Машиностроение и черная металлургия
Черная металлургия - отрасль тяжелой промышленности, в состав которой входят предприятия по добыче и обогащению рудного и не рудного сырья. Также данное направление занимается выплавкой чугуна, производством продуктов коксохимической промышленности, стали, листового и трубного проката и т. п.
Черная металлургия является основой машиностроения - треть всего ею произведённого металла идет в машиностроение.
В качестве сырья для получения черных металлов используются:
- железная руда,
- коксующийся уголь,
- руды легирующих металлов.
История черной металлургии
Добыча железа была освоена еще до нашей эры, именно благодаря опыту древних металлургов по выплавке меди и ее сплавов, стало возможным получение чистого железа.
В древности железо плавили в специальных ямах-горнах, нагревание которых до нужных температур проходило благодаря сгоранию угля и дров.
Раздробленные куски железа плавились и образовывали тестообразную массу, которая была загрязнена золой и шлаком, такое железо называли сыродутным. Из такого металла удаляли остатки шлаков путем ковки на наковальне. Подобный способ обработки применялся до 13 века.
Позже стали применять энергию падающей воды, приводив таким способом в движение горн, при этом удалось увеличить объем воздуха, подаваемого в плавильную печь. Горны стали увеличиваться в объемах и появились первые доменные печи. Применение для их отделки огнеупорного камня позволило увеличить температуру плавления в домнице. При этом на дне домницы при соединении железа с углеродом образовывался чугун.
Изначально чугун считался отходом из-за своей хрупкости, но позже мастера оценили его литейные свойства, и стали отливать из него пушки, ядра и архитектурные украшения.
В 14 веке начали применять двухступенчатый способ производства металла. Чугун переплавляли в небольших горнах, при окислении из него выжигался углерод, магний и кремний. На дне образовывался слой железа – так называемая крица. Такие горны назывались кричными, они позволяли производить металл более высокого качества. С развитием переработки железа возросла и потребность в нем, теперь его стали применять в строительстве, военном деле и промышленности.
После замены древесного угля коксом, развитие металлургии значительно ускорилось. Благодаря его высокой теплотворности стало возможным увеличить размер доменных печей. Также позже прошли успешно испытания по использованию газа, ранее выбрасываемого в атмосферу.
Производимую сталь также начали подвергать модернизации – ее прочность повышали с помощью углерода.
Однако уже в 18 веке появился новый способ выработки стали – пудлингование. Суть процесса состояла в разделении ванны и топки. При окислении из чугуна отделялось железо, после чего его ковали.
В 1856 году с помощью продувки жидкого чугуна в конвертере получили сталь, это стало самым эффективным способом на то время.
В 1864 году появились первые мартеновские печи, они работали как на жидком, так и газообразном топливе. Это позволяло добиваться таких температур, что удавалось не только расплавлять чугун, но и поддерживать в жидком состоянии железо и его сплавы.
В 20 веке появились индукционные и электрические печи, в которых осуществлялось легирование высококачественных сплавов и ферросплавов.
В 50-х годах был впервые использован способ передела чугуна в сталь в кислородном конвертере поддувкой кислородом. Подобный способ применяется и в современном производстве.
Непосредственно в России до 17 века производство железа было весьма разбросанным, выплавкой занимали некоторые отдельные семьи крестьян.
В 1699 году был построен первый завод по производству железа – Невьянский завод. Долгое время крепостное право обеспечивало заводы рабочей силой, так же богатые месторождения сырья обеспечивали бурное развитие отрасли. Вскоре чугун начали экспортировать за границу.
В 19 веке страны Европы и США обогнали Россию в развитии черной металлургии, этому способствовало крепостное право, которое тормозило развитие.
Со временем многие заводы стали приходить в упадок и закрываться. Правительство стремилось внедрять технические достижения, в первую очередь британские. Однако внедрение проходило весьма трудно, так как потребности в российском железе иссякли довольно быстро. Людей, которые стремились вводить инновации, тоже было мало.
Однако в 19 веке начался новый подъем черной металлургии. Были открыты залежи железной руды в Кривом роге и построен крупный на то время Юзовский металлургический завод.
В 1870 году в производство были запущенны мартеновские печи, чуть позже появились первые сталелитейные цеха и конвертеры.
В 1917 году стали работать первые заводы с электропечами. Быстрыми темпами стали появляться заводы в разных городах России.
В Великую отечественную войну южным заводам был нанесен сильнейший урон, многие были эвакуированы на восток. Чуть позже стали осваиваться новые марки броневой и орудийной стали.
В состав черной металлургии входят:
- Добыча и обогащение руд черных металлов,
- Добыча и обогащение не рудных материалов для черной металлургии,
- Подготовка сырья к доменной выплавке,
- Производство черных металлов,
- Производство стальных и чугунных труб,
- Коксохимичская промышленность,
- Вторичная обработка черных металлов.
Факторы, влияющие на территориальное размещение черной металлургии:
- Концентрация производства. Сосредоточение большей части производства, рабочей силы и выпуска продукции на крупных предприятиях.
- Производственное комбинирование. Объединение на одном предприятии производств нескольких отраслей, что позволяет экономить.
- Материалоемкость производства.
- Высокая энергоемкость.
- Высокие затраты трудовых ресурсов.
- Предприятия с полным технологическим циклом являются мощным районообразующим фактором.
- Широкое распространение новых направлений.
Предприятия, которые занимаются выплавкой чугуна, углеродистой стали и проката, являются предприятиями с полным циклом. Предприятия, не выпускающие чугун, относятся к передельной металлургии.
