Борщевский Игорь Константинович. История Мартеновского Процесса

Борщевский Игорь Константинович

ИСТОРИЯ МАРТЕНОВСКОГО ПРОЦЕССА

Сталь (сплав железа с углеродом и другими примесями) была известна и использовалась человеком с глубокой древности. Первое достоверное подтверждение этого факта было получено при раскопке гробниц египетских фараонов. Анализ полученных результатов исследований позволил сделать вывод, что египтяне начали применять сталь для изготовления различных орудий жизнедеятельности, по крайней мере, за 4200 лет до н. э. Материалом для изготовления таких орудий иногда служило метеоритное железо, а чаще железо, получаемое из руд при нагреве последних в кострах в контакте с древесным углём. Возможно, древние цивилизации применяли сталь и ранее, но она не была обнаружена там вследствие склонности к ржавлению и последующему разрушению. Только в тех случаях, когда сталь находилась в условиях, предотвращающих ржавление, она сохранилась до наших дней, что позволило изучить её свойства. Однако указанные условия создавались относительно редко.

В число районов, где зарождалась металлургия железа, относятся Индия, Китай, Северная Африка, Аравийский полуостров. В странах Азии железо уже использовалось более 3000 лет тому назад. На территории СССР его применяли также ещё до начала нашего летоисчисления. В XI - XIII веках определились железодеятельные районы России в центре (Тула, Серпухов и др.) и на побережье Финского залива. Сырьём служили небольшие скопления бурых железняков (озёрных и болотных руд), а топливом - древесный уголь (в основном берёзовый). В период царствования Петра I развилось производство железа на Урале, который до наших дней является основным металлургическим районом России.

Производство железосодержащих материалов издавна считалось тяжёлым и сложным. От работников оно требовало большой физической силы и выносливости, производственной сноровки и значительного объёма знаний, которые считались незыблемыми, много веков передавались из поколения в поколение и тщательно оберегались от посторонних. Такой подход блокировал развитие металлургии. Первые научные основы металлургического производства начали разрабатываться лишь в XVIII веке.

В природе железо обычно находится в виде оксидов, гидратов оксидов и, реже, карбонатов. При нагревании некоторых оксидов железа (его руд) в присутствии топлива (например, древесного угля) можно восстановить железо при относительно низких температурах - 800-1000^оС. Образующуюся при этом сталь с низким содержанием углерода называли "железом".

Первый процесс производства стали, заключающийся в получении железа непосредственно из руды, назвали сыродутным. Для получения железа использовали так называемые сыродутные горны. В горн загружали древесный уголь и железную руду, после чего начинали подавать воздушное дутьё. Уголь сгорал, при этом руда взаимодействовала с восстановительными газами. Так как дутьё подавалось холодным, температура в горне была невысокой и железо могло восстанавливаться лишь в твёрдом или тестообразном состоянии, образуя раскалённый металлический ком с включениями шлака. При ковке полученной массы шлак выдавливался, и железо уплотнялось. Этот процесс обладал существенными недостатками: малая производительность, большой расход материалов (значительные потери железа со шлаком из-за неполного его восстановления из руды) и топлива, невысокое качество металла.

По мере усовершенствования процесса горны строились выше, подача дутья интенсифицировалась. Это приводило к повышению температуры в горне и к более продолжительному пребыванию шихтовых материалов в зоне высоких температур. Как следствие, иногда происходило заметное науглероживание железа и продуктом процесса оказывалось не низкоуглеродистое губчатое железо в виде крицы, а чугун, который не обладает пластическими свойствами. Он считался нежелательным продуктом и не использовался.

На территории Европы постепенная эволюция сыродутных горнов привела к появлению низкошахтных печей (домниц) и получению чугуна (неспособного к горячей пластической деформации углеродистого сплава), что делать с которым европейские металлурги также не знали.

Позже было замечено, что при загрузке в горн чугуна вместо железной руды можно получить низкоуглеродистую железную крицу, причём такой двухступенчатый процесс оказался более выгодным. Так возник более совершенный способ получения ковкого железа - кричный процесс. Дата возникновения кричного процесса, как и сыродутного, неизвестна, но в XII - XIII вв. он был уже распространён. В России в конце XVIII в. кричный процесс на Урале был настолько распространён, что она стала крупнейшей в мире металлургической страной и в больших количествах экспортировала железо, в том числе в Англию.

Процесс осуществлялся в кричных горнах открытого или закрытого типа, в один, два, три и четыре огня, т.е. с установкой от одной до четырёх фурм для подачи дутья под давлением 40-60 мм рт. ст. Кричные горны выполнялись металлическими, заключёнными в каменную кладку, которая сверху перекрывалась зонтом для отвода продуктов горения. Сначала в горн загружали и зажигали древесный уголь. После разогрева в горн подавали 100-250 кг чушкового чугуна и, в качестве окислителей, окалину, либо богатую железную руду или шлаки конца кричного процесса. По мере расплавления чугуна капли расплавленного металла стекали вниз и, соприкасаясь с окислителями, частично теряли примеси, которые окислялись и их окислы переходили в шлак или газ. В результате температура плавления металла повышалась, и капли по мере приближения к поду горна превращались в зёрна, образующие единую тестообразную массу.

Так как высота горна была невелика, то при однократном пропускании металла масса зёрен, называемая "полукрицей", имела ещё относительно высокое содержание углерода. Полукрицу извлекали ломом из горна, повторно загружали в него древесный уголь, на который сверху укладывали полукрицу, снова добавляли окислители, повторяя процесс расплавления и рафинирования металла до более низкого содержания примесей. Затем крица извлекалась из горна и отправлялась под молот, где ей придавали правильную форму.

Состав крицы был неоднороден, так как отдельные капли и зёрна металла находились в различном контакте с окислителями. Для усреднения состава обжатую крицу прокатывали на полосы, которые ломали и сортировали по виду излома. Полосы с одинаковым изломом связывали проволокой, нагревали и вновь прокатывали, сваривая их при этом. При производстве более качественных сталей операцию прокатки повторяли несколько раз.

В кричном процессе топка совмещена с рабочим пространством горна и по этой причине зола топлива смешивается с чугуном, загрязняя его. Поэтому в качестве восстановителя можно применять только древесный уголь, содержащий мало золы и очень мало серы. Состав кричного шлака (конца процесса): 7-10% SiO₂, 70-85% (FeO + Fe₂O₃), 3-10% MnO. Недельная выплавка на один горн составляла 3-4 т, угар металла достигал 25%. Расход условного топлива был равен 150-250% от веса чугуна.

Обычный состав кричного металла: 0,03-0,05% С, до 0,01%Si, до 0,08%Мn, до 0,04% Р, до 0,01% S. В некоторых случаях получали сорта кричного металла с более высоким содержанием углерода. Кричное железо имело неоднородность механических свойств по сечению полосы, особенно значительно отличались свойства продольных и поперечных образцов.

Наиболее пригодным для кричного процесса топливом являлся древесный уголь. Значительное развитие процесса и всё возрастающая потребность в топливе поставили в XVIII в. сосновые леса на грань выживания. С другой стороны, незаменимость в то время сосновой древесины для нужд кораблестроения потребовала принятия кардинальных мер. В ряде стран, обладавших незначительными лесными массивами, в частности в Англии, были приняты законы, запрещающие использование сосновых лесов для выжигания древесного угля.

Это стимулировало изыскание способов использования менее качественного топлива. Поставленную задачу успешно решил Генри Корт. В 1784 г. он предложил пудлинговую печь, основной особенностью которой было отделение топки от рабочего пространства пламенным порогом. С противоположной стороны к рабочему пространству примыкал чугунник, служащий для подогрева чугуна отходящими продуктами горения. Таким образом, исключение контакта топлива с шихтовыми материалами позволило выплавлять качественный металл даже при использовании топлива, содержащего вредные примеси. Однако и в пудлинговых печах температура оказалась недостаточной для того, чтобы расплавить железо и получить плотный литой металл.

Первоначально пудлинговые печи футеровались кислыми огнеупорами. Выбор кремнезёмистых материалов оказался крайне неудачным, так как они вступали в реакцию с оксидами железа окислителей, связывая их. В результате скорость окисления примесей чугуна снижалась, что приводило к резкому замедлению технологического процесса.

Характеристики пудлингового процесса значительно улучшились, когда в качестве материала для футеровки подины стали применять железную руду, которую наваривали на металлические плиты отдельными слоями толщиной в 20-25 мм каждый. Такая футеровка оказалась очень удобной как в изготовлении, так и в эксплуатации. Материал подины участвовал в процессе как окислитель, что ускоряло скорость рафинирования чугуна. На такой печи можно было использовать самое разнообразное топливо - твёрдое, жидкое, газообразное. Выбиралось топливо, которое при горении обеспечивало длинное пламя и необходимую температуру в печи.

В качестве материалов пудлингового процесса применяли чугун, окислители и топливо. Чугун выплавлялся не только в древесноугольных доменных печах, но и в коксовых. Составы чугунов колебались в довольно широких пределах: 3,8-4,5% С; 0,5-1,5% Si; 0,5-3,0% Mn; 0,1-0,3% Р (иногда до 1,8%); до 0,08% S. Окислителями служили: богатая железная руда, окалина, железистые шлаки кричного или конца пудлингового процесса с содержание окислов железа более 70%.

Технология пудлингования предусматривала предварительный подогрев чугуна во время предыдущей плавки. Затем нагретый чугун перекантовывали из чугунника в рабочее пространство печи, где он расплавлялся. Перед загрузкой чугуна в печь вводили окислители: окалину, железную руду или кричный шлак. Примеси чугуна окислялись не только за счёт кислорода окислителей, но и за счёт газообразного кислорода, содержание которого в дымовых газах было значительным вследствие неумения регулировать состав газов при сжигании топлива в примитивных топках. Температура в рабочем пространстве печи обычно не превышала 1400-1450^оС. Для ускорения окисления примесей и повышения однородности металла расплавленный чугун и шлак сталевары перемешивали при помощи лома. Дополнительное перемешивание происходило при выделении пузырьков окиси углерода из чугуна при его окислении. Эти операции явились шагом вперёд в развитии технологии производства стали.

По мере снижения содержания примесей температура плавления металла возрастала, что приводило к образованию в расплаве твёрдых зёрен, оседающих на поду печи. В конце концов, весь расплав переходил в тестообразное состояние. При достижении требуемого состав металла, проводили его накатку путём вращения лома в тестообразной массе. Зёрна металла и частицы шлака налипали на лом, образуя ком-крицу. Готовую крицу укладывали на пламенный порог для вытопки шлака, после чего отправляли под молот, где получали заготовку правильной формы. Затем из неё катали полосовое железо шириной 150 мм и толщиной до 15 мм. Полученные полосы ломали и сортировали по виду излома, связывали проволокой в пакеты, нагревали до температуры сварки и прокатывали. Такое железо называлось односварочным. Для улучшения механических свойств пудлингового металла операции излома, сортировки, сварки и прокатки повторяли два-три раза. Соответственно, железо называлось двух- и трёхсварочным. Из-за несовершенства существующего тогда прокатного оборудования поверхность готового железа была очень неровной.

Основная задача пудлингового процесса заключалась в согласовании скорости окисления примесей чугуна с интенсивностью и продолжительностью перемешивания ванны. Если эти условия выполнялись, получали и заданный состав металла (в среднем) и достаточную степень однородности всей массы крицы.

В пудлинговых печах выплавляли мягкий малоуглеродистый металл (до 0,15% С), называвшийся волокнистым железом, и металл с повышенным содержанием углерода - пудлинговую сталь.

Пудлинговые печи подразделялись на малые садкой 200-250 кг чугуна и большие - 500-1000 кг чугуна. На малых печах количество плавок в сутки при изготовлении волокнистого железа составляло 15-20 и при изготовлении пудлинговой стали - 10-15. На больших печах этот показатель был равен, соответственно, 8-12 и 6-8. Производительность печей колебалась от 3 до 10 т в сутки. Угар металла находился в пределах 8-12% от веса садки. Расход условного топлива по отношению к перерабатываемому чугуну при изготовлении волокнистого железа составлял 70-90% и при изготовлении пудлинговой стали - до 150%. На регенеративных пудлинговых печах, которые появились к концу XIX века, расход топлива сократился до 50%, однако большого распространения такие печи не получили из-за трудностей регулирования температуры в рабочем пространстве.

На последних этапах существования процесса, в конце XIX века, пудлинговые печи были сравнительно неплохо технически оснащены. Многие из них были оборудованы устройствами для механического перемешивания металла. Печи имели водяное охлаждение, широко применялись горизонтальные и вертикальные котлы-утилизаторы для производства пара из тепла отходящих продуктов горения. Основные конструктивные элементы этого энергосберегающего оборудования используются на сталеплавильных агрегатах и в наши дни.

Металл, получаемый в тестообразном состоянии, по сравнению с литым имеет ряд отличительных свойств. Прежде всего, он обладает лучшей свариваемостью, поэтому его называют сварочным. Зёрна сварочного металла опутаны неметаллическими включениями, количество которых достигает 1%, тогда как присутствие даже нескольких сотых долей процента включений в литом металле недопустимо. Плавясь при нагреве для сварки, неметаллические включения очищают свариваемые поверхности от оксидов железа, чем и объясняется лучшая свариваемость этого металла. Это уникальное свойство позволяло получать сварочный металл практически без отходов в прокатном цехе. В ящики из металлических полос загружали отходы, нагревали до сварочного жара и после прокатки получали требуемые товарные прокатные профили.

Неоднородность механических свойств - органическое следствие процесса, в котором металл находится не в жидком состоянии, а в виде зёрен. Такому металлу присуще большое различие механических свойств в поперечных и продольных образцах. Это связано с высоким содержанием неметаллических включений, опутывающих зёрна металла и снижающих его механические свойства, что особенно имеет место в образцах, поперечных направлению прокатки.

Сварочный металл отличает также большое сопротивление атмосферной коррозии. Академик А.А.Байков объяснил это малым содержанием марганца в сварочном металле, которое не превышает сотых долей процента. В твёрдом железе при температуре 1400^оС и ниже растворимость кислорода равна 0,002-0,003%. При получении сварочного металла вымораживание кристаллов из расплава начинается именно при этих температурах. Содержание кислорода в образующихся металлических зёрнах не превышает его равновесного содержания в твёрдом железе. Весь избыточный кислород при этом остаётся в жидком расплаве. Поэтому при производстве сварочного металла специальной операции раскисления марганцем применять не надо.

В современных процессах производства литой стали при температуре 1600^оС содержание кислорода в жидком металле доходит до 0,23%. Если из такого металла не удалить избыточный кислород (не раскислить), то при кристаллизации стали во время разливки он выделится по границам образующихся зёрен, что не позволит соединить их в сплошной материал при горячей механической обработке. Поэтому раскисление литого металла является обязательной операцией. При разливке в процессе затвердевания в слитках и заготовках литого металла образуются усадочные пустоты и происходит ликвация элементов по их сечению. Сварочный металл не имеет этих недостатков.

Стремление получать металл с хорошей свариваемостью и высоким сопротивлением атмосферной коррозии без затрат дорогих легирующих элементов всегда было привлекательным фактором для металлургов. По этой причине производство металла в тестообразном состоянии не было остановлено полностью при появлении и развитии новых способов производства литого металла. Последний процесс получения такого металла был разработан в 1930 г. и получил название по имени своего изобретателя - процесс Астона.

Технология производства сварочного металла по этому способу предусматривала продувку жидкого чугуна в бессемеровском конвертере до получения металла следующего состава: 0,05-0,07% С, следы Si, 0,10-0,15% Mn, 0,06-0,18% P, 0,03-0,05% S. Нераскисленный металл выливали в шлаковую чашу с жидким шлаков, который специально готовили в качающихся мартеновских или электродуговых печах. Шлак содержал 70-75% FeO, 5-10% Fe₂O₃, 10-12% SiO₂, 8-10% (MnO + Al₂O₃ + P₂O₅ + CaO + MgO). Температура металла при сливе в шлаковую чашу была около 1600^оС, температура шлака не превышала 1300^оС. По мере опускания металла на дно шлаковой чаши происходило частичное удаление из него примесей других элементов и одновременно он "вымораживался" с образованием крицы следующего состава: 0,02-0,05% С, следы Si, 0,05-0,07% Mn, 0,02-0,16% P, 0,02-0,04% S. Шлак использовался многократно. Полученная крица обжималась под прессом и затем прокатывалась на блюминге. Выход металла в этом процессе 90%, расход топлива на приготовление шлака и нагрев металла в прокатных цехах около 12%.

Известно, что в 60-е годы прошлого столетия процесс Астона ещё существовал, но область его распространения в промышленном масштабе была ограничена одной фирмой США. От обычного сварочного железа металл этого процесса отличался более однородной структурой, повышенными физическими и механическими свойствами.

Наиболее древним из всех существующих способов получения стали в жидком виде считается тигельный процесс. Первые тигельные горны появились в период Античного мира. В них получали сталь (железоуглеродистый сплав) в жидком состоянии, однородную по химическому составу и не содержащую шлаковых включений. Сущность процесса заключалась в расплавлении шихтовых материалов в небольших сосудах-тиглях из высокоогнеупорной массы. Загруженные тигли накрывали крышками и устанавливали в открытых горнах или тигельных печах (до 50 штук). Сырые материалы тигельного процесса должны были быть очень чистыми по сере и фосфору, которые не удалялись при переплаве, и содержать мало марганца, окислы которого разъедают стенки тиглей.

Тигли обладали высокой огнеупорностью, шлакоустойчивостью, прочностью и стойкостью к резким колебаниям температуры. Материалами для изготовления тиглей служили шамот и графит. Ёмкость шамотных тиглей достигала 30 кг, стойкость - 3-х плавок, графитовых - соответственно, 50 кг и 6-10 плавок. Продолжительность плавки в тигле составляла 3-5 часов, угар металла 1%, расход топлива 100-200% по отношению к весу шихтовых материалов.

Существовало три варианта тигельного процесса: 1) переплав сыродутного или кричного железа с древесным углём или деревянными чурками; 2) переплав чугуна с рудой или стальной стружкой. Более легко заданное содержание углерода в металле получалось при переплаве чугуна в смеси со стальной стружкой; 3) переплав материалов почти одинакового с получаемым продуктом состава (наиболее распространённый способ).

Выплавляемые тигельным процессом стали были высококачественными, так как отсутствие окислительной атмосферы в тиглях позволяло получить металл с низким содержанием газов и неметаллических включений. Вместе с тем, тигельный процесс был малопроизводительным и требовал высокого искусства металлургов. Он отличался также низкой экономической эффективностью вследствие применения дорогостоящих шихтовых материалов, большого расхода топлива и тиглей.

В Европе полностью расплавленную сталь получили в 1740 г. Это сделал в Англии Хантсмен, который получил сталь в жидком состоянии в огнеупорных тиглях, обогреваемых окружающим их коксом. Тигли устанавливали в печь, нагреваемую до высоких температур с помощью интенсивной тяги трубы. Тигель выдерживал три плавки весом по 25 кг, после чего его заменяли. В Англии этот процесс просуществовал около двух веков. Затем на многих заводах он был заменён плавкой в высокочастотных электрических индукционных печах, максимальная ёмкость которых постепенно достигла 5 т.

В России тигельный процесс возродил замечательный металлург П.П.Аносов, который в 1833 г. на Златоустовском металлургическом заводе вновь разработал технологию производства булатной (дамасской) стали, утерянную в древности. На протяжении XIX века этот процесс получил особенно большое развитие на Златоустовском, Путиловском, Обуховском и Ижевском заводах. В настоящее время тигельный процесс потерял промышленное значение и используется в очень ограниченном масштабе как лабораторный. В XX веке в России и во всём мире он был вытеснен новыми методами производства высококачественной стали в электрических индукционных печах.

Тигельный процесс возник в Индии и в Сирии (г. Дамаск). Этим процессом выплавлялась, в том числе, и знаменитая дамасская сталь, которую использовали, в основном, для изготовления качественного и долговечного холодного оружия, пользующегося заслуженной славой во всём мире. Булат - самая загадочная легенда в истории металлургии. Сохранились достаточно полные сведения о том, как в древние времена варили железо и плавили чугун, но до сих пор остаются нераскрытыми многие секреты производства булатного оружия. Согласно легенде древнейшее ремесло создала каста кузнецов, переселившаяся с Гималайских гор в Пенджаб (древнейшее княжество в Индии), хорошо знающая железное дело и умеющая делать железное оружие с необычайными свойствами.

Из Пенджаба индийское железо и способы его обработки распространились в Сиам и Японию. С необычайными свойствами нового оружия европейцы впервые познакомилась во время битвы армии Александра Македонского с войсками индийского царя Пора. Особенно удивили македонцев латы захваченного в плен царя. Они были сделаны из невиданно для того времени прочного белого металла, на котором оружие европейцев не смогло сделать ни вмятины, ни царапины. Из такого же металла были сделаны и широкие индийские мечи, которые легко рассекали македонское оружие. По свидетельству историков, древнее европейское железное оружие было настолько мягкое, что после двух-трех ударов уже гнулось, и воины вынуждены были отходить, чтобы выпрямить клинок. Поэтому неудивительно, что индийские мечи для македонцев показались чудом.

Такие клинки обладали уникальными свойствами. Будучи твердыми и прочными, они одновременно обладали большой упругостью и вязкостью. Клинки перерубали железные гвозди и в то же время свободно сгибались в дугу. Лезвие индийского клинка после заточки приобретало необыкновенно высокие режущие способности. Хороший клинок легко перерезал в воздухе газовый платок, в то время как даже современные клинки из самой лучшей стали могут перерезать только плотные виды шелковых тканей.

Основное назначение булата - изготовление клинков. Главное достоинство клинка - острота его лезвия. Лезвие булатного клинка можно было заточить до почти неправдоподобной остроты и сохранить эту остроту надолго. У клинков из обычной углеродистой стали заостренное лезвие выкрашивается уже при заточке - как бритву, его заточить нельзя, а булат затачивали до остроты бритвы, и он сохранял свои режущие свойства после того, как побывал в деле. Такое возможно лишь тогда, когда сталь обладает одновременно высокой твердостью, вязкостью и упругостью - и в этом случае лезвие клинка способно самозатачиваться. Булатная сабля легко сгибалась на 90-120 градусов, не ломаясь. По преданиям булатный клинок носили вместо пояса, обматывая им талию. Средневековый ученый Аль-Бируни писал, что никогда не будет народа, который лучше разбирался бы в отдельных видах мечей и в их названиях, чем жители Индии. Он также утверждал, что клинки в Индии делались разных цветов, в том числе зелеными и синими. Некоторые мечи изготавливались с узорами, напоминающими рисунок ткани.

Слитки литого булата в виде разрубленных лепешек "вутцев" привозились из Индии в Сирию, где в городе Дамаске из них выковывали эти уникальные клинки. Но индийская булатная сталь стоила очень дорого, и сирийские кузнецы изобрели сварной булат, правильно определив, что булат - первый созданный человеком композит, состоит из частиц твердой углеродистой стали в матрице из мягкой и упругой низкоуглеродистой стали. Дамасская сталь получалась путем многократных проковок в разных направлениях пучка из стальных прутков разной твердости. Качество клинков из сварной дамасской стали было по тем временам очень высокое, но такого сочетания прочности и упругости как в оружии из литого индийского булата сирийским кузнецам добиться не удалось.

Арабский ученый XII века Едриза сообщает, что в его время индийцы еще славились производством железа, индийской сталью и выковкой знаменитых мечей. В Дамаске из этой стали изготовляли клинки, славу о которых крестоносцы разнесли по всей Европе. К сожалению, в Древней Индии так тщательно прятали секреты выплавки вутца, что в конце концов потеряли их совсем. Уже в конце XII века клинки из литого булата высшего качества "табан" не могли делать ни в Индии, ни в Сирии, ни в Персии.

После того как Тимур покорил Сирию и вывез оттуда всех мастеров, искусство изготовления оружия из литого булата переместилось в Самарканд; однако вскоре оно и здесь пришло в упадок. Потомки вывезенных мастеров, рассеявшись по всему Востоку, потеряли способы изготовления булатного оружия. В XIV - XV веках секрет производства литого булата и изготовления из него холодного оружия был окончательно потерян.

Европейские ремесленники не смогли разгадать секрет производства дамасской стали и больше преуспели в производстве подделок с имитацией рисунка булата на поверхности клинка. Особенно широко развернулось производство подделок под булат в XVIII-XIX веках. В это время в Европе научились производить высокоуглеродистую литую сталь, и западноевропейские мастера, оставив попытки раскрыть секреты производства сварочного булата, начали делать из нее довольно хорошее холодное оружие. "Ложные булаты" приобрели известность благодаря высокой степени полировки и красивым узорам, которые наносились на клинки.

Несколько веков металлурги всех стран пытались выплавить булатную сталь, но сделать это никому не удалось. В XIX веке учеными-металлургами предпринималось множество попыток раскрыть секрет литого булата, даже великий английский ученый Фарадей пытался решить эту задачу. Получить литой булат, не уступающий по свойствам индийскому вутцу, удалось только русскому ученому, горному начальнику златоустовских заводов П.П. Аносову в 40-ых годах XIX века. Сохранившийся до наших дней аносовский булатный клинок, перерубает гвозди, гнется в дугу и на лету перерубает газовый платок. П.П. Аносов составил подробную технологию выплавки такого металла, однако после его смерти воспроизвести литой булат до наших дней не удается никому.

При очередной попытке воскресить технологию производства булата златоустовским металлургам удалось получить узорчатую сталь, но полностью повторить аносовский булат они не смогли. Легендарная упругость клинков достигнута не была. Современные качественные легированные стали превосходят булат по отдельно взятым показателям: прочности, упругости, режущим свойствам, но добиться таких выдающихся свойств в одном образце не удается и сейчас. Утерянная тайна получения индийского литого булата ждет своей разгадки!

В крупнейших странах мира, начиная с середины XIX века, в связи с развитием машиностроения и железнодорожного транспорта (уже были изобретены и действовали паровые машины - пароход, паровоз) резко увеличилась потребность в железе и стали. Производство тигельной стали было ограничено по своим масштабам, а сварочное железо, изготовлявшееся в малопроизводительных кричных или пудлинговых горнах, не удовлетворяло новым требованиям к качеству металла. Это побудило металлургов того времени искать новые технологии, которые могли бы при существенном снижении затрат многократно увеличить производство металла. Только при этих условиях можно было эффективно реализовать накопившийся огромный потенциал технического прогресса.

Первым способом передела чугуна в литую сталь стал конвертерный процесс, запатентованный Генри Бессемером в 1855-1856 гг. и получивший его имя. В промышленное производство бессемеровский процесс был внедрен в конце 50-х годов. По ряду причин (период освоения, оплата патента и т. д.) на протяжении последующего десятилетия он довольно слабо распространялся в европейских странах. Бурное развитие промышленности в этот период способствовало тому, что в последней четверти XIX века бессемеровский процесс получил широкое распространение в странах, имевших чистые по фосфору руды.

Изобретение англичанина Генри Бессемера фактически стало началом технической революции в области сталеплавильного производства. Бессемер был гениальным изобретателем во многих отраслях техники, но ни по образованию, ни по предшествующей деятельности он не был металлургом.

Поводом заняться металлургией послужило изобретение Бессемером артиллерийского нарезного орудия, для изготовления которого требовалась литая сталь, причём такая сталь, по замыслу изобретателя, должна была быть дешевле тигельной. В 1854 г., после нескольких неудачных опытов, Бессемер остановился на идее получения литой стали методом вдувания в расплавленный чугун воздуха, пара или их смеси. Первую литую сталь Бессемер получил в обыкновенном тигле, который загружался твёрдым чугуном и ставился в тигельный горн. После расплавления чугуна через огнеупорную трубку расплав продували газообразными реагентами до получения жидкой стали. Качество стали некоторых плавок оказалось удовлетворительным и уже в июне 1855 г. был прокатан пробный слиток.

17 октября 1855 г. Бессемер взял патент на новый процесс. Из текста патента следует, что он в то время не имел чётких представлений о критериях процессов передела чугуна в сталь. Патент предусматривал использование для продувки расплава и воздуха и пара. Это негативно повлияло на результаты экспериментов - большая часть плавок была неудачной. Вместе с тем, в процессе работы был установлен очень важный фактор - при продувке расплава воздухом за счёт окисления примесей чугуна выделяется настолько значительное количество тепла, что подогрев металла извне не требуется.

12 февраля 1856 г. Бессемер получил новый патент на производство литой стали продувкой жидкого чугуна воздухом (о паре в нём не упоминается) без использования топлива, так как нужное количество тепла даёт сам процесс. Имеются свидетельства, что независимо от Бессемера и раньше по времени подобный процесс был предложен в США Вильямом Келли. Однако довести разработку идеи до промышленного внедрения, как это сделал Бессемер, он не сумел.

Приступив к реализации нового процесса производства литой стали, Бессемер разработал промышленный агрегат, названный "конвертером". "Конвертер" означает "преобразователь" - агрегат для преобразования жидкого чугуна в литую сталь. Первый конвертер, построенный в 1856 г. представлял собой неподвижную цилиндрическую железную ёмкость, выложенную внутри огнеупорным кирпичом. Чугун заливался через боковое отверстие, расположенное на середине высоты конвертера, воздух подавался через сопла, находящиеся у днища конвертера. Также у днища располагалось отверстие, через которое выпускалась готовая сталь. Технологические газы удалялись через горловину конвертера.

Доклад Бессемера на собрании промышленников (12 августа 1856 г.) о результатах экспериментов произвёл настолько большое впечатление, что ему удалось собрать достаточно денег на разработку процесса в промышленном масштабе. К проведению опытных плавок подключились и многие другие заводы. Однако в течение двух последующих лет большинство экспериментов были неудачными. Природу отдельных удачных плавок ни Бессемер, ни профессиональные металлурги длительное время не могли объяснить, так как им не была достаточно ясна химическая сторона процесса. Всё это вызвало довольно напряжённое отношение к изобретению Бессемера.

Сам изобретатель настойчиво добивался хороших результатов и выяснял условия, при которых они получались. Следует отметить, что выплавляемые в то время в Англии чугуны часто содержали значительное количество фосфора и почти всегда - низкое количество марганца. По этой причине Бессемеру потребовался тяжёлый опыт нескольких лет, чтобы сформулировать второй основополагающий постулат бессемеровского процесса: чугун должен выплавляться из чистых руд, так как в конвертере с кислой футеровкой не могут быть удалены фосфор и сера. Развитию процесса также способствовало предложение Роберта Муше (патент от 22 сентября 1856 г.) раскислять готовую сталь зеркальным чугуном, содержащим 10-25% марганца.

Более успешно освоение нового процесса шло в Швеции. Этому способствовало то обстоятельство, что практически все древесноугольные шведские чугуны были очень чисты по содержанию фосфора и серы и нередко имели количество марганца больше обычного. Эксперименты в этой стране начались в 1856 г. и довольно скоро были получены удовлетворительные результаты. Начиная с лета 1858 г. бессемеровский процесс в Швеции стал на твёрдую почву. Эту дату и принято считать началом промышленного внедрения на заводах нового процесса массового производства литой стали.

Одновременно продолжались работы по совершенствованию конструкции конвертера. Неподвижный конвертер серьёзно усложнял ведение технологического процесса. Для сохранения сопел в рабочем состоянии воздух в них начинали подавать до начала заливки чугуна в конвертер и прекращали лишь после полного выпуска стали. Как следствие, имел место повышенный угар железа, снижался выход жидкой стали и повышалось содержание кислорода в ней. Если выпуск плавки из конвертера по каким-либо причинам задерживался, то сталь настолько переокислялась, что превращалась в брак.

Работая над устранением этого недостатка Бессемер разработал конструкцию нового вращающегося конвертера, на которую 1 марта 1860 г. взял патент. Указанный конвертер в 1860 г. был построен на заводе в Шеффилде. Его внешний вид и устройство без существенных изменений сохранились до наших дней и во всех существенных частях стали прототипом современных конвертеров.

Бессемеровский конвертер представляет собой ёмкость, выполненную из склёпанных или сваренных стальных листов толщиной 15-30 мм и футерованную динасовым кирпичом. Главной характеристикой конвертера является его объём, который в 6-10 раз превышает объём заливаемого чугуна. Такое соотношение позволяет минимизировать количество выбросов металла во время продувки. Конвертер состоит из корпуса, шлема и днища. Корпус выполнен цилиндрическим; сверху к нему примыкает шлем, имеющий форму усечённого конуса. На одной стороне шлема сделан выгиб, чтобы жидкий металл при горизонтальном положении конвертера не заливал сопла при прекращении дутья. Вверху шлем заканчивается сменяемой горловиной, имеющей отверстие для прохода технологических газов. Снизу к корпусу примыкает днище, которое присоединяется к нему чеками и клиньями. Такое крепление позволяет быстро заменять изношенные днища новыми. В днище, в зависимости от садки конвертера устанавливают от 7 до 35 фурм. Каждая фурма имеет 7-12 сопел диаметром 12-16 мм. К днищу прикреплена воздушная коробка с патрубком, через которую во время продувки сжатый воздух направляется в сопла и далее в жидкий металл.

Корпус конвертера крепится в стальном кольце, имеющем две цапфы, которые лежат в подшипниках, установленных на станинах. Конвертер может поворачиваться на любой угол вокруг горизонтальной оси цапф. Для вращения конвертера используют электрический или гидравлический приводы, соединённые с одной из цапф. Вторая цапфа делается пустотелой. Через неё проходит воздухопровод от компрессора к воздушной коробке. Такая конструкция позволяет подавать дутьё в любом положении конвертера.

К шихтовым материалам бессемеровского процесса относятся жидкий чугун, металлолом, железную руду, окалину и ферросплавы.

Неукоснительным требованием к составу бессемеровского чугуна является низкое содержание фосфора и серы. Это связано с тем, что, при использовании в процессах сталеварения кислых огнеупоров, невозможно снизить в металле содержание указанных элементов. В чугуне должно быть повышенное содержание кремния, являющегося основным источником тепла на процесс. Окисление 1% Si (при температурах заливаемого чугуна от 1200 до 1400^оС) повышает температуру металла в конвертере на 188-179^оС. Для сравнения, в аналогичных условиях окисление 1% Mn, Fe, C (до СО) подогревает металл, соответственно, на 53^оС, 34-27^оС, 45-34^оС. Содержание марганца в чугуне должно быть невысоким, так как при его окислении закись марганца, соединяясь с кремнезёмом футеровки конвертера, образует силикаты марганца, что существенно снижает стойкость огнеупоров. Ускоренное разрушение огнеупорной кладки увеличивает количество неметаллических включений в стали и, соответственно, снижает её качество.

Чугун является главным поставщиком энергии в приходную часть теплового баланса бессемеровского процесса, которая складывается, в основном, из его химического и физического тепла. При минимальных перерывах между плавками существенную долю в тепловой баланс вносит тепло футеровки конвертера.

По содержанию кремния бессемеровские чугуны подразделяли на:

- химически холодные с содержанием 0,80-1,25% Si;

- химически нормальные с содержанием 1,25-1,75% Si;

- химически горячие с содержанием 1,75-2,25% Si.

Подобная градация проводилась и по температуре чугуна:

- физически холодные с температурой ниже 1280^о С;

- физически нормальные с температурой 1280-1350^оС;

- физически горячие с температурой выше 1350^оС.

Такие широкие колебания основных параметров чугуна стимулировали в начальный период развития бессемеровского процесса разработку, по крайней мере, пяти модификаций этого процесса, получивших наименования по названию стран-разработчиков: английский, немецкий, русский, шведский, американский. В СССР на последней стадии существования бессемеровского процесса оптимальными считались чугуны, содержащие 0,9-1,2% Si и имеющие температуру 1240-1290^оС. При использовании более холодных чугунов увеличивался период продувки и возрастало количество выбросов металла из конвертера.

При горячем ходе плавок для снятия перегрева металла в ванну присаживали охлаждающие присадки, в качестве которых использовались железная руда, окалина, металлолом. Обычно по отношению к массе чугуна расходовали 1-3% железной руды или окалины и 3-6% металлолома.

Для раскисления бессемеровского металла использовался широкий спектр ферросплавов. Марганцевый ряд включал ферросплавы от 10-20% Мп (зеркальный чугун) до 75-80% Мп (богатый ферромарганец), кремниевый - от 10-15% Si (доменный ферросилиций) до 75% и выше (богатый ферросилиций). Использовались также силикомарганец, содержащий 25% Si и 70% Мп, алюминий. При необходимости науглероживания металла в него добавляли расплавленный в вагранке зеркальный чугун (4,5-5,0% С), обычный чугун из миксера (4,0-4,5% С), богатый ферромарганец (до 7% С). Иногда источником поступления углерода в металл являлись кокс, антрацит, графит.

Технология бессемеровского процесса включает несколько этапов. Жидкий чугун заливают в предварительно нагретый конвертер, находящийся в горизонтальном положении. Затем конвертер переводят в вертикальное положение и одновременно начинают продувку чугуна сжатым воздухом. Процесс продувки делится на три периода.

Первый период называют периодом искр или периодом шлакообразования. В этот период из горловины вылетает сноп искр без пламени или с коротким бледным пламенем. Искры образуются из разрывающихся на части капель металла, выбрасываемых из конвертера потоками воздуха. Происходит также интенсивное окисление из чугуна кремния, марганца и частично железа. Окислы этих элементов являются основными компонентами образующегося жидкого шлака. Скорость окисления углерода в этот период незначительна. К концу периода значительно (на 250-300^оС) повышается температура металла. Длительность периода равна 2-5 мин.

Второй период плавки называется периодом пламени. В это время происходит интенсивное выгорание углерода, скорости же окисления кремния и марганца значительно снижаются. Постепенно короткое бледное пламя удлиняется до 8-10 м и становится ослепительно белым. Такое пламя у горловины конвертера является следствием дожигания окиси углерода в двуокись. В самом конвертере примерно 90% содержащегося в чугуне углерода окисляется до СО и лишь 10% - до СО₂. Температура металла за время второго периода увеличивается незначительно, бывают случаи, когда она даже несколько падает. По мере снижения углерода в металле скорость его окисления уменьшается, и процесс переходит к третьему периоду.

Третий период наступает, когда содержание углерода в металле составляет 0,10-0,12%. Внешне наступление этого момента характеризуется потемнением и сокращением длины пламени и сопровождается появлением бурого дыма, окрашенного таким образом окислами железа и марганца, скорость образования которых в конце плавки значительно возрастает. По этому показателю третий период назвали периодом дыма. При определённых условиях третий период может отсутствовать. Это происходит тогда, когда используемый чугун содержит пониженное количество кремния и марганца, которые успевают окислиться в первый период плавки, или когда выплавляются стали с содержанием углерода >0,12%. В последние десятилетия существования бессемеровского процесса третьего периода, как технологической операции, не было.

К концу продувки температура металла достигает 1600-1650^оС, после чего производят "повалку" конвертера и прекращают подачу дутья. Затем в конвертер или на струю сливаемого в ковш металла подают раскислители в твёрдом или жидком состоянии. Из ковша металл разливают в изложницы. Стандартная продолжительность продувки составляет 12-15 мин., в том числе время первого периода - 3-5 мин., второго - 6-8 мин. и третьего - от нескольких секунд до 1-2 мин. Общая продолжительность плавки, включающая также операции загрузки твёрдых материалов, заливки чугуна, выпуска стали и шлака составляет 20-25 мин.

Конечные бессемеровские шлаки обычно содержали: 55-60% SiO₂, 15-25% MnO, 15-20% FeO, 3-5% Al₂O₃, 2-4% Fe₂O₃, до 1% CaO+MgO. Количество шлака составляло 7-9% от веса чугуна. Как правило, шлак шёл в отвал и лишь в редких случаях его использовали при строительстве автомобильных дорог.

Одинаковые по содержанию основных элементов бессемеровские и мартеновские стали обладают различными свойствами. Это объясняется тем, что бессемеровская сталь имеет более высокое содержание азота (0,012-0,030%) по сравнению с мартеновской (0,004-0,006%). Высокая концентрация азота в бессемеровской стали вызвана непосредственным контактом жидкого металла с азотом воздуха. По этой причине бессемеровская сталь отличается более низкой ударной вязкостью, особенно при низких температурах, большей склонностью к старению и плохой свариваемостью при электросварке. Вместе с тем, она имеет более высокие прочностные характеристики, повышенные твердость и сопротивление износу.

Бессемеровской стали присуще также повышенное содержание фосфора, которое даже в наиболее благоприятном случае (использование чугуна, полученного из железных руд с самым низким содержанием фосфора) не бывает ниже 0,06-0,07%; иногда оно достигает 0,09%. В основной мартеновской печи выплавка стали с содержанием фосфора 0,03% является легко разрешимой задачей. Высокое содержание фосфора дополнительно снижает ударную вязкость бессемеровской стали и увеличивает склонность её к старению.

Сжатый воздух, обладающий большой энергией, перемешивает ванну, создавая интенсивную циркуляцию расплава в конвертере. Изнашивающаяся при этом футеровка в частично в виде включений загрязняет металл. Так как все конвертерные процессы не имеют внешнего отопления, провести в них операцию рафинирования металла от включений невозможно. По этой причине количество оксидных включений в бессемеровской стали примерно в 1,5 раза больше чем в мартеновской.

Ёмкость бессемеровских конвертеров колебалась в пределах 15-35 т. Продолжительность плавки составляла 20-25 мин., в том числе продувки - 12-15 мин. Число плавок в сутки (при работе двух конвертеров) 90-120. Цех в составе двух 15-т конвертеров выплавлял 540 тыс. т стали в год; три конвертера ёмкостью 22 т давали 840 тыс. т в год; три конвертера ёмкостью 35 т производили до 1,5 млн. т стали в год. Производительность труда в бессемеровских цехах составляла 1200-1800 т стали в год на одного рабочего. Угар металла был равен 7-8% от веса залитого чугуна, потери с выбросами 1-2%, потери при разливке 1-2%. Выход годного 87-89%. Расход чугуна на тонну годных слитков 1,10-1,15 т/т, расход руды 4-6 кг/т, расход раскислителей 6 кг/т, расход динаса 3-5 кг/т, расход воздуха 300-360 м³/т чугуна.

Бессемеровский процесс быстро распространился в тех промышленных странах, где имелись чистые железные руды. Особенно большое развитие он получил с США, где в 1906 г. было выплавлено 12,25 млн. т бессемеровской стали. В дальнейшем в связи с развитием мартеновского производства объём выплавки бессемеровской стали начал сокращаться.

В России бессемеровское производство в промышленных масштабах было осуществлено в 1872 г. на Обуховском заводе и несколько позднее на Нижнее-Салдинском заводе. Вместе с тем в нашей стране бессемеровский процесс не занял доминирующего положения. Уже в 1886 г. продукция мартеновских печей превысила производство бессемеровской стали, а в 1913 г. удельный вес мартеновской стали вырос до 82,3%. В небольших объёмах бессемеровский процесс сохранился во многих странах до 60-х годов ХХ века.

Так как обязательным условием бессемеровского процесса было использование чугунов чистых по фосфору и сере, то страны, которые не располагали соответствующими рудами, были вынуждены работать на привозной руде или привозном чугуне, что в значительной степени удорожало производство. С другой стороны, громадные запасы фосфористых руд побуждали металлургов к разработке способов их использования. Ещё в 60-х годах ХIХ века многие исследователи указывали, что для успешного переработки фосфористых чугунов необходимы конвертеры с основной футеровкой. Поэтому все работы были направлены на изыскание материалов для основной футеровки.

Поставленная задача была удовлетворительно разрешена английским металлургом Сиднеем Джилькристом Томасом. 26 марта 1878 г. он взял свой первый (германский) патент на приготовление основной футеровки, в котором указывалось, что очень подходящим материалом является смесь из 3-х частей извести и 2-х частей портландцемента. При всяких смесях общее содержание SiO₂ не должно было быть больше 12%. В ходе дальнейших опытов С.Д.Томас окончательно выяснил, что фосфор выгорает преимущественно в период "передувки" и что для уменьшения угара железа и для предохранения футеровки конвертере в него необходимо загружать обожженную известь и железную руду в соотношении 2:1. По результатам исследований 5 октября 1878 г.им был взят второй патент на производство обожженных огнеупорных основных кирпичей из смеси доломита с небольшими количествами кремнезёма, глинозёма и окиси железа. В окончательном варианте с 1882 г. для производства основной массы стали применять обожженный до спекания доломит, молотый и смешанный с 7-9% обезвоженной каменноугольной смолы.

Конструктивные решения цеха для выплавки томасовской стали такие же как и в бессемеровском цехе.

К шихтовым материалам томасовского процесса относятся жидкий чугун, и известь.

В Советском Союзе томасовский чугун должен был содержать 0,2-0,6% Si, 0,8-1,3% Mn, 1,6-2,0%P,не более 0,08% S. Высокое содержание марганца в чугуне нежелательно, так как он связывает фосфор в фосфиды и обусловливает более горячий ход периодов продувки. Содержание углерода в томасовском чугуне всегда ниже, чем в бессемеровском (2,8-3,3%). Этому способствует повышенное содержание фосфора в нём. Температура плавления томасовского чугуна 1100-1150^оС. Температура его при сливе в конвертер 1200-1250^оС, что на 50-100^оС ниже температуры бессемеровского чугуна.

Известь, применяемая в томасовском процессе, содержала не меньше 90% СаО, не больше 2% SiO₂, не больше 0,2% S. При более высоком содержании кремнезёма расход извести увеличивается, что ухудшает технико-экономические показатели процесса.

Технология томасовского процесса включает следующие операции.

-- В конвертер загружают известь в количестве 12-18% от веса заливаемого чугуна.

-- Производят заливку чугуна в конвертер.

-- Подают воздушное дутьё (2,0-2,5 ати) и поднимают конвертер.

4. Продувка чугуна, разделяющаяся на три периода, причём третий период здесь обязателен:

первый - период искр или шлакообразования - окисление железа, кремния, марганца, незначительного количества фосфора:

второй - период пламени - окисление углерода и частичное окисление фосфора. Пламя более тусклое, чем при бессемеровском процессе, так как температура ниже;

третий - период дыма - "передувка", окисление фосфора и железа.

Определить время остановки операции сложнее, чем в бессемеровском процессе. По падению пламени остановить операцию невозможно, так как в это время ещё продолжается дефосфорация.

5. Производят повалку конвертера и прекращают дутьё.

6. Сливают шлак из конвертера.

7. Раскисляют металл.

8. Сливают сталь в ковш.

9. Осуществляют разливку стали по изложницам.

Томасовские шлаки должны содержать не менее 14% Р₂О₅, как правило оно находится в пределах 18-22%. Нормальное количество шлака составляет примерно 25% от веса чугуна. Удобрение земли томасовскими шлаками в количестве 200-500 кг на гектар существенно повышает урожайность зерновых и кормовых культур.

Томасовскому металлу присуще повышенное содержание неметаллических включений, так как продувка заканчивается окислением шлакообразующего элемента фосфора. По ходу процесса вязкость шлака растёт, что затрудняет удаление из стали неметаллических включений, которые ограничивают применение томасовского металла в конструкциях, подвергающихся динамическим нагрузкам. Технология с остановкой процесса на низком содержании углерода ограничивает томасовский сортамент низкоуглеродистыми марками стали.

Тоннаж томасовских конвертеров составлял 12-75 т. Продолжительность продувки 16-20 мин. Число плавок в сутки при работе двух конвертеров 50-60. Годовая производительность цеха при работе 4-х конвертеров по 25 т была 500 тыс. т, а такое же количество конвертеров по 40 т выплавляли 700 тыс. т стали в год. Выход годного был равен 85-88% от веса чугуна. Расход извести составлял 12-18% от веса чугуна. Расход доломита 10-12 кг на 1 т стали. Стойкость футеровки была 300-400 плавок, стойкость днищ - 25-70 плавок. Расход воздуха 350-450 м³/т чугуна. Расход чугуна на тонну годных слитков равнялся 1,15-1,18 т.

С 1879 г. томасовский процесс начал вводится в других странах. Особенное развитие процесс получил в Германии, располагающей большими запасами фосфористых железных руд. В 1913 г. Германия произвела около 11 млн. т томасовской стали, Франция - примерно 3 млн. т. В России производство томасовской стали началось в 1881 г. на заводе "Новая Прага" в Варшаве. Затем томасовские конвертеры работали на заводах Таганрогском, Керченском и "Русский Провиданс". Перед Отечественной войной производство сохранилось только на Керченском заводе.

Конвертерные процессы производства литой стали не смогли решить проблему получения стали в больших количествах и с различными свойствами. Обязательным условием этих процессом было использование чугуна со строго ограниченным химическим составом, что не позволяло перерабатывать основную массу разведанных железных руд. Тепловой баланс конвертерных процессов позволял перерабатывать крайне незначительное количество стальных отходов, что является вторым очень серьёзным их недостатком. Вместе с тем, накопившиеся в промышленности большие запасы дешёвого железного лома побуждали металлургов продолжать поиски более универсального и эффективного способа передела в литую сталь железного лома, а также чугуна, который по химическому составу не подходил к конвертерному процессу.

Поставленную задачу успешно решил металлург Пьер Мартен, получивший в 1864 г. на заводе своего отца Эмиля Мартена в Сирейле во Франции в 1,5 т пламенной печи литую сталь. Идея получения жидкой стали на поду печи была известна задолго до П.Мартена. Ещё в 1722 г. Реомюр предложил превращать мягкое железо в сталь путём погружения его в жидкий чугун и затем, в развитие этой идеи, им было предложено получать жидкую сталь путём плавления лома и чугуна на поду отражательной печи.

Именно эту идею пытались реализовать металлурги Эмиль и Пьер Мартен в ходе длительных экспериментов, которые они начали в 1840г. Все их попытки расплавить стальные отходы на поду отражательной печи были неудачными, так как не удавалось достичь в рабочем пространстве температуры, необходимой для расплавления лома. Подобные эксперименты проводились и другими металлургами, особенно специалистами по получению литого металла тигельным процессом. Все они достаточно чётко понимали возможности новой технологии, но неумение повысить температуру в рабочем пространстве и низкое качество огнеупорных материалов, применявшихся для кладки отражательных печей, не позволили им добиться желаемых результатов. Успех пришёл, когда Э. и П. Мартен воспользовались изобретением братьев Вильямса и Фридриха Сименсов о регенерации тепла отходящих газов.

В 1856 г. братья Сименс взяли свой первый патент на устройство регенеративного горна, который они реализовали, построив в 1862 г. первую регенеративную печь для выплавки стекла, работающую на подогретых генераторном газе и воздухе. Регенераторы печи имели насадки, выполненные из огнеупорного кирпича и имеющие каналы для прохода газов. Принцип регенерации тепла заключается в том, что при проходе через регенераторы продуктов горения часть их тепла аккумулируется в насадках, а затем с подогретыми газообразным топливом и вентиляторным воздухом возвращается в рабочее пространство печи. Температура горения топлива тем выше, чем выше температура подогрева вступающих в реакцию топлива и воздуха. Поэтому использование регенерации тепла продуктов горения позволило, в конце концов, поднять температуру в рабочем пространстве печи до температур, обеспечивающих выплавку в ней жидкой стали.

В дальнейшем В.Сименс занимался созданием различных регенеративных металлургических печей. Однако получать литую сталь на поду регенеративной пламенной печи первым предложил Луи Ле-Шателье. Под влиянием Ле-Шателье, пользуясь его советами, этим вопросом занялся и В.Сименс. В 1863 г. Ле-Шателье и В.Сименс заключили договор с французской фирмой "Буагу, Рамбур и К^о", по которому эта фирма могла получать литую сталь по способу, предложенному Ле-Шателье. В том же году по чертежам В.Сименса на заводе в Монклюсон была построена сталеплавильная регенеративная печь. Из всех опытных плавок, проведенных на этой печи, только одна оказалась относительно удачной. Основной причиной получения отрицательных результатов стало крайне низкое качество огнеупоров, из-за которых опытная кампания печи длилась всего 11 плавок. От дальнейших экспериментов фирма отказалась.

Опыты на заводе Монклюсон были известны Пьеру Мартену, работавшему директором на заводе своего отца в Сирейль (Франция). Проанализировав ошибки, допущенные на этом заводе, и собственные неудачные эксперименты, он решил использовать принцип регенерации тепла для производства литой стали в подовой печи. Получив от В.Сименса чертежи регенеративной печи и из Англии лучший динасовый кирпич, являющийся в то время большой редкостью, П.Мартен построил у себя на заводе печь, в которой 8 апреля 1864 г. сварил первую плавку годной стали.

На новый способ производства стали Э. и П. Мартен в 1864 г. получили французский и английский патенты. В первом патенте 1864 г. они указывали три способа получения литой стали, но внедряли только один, описанный в патенте от 28 июля 1865 г. Способ заключался в том, что в ванну расплавленного на кислом поду регенеративной печи чугуна периодически загружали холодные или подогретые куски железного лома.

Русский патент им получить не удалось. В 1864 г. им было отказано по тем соображениям, что литую сталь путём сплавления железа и чугуна в тиглях в России давно получали. В 1868 г. заявка была отклонена по настоянию владельца нескольких заводов С.И.Мальцева, утверждавшего, что на его заводах литую сталь уже получают в отражательных печах. На самом деле на одном из уральских заводов только проводились опыты по получению стали в отражательной печи, не имеющей регенераторов.

В 1864 г. на заводе Сирейль производство литой стали самого широкого сортамента было внедрено в промышленном масштабе. Продукция этого процесса оказалась настолько востребованной, что уже в 1867 г. она была представлена на Парижской выставке. Не будучи первооткрывателем идеи создания этого процесса, П.Мартен, тем не менее, остался в благодарной памяти потомков выдающимся металлургом, первым осуществившим в промышленном масштабе производство литой стали на поду регенеративной пламенной печи. Над осуществлением этой идеи работало несколько поколений учёных и металлургов, подготовивших почву для триумфа П.Мартена. В знак признания его заслуг этому процессу во Франции и России дали название "мартеновский", в Западной Европе - "сименс-мартеновский" и только в Англии и США - процесс на "открытом поду".

Сам П.Мартен признавал, что без регенеративной печи В.Сименса он не осуществил бы этого процесса. Поэтому в 1868-1869 гг. он заключил ряд соглашений с В.Сименсом, по которым тот получал право на участие в доходах по патенту, право консультировать организацию производства и давать разрешение на постройку печей на заводах.

Кроме того, В.Сименс продолжал успешно экспериментировать в области сталеплавильного производства. В 1868 г. на заводе в Ландоре (Англия) в кислой 6-т печи он организовал выплавку стали из одного чугуна ("Ландорский процесс") с присадками в ванну после расплавления чугуна железной руды. Идея В.Сименса окислять примеси чугуна железной рудой в дальнейшем использовалась при разработке различных вариантов мартеновского процесса. Так, когда запасы лома были исчерпаны, эта идея была использована при разработке скрап-рудного и рудного процессов.

Мартеновский процесс за короткое время получил массовое распространение во многих странах. Как процесс, так и конструкция печи подвергались тщательному изучению и последующему усовершенствованию. Мартеновский процесс благодаря своей гибкости, применимости к любому масштабу производства, лёгкой контролируемости, менее строгим требованиям к шихтовым материалам, возможности выплавки всего сортамента известных в то время марок сталей буквально в первые десятилетия своего существования опередил по объёму выплавки бессемеровский процесс. Значение мартеновского процесса ещё больше возросло, когда была создана технология переработки в нём высокофосфористых чугунов. Передел этих чугунов в качающихся мартеновских печах успешно конкурировал с томасовским процессом.

После Парижской выставки 1867 г. попытки создать мартеновское производство в России первоначально блокировались руководителями казённых заводов. Так предложения в 1868 г. А.А.Иосса о постройке мартеновской печи на Воткинском заводе и А.А.Износкова - на Златоустовском заводе были отклонены. Только в 1869 г. А.А.Износкову и Н.Н.Кузнецову удалось приступить к строительству и в феврале 1870 г. пустить в эксплуатацию 2,5-т мартеновскую печь на Сормовском заводе, который в советское время получил название "Красное Сормово". Печь строили русские рабочие по чертежам В.Сименса. Технологию процесса очень быстро освоили сами строители печи - А.А.Износков и Н.Н.Кузнецов. Уже весной 1870 г продукция, изготовленная из мартеновской стали, была выставлена на Всероссийской выставке в С.-Петербурге. Такое удачное начало способствовало быстрому распространению мартеновского производства в России, а Сормовский завод остался в истории местом, откуда вышли первые квалифицированные кадры мартеновцев.

Вторая мартеновская печь, построенная В.Е.Холостовым по собственным чертежам, начала работать в феврале 1871 г. на Воткинском заводе. Следующие две мартеновские печи были построены в 1872 г. в С.-Петербурге по договору с В.Сименсом: 5-т печь на Обуховском заводе (в советское время завод "Большевик") сооружена А.А.Колокольцевым, и другая, построенная В.Н.Бек-Гергардтом, - на заводе Главного общества Российских железных дорог (впоследствии ликвидированного). В 1873-1874 гг. А.А.Износков и Н.Н.Кузнецов построили мартеновскую печь на Путиловском заводе в С.-Петербурге. С середины 70-х годов распространение мартеновского производства ускоряется. В 1877 г. в России работало уже 15 печей, а в 1884 г. - 73 мартеновские печи, на которых было выплавлено 80 тыс. т стали.

Первые мартеновские печи имели несовершенную конструкцию. Своды делались вогнутыми и плохо стояли. Подины печей быстро изнашивались, так как они опирались на кладку регенераторов и поэтому плохо охлаждались. Низкая стойкость первых печей была связана также с недостаточной длиной рабочего пространства и глубокими ваннами. Постепенно своды стали выполнять прямыми или выпуклыми, что способствовало улучшению условий сжигания топлива и, соответственно, повысило стойкость сводов и печей в целом.

Первоначально мартеновские печи во всех странах имели кислую подину, что исключало десульфурацию и дефосфорацию металла по ходу плавки. Поэтому ограничения по содержанию вредных примесей (серы и фосфора) были такими же, как и для бессемеровского процесса.

Появление в 1878 г. томасовского процесса стало толчком для появления основного мартеновского процесса. Первые подины из основных огнеупоров были доломитовыми. Их испытания начали в 1879 г. на заводах Крезо и Тер-Нуар во Франции. В 1880 г. на заводе в Крезо впервые была опробована магнезитовая подина, которая из-за высокой стоимости магнезита распространялась довольно медленно. К тому же на этом заводе не сумели получить положительные результаты по дефосфорации металла.

Технология дефосфорации металла в печах с основной подиной впервые была внедрена на заводе Гута-Банкова в Польше, которая в то время входила в состав России. Завод был основан в 1878 г. и работал на привозном чугуне, так как местные чугуны содержали 0,4-0,5% фосфора. Эксперименты по дефосфорации начали проводить в 1880 г. и практически сразу же была доказана возможность получения стали с низким содержанием фосфора (0,020-0,030%) при переработке собственных чугунов, причём постепенно содержание твёрдого чугуна в шихте было доведено до 80%. Технологию завода Гута-Банкова заимствовали немецкие заводы (Кенигсхютте, Фриденсхютте и др.).

Производство основной мартеновской стали на шихте с 50-60% скрапа, содержащей около 0,65% фосфора, было освоено в 1881 г. на Александровском заводе в С.-Петербурге (в 1904 г. слился с Обуховским заводом). Готовая сталь содержала примерно 0,04% фосфора. В 1882 г. такой же процесс был организован на Ижорском заводе в Колпино. На Урале основной мартеновский процесс начал распространяться с 1884 г. (Нижне-Сергинский завод, Нижнее-Тагильский завод).

Первые основные печи имели подины из обожженного доломита со смолой, затем некоторое время использовался хромистый железняк и, наконец, с конца 80-х годов ХIХ века на российских заводах появились самые надёжные магнезитовые подины. Первоначально основной мартеновский процесс использовался для переработки загрязнённых фосфором чугуна и железного лома.

Запасы металлолома, накопление которого явилось одной из основных причин возникновения мартеновского производства к концу 80-х годов ХIХ века во всех странах практически были израсходованы, а потребность в стали быстро росла. Для поддержания всё возрастающей выплавки стали начали увеличивать количество твёрдого чугуна в шихте, для ускорения рафинирования которого от углерода использовали железную руду. Произошло возрождение рудного процесса В.Сименса, но уже в основных печах.

В России с начала 90-х годов ХIХ века основной технологией стала переработка в мартеновских печах шихты почти полностью состоящей из чугуна. На Златоустовском заводе количество чугуна равнялось 100%, Верхнее-Салдинском заводе - 75-80%, заводе Гута-Банкова - 80-100% и т.д. Такая технология существенно ухудшала экономические показатели процесса, так как производительность печей снижалась, а интенсивно вести процесс окисления примесей ванны тогда ещё не умели.

Первые попытки работать на жидком чугуне были предприняты ещё на кислых печах в 1878 г. на Нижне-Тагильском заводе и в начале 80-х годов в Англии. Все они не дали положительных результатов. С появлением основных мартеновских печей некоторые заводы в начале 90-х годов начали работать на жидком чугуне. Так с 1891 г. по такой технологии стали работать на заводе Гута-Банкова. Вместе с тем, заметного эффекта от замены твёрдого чугуна жидким не получили, так как эта замена не сопровождалась изменениями в технологии. Большинство металлургов того времени считало, что применение жидкого чугуна в мартеновском производстве не улучшит показатели его работы.

Задача рационального использования жидкого чугуна была разрешена в 1894 г. братьями Ю.М. и А.М. Горяиновыми на Александровском заводе Брянского Общества в г.Екатеринославе (в советское время завод им. Петровского в г.Днепропетровске). Принципиальной основой технологии стала заливка жидкого чугуна на предварительно подогретые руду и известняк, что позволило существенно увеличить производительность печи. На основной 10,5 т мартеновской печи стали получать до 5 плавок в сутки. Таким образом было показано, что при работе на шихте с высоким содержанием чугуна можно иметь большую производительность по сравнению со скрап-процессом.

Процесс братьев Горяиновых был внедрён А.А.Ауэрбахом на основанном в 1898 г. Надеждинском заводе на Урале (впоследствии завод им. Серова) и затем начал широко распространяться на других заводах.

Независимо от братьев Горяиновых над совершенствованием мартеновского процесса на шихте с высоким содержанием чугуна работали и в других странах. В 1900 г. на заводе Хомстид Стил (США) на шихте, состоящей на 100% из жидкого чугуна, А.Монелль осуществил процесс, аналогичный процессу братьев Горяиновых. Отличием этого процесса было то, что, с целью удаления фосфора, из печи во время плавления спускали значительного количества шлака, так как чугун этого завода содержал 0,5-0,8% фосфора.

Таким образом было практически показано, что состав металлической части шихты в мартеновских печах может изменяться от 100% чугуна до 100% металлолома, причём чугунная составляющая может поступать в печь и в жидком и в твёрдом состоянии. В зависимости от соотношения составляющих металлошихты были разработаны три разновидности мартеновского процесса, которые существовали на протяжении всей истории его существования: 1) скрап-процесс; 2) скрап-рудный и 3) рудный.

При работе скрап-процессом главной составляющей частью шихты был стальной скрап. В связи с тем, что переплав скрапа без его окисления в мартеновской печи, всегда имеющей окислительную атмосферу, неосуществим, к шихте необходима добавка чугуна или твёрдых науглероживателей (карбюризаторов). Соответственно, были разработаны варианты скрап-процесса на твёрдом чугуне, на жидком чугуне и карбюраторный, в котором в качестве заменителей углерода чугуна использовали графит, антрацит, кокс и т.п.

Скрап-рудным был назван процесс, в котором в шихте использовали более 50% жидкого чугуна. При использовании в шихте 100% жидкого чугуна процесс назывался рудным. Форсирование окисления примесей ванны в этих процессах достигалось с помощью железной руды.

В отличие от бессемеровского процесса, освоение которого в России продолжалось примерно 20 лет (с 1857 по 1875 г.), мартеновское производство стали очень быстро распространилось на российских заводах. Прежде всего, это произошло благодаря энтузиазму и высокому профессионализму первых металлургов-мартеновцев. На первых порах большим преимуществом было и то, что для создания мартеновского производства не обязательно строительство капиталоёмких заводов полного цикла. Поэтому в 70-80-е годы ХIХ века в России мартеновское производство создавалось преимущественно на передельных заводах, работающих на твёрдом передельном чугуне и отечественном дешёвом металлоломе и не требующих при строительстве больших капиталовложений.

Статистика производства мартеновской стали в России ведётся с 1884 г. В 1886 г. выплавка мартеновской стали превысило выплавку бессемеровской (124 тыс. т и 106 тыс. т, соответственно). В 1890-1900 годах удельный вес мартеновской стали достиг 67% от общего производства литой стали в России. К 1913 г. этот показатель увеличился до 82,3%.

Бурное развитие мартеновского производства наблюдалось и в других странах. Так, в США уже в 1890 г. производство мартеновской стали превысило производство бессемеровской в 1,83 раза (6930 тыс. т и 3808 тыс. т, соответственно). В Англии примерно такое же соотношение (1,81) наблюдалось в 1900 г. (3258 тыс. и 1801 тыс. т, соответственно). А в Германии, многие годы традиционно ориентированной на выплавку бессемеровской стали, к 1920 г. это соотношение возросло до 1,94 (5425 тыс. т и 2800 тыс. т, соответственно). В 1930 г. в США производство мартеновской стали в общем объёме выплавки составило 87,2%, в Англии - 95.

Первую же небольшую экспериментальную печь в США построил в 1868 г на заводе Cooper Hewitt and Co. в Trenton, N. Y. А.S.Hewitt, который получил право на использование патента В.Сименса. Однако ему не удалось получить сталь удовлетворительного качества и приемлемую по цене и по этой причине через два года печь ликвидировали.

Свидетелем большого числа безуспешных опытов в Trenton был директор фирмы Bay State Iron Works, Boston Ральф Крукер. В результате он пришёл к заключению, что процесс и конструкция печи в принципе правильны и пригласил S.T.Wellman для проектирования мартеновской печи ёмкостью 5 т, которая была построена в 1870 г. После удачных результатов работы этой печи, были построены такие же печи на ряде других заводов.

Самостоятельное мартеновское производство стали в США было впервые организовано компанией Otis Iron and Steel Co. На заводе Lakeside в октябре 1874 г. были построены две 7-тонные печи. Третью печь использовали для нагрева крупных кусков чугуна или скрапа перед завалкой их в плавильные печи. В 1878 г. были построены две печи ёмкостью 15 т каждая, в 1881 г. ещё две такие же печи и, наконец, ещё две печи в 1887 г. Последние печи отличались рядом усовершенствований в конструкции. Печи значительно возвышались над уровнем литейного двора, а для загрузки шихты они имели рабочую площадку. Регенераторы были выдвинуты из-под печи и располагались под рабочей площадкой. Эти конструктивные особенности не изменились на протяжении всей истории существования мартеновского процесса. Первая основная сталь была выплавлена в США на этом же заводе. Набивная подина была изготовлена из магнезита, на котором в течение нескольких месяцев выплавляли сталь удовлетворительного качества. Учитывая успешную работу печей завода Otis, целый ряд других компаний организовали мартеновское производство стали на своих предприятиях.

Начиная с 1900 г., металлургическая промышленность США бурно развивается. К этому времени уже были сооружены печи ёмкостью 50 т, между 1901 и 1910 гг. появились печи садкой до 75 т, между 1910 и 1920 гг. ёмкость вновь сооружённых печей превысила 100 т. В 30-е годы ХХ века строилось много печей, имеющих садку от 125 до 350 т. Всего в это время в Соединённых Штатах имелось около 1000 мартеновских печей, в том числе работали и качающиеся мартеновские печи. Американские металлурги внесли огромный вклад в развитие мартеновского производства, особенно следует выделить создание ими американского типа мартеновских цехов с рельсовой подачей холодных шихтовых материалов, которые были признаны во всём мире.

На первоначальном этапе развития мартеновского производства в России существенно изменилась география металлургической промышленности. Преимущественное развитие мартеновского производства в центральном и северном районах страны очень скоро привело к тому, что Урал потерял статус главной металлургической базы России. В 1893 г. на Урале работало 18 мартеновских печей (всего в стране действовало 105 печей), которые выплавляли примерно 5% от общего производства мартеновской стали в стране. Отставали уральские заводы и по техническому уровню, следствием чего явилась очень низкая производительность установленных там мартеновских печей. Средняя годовая производительность одной уральской печи была примерно в 3 раза ниже средней производительности всех печей страны, а по сравнению с мартеновскими печами южных заводов этот показатель был ещё хуже (ниже в 6 раз).

После ввода в действие Надеждинского завода (теперешний г.Серов, Свердловская обл.) и пуска мартеновских печей на нескольких других заводах Урала, в 1897 г. этот регион по выпуску мартеновской стали перегнал центральные и северные районы страны, среднегодовая производительность уральских печей приблизилась к средней по России. Однако металлургическую промышленность Юга России Урал опередить не смог и к началу первой мировой войны он по выпуску мартеновской стали, чугуна и проката оставался на втором месте.

В лидеры металлургической промышленности страны южные заводы вышли в 1890 г., когда они превратились в основных производителей стали в России. Лучшие показатели работы в то время имели южные и польские заводы. Успешная работа польских заводов обеспечивалась за счёт эффективной эксплуатации на заводе Гута-Банкова девяти мартеновских печей, которые в 1893 г. выплавили в среднем по 10 тыс. т стали. В 1903 г. удельный вес южных заводов в производстве мартеновской стали достиг 40%, а в 1913 г. здесь выплавлялось уже половина всей мартеновской стали страны.

Первая мартеновская печь на Юге России была сооружена в 1879 г. на Юзовском заводе (г.Донецк). До конца 80-х годов ХIХ века мартеновский процесс был освоен также на Сулинском заводе (Ростовская область). Мартеновские цехи строились и на других действующих металлургических производствах. Южная металлургия была создана за 10-12 лет с привлечением, в основном, франко-бельгийского капитала. Главной причиной, вызвавшей поток иностранного капитала в регион, явились казённые заказы, обеспечивавшие громадные гарантированные правительством прибыли иностранных инвесторов. Величина прибыли возрастала также за счёт низкого уровня заработной платы в России. Бурному развитию металлургии Юга России способствовало также строительство железной дороги, соединившей железорудные месторождения Кривого Рога с коксующимся углём Донецкого бассейна.

Продолжающееся в 90-х годах на Юге строительство мартеновских цехов было ориентировано на технический уровень европейской металлургии, которая к этому периоду уже существенно отставала от металлургии США. Вновь вводимые мартеновские печи имели садку в пределах от 15 до 35 т, в то время как в США уже работали 50-60-т печи.

В 1900-1910 гг. на заводах Юга нового строительства не было из-за экономической депрессии. С 1911 г. начался некоторый промышленный подъём, который вылился, в основном, в модернизацию старых мартеновских печей с увеличением их садки. Однако время на полноценное развитие было упущено, и начавшаяся реконструкция так и не смогла к началу войны 1914 г. подтянуть технический уровень мартеновского производства к среднеевропейскому уровню.

Исключение составляли Юзовский завод, Мариупольский (г.Мариуполь) и Екатеринославский (г.Днепропетровск) трубопрокатные заводы, на которых в 1912-1913 гг. построили новые мартеновские цехи с печами ёмкостью 50-60 т. Основным видом топлива на южных заводах был генераторный газ. При работе скрап-рудным процессом расходовали 250-270 кг угля на тонну слитков, при работе скрап-процессом - 270-330 кг/т.

На Юге России наиболее крупными были Днепровский (г.Днепродзержинск) и Донецко-Юрьевский (г.Алчевск) заводы, на которых в 1913 г. выплавили по 250 тыс. т мартеновской стали, а также Юзовский завод - 233 тыс. т. Производительность на одного рабочего на этих заводах составляла 400-450 т стали в год. На Урале в 1913 г. на Надеждинском заводе было выплавлено 150 тыс. т мартеновской стали.

Выплавка стали в стране в предвоенном 1913 году достигла 4231 тыс. т. За три года первой мировой войны (1914-1916 гг.) производство стали в стране снизилось на 1%, причём в южных районах, затронутых войной, оно сократилось, а на Урале и Севере возросло. Разрушительные последствия войны в значительной степени сказались в 1917 г., когда производство стали в стране снизилось до 3080 тыс. т. Последовавшая затем гражданская война нанесла тяжёлый ущерб чёрной металлургии - выплавка стали практически была прекращена. В 1919 г. было произведено лишь 199 тыс. т стали и в 1920 г. - 194 тыс. т. В эти годы на Юге сталь выплавляли только на заводе им. Петровского в одной, иногда в двух мартеновских печах. На Урале выплавка стали в 1920 г. составляла всего 13% от довоенного уровня.

После окончания гражданской войны промышленное производство ещё долгое время оставалось в критическом состоянии. Восстановление и частичная реконструкция сталеплавильного производства реально началось лишь в 1923 г. и только в 1928 г. выплавка стали в стране достигла довоенного уровня (4251 тыс. т). Мартеновской стали в этом году было произведено 3750 тыс. т, что составило 88,2% от общей выплавки стали.

Начиная с первой пятилетки (1.10.1928 г. - 1.10.1933 г.), развитию чёрной металлургии уделялось самое пристальное внимание. В первую пятилетку в эту отрасль были вложены огромные капиталовложения. Это позволило приступить к строительству Магнитогорского, Кузнецкого, Запорожского и Криворожского металлургических заводов. Кроме того, было начато строительство завода "Азовсталь" с круным мартеновским цехом, оборудованном большими качающимися печами, в которых перерабатывался чугун с высоким содержанием фосфора. Была проведена комплексная реконструкция Макеевского им. Кирова, Днепродзержинского им. Дзержинского и других металлургических заводов, в результате чего они превратились в современные металлургические предприятия. Ряд уральских заводов - Златоустовский, Надеждинский (Серовский) и др. - были специализированы на выплавку качественных сталей.

Выполнение намеченного плана шло настолько успешно, что уже после первого года пятилетки он был скорректирован в сторону существенного увеличения производственных мощностей строящихся заводов. Например, на Магнитогорском металлургическом комбинате производство мартеновской стали решили увеличить с 325 тыс. т до 1365 тыс. т, а бессемеровской - с 337 тыс. т до 1313 тыс. т. Повторная значительная корректировка плана была осуществлена в 1930 г., когда было принято решение об ускорении строительства Магнитогорского, Кузнецкого и Запорожского металлургических заводов, а также о начале строительства Нижне-Тагильского завода. Тогда же было решено создать вторую металлургическую базу на Востоке страны, соединив богатейшие рудные и угольные месторождения Урала и Сибири.

За годы первой пятилетки было сооружено 69 мартеновских печей, в том числе 42 новых. Практически все печи имели садку 60-75 т, в конце пятилетки в стране имелось лишь три печи с садкой 150 т. В 1933 г. по сравнению с 1928 г. выплавка стали увеличилась на 2629 тыс. т. Прирост шёл в основном за счёт мартеновского металла (2073 тыс. т). Такой скромный прирост выплавки стали объясняется тем, что производственные мощности вновь строящихся заводов вводились в эксплуатацию в основном во второй пятилетке. В первой пятилетке были пущены одна мартеновская печь на Кузнецком металлургическом комбинате (октябрь 1932 г.) и одна мартеновская печь на Магнитогорском металлургическом комбинате (июль 1933 г.).

В плане второй пятилетки (1933-1937 гг.) намечалась ускоренная реконструкция чёрной металлургии, включая завершение строительства второй угольно-металлургической базы на Востоке страны. В это время в стране строились 6 новых крупных металлургических заводов и 13 заводов реконструировались. За счёт этого в чёрной металлургии предполагалось удвоить производственные мощности и ликвидировать диспропорции между мощностью доменных и отстающих от них сталеплавильных и прокатных цехов. Такая интенсивная модернизация позволяла ликвидировать отставание отрасли от общих темпов развития народного хозяйства.

За годы второй пятилетки построили 52 мартеновские печи, среди которых имелись и 300-т печи. В 1937 г. количество печей с садкой 150 т и более возросло до 44. Доля восточных заводов в общей выплавке стали в конце пятилетки составила 33,1%. План выплавки стали в 1937 г. был установлен в размере 17,0 млн. т, фактически было произведено 17,73 млн. т стали. Вместе с тем, отечественное мартеновское производство по технико-экономическим показателям ещё сильно отставало от уровня развитых европейских стран и США.

Третий пятилетний план (1938-1942 гг.) был сорван в связи с началом Великой Отечественной войны. Были оккупированы и практически полностью разрушены южные металлургические заводы, на которых выплавлялось более половины производимой в стране стали. Часть заводов Центра страны некоторое время также не работало. Вся нагрузка легла на восточные заводы, куда были эвакуированы кадры и оборудование некоторых заводов Юга и Центра. Несмотря на экстремальные условия военного времени, на заводах Востока строились новые металлургические агрегаты (29 мартеновских печей), постоянно увеличивалась производительность мартеновских печей. На Кузнецком и Магнитогорском металлургических комбинатах большинство мартеновских печей были переведены на удвоенную садку. За годы войны только по заводам Министерства чёрной металлургии выплавка стали на восточных заводах увеличилась на 56%. Однако даже такой весомый прирост не смог компенсировать потерю южной металлургии. Выплавка стали в военные годы была намного ниже по сравнению с 1940 г. (18,317 млн. т) и в 1945 г. она составляла всего 12,252 млн. т.

Неотложные мероприятия по запуску в работу металлургических предприятий обычно начинались сразу же после их освобождения. Но в полном объёме восстановление разрушенных объектов металлургии, сопровождающееся их модернизацией и реконструкцией, началось в 1946-1947 гг. В некоторых случаях создавались совершенно новые мартеновские цехи (Алчевский завод, мартеновский цех N 1 Макеевского завода им. Кирова и др.). Восстановительный период после Великой Отечественной войны от восстановительного периода 1923-1928 гг. отличался большим объёмом и сокращёнными сроками строительства объектов металлургии.

При выполнении четвёртого пятилетнего плана (1946-1950 гг.) разрушенные заводы были восстановлены. Продолжалось новое строительство, которое должно было увеличить в 1950 г. производство стали до 25,4 млн. т. Фактически в 1950 г. выплавка стали составила 27,329 млн. т.

Пятым пятилетним планом (1951-1955 гг.) предусматривалось увеличение производства стали на 62% (до 44, 27 млн. т), фактически выплавка стали возросла на 65% (до 45,271 млн. т. В этой пятилетки основной прирост производства шёл за счёт интенсификации работы мартеновских печей, увеличения веса садки, совершенствования технологии и конструкции мартеновских печей и механизации трудоёмких процессов. Новое строительство велось на уже существующих заводах, что позволило очень быстро и с наименьшими затратами существенно наращивать объёмы производства. Были созданы мощные типовые цехи с печами ёмкостью 250 т и начато строительство 500-т печей.

Интенсивное увеличение парка мартеновских печей в Советском Союзе продолжалось до 1964 г., когда был пущен последний мартеновский цех на Карагандинском металлургическом заводе. В последний период строились крупнотоннажные мартеновские печи, включая печи ёмкостью 900-т (3 печи на Магнитогорском металлургическом комбинате и 3 печи на заводе им. Ильича). Доля мартеновской стали в общей выплавке превышала 80%, причём примерно 75% мартеновской стали получали скрап-рудным процессом на металлургических заводах полного цикла.

В дальнейшем рост производства стали осуществляли за счёт совершенствования технологии и интенсификации процесса. В 1971 г. Советский Союз, который после второй мировой войны по количеству выплавляемой стали неизменно занимал второе место после США, вышел на первое место в мире. В тот год в СССР было выплавлено 121,7 млн. т стали, а в США - 111,6 млн.т. Вплоть до распада Советского Союза в 1991 г. он по этому показателю был мировым лидером. Максимальное количество стали (160 млн. т) было выплавлено в нашей стране в 1988 г. Несколько десятилетий СССР занимал также первое место по техническому уровню мартеновского производства и производительности печей.

Фундаментом для столь успешного развития мартеновского производства и всей металлургии в целом явились научные исследования, прежде всего в области физической химии и теплотехники. Основы металлургии чугуна и стали как науки разработали В.Е.Грум-Гржимайло, А.А.Байков, М.А.Павлов. В советское время сформировалась высокопрофессиональная школа теории металлургических процессов, представителями которой были М.М.Карнаухов, А.М.Самарин, К.Г.Трубин, Н.Н.Доброхотов, И.Г.Казанцев, С.Т.Ростовцев, А.Н.Морозов, В.А.Ефимов, М.Я.Меджибожский и многие другие. Из зарубежных учёных заметный вклад в развитие металлургической науки внесли Г.Шенк (ФРГ), Д.Чипмен, Д.Эллиотт (США), С.Матоба (Япония) и другие.

Универсальность мартеновского процесса и его технологическая гибкость позволили ему занять ведущее положение во всех странах мира. Характерной чертой развития данного процесса являлось непрерывное совершенствование техники и технологии, которое выражалось в:

- увеличении ёмкости и технической оснащённости агрегатов;

- улучшении конструктивных параметров печей с учётом изменяющихся условий их работы;

- повышении термической мощности печей и разработке более эффективных тепловых режимов;

- применении более стойких огнеупоров;

- переводе печей на отопление высококалорийным топливом;

- применении кислорода для интенсификации тепловой работы печи и продувки ванны.

Одним из основных направлений в развитии отечественного мартеновского производства было увеличение ёмкости и мощности агрегатов. Если к началу Великой Отечественной войны большинство печей имели ёмкость не более 200 т, то в последующий период картина существенно изменилась. Максимальный тоннаж вновь вводимых печей возрос до 900 т, а значительная часть ранее построенных печей была реконструирована для работы с удвоенной (либо заметно увеличенной) садкой. Увеличение садки обеспечивалось соответствующей реконструкцией верхнего и нижнего строения печи. При удвоении садки производительность печей увеличивалась примерно на 40%.

Крупными мероприятиями, обеспечивающими значительное увеличение производительности печей были перевод их на основные огнеупоры, использование высококалорийного топлива и применение кислорода для интенсификации тепловой работы печей и продувки ванны.

Первые магнезитохромитовые своды появились в СССР в 1949 г. (на 6-7 лет раньше, чем в передовых капстранах). Стойкость таких сводов в 2,5 раза превышала стойкость динасовых. На 200-т печах она составляла 600-700 плавок, на 400-т печах - 450-500 плавок. Для ликвидации возникшей диспропорции в стойкости верхнего и нижнего строения горячо работающих печей стали применять основные материалы и для нижнего строения печей: стен и сводов шлаковиков и регенераторов, а также верхних рядов насадок (форстерит). Появившаяся возможность повысить температуру в рабочем пространстве печей позволила увеличить их производительность на 5-10% и снизить простои на 3-4%. Широкое распространение основные своды получили в годы пятой пятилетки (1951-1955 гг.). К 1960 г. все мартеновские печи страны были переведены на основные своды.

До 20-х годов прошлого века основным топливом мартеновских печей всех стран был генераторный газ. Затем в СССР на заводах с полным металлургическим циклом получило распространение отопления мартеновских печей коксодоменной смесью. Переход на отопление мартеновских печей высококалорийным топливом начался в 50-е годы ХIХ века после открытия ряда крупных месторождений природного газа. Этот перевод позволил упростить конструкцию нижнего строения печей и создал более благоприятные условия для увеличения ёмкости печей и интенсификации их работы.

Кардинально мартеновские технологии изменились после начала промышленного использования в чёрной металлургии кислорода. В нашей стране первое предложение по использованию кислород в мартеновском производстве было сделано К.Г.Трубиным в 1926 г. Кислород предлагалось вводить в рабочее пространство мартеновской печи в качестве распылителя мазута в топливных форсунках. Это предложение было опробовано в 1933 г. на заводе "Красное Сормово". На опытных плавках продолжительность плавки была сокращена на 11,6% и расход топлива снижен на 14,4%. Последующие опыты, проведенные в 1946-1950 гг. на заводе "Серп и Молот", окончательно подтвердили эффективность ввода кислорода непосредственно в факел горения. При обогащении вентиляторного воздуха кислородом до 25% производительность печей возрастала на 20% и расход топлива снижался на 10-15%. При повышении степени обогащения до 30% и выше производительность печей повышалась, как минимум, в 1,5 раза, а расход топлива снижался на 20% и более.

Были разработаны также технологии подачи кислорода непосредственно в ванну. Впервые в 1933 г. это сделал инженер Н.И.Мозговой. Он рекомендовал несколько методов интенсификации плавки стали кислородом, обратив особое внимание на прямое окисление сталеплавильной ванны. Впоследствии при внедрении продувки ванны кислородом на мартеновских печах было установлено, что повышение производительности печей и снижение расхода топлива на единицу расходуемого кислорода при подаче его в ванну вдвое выше, чем при подаче в факел с обогащением воздуха до 25%. При интенсивности продувки ванны до 10 м³/т?час производительность печей поднималась на 40-70%, а расход топлива снижался на 25-50%.

На практике кислород стали применять комбинировано - для подачи в факел и для продувки ванны. Такой метод работы обеспечил более высокие показатели работы по сравнению с технологиями, когда кислород используется только для подачи в факел или только в ванну. Комбинированный метод позволил реализовать огромные потенциальные возможности мартеновских печей по производительности. На некоторых экспериментальных печах США, Канады и Советского Союза была достигнута производительность, в 2-3 раза превышающая производительность обычных мартеновских печей.

Вместе с тем, интенсификация мартеновского производства создала ряд новых проблем. Наиболее серьёзной из них стала неприспособленность конструкции мартеновских печей к новой технологии. При продувке ванны кислородом образовывалось большое количество плавильной пыли, которая забивала ячейки насадок регенераторов, резко увеличивая их сопротивление. В результате ухудшался теплообмен в насадках и, соответственно, тепловая работа печи, что вынуждало увеличивать расход жидкого чугуна и осложняло ход технологического процесса. Кроме того, занос насадок приводил к повышению давления в рабочем пространстве печи, что сопровождалось увеличением количества неорганизованных выбросов дымовых газов на рабочую площадку цеха и существенным снижением стойкости свода. Увеличение проходного сечения ячеек насадок несколько замедляло скорость их заноса плавильной пылью, но одновременно ухудшало тепловую работу печи и технико-экономические показатели производства.

Поэтому с момента появления кислородной технологии велись исследования по созданию агрегата, конструктивно более приспособленного к такой технологии. Одним из таких решений стали двухванные печи, получившие с середины 60-х годов прошлого века широкое распространение в Советском Союзе. В двухванных печах отсутствовали регенераторы, а принцип регенерации тепла в них был заменён предварительным нагревом шихты в соседней ванне отходящими из продувочной ванны технологическими газами. Такая конструкция позволила в 2-4 раза увеличить производительность по сравнению с мартеновскими печами и в несколько раз снизить удельный расход топлива. К числу дополнительных преимуществ этих печей относятся высокая их стойкость и, соответственно, низкий расход огнеупоров.

Двухванные печи имели целый ряд недостатков, основным из которых являлось намного большее по сравнению с мартеновскими печами выбивание запылённых газов на рабочую площадку цеха вследствие практически полного отсутствия организации движения технологических газов в их рабочем пространстве. Отказ от принципа регенерации тепла существенно снизил тепловой потенциал двухванных печей. По этой причине расход чугуна на них увеличился более чем на 150 кг/т стали по сравнению с мартеновскими печами, при прекращении продувки отсутствовала возможность нагрева металла, что приводило к снижению возможности синхронизации процессов обезуглероживания и нагрева и, как следствие, к передуву плавок с соответствующим снижением выхода годного. Расход металлошихты на двухванных печах был более чем на 50 кг/т стали выше по сравнению с мартеновскими печами. На этих печах также существовали серьёзные проблемы с качеством металла и сортаментом выплавляемых сталей. В целом работа двухванных печей значительно ухудшала технико-экономические показатели мартеновских цехов.

Сталеплавильное производство является ключевым переделом в цепи технологических процессов чёрной металлургии, и от его состояния зависит эффективность работы всей отрасли. С 50-х годов прошлого века существовали три конкурирующие способа выплавки стали (мартеновский, конвертерный, электросталеплавильный). В создавшейся ситуации исследователи стремились объединить преимущества этих способов в одном универсальном процессе, позволяющем с наибольшей эффективностью перерабатывать любые местные сырьевые материалы и выплавлять сталь всех марок. Наиболее успешно эту задачу решил английский учёный А.Джексон, сформулировавший следующие признаки идеального сталеплавильного процесса:

1. При необходимости производить быструю завалку шихты.

2. Обеспечивать требуемый анализ стали без науглероживания металла при выпуске, выплавлять сталь с низким содержанием углерода, фосфора и азота и производить все легированные стали, которые могут выплавляться под окислительным шлаком.

3. Работать со сменой шлака и с производством товарного фосфористого шлака при чугуне соответствующего состава.

4. Плавку выпускать через выпускное отверстие, чтобы при необходимости использовать конечный шлак для следующей плавки.

5. Должна иметься возможность для обогрева топливом в степени, достаточной для поддержания температуры ванны в период рафинирования на уровне, требуемом ходом сталеплавильного процесса, а также при необходимости для нагрева холодного лома и для наварки заправочных материалов, когда в этом есть потребность.

6. Применять кислород в достаточном количестве для продувки ванны и для обогащения воздуха для горения.

7. Использовать всю потенциальную энергию окиси углерода, выделяющейся из ванны, в самом рабочем пространстве, чтобы получаемое при этом тепло участвовало непосредственно в процессе.

8. По возможности возвращать часть физического тепла газов, покидающих систему печи, в рабочее пространство.

9. Иметь тепловой баланс, позволяющий производить корректировку добавками руды или скрапа.

10. Обладать обширными площадями по границам раздела металл-шлак и металл-газ. Наиболее эффективно это требование выполняется при большой площади пода и мелкой ванне.

11. Обеспечивать высокую степень производительности сталеплавильного цеха.

На основе этих требований А.Джексон сделал вывод, что условиям идеального сталеплавильного процесса в наибольшей степени отвечает качающаяся мартеновская печь, приспособленная для использования в значительной степени кислорода, как для продувки, так и для интенсификации горения. С учётом этих рекомендаций в Англии были спроектированы и построены печи "Аякс". Первая печь была построена в январе 1958 г., до 1962 г. количество печей возросло до шести. Основным конструктивным отличием этих печей было наличие у них с каждой стороны двух регенераторов, один из которых находился в работе, а второй - на очистке от плавильной пыли и ремонте. После заноса ячеек насадок работающего регенератора плавильной пылью производилось переключение регенераторов при помощи подвижных вертикальных каналов.

Таким образом, на протяжении всей кампании печи "Аякс" поддерживался её высокий тепловой потенциал. Термический коэффициент полезного действия на таких печах очень высокий, и использование тепла выделяющейся из ванны окиси углерода больше, чем в других кислородных процессах. Процесс "Аякс" в зависимости от обстоятельств мог изменяться от чисто кислородного до обычного мартеновского. В 60-е годы прошлого века в Англии работало шесть таких печей и планировалось строительство новых. Опыт их эксплуатации показал, что при относительно небольших капитальных затратах на перестройку мартеновских печей производительность новых печей может быть увеличена вдвое со значительным снижением эксплуатационных расходов и сохранением всех преимуществ мартеновских печей.

При создании печи "Аякс" были учтены все известные средства повышения эффективности работы и созданы условия для применения кислорода различными способами. Такая печь позволяет использовать все преимущества от применения кислорода и одновременно сохраняет гибкость мартеновского процесса. Технологический процесс проводится в печи конструктивно схожей с мартеновской, но для большей части его цикла он идентичен с кислородными процессами производства стали. Лишь во время заправки, завалки и конца доводки он подобен мартеновскому процессу.

Как известно, основными инструментами технологии выплавки стали является нагрев металла и использование интенсификаторов процесса. Из всех методов нагрева самым эффективным и экономичным является нагрев ванны факелом, образованным путём сжигания природного топлива в нагретом воздухе. При этом химическая энергия природного топлива без каких-либо дополнительных преобразований превращается непосредственно в тепловую, обеспечивая по сравнению с другими методами наивысший термический коэффициент полезного действия процесса нагрева. Такой нагрев можно осуществить только в подовых печах, где факел омывает всю площадь ванны и равномерно воздействует на шихтовые материалы плавки. Из интенсификаторов процесса наиболее эффективным является кислород.

Именно использование этих инструменты позволили столь успешно реализовать процесс "Аякс". Но в этих печах для решения проблемы стабилизации сопротивления дымоотводящего тракта по ходу кампании печи потребовались дополнительные материальные затраты.

Наиболее полно требованиям идеального сталеплавильного процесса отвечают подовые прямоточные печи, в которых предусмотрено сохранение высокого теплового потенциала. Первая экспериментальная подовая прямоточная сталеплавильная печь работала на заводе Jones and Zanghlin Steel Corp. (США) в 1938 г. Технологические газы в рабочем пространстве этой печи проходили только в одном направлении. Печь была оборудована установленным в дымовой трубе рекуператором, в котором вентиляторный воздух нагревали до 600^оС. Печь имела ёмкость 4 т и отапливалась природным газом. Соотношение чугуна и скрапа в шихте в среднем было 50 на 50. Несмотря на относительно низкую температуру подогрева воздуха плавки шли горячо. Этому способствовали отсутствие окислителей в завалке, химически горячий чугун и относительно мелкая ванна. Скорость выгорания углерода в доводку была 0,60%/час, что более чем в два раза выше по сравнению с мартеновскими печами, работающими без использования кислорода. На экспериментальной печи кислород также не применялся. Выплавлялись низко-средне- и высокоуглеродистые стали, а также легированные. Качество металла было не ниже мартеновского.

Идея подовой прямоточной сталеплавильной печи получила своё дальнейшее развитие при внедрении в практику сталеварения кислорода. В СССР на конструкцию высокопроизводительной энерго- и ресурсосберегающей экологически чистой подовой печи в 1960-1961 гг. были получены два авторских свидетельства. Отличие такой печи состоит в том, что вентиляторный воздух в ней нагревается в двух отдельно стоящих кауперах. В современных кауперах, выполненных из динаса, можно подогревать воздух до 1400-1500^оС. Воздух с такой температурой не уступает по эффективности техническому кислороду. Термический коэффициент полезного действия кауперов достигает уровня 0,8 и выше. Кауперы работают без остановки на ремонт до 20 лет.

Рабочее пространство печи выполнено сходным с мартеновским. Печь выполнена без регенераторов, что исключает занос дымового тракта и обеспечивает стабильные показатели работы по ходу всей её кампании. Подовая прямоточная сталеплавильная печь отапливается с одной стороны, а дым удаляется с другой. Благодаря отсутствию регенераторов и реверса пламени упрощается конструкция печи, появляется возможность интенсифицировать процесс до очень высокого уровня и практически исключаются выбросы дымовых газов на рабочую площадку цеха. На печах садкой 250-300 т годовая выплавка стали может составлять 600-800 тыс. т. При проектной проработке было определено, что на 900-т печи при длительности плавки 4,5 часа часовая производительность будет 200 т и годовая - 1,7 млн. т стали.

Преимуществом печей подобного типа является то, что в них можно вести скрап-рудный процесс при любом содержании скрапа в шихте. Горячий кауперный воздух обеспечивает получение высокого теплового потенциала при сжигании топлива. Помимо этого, наличие в рабочем пространстве скоростного высокотемпературного омывающего всю ванну воздушного потока обеспечивает эффективное сжигание окиси углерода непосредственно у зеркала ванны, дополнительно форсируя её нагрев.

На такой печи используются элементы мартеновской и конвертерной технологий. Теплотехнический период плавки проводится по мартеновской технологии, при которой с наивысшим эффектом используется природное топливо. В технологический период, подобно конвертерному процессу, интенсификация процесса продувкой металла кислородом ограничивается лишь уровнем организации работ в цехе. После прекращения продувки по мартеновской технологии проводится операция чистого кипения, во время которой металл очищается от избыточных газов и неметаллических включений, приближаясь к равновесному состоянию. Это позволяет при выплавке стали массового сортамента получать металл требуемого качества, не прибегая к внепечной обработке.

Это направление развития сталеплавильного производства получило одобрение на конференции сталеплавильщиков в г.Донецке в 1962 г., по нему были выполнены научно-исследовательские и проектные работы. Предложенные печи, позволяющие реализовать идеальный (универсальный) сталеплавильный процесс, имеют следующие основополагающие характеристики: подовая печь; высокоэффективный нагрев ванны природным топливом; использование в значительной степени кислорода для продувки ванны и интенсификации горения. Указанные технические решения позволяют существенно снизить затраты энерго- и материалоресурсов, выполнять заказы потребителей, они также соответствуют экологическим требованиям.

Итак, с момента появления конвертерного процесса учёные не имели по отношению к нему никаких иллюзий. Производственники также восприняли этот процесс неоднозначно. Несмотря на начатое с 1952 г. промышленное использование кислородно-конвертерного процесса, выплавка стали в мартеновских печах во всех странах на протяжении многих лет не только не сокращалась, но даже возрастала в абсолютном количестве. Металлурги-профессионалы прогнозировали, что мартеновский процесс сохранит своё ведущее положение в сталеплавильном производстве ещё в течение длительного времени. На создание кислородных процессов именно в подовых печах, конструктивная основа которых бралась из мартеновских печей, были направлены исследования многих сталеплавильщиков. Для них было очевидно, что подовые сталеплавильные процессы могут обеспечить наивысшую рентабельность металлургического производства.

Однако по конъюнктурным причинам это направление оказалось уязвимым. Зависимость развитых стран от импорта нефти и постоянный рост цен на неё вынудили эти страны усилить внимание к сталеплавильным процессам, в которых не используется в качестве топлива жидкое топливо. Эта переориентация приняла необратимый характер после энергетических кризисов 1973 и 1979 годов, во время которых полностью прекращались поставки арабской нефти в развитые страны. Во время кризисов все промышленные производства, использующие в технологических процессах нефть, были буквально парализованы. В том числе пострадало и мартеновское производство, так как большинство мартеновских печей в этих странах отапливались мазутом. Поэтому было принято стратегическое решение о прекращении использования нефти в технологических процессах чёрной металлургии. В рамках этого решения начался интенсивный вывод из эксплуатации мартеновских печей. К 1983 г. доля мартеновского производства в выплавке стали в США сократилась до 7%, а в странах ЕЭС и Японии оно было ликвидировано. Была прекращена эксплуатация и печей "Аякс".

В этих странах приоритетное развитие получили конвертерный и электросталеплавильный процессы. Устранение зависимости от экспортёров нефти позволило избежать глобальных кризисов в промышленности. Вместе с тем, известно, что конъюнктурные решения в технике, не учитывающие реальные экономические показатели технологических процессов, приводят к негативным последствиям. И они наступили в чёрной металлургии. Развиваемые в этих странах процессы оказались нерентабельными. Такое решение было принято осознано. В многочисленных публикациях по этому вопросу именно необходимость устранить зависимость от экспортёров нефти называлась основной причиной переориентации технологических процессов.

Вместе с тем, сталеплавильное производство является ключевым переделом в цепи технологических процессов чёрной металлургии. В нём концентрируются основные материальные и энергетические ресурсы отрасли, эффективность которой напрямую зависит от вида материалов и энергоносителей, используемых в сталеплавильном переделе. В качестве примера можно сравнить чугун с металлоломом и электроэнергию с природным топливом. Капиталоёмкость чугуна более чем на порядок выше этого показателя для металлолома. Текущие затраты на выплавку чугуна также на порядок выше по сравнению с расходами на сбор, подготовку и транспортировку металлолома. Тепловой эквивалент, полученный из электроэнергии, в 4-8 раз дороже теплового эквивалента природного топлива. С учётом только этих факторов становится очевидным, что процессы с высоким содержанием чугуна в шихте (конвертерный) и использующие в качестве энергоносителя электроэнергию (электросталеплавильный) нельзя отнести к разряду эффективных. Кроме этого, этим процессам присущ ещё целый ряд недостатков.

Конвертерный процесс характеризуется большой энерго- и материалоёмкостью и худшими комплексными показателями по экологии. Он имеет существенные ограничения по составу шихты, сортаменту выплавляемой стали, качеству флюсующих материалов и чистоте кислорода. При этом, по сравнению с мартеновским процессом, использование более качественных материалов и более высокие затраты на конвертерную технологию позволяют получить фактически полупродукт, который с дополнительными затратами на внепечную обработку необходимо перерабатывать в готовую сталь.

Электросталеплавильный процесс, помимо дороговизны энергоносителя, имеет более высокий уровень содержания сопутствующих элементов и повышенное содержание азота.

Использование затратных сталеплавильных процессов оказало существенное влияние на экономику чёрной металлургии развитых стран. Крупные интегрированные заводы, на которых конвертерный процесс получил ведущее положение, не смогли конкурировать на свободном рынке и после ликвидации мартеновского производства существовали лишь благодаря государственному протекционизму, заключающемуся в введении системы квот и субсидий. Одновременно сокращали мощности нерентабельного сталеплавильного производства. Кроме того, были свёрнуты наиболее капиталоёмкие и наименее рентабельные сырьевые производства. В шести наиболее развитых странах (США, Япония, ФРГ, Франция, Англия, Италия) в 1983 г. при общем производстве стали 265 млн. т было добыто всего 53,7 млн. т железной руды. Остальную руду импортировали в основном из Австралии и Бразилии. Высокое содержание железа в этой руде позволило применять её в аглошихте или в доменных печах без предварительного обогащения, что снижает стоимость её переработки. Коксующийся уголь в эти страны также поступал в основном по импорту.

Несмотря на такие радикальные решения, металлургия развитых стран не стала рентабельной. Так, по данным объединённой Европейской комиссии в Брюсселе в период с 1980 г. и до конца 1985 г. (период полной ликвидации мартеновского производства) общая сумма субсидий в чёрную металлургию ЕЭС составила 75 млрд. марок ФРГ. За этот же период мощности по производству стали были сокращены с 205 до 168 млн. т. Комиссия потребовала дальнейшего сокращения мощностей и отмену квот, однако крупные металлургические фирмы возражали против отмены квот, всячески демонстрируя, что в условиях свободного рынка они просто не выживут.

В США за 1980-1986 гг. убытки составили 12 млрд. долл., задолженность превысила 5 млрд. долл. И также сокращались производственные мощности. По мнению деловых кругов США протекционизм в отношении интегрированных заводов обошёлся потребителям стали в США в миллиарды долларов и нанёс ущерб экономике страны в целом.

Не избежала финансовых трудностей и чёрная металлургия Японии, в наибольшей степени использовавшая новейшие технические достижения. В 1986 г. пять крупнейших фирм этой отрасли потерпели убытки в размере 400 млрд. иен, планировалось сокращение производства стали.

Для исправления создавшегося положения с момента переориентации на новые сталеплавильные процессы делались многочисленные попытки заменить дорогостоящие энергоносители в конвертерном и электросталеплавильном переделах на природное топливо. Однако неприспособленность конструкции конвертеров и электропечей к эффективному сжиганию такого топлива не позволила получить ощутимого положительного результата.

Не найдя пути эффективного снижения себестоимости продукции чёрной металлургии, развитые страны пошли по пути диверсификации производства. Крупные фирмы начали производство на своих предприятиях высокорентабельной продукции: компьютеров, полупроводников, керамики и др. Доля стальной продукции этих фирм в суммарных объёмах продаж снизилась до 50%, а на некоторых и до 30%. Прибыль, получаемая от рентабельных производств, позволила покрыть убытки от производства металлургической продукции и, соответственно, отказаться от государственных субсидий. Вместе с тем, металлургическая продукция, как была убыточной, такой и осталась. Проблемы затратного пути развития чёрной металлургии лишь загнали вглубь и, в конечном счёте, пострадали экономика и экология этих стран.

В Советском Союзе не было проблем с использованием нефтепродуктов в чёрной металлургии. Несмотря на это, был выбран зарубежный затратный вариант развития сталеплавильного производства. Поводом для решения о ликвидации мартеновского производства стал повторяющийся на протяжении нескольких десятилетий в официальных директивных документах тезис: "конвертерный процесс передовой и прогрессивный - мартеновский процесс устаревший и загнивающий". В приведенном тезисе отсутствовал какой-либо технический смысл, он не отражал реальное состояние отечественной чёрной металлургии.

Несмотря на серьёзность намерений повторить зарубежный путь за столь же короткий срок не удалось. СССР ориентировался на собственное производство сырья для чёрной металлургии. Отечественная руда имела содержание железа не более 35%, поэтому для производства 1 т чугуна расходовалось 2,8 т руды. Для сравнения - в развитых странах для этого использовали всего лишь 1,5 т богатой импортной руды. В то время в СССР добывали до 250 млн. т руды. Соответственно, требовались огромные мощности по её добыче и обогащению. Значительные мощности потребовались и в угольной отрасли, так как весь уголь был тоже собственного производства. Почти все крупные металлургические комбинаты в Советском Союзе были расположены на значительном расстоянии от поставщиков сырьевых материалов. Большие объёмы добычи, необходимость глубокого обогащения сырья и дальние перевозки существенно повышали затраты на производство чугуна и увеличивали выброс вредных веществ в окружающую среду.

Курс на увеличение производства конвертерной стали потребовал наращивания мощностей по выплавке чугуна с соответствующим развитием агломерационного и коксохимического производств. Это также потребовало больших капиталовложений. В развитых странах имела место обратная тенденция. Например, в США с 1975 по 1983 гг. производство чугуна снизилось в 1,6 раза (с 72,5 до 44,3 млн. т).

Необходимость вклада огромных капиталовложений в неэффективный в наших условиях сырьевой комплекс и в производства, связанные с выплавкой чугуна, существенно ограничила возможности по созданию мощностей конвертерного передела. Для нашей страны такая модернизация оказалась настолько затратной, что просто не хватало средств на её осуществление. Поэтому ликвидация мартеновского производства проходила довольно медленно и вплоть до распада СССР производство стали в подовых печах занимало ведущее положение. Не последнюю роль в этом сыграло наличие в достаточном количестве собственных нефти и газа, которые создали необходимые условия для работы мартеновских цехов.

Сложившаяся ситуация благоприятно сказалась на экономике чёрной металлургии, так как себестоимость мартеновской стали, которая в те годы выплавлялась уже не по оптимальной технологии, всё равно была на 15% ниже конвертерной. Следствием эффективной работы мартеновского передела явилось непрерывное увеличение прибыли, достигающей 10 млрд. руб. в год (в ценах 1991 г.). Отчисления в государственный бюджет превышали объём финансирования из централизованных источников - отрасль была рентабельной.

Итак, следствием ликвидации подовых процессов выплавки стали в развитых странах стал кризис отрасли, сохранение в достаточно больших объёмах этих процессов в СССР позволило сохранить эффективность металлургического производства.

Из чего складывалась более высокая эффективность подовых процессов в нашей стране? Это, прежде всего их более низкая материалоёмкость. В мартеновском переделе расход чугуна на 250 кг/т стали был ниже по сравнению с конвертерным. Для стандартных цехов производительностью 5 млн. т стали в год эта разница составляла 1 млн.т чугуна. А замена 1 млн. т чугуна на металлолом даёт экономию руды - 2,8 млн. т, коксующегося угля - 1,1 млн. т, известняка - 0,4 млн. т. К этому следует добавить разницу в расходе металлошихты более 2% в пользу мартеновского передела.

Энергоёмкость мартеновского передела (с учётом всей совокупности внутриотраслевых пропорций и межотраслевых связей по технологической цепочке от добычи руды до производства стали) составляла 821 кг условного топлива на тонну стали, что на 122 кг или 13% меньше по сравнению с конвертерным переделом (943 кг).

Высокая энергоёмкость конвертерного передела предопределила его худшие показатели по экологии. Величина комплексных приведенных выбросов в атмосферу (с учётом вредности веществ, входящих в выбросы, загрязнений атмосферы при производстве всех материалов и энергоносителей, используемых в сталеплавильных процессах) в конвертерном переделе была равна 1506 кг/т стали. В мартеновском переделе эта величина составляла 1320 кг/т стали, причём в её подсчёт были включены и комплексные выбросы входящих в состав мартеновских цехов экологически грязных двухванных печей (1739 кг/т стали). Это объясняется тем, что 72% выбросов в атмосферу приходится на производства, связанные с выплавкой чугуна, а в конвертерном процессе, как показано выше, расход чугуна значительно больше чем в мартеновском.

После распада СССР в России процесс ликвидации мартеновского производства многократно ускорился. В настоящее время лишь на трёх крупных заводах полного цикла осталось в работе несколько мартеновских печей. Доля затратных процессов в общей выплавке стали неуклонно увеличивается. При этом не принимается во внимание очевидное положение, что при выборе стратегии и темпов замены старых процессов новыми следует руководствоваться в первую очередь экономическими и экологическими показателями.

В более широком контексте при выборе различных способов производства стали необходимо оценить: состояние сырьевой базы, энергоёмкость и материалоёмкость процессов, металлическую садку и производительность агрегатов, производительность и условия труда персонала, экологические показатели процессов, возможность обеспечения высокого качества широкого сортамента выплавляемых сталей, степень механизации и автоматизации выплавки и разливки стали, себестоимость стали, возможность использования имеющихся зданий и оборудования для осуществления новых способов производства стали.

Уже давно стало очевидно, что существующие в мартеновских цехах плавильные агрегаты не отвечают современным требованиям к технологическим процессам. Работы по созданию нового процесса в подовых печах, в наибольшей степени отвечающего вышеперечисленным требованиям, как уже отмечалось, в СССР были прекращены в 60-х годах прошлого века. Предлагавшиеся же неоднократно замены мартеновских и двухванных печей конвертерами или электропечами включали значительную перестройку зданий мартеновского цеха, замену оборудования, изменение существующих схем грузопотоков и энергообеспечения. Фактически модернизация превращалась в новое строительство, требующее огромных капиталовложений, и поэтому ни один вариант такой реконструкции не был осуществлен.

Уничтожение в новейшей истории России мартеновских цехов и, следовательно, огромных капиталовложений нельзя отнести к разряду оправданных решений. При научно-обоснованном, а не конъюнктурном подходе к решению их судьбы, они могли бы в течение длительного времени с большой пользой работать на экономику страны. Пока окончательно не утеряно производство стали в подовых печах, считаем целесообразным вернуться к созданию нового современного сталеплавильного процесса на их основе.

Основой разработки может стать высокопроизводительный энерго- и ресурсосберегающий экологически чистый подовый кислородно-топливный агрегат с подогревом воздуха в отдельно стоящих воздухонагревателях. В этом агрегате объединены преимущества конвертерного и мартеновского переделов. Подобно конвертерам, в нём достигается высокая степень интенсификации процесса и соответствующая производительность. От мартеновских печей агрегат сохранил:

- высокий тепловой потенциал, позволяющий перерабатывать шихту с любым содержанием чугуна, вплоть до его полного отсутствия;

- возможность переработки всех видов лома, в т.ч. неподготовленного;

- менее жёсткие требования к качеству флюсующих (использование известняка) и кислорода (концентрация 95% и ниже);

- возможность выплавки в таком агрегате стали всего марочного сортамента мартеновского цеха;

- возможность проведения полноценного чистого кипения, позволяющего привести металл в равновесное состояние и, при выплавке стали массового сортамента, обойтись без внепечной обработки, что дополнительно снижает затраты на выплавку стали.

Возможность работать при любом содержании чугуна позволит иметь оптимальное соотношение чугуна и лома в шихте - по 50%. При таком соотношении устраняются многие технологические, экологические и экономические проблемы. Шведский учёный С.Экеторп также пришёл к выводу, что в перспективе наиболее вероятна работа сталеплавильных агрегатюв на шихте такого состава.

Наличие в рабочем пространстве организованных газовых потоков обеспечит удаление дыма из агрегата без его выбросов на рабочую площадку цеха.

Предлагаемые агрегаты вписываются в существующие пролеты мартеновских цехов на месте ликвидируемых мартеновских и двухванных печей и без каких-либо изменений могут использовать имеющиеся в цехе оборудование, энергообеспечение и грузопотоки.

Новым конструктивным элементом агрегата являются два воздухонагревателя кауперного типа, устанавливаемые с полным обеспечением безопасной работы непосредственно у агрегата и обеспечивающие подогрев 40-50 тыс. м3/час технологического воздуха до температуры 1100^оС (у головки агрегата). По сравнению с доменными воздухонагревателями предлагаемые будут иметь значительно меньшие габариты, вследствие небольшого количества дутья и сокращения времени периодов нагрева насадки и нагрева воздуха. Выбранная ёмкость агрегата составляет 300 т. Длительность плавки при любой шихтовке равна 3-м часам. При весе годных слитков 277,2 т и простоях 10% от календарного времени годовое производство агрегата составит 730 тыс. т.

Длительность периодов плавки при всех принятых соотношениях чугуна и лома (от 74 до 52%) в шихте составит (час.-мин.):

заправка 0-15

завалка 0-40

прогрев 0-25

заливка чугуна 0-15

плавление 0-45

доводка I (продувка) 0-20

доводка II (чистое кипение) 0-20

вся плавка 3-00

Затраты на реконструкцию печного пролета включают строительство воздухонагревателей и замену существующих двухванных и мартеновских печей на кислородно-топливные агрегаты. Ориентировочная стоимость одного блока кауперов по укрупненным показателям составляет 700 тыс. руб. (в ценах 1982 г). Затраты на сооружение собственно агрегатов сопоставимы со стоимостью капитальных ремонтов мартеновских печей.

Оценочные калькуляции себестоимости стали, выполненные в ценах 1995 г, показали, что по сравнению с базовыми показателями цеха на одном агрегате при производстве 730 тыс. т/год стали могут быть получены следующие экономические эффекты:

Показатели Варианты

Количество чугуна в шихте, % 74 60 52

Экономический эффект, млн. долл/год 10 22 27

Для оценки существующего в настоящее время положения в мартеновских цехах и корректировки персоналом ещё существующих мартеновских цехов экономических эффектов приводим расчетные показатели материальных и тепловых балансов кислородно-топливного агрегата:

Показатели Варианты

Количество чугуна в шихте, % 74 60 52

Расход чугуна, кг/т 781,4 633,1 550,1

Расход металлолома, кг/т 274,5 422,1 508,0

Расход ферросплавов, кг/т 18,0 18,0 18,0

Расход руды, кг/т 54,0 42,6 31,7

Расход известняка, кг/т 68,7 60,0 52,7

Расход извести, кг/т 6,8 6,8 6,8

Удельный расход топлива, кг/т 59,6 73,3 79,6

в т.ч. расход природного газа, м³/т 42,0 50,7 54,7

расход мазута, кг/т 8,6 11,2 12,6

Расход кислорода, м³/т 41,2 39,5 37,0

в т.ч. в факел 16,0 17,9 19,0

в ванну 25,2 21,6 18,0

Необходимый удельный расход мазута (8,6-12,6 кг/т стали) настолько низок, что вполне реально осуществить указанный сталеплавильный процесс не только в нашей стране, но и в странах-импортёрах нефти, если они сохранили у себя какое-то количество мартеновских цехов.

Можно ожидать существенного сокращения выбросов вредных веществ в атмосферу. В прямоточном кислородно-топливном агрегате нет перекидки клапанов и, соответственно, не нарушается режим сжигания топлива. Поэтому в нём выбросы окиси углерода (СО) будут отсутствовать полностью. Основным фактором, способствующим образованию оксидов серы (SO₂) является топливо, и прежде всего мазут. Поэтому пропорционально снижению расхода мазута в прямоточном агрегате можно ожидать снижение количества оксидов серы в 3-4 раза. В мартеновских печах наиболее сложно было бороться с выбросами оксидов азота (NO_х). В связи с многократным снижением расхода топлива в рабочем пространстве прямоточного агрегата количество выбросов оксидов азота сократится более чем в 3 раза. Количество плавильной пыли в отходящих газах будет находиться в пределах санитарных норм, если за прямоточным агрегатом будет установлена соответствующая технологическим параметрам агрегата газоочистка.

Как показали оценочные расчёты, себестоимость стали, выплавленной в кислородно-топливном агрегате на 8% ниже мартеновской. По сравнению с конвертерным металлом к этой разнице следует прибавить ещё 15% снижения себестоимости.

Из вышеприведенного следует, что при минимальных затратах (за счёт средств капитальных ремонтов плавильных агрегатов) можно создать в сохранившихся мартеновских цехах современный высокоэффективный сталеплавильный процесс. Полученная прибыль позволит без привлечения внешних инвестиций профинансировать сооружение в указанных цехах установок непрерывной разливки стали, что умножит эффективность нового сталеплавильного производства. В таком подходе к развитию металлургии нет ничего нового. До нефтяных кризисов экономическая эффективность сталеплавильных процессов являлась основным фактором их развития. В качестве примера можно привести высказывание американского металлурга В.Бюэлла, который в 30-е годы прошлого века сделал вывод, что всякое конструктивное или технологическое изменение, направленное к улучшению работы агрегата, должно быть оправдано экономическим эффектом, который может быть получен при осуществлении такого мероприятия. Поэтому он всегда скрупулёзно подсчитывал центы расходов на тонну слитков в тех или иных сопоставимых условиях.

Утвердившееся в последние десятилетия затратное развитие черной металлургии, кроме экономического, наносит также существенный экологический ущерб странам, избравшим такой путь развития. Теперь это в полной мере относится и к России. Огромный объём производства и высокая энергоёмкость металлургической продукции привели к загрязнению окружающей среды в такой степени, что оказывают негативное воздействие на климат и природу всей планеты.

Дальнейшее наращивание энергоёмких технологий в любой момент может привести к непредсказуемым катастрофическим последствиям в глобальном масштабе. Металлургическая отрасль, которая входит в число основных загрязнителей природы и на долю которой приходится около 20% всех выбросов вредных веществ в атмосферу Земли, вполне может инициировать такие катаклизмы. Понимание этой опасности заставило большинство стран мира подписать Киотский протокол, обязывающий постепенно уменьшать выбросы в атмосферу парниковых газов, особенно это относится к ведущим индустриальным странам.

К экологическим проблемам прибавилась ещё одна устойчивая тенденция. Похоже, в обозримом будущем дешёвых энергоресурсов больше не будет. Время работы по "тезисам" прошло, сейчас востребованы энерго- и ресурсосберегающие научные и технические разработки. В этой ситуация в нашей стране сохранился последний шанс практически без капиталовложений внедрить сталеплавильный процесс, позволяющий разорвать порочный круг затратных технологий. Реализация описанного процесса позволит достойно завершить историю уникального мартеновского производства стали и передать эстафету современному процессу с лучшими технико-экономическими и экологическими показателями.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Доменное производство. Справочник. Под редакцией акад. И.П.Бардина. Том 1, М.: Металлургия, 1963, 5.

2. Лапицкий В.И. и др. Металлургия стали, М.: Металлургия, 1963, 124-126, 17-25.

3. Морозов А.Н. Современный мартеновский процесс, М.: Металлургия, 1961, 5-15.

4. Карнаухов М.М. Металлургия стали. Часть 1, М.: Металлургия, 1933, 4-8, 141-146.

5. Трубин К.Г. и др. Металлургия стали. Мартеновский процесс. Конструкция и оборудование мартеновских печей и цехов. М.: Металлургия, 1961, 78.

6. Линчевский Б.В. Металлы Евразии, 1999, N 6, 115-126.

7. Трубин К.Г. и др. Металлургия стали. Мартеновский процесс. М.: Металлургия, 1970, 621с.

8. Абросимов Е.В. и др. Металлургия стали. Общий курс. М.: Металлургия, 1961, 680.

9. Явойский В.И. и др. Металлургия стали. М.: Металлургия, 1973, 816с.

10. Явойский В.И. и др. Металлургия стали: Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1983, 584с.

11. В.Бюэлл. Мартеновская печь. М.: Металлургия, 1945, 6, 12-14.

12. Бюллетень ЦИИН ЧМ, 1965, N 4, 1-9.

13. Мозговой Н.И. В сб.: "Кислород", вып. 2. М., 1934.

14. Явойский В.И. Теория процессов производства стали. М.: Металлургия, 1963, 820с.

15. Бюллетень ЦИИН ЧМ, 1963, N 8, 9-20.

16. А.Мур. Работа 450-т мартеновской печи. Производство стали в США. М.: Металлургия, 1968, 43-62.

17. Г.Феррис. Потенциальные возможности мартеновского процесса. Новое в производстве стали в США. М.: Металлургия, 1965, 43-62.

18. Бюллетень ЦИИН ЧМ, 1975, N 4, 36-38.

19. Бюллетень ЦИИН ЧМ, 1946, N 14 (58), 1-38.

20. 900-т сталеплавильная печь с отапливаемыми воздухонагревателями. Пояснительная записка Стальпроекта N ТМ-28674, 1961.

21. А.с. 128477 СССР. Сталеплавильная регенеративная печь. Ф.Д.Воронов, К.А.Зуц, В.В.Шахлин. Бюллетень изобретений. 1960. N 10.

22. А.с. 150531 СССР. Сталеплавильная печь. М.И.Злочевский, Р.М.Манцев, М.А.Черненко, Л.И.Козлов, И.К.Сенько. Бюллетень изобретений. 1961. N 19.

23. А.Джексон. Производство стали с применением кислорода. М.: Металлургия, 1967. 340с.

24. Бахрамов Ю.М. Экономическая эффективность использования металлолома в производстве стали. Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1982, 214с.

25. Зусман Л.Л. Сталь. 1969, N 4, 360-364.

26. Чёрная металлургия: Бюл. НТИ. Вып. 18 (974), 1984, 3-13

27. Поляков В.В. Анализ состояния использования сырьевых и материальных ресурсов в ЧМ СССР и промышленно-развитых стран (США, Япония, ФРГ). М.: Ин-т "Черметинформация", 8с.

28. Лякишев Н.П. Сталь. 1987, N 9, 1-6.

29. Лякишев Н.П. Основные тенденции развития чёрной металлургии и проблемы экономии энергии. Металлургия: стали, сплавы, процессы. Тематический сборник трудов ЦНИИчермет /Под ред. Н.П..Лякишева/. М.: Металлургия, 1982, 9-14.

30. Отчёт ЦНИИчермета N Госрегистрации 01890033016, 1990, 67-72.

31. Поляков В.В. Состояние и основные проблемы защиты окружающей среды в ЧМ. М.: Ин-т "Черметинформация", 1990, 1-15.

32. Чёрная металлургия капиталистических и развивающихся стран. Статистический справочник. Часть I. М.: Ин-т "Черметинформация", 1969, 1-15.

33. The steel industry and energy conservation. Steel Today and Tomorrow. 1987, N 93, 10-11.

34. Hoff H.-J. Entwicklung der US-amerikanischen Rohstahlproduktion und -kapazital in den letzten zehn Jfren. "Stahl und Eisen, 1984, 104, N 15, 65-67.

35. Явойский В.И. Теория процессов производства стали. М.: Металлургия, 1963, 820с.

36. Fitzgerald F. Reduced coke consumption in iron - and steelmaking. "JJSJ 19:19 th Annu. Meet. And Conf., London, 6-9 Okt. 1985. Rept. Proc." Brussels. 1986, 110-120.

37. "Restruct. Steelplanst Nineties: Proc. Conf., London, 14-16 May, 1986." London, 1986, 9-15.

38. EuropДische Stahl-Subvention. "Fachber. HЭttenprax. Metallweiteruearb.", 1987, 25, N 3, 233.

39. Moment of truth for EEC mills. "Metall Bull. Mon.", 1987, N 193, 24-25.

40. 45 th Elec. Furnake Conf. Proc/ Vol 45. Chicago Meet., Dec. 8-11. 1987, Warrendale (Pa), 1988, 11-14.

41. "Mining Eng.", 1985, 37, N 6, 542-545.

42. "Iron and Steel Eng.", 1986, 63, N 2, 1-20.

43. "Metal Bull", 1986, N 7120, 7.

44. "Jap. Econ Alm.", 1987". Tokyo, 1987, 184-185, 187.

45. Юсфин Ю.С., Товаровский И.Г., Черноусов П.И., Шатлов В.А. Сталь. 1995, N 8, 1-8.

46. Труды третьего конгресса сталеплавильщиков. М.: Ин-т "Черметинформация", 1996, 11-15, 16.

47. Чёрная металлургия России и стран СНГ в ХХI веке (Москва, июнь 6-10, 1994). Т. 1. М.: Металлургия, 1994, 26-29, 30-33.

48. U.S. has record supply of iron and steel scrap. "Scrap Age", 1984, 41, N 8, 4.

49. Технико-экономические показатели работы предприятий Министерства чёрной металлургии СССР за 1986 г. Доменное, сталеплавильное, прокатное и трубное производства. Производственные фонды, себестоимость и рентабельность. М.: Ин-т "Черметинформация", 1987, 230с.

50. Отчёт ДМетИ. N Госрегистрации 69027685. 1968, 14-16.

51. Отчёт ЦНИИчермета. Разработка предложений по совершенствованию экологии мартеновских печей. 1991.

52. Зинченко И.Н., Канищев Д.Ф., Максимишина Т.К. Сравнительная оценка вариантов реконструкции мартеновского цеха Макеевского металлургического комбината. Труды второго конгресса сталеплавильщиков. М.: АО "Черметинформация". 1994, 183-185.

53. Отчёт МГП "Центр экономических исследований в промышленности". Определение экономической целесообразности перевода мартеновских печей на режим работы с использованием подогретого в кауперах вентиляторного воздуха. Москва, 1992.

54. С Экеторп. Сравнение энергетических затрат традиционных и новых металлургических процессов. Энергосбережение - глобальная энергетическая стратегия: Труды 1-го сов.-амер. симп. по энергосбережению (Москва, июнь 1985 г.). М.: Металлургия, 1988, Т. 2. 188-213.

Оставить комментарий © Copyright Борщевский Игорь Константинович (borshevskiy2008@yandex.ru) Размещен: 12/11/2012, изменен: 12/11/2012. 144k. Статистика. Монография: Изобретательство		Оценка: *7.808** Ваша оценка:
Аннотация: В монографии излагается краткая история металлургического производства в России с древних времен до наших дней. Особое внимание уделяется технологии мартеновского процесса. Представляет интерес для широкого круга читателей, интересующихся историей и современным состоянием промышленности в России.

Борщевский Игорь Константинович : другие произведения.

История Мартеновского Процесса