллургического не позволяет извлекать попутно с медью драгоценные металлы .

Большую часть меди (85-90 %) производят пирометаллургическим способом из сульфидных руд. При этом параллельно решается задача извлечения из руд помимо меди других ценных сопутствующих металлов. Пирометаллургический способ производства меди предусматривает несколько стадий. Основные стадии этого производства включают:

• подготовка руд (обогащение и иногда дополнительно обжиг);
• плавка на штейн (выплавка медного штейна),
• конвертирование штейна с получением черновой меди,
• рафинирование черновой меди (сначала огневое, а затем электролитическое).

Производство алюминия

Основным современным способом производства алюминия является электролитический способ, состоящий из двух стадий. Первая стадия - это получение глинозёма (Аl 2 O 3) из рудного сырья и вторая - получение жидкого алюминия из глинозёма путём электролиза .

В мировой практике практически весь глинозём получают из бокситов в основном способом Байера , австрийского инженера, работавшего в России. На заводах в России глинозём получают двумя способами из разного типа руд. Из бокситов способом Байера и из бокситов и нефелинов способом спекания. Оба эти способа относятся к щелочным методам выделения глинозема из руд. Полученный глинозём в дальнейшем идёт в электролизное производство, которое предполагает получение алюминия путём электролиза глинозема, растворённого в расплавленном электролите . Основным компонентом электролита является криолит .

В чистом криолите Na 3 AlF 6 (3NaF AlF 3) отношение NaF: AlF 3 равно 3:1. Для экономии электроэнергии необходимо при электролизе иметь это отношение в пределах 2,6-2,8:1, поэтому к криолиту добавляют фтористый алюминий AlF 3 . Кроме того, для снижения температуры плавления в электролит добавляют немного CaF 2 , MgF 2 и иногда NaCl. Содержание основных компонентов в промышленном электролите находится в следующих пропорциях: Na 3 AlF 6 (75-90)%; AlF 3 (5-12)%; MgF 2 (2-5)%; CaF 2 (2-4)%; Al 2 0 3 (2-10)%. При повышении содержания Аl 2 О 3 более 10 % резко повышается тугоплавкость электролита, при содержании менее 1,3 % нарушается нормальный режим электролиза.

Алюминий, извлекаемый из электролизных ванн, является алюминием-сырцом. Он содержит металлические (Fe, Si, Cu, Zn и др.) и неметаллические примеси, а также газы (водород , кислород , азот , оксиды углерода , сернистый газ). Неметаллические примеси - это механически увлеченные частицы глинозема, электролит, частицы футеровки и др. Для очистки от механически захваченных примесей, растворённых газов, а также от Na, Ca и Mg алюминий подвергают хлорированию.

Далее алюминий заливают в электрические печи-миксеры или в отражательные печи, где в течение 30-45 мин происходит его отстаивание. Цель этой операции - дополнительное очищение от неметаллических и газовых включений и усреднение состава путём смешения алюминия из разных ванн. Затем алюминий разливают на конвейерных разливочных машинах, получая алюминиевые чушки, либо на установках непрерывного литья в слитки для прокатки или волочения. Таким образом получают алюминий чистотой не менее 99,8 % Аl.

Производство других цветных металлов

Для производства других цветных металлов - свинца, олова, цинка, вольфрама и молибдена пользуются некоторыми технологическими приемами, рассмотренными выше, но естественно, что схемы производства этих металлов и агрегаты для их получения имеют свои особенности.

См. также