Выплавка металлов что это

Знать все о выплавке стали, о способах ее получения необходимо даже просто для общего развития. Надо разобраться с описанием сырья, из чего ее выплавляют. Внимания заслуживает также процесс выплавки в электропечах (электродуговых) и в конвертере, другими способами.

Человеческая история — это не только и даже не столько войны, хитрые интриги придворных и чиновников, религиозные обряды и роскошные балы аристократии. Гораздо более важным измерением ее является повседневная практическая деятельность.

И в том числе выплавка стали, которая сопровождала человечество с древности, а по ее развитию можно судить об уровне той или иной страны и в наши дни. Впервые сталь выплавили в I тысячелетии до нашей эры на территории современной Турции.

Позднее эстафету подхватили на Балканах и в Центральной Европе, где между 900 и 400 годами до нашей эры впервые массово распространились железные мечи. Распространение самой плавки стали происходило стремительно. Очень скоро ею начали заниматься и в Китае, и в Юго-Восточной Азии.

А в Африке обособленно ото всех начали производство металла с помощью цилиндрического горна, неизвестного в других регионах. В древние времена и в течение большей части Средневековья сталь плавили в сыродутных печах. Изобретенные в Индии еще до нашей эры штукофены распространялись не так уж быстро.

Так, в западноевропейских государствах они начали использоваться не раньше XIII-XIV столетия. Штукофенный процесс сразу дал ощутимый прирост производительности.

Проблемой было то, что качественный металл таким образом получать не удавалось — единственный способ очистки от примесей (ковка), который был тогда доступен, не годился для этого продукта.

Тем не менее именно усовершенствование штукофенов (создание блауофенов) позволило в конце Средневековья начать выпуск уже более близкой к современным образцам стали. В XV-XVI столетия европейская металлургия впервые вырывается на лидирующие позиции.

Именно в ней освоили так называемый передельный процесс, и начали строить крупные доменные печи. Интенсивность насыщения углеродом была очень велика. Естественным ограничителем выступала только трудность получения древесного угля в необходимых количествах.

Вплоть до XVIII столетия использовать каменный уголь в плавке стали нигде не умели. И именно введение его в практику металлургии завершает примитивный этап ее развития и создает условия для внедрения более или менее современных методов.

Бурно растущая промышленность, появление железных дорог и пароходов были бы немыслимы без качественного рывка в черной металлургии. В 1864 году появляется мартеновская технология.

Она позволяла получать много марок стали с недостижимым прежде качеством, что и дало возможность выпускать мощные станки, паровые двигатели, невообразимое прежде количество оружия. К середине ХХ века из мартеновских печей выходило не менее 50% всей стали, и не будет большим преувеличением сказать, что именно в них был «выплавлен» современный мир.

Бессемеровский процесс, открытый на 8 лет раньше мартеновского, долгое время оставался в тени. Он не позволял получать столь же качественный металл.

Только в 1930-е годы начинается выпуск достаточных количеств чистого технического кислорода, и проходят первые эксперименты по его применению в массовой плавке. Правда, в условиях военного времени приоритет был отдан проверенным технологиям. И только с 1950-х годов кислородные конвертеры начинают вытеснять мартеновские печи.

В те же 1930-е годы появляются впервые и достаточно мощные электростанции. Их создание позволило начать плавку металла электрическим током. Дуговые сталеплавильные печи оказались серьезным соперником кислородных конвертеров и не позволили тем занять весь пьедестал. Постепенно конвертерный и электродуговой процесс вытеснили мартеновскую методику практически полностью.

Они существенно усовершенствованы и сами за последнее время.

Сырье для первичной плавки стали принято называть шихтой. Любой процесс обработки подразумевает раскисление и избавление от посторонних примесей, прежде всего фосфора и серы. Позднее в сплав добавляют улучшающие добавки, такие как:

• хром;
• ванадий;
• титан;
• марганец.

Изначально необходимо добыть железную руду. Даже мощным машинам тяжело разбить ее огромные участки на необходимые фрагменты. Потому дробление часто выполняют при помощи взрывчатки. Только выходящую на поверхность руду дробят механически, без взрывов. Иногда привезенную на металлургический завод руду дополнительно дробят и отделяют от пустой породы при помощи магнитной сепарации.

Среди горных пород, подходящих для переработки в сталь, выделяют:

• гематит;
• магнетит;
• сидерит (руда среднего качества);
• марказит.

Такие породы, как миспикель и леллингит, содержат незначительное количество железа. Их применяют только при отсутствии других, более подходящих, руд.

Бедное металлургическое сырье используют только при концентрации железа не менее 26%, и его обязательно подвергают обогащению. Нет необходимости в обогатительном процессе только при концентрации железа минимум 57%.

При этом дополнительно требуется, чтобы доля серы и фосфора была ниже 0,15%.

Освобождение от пустой породы достигается не только посредством магнитной сепарации. Для этой цели могут применять и агломерационную технологию. В таком случае подготовка подразумевает спекание руды. В ходе его сера и прочие примеси выгорают. Полуфабрикат дополнительно остужают водой и продувают воздушной струей.

Современная металлургия использует для выпуска стали руду с содержанием не менее 14-16% железа. Это очень внушительный результат, если учесть, что на технологиях XVIII столетия требовалась доля не ниже 65%. Кроме руды (шихты) сталь могут получать и из чугуна. Немалое количество ее сегодня получают за счет плавления вторичного сырья (металлолома). А также бывают нужны:

• ферросплавы;
• чугунный лом;
• флюсы.

Охарактеризовать виды процесса по получению стали необходимо более подробно. Начать стоит с плавки в конвертере. Самой первой стадией работы является продувка чугунной массы очищенным кислородом. Какого-либо топлива такой процесс не требует.

Переработка 1000 кг чугуна до качественного стального сплава подразумевает зато расход 350 м3 воздуха. Аппарат может быть выполнен с верхним, нижним и комбинированным поступлением кислорода. Последний вариант отличается повышенной универсальностью. При окислении чугуна выделяется тепло.

Это позволяет сократить количество примесей. Завершающим этапом оказывается раскисление.

Мартеновская технология предусматривает использование отражательных печей. Чтобы выплавить в них металл, необходима подача дополнительного тепла при помощи регенераторов. Тепловая энергия в них поступает за счет горения топлива в воздушной струе.

Мартеновские методы подразумевают также окислительную атмосферу в печи. Это условие достигается завышением количества кислорода; время обработки в мартеновской печи составляет обычно 4-6 часов. Нижние насадки (регенераторы) работают при температуре от 1000 до 2000 градусов.

Для их получения используют прочный шамотный кирпич.

Направления перехода потоков вещества периодически изменяются. Это достигается за счет перекидных клапанов. В современной металлургии их переключение автоматизировали. Отличные высококачественные стали получают в электропечах.

В продвинутых электродуговых аппаратах может быть выработано 100 тонн металла и более. Ванна в таких устройствах имеет форму сферы. Электроды фиксируются в держащих приспособлениях, которые за счет особого механизма могут двигаться вверх и вниз.

В больших печах закладка шихты механизирована — поскольку делать это вручную и непроизводительно, и попросту опасно.

На окислительной фазе плавильного процесса сокращается количество фосфора. Одновременно уменьшается вхождение водорода и азота. Углерод тоже окисляется до необходимой степени. В ходе восстановительной обработки:

• металл раскисляется;
• сталь освобождается от серы;
• состав продукта доводят до заданных норм;
• исправляется температура.

Часть стали выплавляется в индукционных печах. Они делятся на работающие по кислому и основному процессам. Кислая методика позволяет исключить появление серного и фосфорного шлака. Однако окисление углерода в этом случае происходит не слишком эффективно. Его доля в шихте должна быть на 0,1% выше, чем в готовом сплаве.

Преимуществами индукционной плавки оказываются:

• малый угар металла;
• возможность работы в широком температурном диапазоне;
• возможность использования шихты в виде стружки (без дополнительного превращения в брикеты);
• равномерность температуры расплава и его состава во всем объеме печи;
• высокий уровень производительности;
• достаточное качество даже при перерывах в плавке;
• отсутствие громких звуков;
• экологичность процесса.

Производственный процесс: Как плавят металл

H&F побывал на Новолипецком меткомбинате и узнал, как там делают чугун и сталь.

Новолипецкий комбинат производит 17% всей российской стали. Его строительство началось в 1931 году, а 7 ноября 1934 года доменная печь дала первую партию чугуна.

В годы войны производство эвакуировали в Челябинск, после её окончания завод вернулся обратно и в советские годы активно рос: число доменных печей увеличилось до шести, а в 1986-м заработал крупнейший на тот момент в Европе цех прокатки динамной стали.

В ходе приватизации завод перешёл в частную собственность — сейчас группой НЛМК, в которую также входит несколько угольных месторождений в России и заводы за рубежом, владеют структуры Владимира Лисина. В прошлом году на липецкой площадке было произведено 12,4 млн тонн металла.

Завод выпускает горячий, холодный и горячеоцинкованный прокат, прокат с полимерным покрытием, чугун, слябы и электротехническую сталь.

Новолипецкий металлургический комбинат (НЛМК)

• рАСПОЛОЖЕНИЕ
• г. Липецк
• дАТА ОТКРЫТИЯ
• 1934 год
• сОТРУДНИКИ
• 29 000 человек
• выручка в 2013 г.
• $10,9 млрд (по группе)

Площадь предприятия — 28 кв. км. В 2011 году на комбинате открылась новая доменная печь «Россиянка». Всего на предприятии их семь.

Доменная печь состоит из пяти элементов: колошника для загрузки сырья, высокой шахты для нагрева материалов и восстановления железа, цилиндрического распара для плавки металла, заплечиков, где образуется восстановительный газ, и горна.

Домна работает непрерывно — остановка производства даже на короткое время потребует длительного восстановления.

Шихтовые материалы, заполняющие всю печь, непрерывно опускаются вниз под действием силы тяжести, а снизу вверх поднимается горячий газ, который нагревает шихту и участвует в восстановительных процессах металла. В горне  при температуре 1 800–2 000 °С сгорает кокс.

Он соединяется с кислородом в воздухе и образует углекислый газ. Под влиянием высокой температуры газ превращается в оксид углерода, который отнимает у железорудных материалов кислород, восстанавливая железо.

Так, стекая вниз через слой раскалённого кокса, железо насыщается углеродом и превращается в чугун.

Чугун скапливается в нижней части печи — горне. На его поверхности собирается шлак — более легкий слой пустой породы. Потом расплавленный металл выпускают через лётки. Чугун разливают в ковши и везут в конвертерный цех, шлак попадает в чаши, которые идут в цех переработки. Потом он может использоваться в строительстве.

Для выплавки стали на комбинате используют конвертеры — ёмкости грушевидной формы, обложенные изнутри огнеупорным кирпичом.

При производстве стали из чугуна путём окисления удаляются примеси. Через вертикальную водоохлаждаемую фурму вдувается технически чистый кислород, который окисляет примеси (углерод, кремний, марганец, фосфор и серу), переводя их в шлак или газовую фазу. После этого металл поступает в цех горячей прокатки.

Она начинается с предварительного разогрева металлических слитков (слябов) до температуры 1 150–1 250 °С в печах прокатного стана. Затем слябы выдаются на рольганг, который перевозит их к черновой группе из пяти клетей.

Гидросбивы струёй воды под давлением 12,0–16,0 МПа очищают поверхность металла.

Из черновой группы клетей прокат везут к чистовой группе клетей — здесь заготовка приобретает свою конечную толщину.

Затем полоса поступает на одну из трёх моталок, где металл сматывают в рулон (температура смотки — около 650 градусов). На выходе получается горячекатаный прокат.

Этот металл используется в строительстве, производстве оборудования, энергетическом и сельскохозяйственном машиностроении, производстве труб, автомобилей и бытовой техники.

Фотографии: Иван Гущин, Алексей Куликов

hopesandfears.com/hopesandfears/experience/how/128573

Катрин созерцатель

• Активность: 20k
• Пол: Женщина

Катрин созерцатель

Как древние люди плавили металл?

Давайте продолжим нашу серию статей по истории химии

В прошлой части мы с вами выяснили, какую значимость имели медь и бронза для человека. Они были весьма хорошими материалами (по сравнению с камнем) для изготовления всего, что нужно: орудий труда, оружий, украшений и т.д.

Однако, бронзу как наиболее прочный и износостойкий материал, лить было сложно, ведь там смешивается два металла: медь и олово. Да и олово было в то время тяжело достать.

Поэтому у человека была острая необходимость найти более доступный, и, желательно, более прочный материал. Таким материалом стало железо.

Железо

Люди бронзового века, примерно в 13-14 столетии до нашей эры узнали о существовании железа — более твердого металла, чем бронза. А находили его, естественно, случайно, — на месте падения метеорита, в котором и содержится железо.

Однако, железо занимает 4-е место по распространенности в земной коре (после кислорода, кремния и алюминия). Очень даже доступный материал. Так почему же его раньше-то не находили и не использовали?

Проблема состояла в том, что железо очень сложно получить из руды. Для его выплавки требуется не только очень сильное пламя, но и определенные условия, такие как наличие восстановителей и флюсов. Вероятно, вы не знаете, что это такое. А вот древний человек и подавно не знал. Если кратко, то восстановители отделяют металл от руды, а флюсы облегчают плавление.

В общем, технологии для получения железа у человека не было. Только через несколько тысяч лет человек понял, как его получить. А помог человеку — древесный уголь.

Технология получения железа

Железная руда, содержащая в себе окислы железа (FeO, соединение железа и кислорода), перемешивалась с древесным углем и закладывалась в печь.

Затем при высокой температуре, которая создавалась продуванием угля воздухом, углерод начинал соединяться с окислами железа. Углерод забирал кислород, содержащийся в окисле железа, и на выходе получилось атомарное железо (Fe).

Такая технология появилась примерно в первом тысячилетии до н.э. С этого момента, бронзовый век сменился железным.

Только вот чистое железо не очень твердое.

Однако в процессе плавки, железо может вобрать в себя столько углерода из древесного угля, что в результате образуется поверхностный слой сплава железа и углерода, который впоследствии стали называть сталью.

Этот сплав тверже самой лучшей бронзы, и изготовленный из него наконечник после заточки долго остается острым. Получение стали явилось поворотным моментом в истории развития металлургии и в истории развития общества.

Вот так первобытный человек, шаг за шагом изучая свойства веществ и закономерности их превращений, перешел из каменного века в железный. И ведь самое интересное здесь то, что никто не мог объяснить, почему одни вещества прочнее других, почему одни вещества плавятся легко, а другие — с большим трудом. Людям было не до этого, поэтому все химические опыты, человек проводил наугад или случайно.

Это было продолжение статьи о металлах. А о том, как начала развиваться химическая теория, объясняющая природу веществ, вы узнаете чуть позже.

• Предыдущая часть • — Как металлы изменили историю?

Если вам понравилась статья — поставьте «лайк», нам будет приятно.

Хотите ежедневно получать больше наших материалов?Тогда подписывайтесь на наш Instagram: https://instagram.com/_haknem

Этапы выплавки стали

На этом этапе идет расплавление шихты и нагрев жидкого металла. Температура металла невысока. Начинается интенсивное окисление железа, так как оно содержится в наибольшем количестве в чугуне и по закону действующих масс окисляется в первую очередь. Одновременно начинает окис-лятся примеси Si, P, Mn.

 Образующийся оксид железа (FeO) при высоких температурах растворяется в железе и отдает свой кислород более активным элементом (примесям в чугуне), окисляя их. Чем больше оксида железа содержится в жидком металле, тем активнее окисляются примеси.

Для ускорения окисления примесей в сталеплавильную печь добавляют железную руду, окалину, содержащие оксиды же-леза.

Скорость окисления примесей зависит не только от их концентрации, но и от температуры металла и подчиняется принципу, в соответствии с которым хи-мические реакции, выделяющие теплоту, протекают интенсивнее при более низких температурах, а реакции поглощающие теплоту, протекают активнее при высоких температурах. Поэтому в начале плавки, когда температура металла невысока, интенсивнее идут процессы окисления кремния, фосфора, марганца, протекающие с выделением теплоты, а углерод интенсивно окисляется только при высокой температуре металла.

Наиболее важной задачей этого этапа является удаление фосфора. Для этого необходимо проведение плавки в основной печи, в которой можно использовать основной шлак, содержащий СаО, применяемый для удаления фосфора.

В ходе плавки фосфорный ангидрид Р2О5 образует с оксидом железа нестойкое соединение (FeO)3⋅Р2О5. Оксид кальция СаО более сильное основание, чем оксид железа. Поэтому при невысоких температурах он связывает ангидрид Р2О5 в прочное соединение , (CaO)⋅Р2О5 переводя его в шлак.

Для удаления фосфора из металла шлак должен содержать достаточное количество оксида железа FeO. Для повышения содержания FeO в шлаке в сталеплавильную печь в этот период плавки добавляют железную руду, окалину, наводя железистый шлак.

По мере удаления фосфора из металла в шлак содержание его в шлаке возрастает.

В соответствии с законом распределения, когда вещество растворяется в двух несмешивающихся жидкостях, распределение его между этими жидкостями происходит до установления определенного соотношения постоянного для данной температуры. Поэтому удаление фосфора из металла замедляется и для более полного удаления фосфора из металла шлак, содержащий фосфор удаляют, и наводят новый со свежими добавками (CaO).

Второй этап

Этап начинается по мере прогрева металлической ванны до более высоких температур, чем на первом этапе. При повышении температуры более интенсивно протекает реакция окисления углерода, проходящая с поглощением тепла. Для окисления углерода на этом этапе в металл вводят зна-чительное количество руды, окалины или вдувают кислород.

Образующийся в металле оксид железа реагирует с углеродом и пузырьки оксида углерода СО выделяются из жидкого металла, вызывая кипение ванны. При кипении ванны:

• уменьшается содержание углерода в металле;
• выравнивается температура и состав ванны;
• удаляются частично неметаллические включения в шлак.
• Все это способствует повышению качества металла.

В этот же период создаются условия для удаления серы из металла. Сера в ванне находится в виде сульфида железа, растворенного в металле [FeS] и шла-ке (FeS).

Чем выше температура, тем большее количество FeS растворяется в шлаке или больше серы переходят из металла в шлак.

Сульфид железа, раство-ренный в шлаке, взаимодействует с оксидом кальция СаО, также растворенным в шлаке, образуя соединение CaS, которое растворимо в шлаке, но не растворя-ется в металле. Таким образом сера удаляется в шлак.

Третий этап

Этот этап является завершающим, в котором производится раскисление и, если требуется, легирование стали.

 Раскисление представляет собой технологическую операцию, при которой растворенный в металле кислород переводится в нерастворимое соединение и удаляется из металла. При плавке повышенное содержание кислорода в металле необходимо для окисления примесей.

В готовой же стали кислород является нежелательной примесью, так как понижает механические свойства стали, особенно при высоких температурах.

Для раскисления стали используют элементы-ракислители, обладающие большим сродством к кислороду, чем железо. В качестве раскислителей используют марганец, кремний, алюминий. Существует несколько способов раскисления стали. Наиболее широко применяются:

• осаждающий способ;
• диффузионный.

Осаждающий способ

Раскисление по этому способу осуществляют введением в жидкую сталь раскислителей (ферромарганца, ферросилиция, алю-миния), содержащих Mn, Si, Al.

В результате раскисления образуются оксиды MnO, SiO2, Al2O3, которые имеют меньшую плотность, чем сталь, и удаляются в шлак. Однако часть оксидов не успевает всплыть и удалится из металла, что понижает его свойства.

Этот способ называют иногда глубинным, так как рас-кислители вводятся в глубину металла.

Диффузионный способ

По этому способу раскисление осуществляют раскислением шлака. Ферромарганец, ферросилиций и другие раскислители загружают в мелкоизмельченном виде на поверхность шлака. Раскислители, восстанавливая оксид железа, уменьшают его содержание в шлаке.

В соответс-твии с законом распределения оксид железа, растворенный в стали, начнет пе-реходить в шлак.

Образующиеся при таком способе раскисления оксиды остаю-тся в шлаке, а восстановленное железо переходит в сталь, что уменьшает в ней содержание неметаллических включений повышает ее качество.

Ввиду того, что скорость процесса перемещения кислорода из металла в шлак определяется скоростью его диффузии в металле, этот способ имеет и не-которые недостатки. Из-за малой скорости диффузии кислорода в металле про-цесс удаления кислорода идет медленно, возрастает продолжительность плавки. В зависимости от степени раскисленности различают стали:

• кипящие;
• спокойные;
• полуспокойные.

Кипящая сталь

Это сталь, выплавленная без проведения операции рас-кисления. При разливке такой стали и при ее постепенном охлаждении в излож-нице будет протекать реакция между растворенными в металле кислородом и углеродом[O]+[C]=COг

Образующиеся при этом пузырьки оксида углерода СО будут выделятся из кристаллизующегося слитка, и металл будет бурлить. Такую сталь называют кипящей. Кипящая сталь практически не содержит неметаллических включений, представляющих продукты раскисления. Поэтому она обладает хорошей пластичностью.

Спокойная сталь

Это сталь, полученная после проведения операции рас-кисления. Такая сталь при застывании в изложнице ведет себя спокойно, из нее не выделяются газы. Такую сталь называют спокойной.Полуспокойная сталь.

Сталь имеет промежуточную раскисленность между спокойной и кипящей. Раскисление ее проводят частично, удаляя из нее не весь кислород. Оставшийся кислород вызывает кратковременное кипение металла в начале его кристаллизации.

Такую сталь называют полуспокойной.

Легированные стали

Легированием называют процесс присадки в сталь специальных (легирующих) элементов с целью получить так называемую леги-рованную сталь с особыми физико-химическими или механическими свойствами. Легирование осуществляют введением ферросплавов или чистых металлов в необходимом количестве в сплав.

 Легирующие элементы, сродство к кислороду которых меньше, чем у же-леза (Ni, Cu, Co, Mo), при плавке и разливке практически не окисляются и по-этому их вводят в печь в любое время плавки. Легирующие элементы, у которых сродство к кислороду больше, чем у железа (Si, Mn, Al и др.

), вводят в металл после или одновременно с раскислением.

Дуговая плавка металла. Технологии и разновидности

Дуговая плавка металла в электрических печах является самым совершенным способом ее производства.

Угар металла и, особенно, легирующих элементов при выплавке стали в электрических печах значительно меньше, чем при других способах ее производства.

В электрических печах можно выплавлять стали высочайшего качества, поэтому в наше время в них выплавляют большинство марок легированных сталей.

Исходные материалы для плавки стали в электрических печах такие:

• стальной лом,
• чугун,
• железная руда,
• флюсы,
• раскислители,
• ферросплавы.

Основной вид сырья — это лом углеродистых и легированных сталей. Чугун составляет 5-10% всей шихты. Железную руду используют ограничено — для окисления примесей в металле. Как флюс в основных печах применяется свежее выпаленная известь, а в кислых — кварцевый песок. Раскислители и ферросплавы применяют такие же, как и при производстве стали в мартеновских печах.

Подготовительный этап перед плавлением

Крупные организации, специализирующиеся на переработке металлолома, автоматизируют процесс отбора и сортировки, что значительно ускоряет его. С этой целью используют погрузочную технику.

Химический состав определяется при оценке качества и внешнего вида металлического лома, а также по факту наличия примесей легирующих и углеродных включений. Известно, что ломкость стали, при воздействии высоких или низких температур, обуславливают примеси серы, кремния или фосфора.

Следовательно, их обязательно определяют, чтобы в процессе переплавки выжечь с помощью специальных присадок.

В подготовительном процессе для формирования нужной формы и размера используют следующие виды оборудования:

  Сварочный аппарат постоянного тока своими руками

• плазморез;
• механизированные резаки;
• шредеры для измельчения листов черного металлолома;
• прессовочное оборудование;
• устройство для пакетирования.

Строение электрических печей для плавки металла

Электродуговая плавка металла производится в электропечи вместимостью от 0,5 до 200 т. Разрабатываются печи на 300 и 400 т. Принципиальная схема устройства дуговой электрической печи показана на рис. 1.

Корпус печи имеет форму цилиндра со сферическим или плоским днищем.

Внешне он имеет защитный кожух из стального листа толщиной 10…40 мм, внутренняя поверхность футерована основными или кислыми огнеупорами.

Угольные или графитовые электроды пропускаются через отверстия в своде печи. В стенке корпуса имеется рабочее окно, через которое сливают шлак, загружают ферросплавы, отбирают пробы металла.

Применяют два типа сталеплавильных электропечей: дуговые, и индукционные высокой частоты. Дуговые печи, в которых шихтовые материалы расплавляются теплом электрической дуги, наиболее распространенные благодаря высокому коэффициенту полезного действия, возможности выплавлять в них стали различных марок, простоте строения и удобства обслуживания.

Футеруют печи основными или кислыми огнеупорными материалами. Более распространены печи с основной футеровкой, так как в них можно удалять из жидких сталей серу и фосфор. Современные электродуговые печи оборудованы специальными устройствами, чтобы подводить кислород, используемый для окисления примесей во время плавления стали.

Технология плавки стали в основной дуговой электропечи

В зависимости от состава шихты в электрических печах с основной футеровкой можно плавить сталь тремя методами:

• с полным окислением примесей,
• с частичным их окислением,
• без окисления.

Расплавленный металл

К металлам относятся элементы, атомы которых имеют небольшое число сравнительно легко отделяемых валентных электронов. В твёрдых металлах между атомами возникают значительные силы взаимодействия, превращающие атомы в катионы, которые размещаются в узлах кристаллической решетки.

Валентные электроны перестают принадлежать каждому атому в отдельности. Непрерывно переходя от одного атома к другому, они осуществляют связь между катионами в кристаллической решетке.

Наличием таких свободных электронов объясняются специфические свойства металлов (электропроводность, теплопроводность и др.).

Жидкие металлы, не сильно перегретые выше температуры плавления, имеют примерно такую же электро- и теплопроводность, как кристаллы. Это даёт основание считать, что жидкие металлы, так же как и твёрдые представляют собой системы, состоящие из положительных ионов и свободных электронов. Однако в расплавах дальнейший порядок разрушен.

Чёрные металлы, получаемые в производственных процессах, содержат различные примеси. По форме существования в железе примеси можно разбить на следующие группы:

1. Марганец, хром, никель и др.

К этой группе относятся металлы, у которых атомные радиусы отличаются от атомного радиуса железа не более, чем на 10…15%. Они расположены с железом в одной или смежных группах периодической системы.

Эти примеси обладают неограниченной растворимостью в жидком железе и высокой (часто неограниченной) в твёрдом. Они образуют с железом твёрдые растворы замещения, занимая часть узлов кристаллической решетки растворителя, и отдают свои валентные электроны, превращаясь в катионы.

Поэтому считают, что в расплаве марганец, хром, никель и подобные им элементы находятся в таком же состоянии, как железо.

2. Углерод, азот, водород.

Атомы этих элементов имеют радиусы (

Глава 2. Выплавка чугуна, стали и алюминия, прочие цветные металлы

Глава 2. Выплавка чугуна, стали и алюминия, прочие цветные металлы

Общеизвестный факт — в 1938 г. Германия выплавила двадцать три с лишним миллиона тонн стали и по этому показателю заняла первое место в Европе и второе в мире.

Чуть менее известный факт — что три четверти этой стали были выплавлены из импортной руды, полученной из Швеции, Норвегии, Бельгии, Люксембурга и Франции. Ибо своей руды Германии хватило бы в самом лучшем случае для выплавки максимум пяти миллионов тонн — и то, ввиду крайней бедности немецких руд, максимум, что из нее можно было выплавить — это чугун второго сорта.

Все, кто в курсе условий Версальского мира, знают, что в результате поражения в Первой мировой и последовавших за ним аннексий Германия потеряла 75 % добычи железной руды — иными словами, «сменили подданство» богатейшие Лотарингский и Верхне-Силезский железорудные бассейны, немцам же осталось добывать бедные железом руды Рура. Увы, таков удел побежденных…

Но немцы — известные металлурги; для того, чтобы зазря не простаивали их домны и мартены, они наладили импорт руды из-за границы — в первую очередь из Швеции.

Импортировала железную руду и Веймарская республика (в 1929 г. — почти шестнадцать миллионов тонн), и пришедшие к власти в Германии нацисты (в 1939 г. импорт руды Германией достиг двадцати двух миллионов тонн). А куда бы они делись? Да, в сентябре 1936 г.

Гитлер заявил: «…за четыре года Германия должна стать полностью независимой от иностранных государств в отношении всех материалов, которые могут быть тем или иным путем созданы германским гением на наших химических и машиностроительных предприятиях и в шахтах.

Создание великой новой сырьевой промышленности займет массы населения, которые высвободятся после завершения перевооружения…»

Но, увы, декретом фюрера создать новые железорудные месторождения на территории Рейха вряд ли было возможно…

Таким образом, в мирное время Германия вполне была в состоянии выплавлять чертову уйму чугуна и стали; с первыми же залпами войны эта выплавка вполне могла упасть как минимум втрое — основным поставщиком железной руды (после естественного прекращения поставок из Франции, Бельгии и Люксембурга) становилась в этом случае Швеция — поставки из которой шли морем и во многом зависели от благорасположения Норвегии (зимой) и Советского Союза (летом). Ибо в зимний период железная руда с месторождения района Кирунавара по железной дороге шла в северные норвежские порты и оттуда — в Германию, летом же пароходы с рудой могли грузиться в шведских портах Ботнического залива и плыть в Фатерланд Балтийским морем.

Импорт шведской железной руды во время войны до самого апреля 1945 г. не снижался ниже уровня в 1,2 млн т ежемесячно (16–18 млн т в год) — плюс к этому, в 1941 г.

немцы вывезли из оккупированных районов Франции, Бельгии и Люксембурга почти пять миллионов тонн черных металлов, а в следующем году Лотарингский железорудный бассейн, крупнейший в Европе, выдал на-гора 17,2 млн т руды (что позволило немцам практически прекратить свои мучения с бедными отечественными рудами).

Этот железорудный «дождь изобилия» пролился на Рейх исключительно благодаря мужеству немецких солдат- одолевших могучего врага; а если бы французы с англичанами и бельгийцами, паче чаяния, удержали бы фронт (как это случилось осенью 1914 г.

)? А английский флот упредил бы немцев в оккупации северонорвежских портов (каковая оккупация деятельно готовилась мистером Черчиллем, коего немцы опередили буквально на несколько дней)? Военное счастье переменчиво, ситуация вполне могла сложиться подобным (катастрофическим для Рейха) образом! И что тогда? ЧЕМ ВОЕВАТЬ?

Война для немецкой металлургии означала вполне возможное прекращение поставок железной руды — с легко просчитываемым результатом: падение выплавки чугуна и стали в Рейхе составило бы от 50 до 75 процентов от довоенного уровня, и немцам попросту не из чего было бы делать оружие…

Да, в 1942 г.

производство чугуна в Германии и подвластных ей странах достигло 25 млн т, стали — 33 млн т (из которых металлургические заводы Австрии, Судетской области, Польши, Лотарингии, Люксембурга, протектората Богемии и Моравии дали почти 10 млн т чугуна и 12 млн т стали), что дало возможность Рейху не ограничивать себя в черных металлах. Но это — на девяносто процентов результат военной удачи, которая, как известно, весьма переменчива.

Немцам повезло и в апреле 1940-го в Норвегии, и в мае-июне этого же года во Франции и Бельгии — они победили; но если бы военной победы Рейху одержать не удалось бы?

Если бы Нарвик заняли англичане, а над Лотарингским бассейном свистели бы пули — ибо там пролегла бы линия фронта? Откуда немцы получали бы железную руду?

В условиях мирного времени немецкие сталеплавильные и чугунолитейные заводы могли рассчитывать на устойчивое снабжение сырьем — во время войны дело снабжения рудой превращалось в «русскую рулетку» с неочевидными результатами. Не думаю, что немецкие металлурги, представители самой организованной нации Европы, добровольно согласились с такой альтернативой…

* * *

Теперь — об алюминии. Хотя на территории Германии не было месторождений бокситов, тем не менее выплавка алюминия в 1939 г. достигла 194 тыс. т (в 1931 — лишь 21 тыс. т), то есть превысила суммарное его производство во всех остальных странах Европы, вместе взятых, и почти сравнялась по этому важнейшему показателю с США.

Но на этой цифре немцы останавливаться были отнюдь не намерены — производство алюминия (с учетом поставок из оккупированных стран и импорта) в 1941 г. составило 324 тыс. т, в 1942 г. — 420 тыс. т, в 1943-м — 432 тыс. т. На первый взгляд, с «крылатым металлом» у немцев все было в порядке — увы, это было лишь на первый взгляд.

Потому что, хотя на первый взгляд с самим металлом у немцев было все и в самом деле в порядке — серьезные проблемы были с сырьем, необходимым для его изготовления.

Которое шло из Венгрии — причем с каждым годом потребность в бокситах у воюющей Германии удваивалась; если в 1939 г. венгры отправили немцам 350 000 т бокситовой руды, то в 1943-м — уже 891 000 т, а всего за время войны общий объем поставленного сырья превысил 4 500 000 млн т.

В 1939–1942 гг. немцы еще пытались рассчитываться с Венгрией за поставляемые бокситы — встречными поставками товаров народного потребления, вооружением для венгерской армии, квотами на вывоз захваченного в СССР имущества.

Но к осени сорок второго года все возможности расчетов по текущим поставкам иссякли — и с зимы сорок третьего года бокситы (а равно и продовольствие, сельскохозяйственное сырье, нефть из Надьканижи) пошли В КРЕДИТ — у Германии не было в наличии ни валюты, чтобы этот импорт оплатить, ни товаров для встречных поставок (по клирингу или бартеру).

То есть долг немецкого государства Венгрии рос, как на дрожжах — достигнув к моменту краха Третьего рейха колоссальной суммы в три с половиной миллиарда рейхсмарок (при том, что всего военные расходы Германии за годы войны составили около 800 миллиардов марок). Немцам, можно сказать, повезло с тем, что с 9 мая 1945 г. их государство было объявлено упраздненным, власть над немецким народом перешла к союзникам, и долги за бокситы такой же побежденной Венгрии им уплачивать не пришлось.

Таким образом, увеличивая производство алюминия, Германия все туже затягивала на своей шее долговую петлю — которую (вместе с головой) разрубил в мае сорок пятого советский солдат…

* * *

С остальными цветными металлами дело у немцев обстояло куда хуже, чем с алюминием — германские потребности в легирующих и тугоплавких металлах (марганце, хроме, никеле, вольфраме, ванадии и молибдене), добыча которых в фатерлянде не осуществлялась, могли быть удовлетворены лишь за счет ввоза руд, металлов и ферросплавов из-за границы — и далеко не всегда поставщики этих металлов зависели от Германии. Следовательно — на закупку этих металлов немцам нужна была валюта. КОТОРОЙ НЕ БЫЛО.

А вот у потенциальных противников Третьего рейха никаких проблем с цветными металлами не было — более того, большинство мировой добычи этих металлов накануне войны осуществлялось на территориях, прямо или косвенно ими контролируемых. Например, из 45 000 т никеля, добытого в 1927 г.

, на долю Великобритании (месторождения в Канаде и Новой Каледонии) пришлось 44 529 т. Основные месторождения марганца контролировала опять же Великобритания (в Австралии, Индии, Южной Африке) и СССР (Чиатура и Никополь). Самое большое в мире месторождение молибдена — Клаймакс — было открыто в 1924 г.

в штате Колорадо, добыча молибденовых руд велась в Чили, Мексике, Перу, кроме того, большие запасы медно-молибден-порфировых руд в 30-е гг. были найдены в СССР. Три четверти мировой добычи олова приходилось на Голландскую Вест-Индию — вернее, на действующие там британские компании.

Только находящийся под британским правлением Южно-африканский Союз владел 63 % мировых запасов хромитовых руд, не считая свинцовых и цинковых руд, запасы которых тоже шли на миллиарды тонн.

Союзники Третьего рейха удовлетворяли его потребности в хромовой руде лишь на 47,1 %, марганцевой — всего на 14,8 %, медной — на 13,4 %, и на 49 % союзниками удовлетворялись потребности Германии в свинце и цинке (в виде руды). Все остальное необходимо было, как-то изловчившись, получить на стороне — у нейтральных государств.

• Которые по этому случаю драли с немцев немилосердно!
• Та же Швеция готова была поставлять немцам ферросплавы и цинк — но лишь за твердую валюту или золото.
• Испанский каудильо, всем обязанный Рейху, тем не менее ртуть с крупнейшего в мире месторождения Альмаден, свинцово-цинковую руду, пирит, свинец, олово и вольфрамовый концентрат также стремился продать немцам за свободно-конвертируемые бумажки, делая вид (особенно со второй половины сорок третьего года), что совсем забыл об испанском долге Германии.
• То есть возможности получать сырье через нейтральные страны у немцев были — Турция свободно продавала Рейху хром, Португалия-вольфрамовый концентрат, и все малочисленные (и посему немилосердно дорожащиеся) нейтралы с удовольствием готовы были быть посредниками при закупках немцами сырья из Южной Америки.

Одна закавыка — денег на это у Германии не было. И если Венгрию или Румынию немцы имели возможность убедить гнать их сырье в Рейх в кредит — то с Португалией или Турцией такой фокус не проходил. Независимым нейтралам нужны были реальные деньги — тогда как золотой запас Германии в 1933–1937 гг.

снизился с полумиллиарда рейхсмарок (золотом) до жалких 70 млн, а в начале войны составлял (в натуральном выражении) менее четырехсот тонн благородного металла. И никакие золотые зубы заключенных концлагерей (о которых так любят поговорить популяризаторы Холокоста) серьезно повлиять на безнадежное финансовое положение Рейха не смогли — к 1944 г.

дефицит цветных и легирующих металлов приобрел угрожающие формы…

Данный текст является ознакомительным фрагментом.