Чугун передельный

Чугун передельный — это продукт доменной плавки, представляющий собой сплав железа с углеродом (содержание углерода обычно от 2,14 до 4,5 %), а также с постоянными примесями (кремний, марганец, фосфор, сера) и предназначенный для последующей переработки в сталь. В отличие от литейного чугуна, передельный чугун не используется для изготовления фасонных отливок, а служит исходным сырьём в сталеплавильном производстве. Название происходит от слова «передел» — процесса переработки чугуна в сталь.

История

Производство передельного чугуна исторически связано с развитием доменной плавки. В XVIII—XIX веках, с ростом потребности в стали для машиностроения, строительства и транспорта, возникла необходимость в стандартизированном сырье для сталеплавильных агрегатов. До середины XIX века сталь получали главным образом кричным способом, перерабатывая чугун в горнах. С изобретением бессемеровского процесса (1856 год) и мартеновского процесса (1864 год) потребность в передельном чугуне резко возросла. В России первый крупный завод по производству передельного чугуна был построен на Урале в начале XIX века, но массовое развитие отрасль получила в конце XIX — начале XX века, особенно в связи со строительством железных дорог и индустриализацией.

В XX веке технология выплавки передельного чугуна совершенствовалась: увеличилась производительность доменных печей, улучшилось качество сырья (агломерата, окатышей), внедрены системы автоматизации. В СССР производство передельного чугуна было сосредоточено на крупных металлургических комбинатах — Магнитогорском, Новолипецком, Нижнетагильском, Череповецком и других. После распада СССР в 1991 году российская металлургия сохранила значительные мощности по выпуску передельного чугуна, ориентируясь как на внутренний рынок, так и на экспорт.

Химический состав и свойства

Передельный чугун отличается от литейного прежде всего по содержанию кремния и марганца. Основные требования к составу регламентируются государственными стандартами, в частности ГОСТ 805-95 «Чугун передельный. Технические условия».

Основные элементы

Углерод (C) — 2,14–4,5 %. В передельном чугуне углерод находится преимущественно в виде цементита (Fe₃C), что придаёт сплаву высокую твёрдость и хрупкость.
Кремний (Si) — 0,2–1,5 %. В передельном чугуне кремния меньше, чем в литейном (обычно до 1,2 %). Кремний способствует графитизации, но в передельном чугуне его содержание ограничивают, чтобы избежать образования графита, ухудшающего свойства при переработке.
Марганец (Mn) — 0,3–1,5 %. Марганец связывает серу в сульфиды, повышает прочность и твёрдость, а также способствует удалению серы в шлак.
Фосфор (P) — до 0,3 %. Фосфор — вредная примесь, вызывающая хладноломкость. В передельном чугуне его содержание строго ограничивают (обычно не более 0,1–0,2 % в зависимости от марки).
Сера (S) — до 0,05 %. Сера — вредная примесь, вызывающая красноломкость. В передельном чугуне её содержание минимизируют (обычно не более 0,04–0,05 %).

Марки передельного чугуна

Согласно ГОСТ 805-95, передельный чугун подразделяется на марки в зависимости от содержания кремния и назначения:

П1 — с содержанием кремния 0,2–0,5 % (для переработки в сталь в кислородных конвертерах и мартеновских печах).
П2 — с содержанием кремния 0,5–0,9 %.
П3 — с содержанием кремния 0,9–1,2 %.
ПЛ1 и ПЛ2 — литейные разновидности, но в контексте передельного чугуна выделяют также марки с пониженным содержанием фосфора и серы (например, П1Ф — для производства стали с низким содержанием фосфора).

Кроме того, по способу разливки различают чугун в чушках (для транспортировки) и жидкий чугун (подаётся непосредственно в сталеплавильные цехи).

Технология производства

Выплавка передельного чугуна осуществляется в доменных печах. Основные этапы:

Подготовка сырья: железная руда (агломерат, окатыши), кокс, флюсы (известняк) загружаются в печь.
Плавка: в печи при температуре около 1500–1600 °C происходит восстановление железа из оксидов, насыщение углеродом, образование шлака.
Выпуск: жидкий чугун выпускается через лётку и направляется либо в ковши для транспортировки в сталеплавильные цехи, либо на разливочную машину для получения чушек.
Обработка: при необходимости чугун подвергается десульфурации (удалению серы) в ковшах.

Основные сталеплавильные агрегаты, использующие передельный чугун:

Кислородные конвертеры — основной способ переработки (до 70 % мировой стали).
Мартеновские печи — постепенно вытесняются, но сохраняются на некоторых заводах.
Электродуговые печи — используются для переработки лома, но могут работать и с жидким чугуном.

Применение

Передельный чугун является основным сырьём для производства стали. В зависимости от марки и качества он используется:

В кислородно-конвертерном производстве — для выплавки углеродистых и низколегированных сталей.
В мартеновском производстве — для выплавки конструкционных, инструментальных и специальных сталей.
В электросталеплавильном производстве — как добавка к металлолому для регулирования химического состава.
Для производства ферросплавов — в качестве восстановителя и источника железа.

Кроме того, передельный чугун может использоваться для получения ваграночного чугуна (в литейном производстве) после дополнительной обработки.

Производство в России и мире

Россия является одним из крупнейших производителей и экспортёров передельного чугуна. Основные предприятия:

ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ММК) — один из крупнейших в стране, выпускает передельный чугун для собственного сталеплавильного производства.
ПАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (НЛМК) — значительные мощности по выплавке чугуна.
ПАО «Северсталь» (Череповецкий металлургический комбинат) — производит передельный чугун для внутреннего рынка и экспорта.
ЕВРАЗ (Нижнетагильский металлургический комбинат) — выпускает чугун для сталеплавильных цехов.

В мире крупнейшими производителями передельного чугуна являются Китай, Япония, Индия, Южная Корея, страны Европейского союза. Экспорт передельного чугуна из России осуществляется в основном в страны Азии и Европы.

Экономическое значение

Передельный чугун является важным промежуточным продуктом в металлургическом цикле. Его стоимость зависит от цен на железную руду, кокс и энергоносители. В России передельный чугун традиционно дешевле литейного, что обусловлено меньшими требованиями к качеству и отсутствием необходимости в сложной модификации. Экспорт передельного чугуна приносит значительные доходы, особенно в периоды высокого спроса на сталь.

Экологические аспекты

Производство передельного чугуна в доменных печах связано с выбросами углекислого газа (CO₂), оксидов серы и азота, а также с образованием шлаков. Современные технологии (например, вдувание пылеугольного топлива, использование природного газа) позволяют снизить расход кокса и уменьшить выбросы. В России и мире разрабатываются проекты по переходу на «зелёную» металлургию, включая использование водорода для восстановления железа, что может в перспективе изменить технологию производства передельного чугуна.

Интересные факты

Передельный чугун составляет около 90 % всего чугуна, выплавляемого в мире. Остальное — литейный чугун.
В России исторически сложилось, что передельный чугун марки П1 и П2 используется для производства стали в конвертерах, а П3 — в мартеновских печах.
До середины XX века передельный чугун часто называли «белым чугуном» из-за светлого излома, обусловленного отсутствием графита. Однако современные марки могут иметь серый излом при повышенном содержании кремния.

Источники

ГОСТ 805-95 «Чугун передельный. Технические условия».
Металлургия чугуна: учебник / под ред. Ю. С. Юсфина. — М.: Металлургия, 2004.
Статистические данные Министерства промышленности и торговли РФ.
Отчёты ПАО «ММК», ПАО «НЛМК», ПАО «Северсталь» (годовые отчёты за 2020–2023 гг.).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →