Павел Черноусов, Юлиан Юсфин

    Для мирового доменного производства последних лет характерна традиция к получению особо чистых по содержанию микропримесей чугунов. Это относится ко всем видам продукции. Так, например, в нодулярном чугуне, производимом АК "Тулачермет", содержание теллура, свинца, олова, молибдена, селена, цинка и висмута ограничивается 10 г/т, сурьмы, кобальта, мышьяка – 20 г/т, бора – 30 г/т, никеля – 40 г/т, алюминия – 60 г/т, меди и ванадия – 100 г/т, хрома – 200 г/т и титана – 250 г/т чугуна.
    При производстве высококачественной конкурентоспособной продукции ведущие предприятия западных стран ориентируются на богатые месторождения Африки и Австралии. Они работают с низким расходом кокса, который производится из высококачественных коксующихся углей.
    В России доменные печи в основном имеют более высокий расход кокса, при получении которого из-за дефицитности коксующихся углей часто используются низкосортные добавки. Кроме того, на некоторых заводах планируется переход на использование в доменном производстве угольной пыли, мазута и плотных углей вместо природного газа. Эти виды топливного сырья отличаются повышенным содержанием примесных микроэлементов: ванадия, никеля, титана, хрома, свинца.
    В перспективе следует ожидать вовлечения в производственный цикл комплексных руд. Этот переход возможен также в случае, если российская черная металлургия пойдет по пути реализации:
    – технологий доменной плавки с получением в качестве основного продукта шлака;
    – концепции комплексной переработки углей на базе металлургических процессов;
    – способов утилизации в доменных печах мелкоизмельченных топливных и металлических отходов, вводимых в агрегат через фурмы.
    Таким образом, как с точки зрения существующей конъюнктуры рынка, так и с точки зрения перспектив развития, особый интерес для отечественной металлургии железа представляет поведение в ходе доменной плавки примесных микроэлементов. Отметим, что их "поставщиками" являются все виды металлургических материалов: руды, флюсы, металлургический кокс, причем роль последнего в настоящее время стала определяющей. По сути производимые в настоящее время в России чугуны являются микролегированными и содержат от 20 до 28 примесных элементов в общем количестве 0,55 – 1,6 кг/т чугуна.

    Нельзя не отметить и существенные изменения в характере доменного процесса:
    – плавка практически полностью проходит на шихте из материалов, подвергнутых предварительной термообработке, заново прошедших стадию минералообразования;
    – при производстве агломерата – основного компонента железорудной части шихты – в рамках производственного рециклинга широко используются мелкодисперсные материалы (шламы, пыли и т.п.), как правило, обогащенные микропримесными элементами;
    – повысившаяся интенсивность процессов в горне печи (особенно в печах большого объема) привела к снижению времени контакта чугуна и шлака;
    – возросла роль процессов, протекающих непосредственно на поверхности коксовой насадки, в том числе в "тонких пленках" металлических и оксидных расплавов;
    – особое значение приобрели процессы в окислительной зоне печи в связи с постоянным увеличением доли и разнообразия применяемых топливных добавок.
    Между тем представления о поведении примесных элементов по-прежнему базируются на данных 30 – 40-летней давности.
    Полученные в результате исследований результаты (см. таблицу), с одной стороны, указывают на необходимость учета новых условий доменной плавки и требуют выработки новых технологических приемов для управления процессом производства "микролегированных" чугунов, а с другой стороны, подтверждают неизбежность применения к доменной плавке новейших высокоточных методов анализа и современных расчетных методик и способов математического и физического моделирования.
    Анализ результатов выполненных исследований требует отдельной публикации, однако на одну деталь необходимо обратить внимание уже сейчас. Увеличение доли перехода микроэлементов доменной плавки в возгоны связано, по мнению авторов, с особенностями поведения элементов, входящих в органическую часть углей, подвергаемых коксованию. Кроме того, некоторые данные указывают на принципиально разный характер поведения элементов, поступающих в печь с офлюсованными и неофлюсованными материалами. В целом может быть сделан вывод о том, что распределение примесных микроэлементов между продуктами доменного процесса существенным образом зависит от того, в каком виде и в составе какого шихтового материала они попадают в доменную печь.