Современное металлургическое производство представляет собой комплекс различных производств, базирующихся на месторождениях руд и коксующихся углей, энергетических комплексах. Оно включает:
–шахты и карьеры по добыче руд и каменных углей;
–горно-обогатительные комбинаты, где обогащают руды, подготавливая их к плавке;
–коксохимические заводы (подготовка углей, их коксование и извлечение из них полезных химических продуктов);
–энергетические цехи для получения сжатого воздуха (для дутья доменных печей), кислорода, очистки металлургических газов;
–доменные цехи для выплавки чугуна и ферросплавов или цехи для производства железорудных металлизованных окатышей;
–заводы для производства ферросплавов;
–сталеплавильные цехи (конвертерные, мартеновские, электро-сталеплавильные);
–прокатные цехи (слиток в сортовой прокат).
Основная продукция чёрной металлургии:
–чугуны: передельный, используемый для передела на сталь, и литейный, для производства фасонных отливок;
–железорудные металлизованные окатыши для выплавки стали;
–ферросплавы (сплавы железа с повышенным содержанием марганца, кремния, ванадия, титана и т.д.) для легированных сталей;
–стальные слитки для производства проката,
–стальные слитки для изготовления крупных кованных валов, дисков (кузнечные слитки).
Основная продукция цветной металлургии:
–слитки цветных металлов для производства проката;
–слитки для изготовления отливок на машиностроительных заводах;
–лигатуры – сплавы цветных металлов с легирующими элементами для производства сложных легированных сплавов;
–слитки чистых и особо чистых металлов для приборостроения и электротехники.
Для производства чугуна, стали и цветных металлов используют руду, флюсы, топливо, огнеупорные материалы.
Промышленная руда – горная порода, из которой целесообразно извлекать металлы и их соединения (содержание металла в руде должно быть не менее 30…60 % для железа, 3..5% для меди, 0,005…0,02 % для молибдена).
Руда состоит из минералов, содержащих металл или его соединения, и пустой породы. Называют руду по одному или нескольким металлам, входящим в их состав, например: железные, медно-никелевые.
Руды, содержащие свыше 50% железа, называются богатыми, до 50% - железные руды бедные. Бедные руды обогащают – удаляют часть пустой породы.
Флюсы – материалы, загружаемые в плавильную печь для образования легкоплавкого соединения с пустой породой руды или концентратом и золой топлива. Такое соединение называется шлаком.
Обычно шлак имеет меньшую плотность, чем металл, поэтому он располагается над металлом и может быть удален в процессе плавки. Шлак защищает металл от печных газов и воздуха. Шлак называют кислым, если в его составе преобладают кислотные оксиды (SiO2, P2O3), и основным, если в его составе больше основных оксидов (CaO, MgO, FeO)
Вводят в виде агломерата и окатышей.
Топливо – в металлургических печах используется кокс, природный газ, мазут, доменный (колошниковый) газ.
Кокс получают сухой перегонкой при температуре 10000С (без доступа воздуха) каменного угля коксующихся сортов. В коксе содержится 80…88 % углерода, 8…12 % золы, 2…5 % влаги. Куски кокса должны иметь размеры 25…60 мм. Это прочное неспекающееся топливо, служит не только горючим для нагрева, но и химическим реагентом для восстановления железа из руды.
Огнеупорные материалы применяют для изготовления внутреннего облицовочного слоя (футеровки) металлургических печей и ковшей для расплавленного металла.
Они способны выдержать нагрузки при высоких температурах, противостоять резким изменениям температуры, химическому воздействию шлака и печных газов.
По химическим свойствам огнеупорные материалы разделяют на группы: кислые (кварцевый песок), основные (магнезитовый кирпич), нейтральные (шамотный кирпич).
Взаимодействие основных огнеупорных материалов и кислых шлаков, и наоборот, может привести к разрушению печи.
Углеродистый кирпич и блоки содержат до 92 % углерода в виде графита, обладают повышенной огнеупорностью. Применяются для кладки лещади доменных печей, электролизных ванн для получения алюминия, тиглей для плавки и разливки медных сплавов.