Магнитогорский металлургический комбинат: от железной руды до стального проката

Легендарная Магнитка входила в число титульных и знаковых объектов индустрии молодого Советского Союза. В годы войны здесь ковали броню будущей Победы. А сегодня модернизированный ММК — одно из крупнейших металлургических производств страны и мира.

Магнитогорский металлургический комбинат расположен в городе Магнитогорске Челябинской области — на восточном склоне Южного Урала. Железную руду в районе горы Магнитной добывали с XVIII века как российские, так и зарубежные промышленники. Правда, до новейших времен процесс был организован бессистемно и довольно кустарно.

Планы строительства большого металлургического комбината возникли еще в начале XX века. Однако претворять их в жизнь начали уже в советском государстве, индустрия которого отчаянно нуждалась в металле. Строить ММК начали в 1929 году, первая доменная печь запущена в 1932-м.

Полный цикл производства металла начинается с добычи руды. Одним из источников сырья для ММК является рудник Малый Куйбас. Разрабатывать новый рудник в окрестностях Магнитогорска начали в 1973 году после того, как объёмы добычи руды на горе Магнитной снизились.

В карьере Малый Куйбас до 2023 года планируется добывать до 2,4 млн. железной руды в год. Глубина рудника достигает 180 метров.

Специалисты закладывают взрывчатку. Глубина скважин превышает 10 метров.

Во время рекордных взрывов в скважины закладывают до 97 тонн современной водоэмульсионной взрывчатки.

Помимо руды здесь попутно добывают щебень и строительный камень.

На руднике в несколько смен работают десятки самосвалов. За раз в кузов грузят 42 тонны породы. За смену водитель «БелАЗа» «наматывает» свыше 100 километров вверх и вниз по бортам карьера.

За годы работы Малого Куйбаса на нём добыли свыше 80 миллионов тонн руды. Сегодня запасы рудника оценивают в 17-18 миллионов тонн. Когда они иссякнут, добывать руду здесь планируют закрытым способом, для чего сейчас исследуют сверхглубокие горизонты. По некоторым данным, руды под землёй может быть до 100 миллионов тонн.

Добытую в карьере руду на комбинат доставляют по железной дороге.

Коксохимическое производство.
Один из ключевых компонентов процесса выплавки чугуна в доменных печах — кокс. Это бездымное топливо высокого качества получают в ходе переработки каменного угля.

ММК располагает собственным коксохимическим производством. Это батарея из множества коксовых колонок. Перед загрузкой в них уголь измельчают и обогащают, избавляя от примесей породы. В каждую колонку загружают около 20 тонн обогащенного и увлажненного угля — шихты.

Кокс производят при адской температуре около 1100 градусов Цельсия. Процесс спекания угольных частичек происходит без доступа воздуха.

Коксовые печи «топят» вторичным доменным газом. Он сжигается в простенках между камерами коксовой батареи, тепло отдаётся кирпичной кладке стен и разогревает угольные массы.

«Коксовый пирог» спекается 14-16 часов. Процесс коксования угольной массы идет от наружной стенки камеры к ее центру.

Процесс выгрузки готового кокса из печи — довольно яркий и зрелищный. Раскаленную массу в вагон выталкивает специальное устройство. Коксовый пирог при этом рассыпается на мелкие куски.

Выгруженный кокс немедленно отправляют на охлаждение. Тушат его либо струями воды, либо «сухим способом» — при помощи азота. Фрагменты топлива при этом получаются более прочными.

Выгрузка охлажденного кокса.

Частицы кокса сортируют и отправляют на склад, откуда топливо поступает на металлургическое производство. Сегодня коксохимическое производство ММК — самое мощное среди металлургических комбинатов страны. 9 батарей могут выпускать до 6 млн. тонн кокса в год.

Всего же за 85 лет существования производства коксохимики Магнитки выпустили более 400 млн тонн кокса.

Одновременно с производством топлива-кокса на ММК готовят и сырьё. Поступающая с карьера «бедная» руда отличается низкой концентрацией железа. Поэтому руду обогащают: дробят, сепарируют при помощи магнитного поля. А чтобы слишком мелкая фракция не вылетала из доменной печи, руду спекают в более крупные кусочки — агломерат.

Доменный цех.
Доменная печь снаружи смахивает на обвитый трубами многоэтажный дом. Именно в домне, загрузив в неё кокс и рудный агломерат, получают чугун — сплав железа с углеродом и другими элементами. Чугун придумали в Китае. В русском языке слово «чугун» — китайского происхождения (от иероглифов «лить» и «дело»). А вот у слова «домна» старославянские корни (от «дмение» — дутьё). Современный принцип доменной печи в Европе используют с XV века, а в России первая печь появилась в XVII веке.

Кокс и рудный агломерат загружают в доменную печь сверху. Под воздействием разогретого горячего воздуха сырьё опускается и постепенное превращается в чугун и шлак. При этом нагретые горючие газы поднимаются вверх и уходят из домны топить печи коксовой батареи. Жидкий чугун сливается из печи в ковши и отвозят в цеха для дальнейшей переработки в сталь.

Доменная печь работает непрерывно. Останавливают её на капитальный ремонт износившихся элементов раз в 10-20 лет.

В высоту доменная печь достигает нескольких десятков этажей. Почти весь объём печи занимает шихта (смесь кокса, руды и флюса, это вещество помогает отделить породу и золу от металла). Шихту снизу разогревает обогащённый кислородом воздух, раскалённый до 1100-1400 градусов Цельсия.

За 4-6 часов разогретая шихта проходит путь от верха печи до её нижней части, «горна», где чугун и шлак уже находится в расплавленном состоянии. В горне скапливается более тысячи тонн чугуна слоем до 1,7 метра. Выпускают расплав через огнеупорные отверстия лётки. Из каждой новой партии чугуна для анализа химического содержания в экспресс-лабораторию отправляют пробу.

Оператор следит за процессом выплавки чугуна.

Специальное устройство пробивает лётку для выпуска из печи чугуна.

Чугун выпускают из печи в среднем каждые 40 минут. Расплавленный металл течёт по системе желобов через весь литейный цех и попадает в чугуновозы.

Горновой — одна из самых важных и ответственных позиций в доменном производстве. Он наблюдает за ходом плавки визуально или по приборам и своевременно выпускает чугун и шлак из доменной печи.

Жидкий чугун разливают в чугуновозную посуду — ковши или миксера — вместимостью от 50 до 500 тонн и по железной дороге увозят на производство стали.

Общая длина трубопроводов, по которым на ММК циркулирует сжатый воздух, газы и прочие элементы производства, составляет сотни километров.

Кислородно-конвертерный цех.
Чугун превращается в сталь в кислородно-конвертерном цехе. Чтобы металл стал менее хрупким и более пластичным, чугун освобождают от лишних примесей, окисляя их кислородом.

Печь-конвертер — это цилиндрический сосуд, конструкция которого позволяет ему вращаться на 360 градусов в любую сторону.

В конвертер загружают металлический лом и чугун в соотношении один к четырём. Чугун в конвертер выливают из ковшей. В качестве лома используют обрезь прокатных цехов ММК и продукцию вторчермета.

В печи тепло.

Процесс превращения чугуна в сталь сопровождается раскаленным фейерверком.

К горловине наклонённого конвертера ковш с чугуном поднимают при помощи мостового крана.

Загруженный чугуном и ломом конвертер закупоривают и продувают. Реакция с кислородом довольно быстротечна. Сталь готова через четверть часа. В самом конце «металлический суп» сдабривают алюминием и ферросплавами, присадки повышают качество стали.

На поверхности расплава образуется шлак. От этой «пенки» необходимо избавиться.

Сталь сливают из нижней части конвертера. Температура шлака ниже температуры стали на 50 градусов, разницу контролируют термодатчики. Компьютер отображает сталь и шлак разными контрастными цветами. Оператор, заметив границу, в нужный момент поворачивает конвертер, чтобы шлак сливался в другую емкость.

Различных характеристик сортов стали (прочность, ковкость, стойкость к коррозии) добиваются при помощи присадок: ванадия, никеля и т.д. После первичной обработки стали происходит формирование слябов путём непрерывной разливки стали в заготовки различной ширины.

Из кислородно-конвертерного цеха слябы отправляются в прокатные цеха для дальнейшего передела.

Стан-5000.
Производство толстого листа. Толстолистовой стан-5000 горячей прокатки — уникальный в масштабах не только отечественной, но и мировой металлургии. Предназначен для получения толстолистового проката шириной до 5 метров. Такую сталь очень ценят производители труб большого диаметра, строители кораблей, мостов и объектов атомной промышленности.

Технологический процесс на стане-5000 полностью автоматизирован..

До начала прокатки слябы разогреваются в печах. Гидросбив удаляет с разогретых слябов окалину. После чего стальная заготовка попадает в обжимную клеть — самую мощную в мире, где заготовки обжимают с усилием 12,5 тыс. тонн.

Температура нагрева заготовки в процессе прокатки варьируется в зависимости от марки стали и может достигать 1300 градусов.

Установка ускоренного охлаждения. Максимальный расход воды - 11 250 кубометров в час!

Инспекционные столы.

Наличие возможных поверхностных дефектов и соответствие необходимым геометрическим размерам проката проверяют на инспекционном столе. Внутреннюю же структуру листов контролируют при помощи ультразвуковых установок.

Один из этапов технологической цепочки — участок порезки проката.

Длина всего стана превышает один километр.

Готовые листы стального проката поставляют машино-, судо-, мостостоительным компаниям, а также производителям труб большого диаметра, которые затем используются в крупнейших транспортно-энергетических проектах России.

Маркировка проката ММК.

ЛПЦ-11.
Комплекс стана-2000 холодной прокатки. Ещё одно производственное подразделение ММК — Листопрокатный цех № 11, крупнейший и наиболее современный в России комплекс по производству холоднокатаного и оцинкованного проката. В состав комплекса входит стан-2000 тандем, совмещенный с линий травления в соляной кислоте, 2 агрегата горячего оцинкования, комбинированный агрегат отжига/оцинкования, агрегат инспекции, упаковочные линии.

На агрегат цинкования стальной прокат приходит в рулонах. Их разматывают и сваривают, чтобы получить непрерывное полотно.

Стальную полосу протравливают, обрезают кромки, и раскатывают до нужной толщины на стане холодной прокатки.

Автоматизированный пост управления в ЛПЦ №11.

Агрегат непрерывного отжига и горячего оцинкования. Наносит покрытие на тонколистовой холоднокатаный прокат из малоуглеродистой стали.

Процесс оцинкования непрерывный, металл сначала попадает в накопитель, а потом разогревается в печи до 800 градусов.

Готовый продукт — рулоны оцинкованной стали.

Оцинкованный металл востребован автопромом, предприятиями строительной индустрии, «белым» машиностроением (производителями бытовой техники), а также производителями тары и упаковки. В том числе за пределами России.

ММК занимает территорию общей площадью более 11 тысяч Га.

Количество сотрудников собственно ММК — около 18 тысяч человек.