Сырьевая база и подготовка материалов к металлургическому переделу

• Название: Сырьевая база и подготовка материалов к металлургическому переделу
• Анкор: Petrushov_S.N._Sirevaya_baza_i_podgotovka_materialov_k_metallurgicheskomu_peredelu__uchebnoe_posobie_2009
• Дата: 17.02.2023
• Размер: 4.61 Mb.
• Имя файла: Petrushov_S.N._Sirevaya_baza_i_podgotovka_materialov_k_metallurg.doc
• Тип: Учебное пособие; #942271
• страница: 3 из 23

1.6 Возникновение и развитие металлургии в Украине

1.6.1 Сыродутное производство железа

Результаты исследований поселений чернолесского предскифского периода указывают на то, что железо в Ольвии (античный город, VI в. до н.э.) на берегу Днепро-Бугского лимана (остатки у села Парутино к югу от г. Николаева), вырабатывалось сыродутным способом, что позволяет говорить об успешном развитии железоделательного ремесла в Лесостепном Приднепровье в VIII-VII в. до н.э.

Одними из народов Центральной Европы вступили в эпоху европейского железного века скифы. Скифия находилась на месте территории Украины (IV в. до н.э.- III в. н.э.).

В междуречье Северского Донца и Ворсклы остатки черной металлургии выявлены на десяти поселениях скифского периода. В скифский период существовали и значительные центры металлургического производства. Такими центрами являлись известное Каменское городище на Днепре IV-III ст. до н.э., ремесленный центр по производству железа, расположенный в окрестностях с. Ново-Клиново Виноградовского района Закарпатской области и занимавший площадь около 25 км². Каждый горн имел округлую форму диаметром 0,4-0,5 м и глубиной 0,3-0,4 м, обложен серой глиной. Это был в то время крупнейший в Европе центр металлургического производства. Производимое здесь железо предназначалось для европейского кельтского рынка, а также для обеспечения местных металлообрабатывающих мастерских.

Раннеславянский Гайворонский металлургический центр располагался на безымянном острове р. Южного Буга между теперешним с. Солгунов и г. Гайвороном Кировоградской области. В качестве сырья для плавки железа использовались залежи бурого железняка, находящиеся недалеко от острова. Металлургический центр близ г. Гайворона относится к V-VII вв. н.э.

Обнаруженный при раскопках Райковецкого городища близ Бердичева горн, относящийся к XIII столетию дает представление о прогрессе к этому времени в технике получения железа – в домнице на периферии основания были выполнены канальцы для стекания жидких продуктов плавки. Железо выплавлялось из местной болотной руды, находящейся по берегам реки Гнилопяти и Тетерева. На холме правого берега р. Днепр севернее Киева у древнего города Вышгорода на рубеже XI-XII в.в. обнаружена домница, которая полностью сохранилась. Домница в Вышгороде действовала много раз и была значительно производительнее ранее сооруженных. После завершения плавки разрушали двухкамерное устье, очищали домницу от крицы и шлаков, устье снова достраивали и снова пускали печь.

Значительных успехов достигла черная металлургия во времена Киевской Руси. Объем сыродутной печи увеличился до 0,30-0,45 м³, она являлась стационарным сооружением с искусственным дутьем. Начали строиться печи, рассчитанные на многократную эксплуатацию, с выемкой готовых криц через специальные отверстия. В дальнейшем ручные горны уже не могли удовлетворить возрастающую потребность рынка в металле. В этих условиях возник новый, более совершенный вид металлургического предприятия – рудня. Ее особенностью было использование для производства металла водяного двигателя. С помощью водяного колеса приводили в действие кузнечные мехи для нагнетания воздуха в железоплавильную печь, кузнечные молоты, а также механизмы, измельчавшие железную руду.

На руднях из железа иногда производили продукцию, однако, основную массу изделий изготовляли в обычных многочисленных кузницах, расположенных вблизи руден. Большие рудни, на которых наблюдалось разделение труда, представляли собой первоначальные мануфактуры.

Хозяйство Левобережной Украины, вошедшей в состав России, было тесно связано с экономикой русского государства, особенно после образования в XVII ст. всероссийского рынка, что оказывало значительное влияние на развитие металлургии Левобережного Полесья. Во второй половине XVII ст. наблюдался новый этап в становлении промышленности Левобережной Украины. Значительно распространилось железоделательное производство.

Наиболее распространенным видом руден в XVII-XVIII ст. было предприятие с двумя горнами и тремя водяными колесами. Оно состояло обычно из таких частей: дымарки, в которой плавилось железо, большого, приводимого в действие водяной энергией, молота для проковки криц и кузницы, где изготовлялась железная продукция.

Непрерывным движением мехов в горне поддерживалась температура, необходимая для плавки железа, длившейся обычно 8-12 ч. Жидкий шлак выпускали несколько раз через отверстия в нижней части печи. Заправа постепенно заполнялась рыхлой тестообразной железной массой (крицей, или лупой). Извлеченную из печи крицу массой 5-6 пудов оббивали деревянными молотками, затем, разогрев, отжимали под большим молотом для удаления шлака и придания большей плотности. После этого крицу рассекали на несколько частей, чаще всего на три. Каждую часть разогревали в расковочном горне и окончательно отжимали под большим молотом. Из крицы массой 6-8 пудов получалось около 4 пудов годного железа.

В 1724 г. Киево-Печерской лаврой была запроектирована первая доменная мануфактура на Украине на рудоносных землях Стародубского полка.

В 1740-1750 гг. на Левобережье действовало 50 руден, каждая из которых вырабатывала в год 500-700 пудов сыродутного металла. Следовательно, производство железа и железных изделий достигало 25- 35 тыс. пудов в год.

Левобережные рудни представляли собой преимущественно небольшие предприятия. Они имели в среднем по два-три железоплавильных горна и водяных колеса, на них работало по 12-14 человек. Были и крупные для того времени металлургические предприятия. Например, Верпринская рудня (Стародубский полк) производила в год 5 тыс. пудов железа. Она имела 3 водяных колеса, 2 из которых приводили в действие 4 воздуходувных меха, и 1 – большой молот. Железную руду добывали в селах Рыловичи, Тростани и др.

Значительное влияние на дальнейшее социально-экономическое развитие Украины в последней четверти XVIII ст. оказали освобождение от оккупации Турцией причерноморских степей и выход России к Черному и Азовскому морям. На Украине в последней трети XVIII ст. были созданы крупные мануфактуры – доменные, суконные, шелковые, фаянсовые, пороховые.

1.6.2 Возникновение и развитие доменного производства на Украине

В последней трети XVIII ст. усилившийся спрос на металл стимулировал строительство первых доменных мануфактур на Правобережном Полесье. К ним относятся сооруженные в 1773 г. Высокопечанская и Кропивненская, в 1778 г. – Чижевская и в 1783 г. – Городокская. До реформы 1861 г. были построены еще три доменных предприятия – Любашевское (1803), Симоновское (1847) и Денишевское (1848). Возникновение доменного производства на Правобережном Полесье, вошедшем с Правобережной Украиной в конце XVIII ст. в состав России, объяснялось в первую очередь наличием там более значительных, чем на Левобережном Полесье, запасов железных руд.

Доменные мануфактуры (заводы) по сравнению с руднями были новым, высшим этапом в развитии черной металлургии на Украине. Например, на Высокопечанской доменной мануфактуре (Житомирский уезд) в 1797 г. выплавили 10,8 тыс. пудов чугуна и железа, т.е. в 10 раз больше, чем на самой крупной рудне. В сутки проплавляли почти 120 пудов руды. Однако эти доменные печи действовали всего около четырех месяцев в году, потом их останавливали из-за недостатка технологической воды. Завод был закрыт в 1891 году.

Рудни как типичная форма организации предприятия периода средневековья, окончательно пришли в упадок на Украине в начале 70-х годов, вскоре после отмены крепостного права. Доменное производство на Полесье еще переживало времена подъема в 70-90-х годах XIX в. – в период капиталистического развития страны.

Первой попыткой создания на Юге металлургического предприятия можно считать основание в конце XVII ст. предпринимателями Аристовым и Бориным железоделательного заведения на залежах железной руды и каменного угля, найденных в Азовской губернии, которое действовало недолго. Правительство было заинтересовано прежде всего в целях обороны, в использовании природных богатств Юга и создании здесь металлургической промышленности. С этой целью на Юг стали направляться поисковые партии под общим руководством В.М. Лодыгина, поставленного Петром I во главе горноразведочного дела в России. После успешной разведки В.М.Лодыгин совместно с капралом Герасимом Воронцовым в 1708 г. построил железный завод «позади новопостроенного города Осереда в Козловском уезде» на базе обнаруженной ими железной руды. Проводя поиски полезных ископаемых, рудознатец крепостной крестьянин Григорий Капустин, посланный Лодыгиным на Юг, в 1721 г. обнаружил уголь близ притока Северского Донца на р. Кундрючей.

Попыткой создать металлургическую промышленность в Донецком бассейне была экспедиция белгородского купца Ивана Морозова в 1743 г. по разведке железных руд по Северскому Донцу, в Бахмутском, ныне Артемовском, уезде и в районах рек Лугани, Миуса, на востоке по р. Медведице и к Волге в районе Камышина. В связи с этим Морозов сделал вывод о том, что строить доменный завод в Бахмутском уезде на базе местных руд нельзя, и выдвинул идею о строительстве металлургического завода на р. Лугани. Однако в то время этот район был мало заселен, подвергался частым набегам крымских татар и, кроме того, был удален от базы снабжения продовольствием.

После освобождения во второй половине XVIII ст. захваченных Турцией южноукраинских земель, присоединения Крыма, получения выхода в Черное море, с возникновением таких крупных торговых и промышленных городов, как Херсон (1774), Николаев (1789), Одесса (1794) и пр., потребность Юга в металле и топливе значительно возросла, поэтому усилились поиски здесь месторождений каменного угля, железных руд и других полезных ископаемых. В 1773-1774 гг. этот район обследовал академик Гюльденштедт, в 1781 г. изучать Юг Российская Академия наук направила В.Ф.Зуева, который нашел ряд залежей угля, а также указал на наличие железистых кварцитов на реках Саксагани и Ингульце.

В 1789 г. Криворожье обследовал профессор М.Г.Ливанов, который отметил, что берега р. Саксагани богаты рудными залежами и другими полезными ископаемыми.

В 1790 г. комиссия в составе Абрамова, Штерича и Гаскойна обследовала залежи железных руд и каменного угля по р. Белой при впадении ее в р. Лугань. Комиссия подала проект строительства металлургической мануфактуры на р. Лугани. В 1794 г. Штерич и Гаскойн вторично подали проект об устройстве литейного предприятия на Юге России и предложили свои услуги по его строительству. В результате этого 14 ноября 1795 г. последовал указ «Об устроении литейного завода в Донецком уезде при р. Лугани». Строительство этого предприятия было поручено бывшему директору Олонецкого завода Гаскойну, «с тем, чтобы нужные для Черноморских флотов и южных крепостей чугунные вещи в оном приготовлялись». Согласно проекту завод намечено было строить на р. Лугани при слиянии рек Белой и Ольховой. Он сооружался у реки, чтобы можно было использовать воду как двигательную силу и средство транспорта.

Строительство этого доменного завода началось в 1796 г. и закончилось в 1799 г. Луганский завод представляет собой историческую ценность не только как первое крупное металлургическое предприятие на территории Юга Украины и России, но и как пионер освоения выплавки чугуна в доменных печах на минеральном топлива. Технология таких плавок в металлургическом производстве России до того времени не была известна.

С историей развития Луганского завода связано превращение маленького села Каменный Брод Славяно-Сербского уезда в сравнительно крупный в то время центр, который 3 сентября был возведен в степень уездного города, получившего название Луганск. Изображение первой домны Луганского завода долгое время было гербом на печатях этого города. Завод в течение многих лет являлся центром геологического изучения Донецкого бассейна.

Однако на заводе не смогли организовать промышленную плавку чугуна на каменном угле, и он постепенно стал терять свое значение. 20 июня 1887 г. на основании правительственного указа Луганский завод был ликвидирован. Позже на месте этого предприятия был организован казенный патронный завод.

Наряду с исследованиями месторождений каменного угля и опытными плавками на Луганском заводе на средства казны проводились поиски металлургического сырья и в других районах Юга, прежде всего в Криворожье и Крыму. В 1809 г залежи железной руды вблизи Кривого Рога по берегам р. Ингульца и возле с. Шестерни были обнаружены Василием Пиленко. В 1835-1837 гг. воспитанник горного училища при Луганском заводе П.О. Кульшин также открыл рудные месторождения около Кривого Рога.

Полезные ископаемые Керченского полуострова в 20-х годах XIX ст. изучал Г. Козин, а в 30-х годах здесь и на Таманском полуострове горные инженены Воскобойников, Гурьев и Иваницкий выявили выходы бурых железняков, особенно мощные в районе г. Керчи. В связи с этим правительством было принято решение о строительстве в 1845 г. Керченского металлургического завода. Доменная печь на Керченском заводе была построена в 1850 г. инженером А.Ф. Мевиусом, который много сделал для решения вопроса о возможности выплавки чугуна на минеральном топливе из местных руд.

В 1856 г. Горный ученый комитет снова выдвинул вопрос об организации выплавки чугуна на Луганском или каком-либо другом казенном заводе в Донецком бассейне. По предложению полковника Летуновского, бывшего в то время начальником Луганского завода, на имя министра финансов был представлен проект о постройке доменной печи в 1,5 верстах от с. Корсуня Бахмутского уезда на р. Садке. В 1857 г. правительство решило основать там казенный завод, выделив для этого 100 десятин казенной земли. Завод был назван Петровским. Он был построен вблизи месторождений каменного угля и мест залегания железных руд. Уголь добывался в пяти верстах от него, а железная руда находилась на расстоянии 5-18 верст. Первая плавка доменной печи была проведена в апреле 1862 г.

К концу 60-х годов XIX ст. в Донецком бассейне было разведано много месторождений железных руд, представленных гнездообразными залежами бурых железняков с содержанием железа 30-50 %, пригодных к добыче и плавке в доменных печах. Первая группа месторождений была выявлена по верхнему течению р. Кальмиуса и его притоков – Сухой и Мокрой Волновах. Вторая группа месторождений была разведана в верховьях р. Кальмиуса и его притоков, а также по среднему течению р. Крынки. Третья группа месторождений железных руд располагалась в верховьях р. Крынки с притоками: и в верховьях р. Кривой Торец. Четвертая группа была разведана в верховьях Миуса и его притоков. В этих же районах или вблизи них располагались основные изученные на то время месторождения каменного угля: хорошо спекающегося металлургического, антрацита и ряда энергетических марок.

Вблизи месторождений железных руд в Донбассе в то время был открыт ряд месторождений каолина и огнеупорных глин, пригодных для изготовления огнеупорного кирпича, и известняков для флюсов. Таким образом, топливно-сырьевая база для начального периода развития черной металлургии в Донбассе к 60-м годам XIX в. была достаточно разведана. Водные ресурсы и заселенность края отвечали требованиям строительства мощных по тому времени металлургических заводов.

В районе Донбасса проектировалось сооружение ряда железнодорожных линий, в частности Грушевско-Днепровской (на Екатеринослав и Александровск), Харьковско-Азовской (на Мариуполь и Таганрог) и Воронежско- Грушевской. Строительство этих дорог резко повышало спрос на металл на Юге и решило транспортную проблему, важную для развития промышленности. Кроме того, как указывалось, были проведены опытные работы по выплавке чугуна на минеральном топливе на Луганском, Керченском и Петровском заводах.

В связи с намерением правительства организовать на Юге страны рельсовое производство, в 1866 г., когда был закрыт Петровский завод, началось строительство нового казенного металлургического завода (Лисичанского) в Лисьей балке на правом берегу Северного Донца, 80 км к северу от Луганского завода. Но правительство представило исключительные привилегии на организацию металлургического производства в Донецком бассейне англичанину Джону Юзу. Представление Юзу указанных привилегий сделало невозможным дальнейшее существоание Лисичанского завода. В 1872 г. он был закрыт, выплавив за время своей работы около 60 тыс. пудов чугуна.

Впервые разрешение от правительства на строительство частного металлургического предприятия для производства рельсов на Юге получил в 1868 г. князь Кочубей, который по протекции полковника Герна предложил предоставить исполнение этой концессии Джону Юзу.

В июле 1869 г. в Лондоне было основано англо-русское акционерное Новороссийское общество каменноугольного, железного и рельсового производства, допущенное к деятельности в России.

К постройке завода приступили в первой половине 1870 г. в Бахмутском уезде на берегу р. Кальмиуса на землях князя Ливена. В этом районе находились багатейшие залежи спекающихся углей, вблизи располагались месторождения железной руды, флюса, огнеупорной глины.

Новоросийское общество торопило Юза дать металл, и он начал строительство сразу промышленной, крупной по тому времени, доменной печи объемом 240 м³. Первый раз доменная печь была задута 24 апреля 1871 г., но через несколько дней остановлена. Ремонт и перестройка ее продолжались 9 месяцев.

24 января 1872 г. доменная печь была задута вторично и началась регулярная выплавка чугуна. Первая домна завода Новороссийского общества действовала на коксе, который вырабатывался здесь же в 12 открытых коксовых печах, построенных у самой угольной шахты, находившейся на заводской территории. Железная руда доставлялась на волах в основном из окрестных месторождений, расположенных на расстоянии 30-40 км от завода около Стилы, Ново-Троицка, Каракубы, Алекандринской, Благодатной и Николаевки.

В 1876 г. на заводе Новороссийского общества, который к тому времени уже стал известен как Юзовский, ввели в действие вторую доменную печь объемом 160 м³, а в 1882 г. – третью объемом 178 м³. Впоследствии эти доменные печи были реконструированы с увеличением объема.

Донецкая руда, залегающая гнездами в небольших количествах на обширной территории, не смогла стать базой для широкого развития металлургии на Юге. С началом промышленных разработок железных руд в Кривом Рогу на Юзовском заводе стали применять криворожскую руду. В Криворожском бассейне Новоросийское общество вскоре приобрело значительные участки и организовало добычу руды. В 1883 г. на заводе было использовано 40 % криворожской руды, а средний расход руды на 62,5 пудов чугуна составил 150 пудов. Однако транспортировка криворожской руды волами сдерживала рост производства чугуна на Юзовском заводе, а также строительство новых металлургических предприятий на Юге.

Почти одновременно с Юзовском заводом на Юге был построен Д.А. Пастуховым Сулинский металлургический завод, в восточной части Донецкого бассейна близ ст. Сулин Козлово-Воронежско-Ростовской железной дороги. Этот завод был рассчитан на выплавку чугуна на антраците и производство 1 млн. пудов железа в год.

В 90-х годах XIX ст. на Сулинском заводе работал один из будущих корифеев отечественной металлургии М.А. Павлов, сыгравший большую роль в совершенствовании выплавки чугуна на антраците.

С открытием в 1884 г. Екатерининской железной дороги, связавшей уголь Донецкого бассейна с криворожской рудой, начинается новый этап в развитии металлургии Юга, в котором важнейшую роль сыграл Криворожский железорудный бассейн.

Бурное развитие черной металлургии на Украине в 1885-1899 гг. неразрывно связано с расширением добычи железной руды в Криворожском бассейне. На базе этой руды стало быстрее развиваться производство металла на Юзовском заводе, где выплавка чугуна по сравнению с 1884 г. возросла за 6 лет более чем в 3 раза. В это время были построены все остальные металлургические заводы на Украине, относящиеся к дореволюционному периоду. В размещении новых заводов возникло две тенденции: тяготение к топливу – в Донецком бассейне и к железной руде – в Приднепровье.

Следующим крупным заводом с полным металлургическим циклом на Юге стали Александровский (ныне Днепропетровский завод им. Г.И.Петровского), который назывался еще Брянским.

Первую печь Александровского завода ввели в действие 10 мая 1887 г., однако чугун был получен лишь в августе. Вторая печь дала чугун 22 мая 1888 г. Обе печи высотой 16,75 м, с диаметром горна в верхней части 2400 и в нижней 1750 мм были одеты в броню из металлических кожухов с внутренней огнеупорной кладкой.

Доменные печи Александровского завода имели общий подъемник. На колошниковом мостике были проложены рельсы, по которым четверо рабочих подгоняли двухтонные вагонетки к месту загрузки печей.

Уже к концу 1888 г. завод работал с полным металлургическим циклом. В 1890 г. на Александровском заводе была построена третья доменная печь, работали сталеплавильные и прокатные цеха.

Третьим заводом с полным металлургическим циклом на Юге стал построенный в 1889 г. в с. Каменском Днепровский завод (ныне Днепровский завод им. Ф.Э. Дзержинского).

Первая доменная печь на нем задута 1 марта 1889 г., а к началу 1890 г. здесь уже работали две домны, бессемеровский, мартеновский и железопрокатный цеха, а также ряд вспомогательных цехов и служб.

В 1894 г. Донецкое общество железоделательного и сталелитейного производства построило Дружковский металлургический завод (вблизи ст. Дружковка). В 1895 г. в Донбассе и Приднепровье действовало уже пять металлургических заводов: Новороссийский, Александровский, Каменский, Гданцевский и Дружковский, производившие около 30 млн. пудов чугуна в год.

Во второй половине 90-х годов строительство металлургических предприятий на Юге Украины было еще более интенсивным. В 1896-1899 гг. были введены в действие 12 доменных заводов. Два из них построены в 1896 г. – Юрьевский Донецко-Юрьевского металлургического общества и Алмазнянский Алмазного общества.

В строительстве Юрьевского (ныне Алчевского) завода принимали участие специалисты из Германии, использовалось германское оборудование. Доменную печь на этом предприятии задули 26 мая 1896 г., к концу года были пущены вторая доменная и первая мартеновская печи. В 1896 г. на предприятии уже действовали три доменные печи, три сортовых стана.

В 1897 г. были введены в действие три металлургические предприятия – Никополь-Мариупольский завод (в Сартане) Никополь-Мариупольского горного и металлургического общества, Петровский Русско-Бельгийского металлургического общества и Мариупольский общества «Русский провиданс».

Никополь-Мариупольский завод (ныне Мариупольский завод им. Ильича) строился по проекту американца Кеннеди. Доменные печи этого предприятия имели скиповые подъемники и двухконусные засыпные аппараты. В феврале 1897 г. на предприятии был пущен трубопрокатный стан, одновременно вводились две доменные печи, прокатные станы, литейный, механический и другие вспомогательные цехи. На полную мощность завод вступил в действие в 1899 г.

Петровский (ныне Енакиевский) завод Русско-Бельгийского металлургического общества, построенный недалеко от старого казенного завода и получивший то же название, имел две доменные печи, 120 коксовых печей, два конвертера, блюминг и рельсобалочный стан 800, механическое и чугунолитейное отделение, мастерскую огнеупорных изделий. В 1898 г. здесь вошел в действие стан 550.

В 1898 г. были построены Ольховский завод Бельгийского общества доменных печей и фабрик, который не имел полного цикла и выплавлял только чугун, а также Верхнеднепровский Верхнеднепровского металлургического общества.

В 1899 г. вступили в строй пять металлургических предприятий, а именно: Макеевский завод Генерального общества чугуноплавильных и сталелитейных заводов России, Краматорский завод Краматорского металлургического общества, Белянский – Общество белянских доменных заводов, Кадиевский – Южно-Русского днепровского металлургического общества и Керченский – Брянского общества.

На Макеевском заводе первая доменная печь была задута осенью 1899 г. В этом же году закончилось строительство второй домны, уже работали три мартеновские печи, листопрокатный и сортопрокатный цехи.

В 1897 г. Брянским обществом было начато строительство Керченского металлургического завода. В 1899 г. строившийся завод был продан вновь образованному обществу Керченских металлургических заводов и рудников. В 1899 г. была окончена постройка первой доменной печи, и в июне 1900 г. завод дал первую плавку чугуна.

Таким образом, к началу ХХ в. южная металлургия базировалась на выплавке чугуна с использованием минерального топлива и представляла собой новую, технически более совершенную металлургическую базу.

За период 1900-1913 гг. были выведены из эксплуатации 8 устаревших доменных печей на заводах Полесья, а также на Юзовском заводе; введено в действие 15 новых доменных печей, более мощных и совершенных. Средний объем одной печи на начало 1914 г. составлял 389 м³. Наиболее крупным по полезному объему печей был доменный цех Александровского завода, где работали три печи объемом по 554 м³ и две печи объемом 330 и 390 м³. Самая крупная на Украине и во всей России доменная печь объемом 650 м³ работала в 1913 г. на Петровском заводе. На 1 т чугуна расходовалось, т: руды – 1,48-1,66; кокса – 1,12-1,22; флюса - 0,54-0,68. Число рабочих на одну действующую печь изменялось в пределах от 174 до 215 человек. В начале ХХ в. доменные печи Украины строились по иностранным проектам, с использованием импортного оборудования и поэтому имели различную конструкцию.

В годы первой мировой войны в России создалось чрезвычайно тяжелое положение с обеспечением промышленности металлом и углем. В результате военно-морской блокады в 1915 г. был приостановлен ввоз металла из-за границы, доля которого в общем объеме потребляемого металла без учета ввозимого готового оборудования составляла 15 %. В связи с этим роль Украины в обеспечении страны металлом возросла. Если в 1913 г. удельный вес Украины в производстве черного металла составлял 73,7%, то в 1915 г. на долю ее доменных цехов приходилось 74,46 % выплавки чугуна, в то время как Урал давал 22,23 %, Подмосковный район – 3,18 %, Северный район – 0,03 %. В 1916 г. удельный вес Украины в производстве чугуна повысился до 76 %. Однако на заводах Украины с первых лет Первой мировой войны выплавка чугуна начала снижаться. За период 1913-1916 гг. было остановлено 18 % печей. В 1918 г. территория Украины была оккупирована Германией. Из 17 доменных заводов к концу оккупации 15 полностью прекратили выплавку чугуна. Добыча угля в Донбассе снизилась в 5,6 раза, прекратилась добыча железной руды в Криворожском бассейне. В 1922 г. из 27 коксовых заводов работали всего 5. Выплавка чугуна уменьшилась с 1,302 млн.т в 1913 г до 14,8 тыс.т в 1920 г. (в 90 раз).

Восстановительные работы и реконструкция доменных печей начались на Украине в 1923 г., а широкомасштабные работы – в 1924-1926 гг. К 1926-1927 гг. из 17 металлургических заводов Украины были восстановлены 9 с полным металлургическим циклом, остальные (26 доменных печей) не работали. С 1926 г. начали строить новые доменные печи на Макеевском и Краматорском заводах. Число действующих доменных печей в 1927 г. составило: на Украине – 26, на Урале – 23, в Сибири – 2 и в Центре – 6.

В первой пятилетке (с 1 октября 1928 г. по 31 декабря 1932 г.) началась коренная реконструкция действующих и строительство новых металлургических заводов.

Все проектные работы были поручены Гипромезу, который разработал план повышения выплавки чугуна в 1932-1933 гг. на Юге до 6.9 млн.т. Особенно большой объем работы был осуществлен на Макеевском заводе, где за первую пятилетку ввели в действие три новых доменных печи, каждая объемом 842 м³, что позволило увеличить выплавку чугуна в 3 раза. На заводе им. Ф.Э. Дзержинского работы по реконструкции начались в 1929 г., а в 1932 г. была введена в эксплуатацию доменная печь № 7 объемом 930 м³. Всего за рассматриваемый период на заводах Украины было введено в действие 16 доменных печей, из них 9 новых (в России 8 печей). В начале 1930 г. было начато строительство заводов «Азовсталь» и «Запорожсталь», а в 1931 г. - Криворожского металлургического. Во второй пятилетке (1933- 1937 гг.) на заводе «Азовсталь» 12 августа 1933 г. вошла в строй доменная печь № 1 объемом 930 м³, а в 1934 г. – такая же печь № 2. На заводе «Запорожсталь» были приведены в действие доменные печи: в 1933 г. - № 1 объемом 1000 м³, в 1934 г. – печь № 2 объемом 950 м³ и в 1937 г. – печь № 3 объемом 1300 м³. На Криворожском заводе в 1934-1937 гг. были введены в действие две доменные печи объемом 930 м³. В 1933-1934 гг. были введены в действие доменные печи № 1-бис и № 2 объемом по 930 м³. На Донецком заводе были задуты доменные печи № 3 и № 4 объемом 627 и 600 м³.

Всего на металлургических заводах Украины в 1933-1937 гг. были введены в действие 13 доменных печей. В третьей пятилетке (1938-1942 гг.) намечалось увеличить выплавку чугуна на 52 %. За 1938- 1940 гг. на Украине были введены в строй три доменные печи объемом по 1300 м³: на «Азовстали» печи № 3 (1938 г.) и № 4 (1940 г.), на Криворожском заводе печь № 3 (1939 г.). За годы довоенных пятилеток производство чугуна в СССР увеличено в 3,5 раза, против уровня 1913 г. Удельный вес Украины в общесоюзном производстве чугуна изменился следующим образом, %: 1928 г. – 71,9; 1932 г. – 68,9; 1937 г. – 63,6; 1940 г. – 64,7.

После начала Великой Отечественной войны из Украины с июля по октябрь 1941 г. было вывезено 500 промышленных предприятий, в том числе 40 металлургических. Все предприятия черной металлургии Юга прекратили работу.

Восстановительные работы начались до окончания войны. Из союзного бюджета Украине была выделена дотация в размере 1500 млн.руб. (на всю отрасль 3 780 млн.руб.). Начало восстановления металлургии Донбасса положили енакиевцы. Город был освобожден 3 сентября 1943 г., а уже 23 декабря была задута первая доменная печь, 31 декабря – вторая, а через три месяца – третья. С пуском в июле 1944 г. доменной печи № 2 Макеевский завод перешел на работу полным металлургическим циклом. Разрушенная доменная печь № 3 Донецкого металлургического завода была восстановлена за 45 суток. В 1944 г. были восстановлены доменные печи на Макеевском и Алчевском заводах мощностью 360 и 160 тыс.т соответственно. К концу 1945 г. было восстановлено 25 % мощности доменных и мартеновских цехов.

В результате осуществления программы послевоенного восстановления производственных мощностей были введены в действие 22 доменные печи. Из 36 доменных печей, введенных в строй за этот период, 11 имели объем 1100-1300 м³. По состоянию на 1 января 1951 г. средний полезный объем одной доменной печи увеличился до 823 м³ против 716 м³ в 1940 г., а удельный вес доменных печей объемом выше 900 м³ составил 67,7 %. Выплавка чугуна заводами с годовым производством более 1 млн.т увеличилась с 26 % в 1940 г. до 56 % в 1950 г. КИПО доменных печей Украины в 1950 г. составил 1,06 против 1,18 в 1940 г. (по всей отрасли 0,98 против 1,19 соответственно).

За 1951-1960 гг. построены 31 коксовая батарея, 37 агломерационных лент, 22 кислородных блока, 23 доменные печи (кроме трех восстановленных). В 1960 г. работало 56 печей общим объемом 60682 м³, в том числе 8 печей объемом 1033 м³, 9 печей объемом 1386-1400 м³, 1 печь объемом 1513 м³, 4 печи объемом 1719 м³ и 1 печь объемом 2000 м³. Реконструированы 6 доменных печей с увеличением объема, а 8 устаревших общим объемом 4813 м³ выведены из эксплуатации. В 1953 г. было организовано производство офлюсованного агломерата (аглофабрики Макеевского и им. Дзержинского заводов). Его производство в 1960 г. составило 3514 тыс.т (99,95 % от общего производства) при основности агломерата 0,91. Удельный вес агломерата в доменной шихте составил 75,7 %. Природный газ начали применять в доменных печах завода им. Петровского в 1957 г. К концу 1958 г. на Украине по этой технологии работало 11 доменных печей, в 1960 г. – 42 печи, на которых было выплавлено 80 % чугуна. Совместное применение кислорода и природного газа в доменном производстве было осуществлено впервые на Украине в 1958 г. при выплавке передельного чугуна на заводе им. Дзержинского. В 1960 г. с применением дутья, обогащенного кислородом, работало уже 8 печей. В 1960 г. 91 % от общего числа печей работали с применением природного газа и 62 % – с применением кислорода. Перевод доменной печи № 6 ММК на повышенное давление газа под колошником в 1950 г. стал началом широкого промышленного применения этого способа на металлургических заводах России и Украины. В 1953 г. на заводах Украины по этой технологии работало 35 % доменных печей, в 1957 г. – 50 %. В 1960 г. на повышенном давлении газа работала 41 доменная печь, или 75 % от общего их числа, что составило 85 % общего объема печей.

Первая печь объемом 2000 м³ была введена в эксплуатацию в декабре 1960 г. на заводе «Криворожсталь» (печь № 5). До 1965 г. в Советском Союзе было построено еще 8 подобных печей, в том числе 4 на Украине. В дальнейшем УкрГИПРОМЕЗом был разработан проект доменной печи объемом 2300 м³. Такая печь была введена в эксплуатацию на Мариупольском заводе им. Ильича в декабре 1965 г. Печь объемом 2700 м³ (№ 8) была построена на заводе «Криворожсталь» в 1967 г.

В декабре 1974 г. на Криворожском заводе введена в эксплуатацию доменная печь № 9 объемом 5000 м³ (проект Гипромеза, его филиалов и контрагентов). По проекту производительность печи должна была составлять 4 млн.т чугуна в год. Предусматривалась работа печи на дутье, нагретом до 1400^оС, при содержании кислорода в дутье до 35 % и давлении газа под колошником 245 кПа (2,5 ат.). Печь была оборудована загрузочным устройством ВНИИМетмаша (заменен лотковым загрузочным устройством типа «Поль-Вюрт»), 36 фурмами (число фурм увеличено до 42), четырьмя чугунными и одной шлаковой летками.

В 1975 году после реконструкции введена в эксплуатацию доменная печь № 4 на комбинате «Азовсталь» полезным объемом 1800 м³, в 1977 – доменная печь на Макеевском металлургическом заводе объемом 1143 м³.

В 1977 году на ОАО «Алчевский металлургический комбинат» введена в эксплуатацию доменная печь № 1 полезным объемом 3000 м³ – крупнейшая в Донбассе и вторая по мощности на Украине. После 1977 г новых доменных печей не Украине построено не было.

В 90-е годы экономическая ситуация была такова, что на ОАО «АМК» не было ритмичных поставок кокса, природного газа, сырья для печей. Кроме того, требования к качеству сырья для ДП № 1 более высокие, чем для печей меньшего объема. Поэтому в 1995 году ДП № 1 ОАО «АМК» остановлена на консервацию. В ближайшей перспективе возвращение ее в работу не планируется.

На 01.01.1999 г. на балансе в 13 доменных цехах 12 металлургических предприятий Украины находились 49 доменных печей, из них 39 выплавляли чугун, 5 были остановлены на ремонт и 5 находились на консервации. Имеющаяся производительная мощность по выплавке чугуна в среднем по Украине используется в настоящее время на 60 %. Причинами не освоения производственных мощностей по выплавке чугуна являются, прежде всего, неритмичность поступления и снижение качества железорудного сырья и кокса по постоянству их свойств, гранулометрическому и химическому составу, задержки с проведением плановых капитальных ремонтов доменных печей и низкое качество их проведения, дефицит природного газа, связанное с этим снижение уровня форсировки доменных печей и уровня технологических параметров доменной плавки.

Технический уровень и технико-экономические показатели работы доменных печей Украины находятся в основном на современном уровне. В то же время имеется ряд доменных печей суммарным производством чугуна около 3 млн. т/год (Макеевский МК, Донецкий МЗ, Краматорский МЗ, Константиновский МЗ и завод имени Петровского) с довольно низким техническим уровнем, большими выбросами вредных веществ в атмосферу и водный бассейн, конструкция и модернизация которых затруднена из-за большой стесненности и требует больших капитальных вложений.

Основные направления развития доменного производства Украины сводятся к следующему:

– повышение качества железорудного сырья и кокса;

– своевременное и качественное проведение плановых капитальных ремонтов доменных печей;

– модернизация и техническое перевооружение действующих доменных печей при проведении очередных капитальных ремонтов (в ряде случаев с увеличением их полезного объема;

– совершенствование технологии доменной плавки, в том числе за счет внедрения в промышленном масштабе доменной плавки с вдуванием пылеугольного топлива;

– реконструкция и ремонт действующих их воздухонагревателей;

– установка современных загрузочных устройств и повышение технического уровня оборудования доменных печей и их сооружений;

– снижение энергоемкости доменного производства;

– утилизация энергии давления колошникового газа и тепла отходящих дымовых газов воздухонагревателей;

– обеспечение высокой степени механизации трудоемких операций;

– повышение уровня автоматизации производственных процессов;

– обеспечение санитарных условий и защиты окружающей среды.

1.6.3 Состояние металлургического производства на Украине

Последние десятилетия ХХ века отмечены соперничеством традиционной схемы металлургии «доменная печь - сталеплавильный агрегат и внедоменным получением металла». Во всемирном масштабе развития металлургии пока что доминирует традиционная схема.

Производство чугуна в мире поддерживается на уровне 520- 540 млн. т/год, в том числе в Японии до 85, Западной Европе до 90, США – 40 млн.т/год. Мировое производство руды составляет 900-980, окатышей до 240 млн.т/год. Развитие металлургии в развивающихся странах также идет по традиционной схеме. Поэтому прогноз многих специалистов на производство металла в ХХІ веке базируется именно на этих факторах. Около 70 % металла будет производиться (во сяком случае особенно в первой половине ХХІ века) на базе доменного производства, остальные 30 % – прогнозируется производить новыми нетрадиционными способами. Эта цифра скорее всего будет существенно скорректирована в сторону уменьшения. Дело в том, что в промышленно развитых и развивающихся странах продолжают строить доменные печи объемом до 5000 м³. Практически каждый капитальный ремонт доменных печей как у нас, а особенно за рубежом, используют для увеличения их объема. Объем современных доменных печей стабилизируется на уровне 3000-5000 м³. Дальнейшего увеличения объема доменных печей не ожидается по целому ряду технологических и технических причин.

Необходимо отметить, что развитие черной металлургии в мире шло по пути совершенствования традиционных технологий подготовки сырья, получения чугуна, стали эволюционно. Революционных решений за последние 10-20 лет не было и не предвидится они и в дальнейшем.

Производство сырья, чугуна и стали стабилизировалась практически во всех странах, имеющих черную металлургию.

Достаточно устойчивым в этот период оказался рынок топлива, сырья и черных металлов. Цены на руды и окатыши оставались на уровне 20-40 долл./т, на кокс – 80-130 долл./т. Такое состояние рынка сохранится и в дальнейшем.

Несмотря на развитие производства изделий и оборудования из цветных сплавов и керамики потребность в черных металлах в ближайшие десятилетия вряд ли уменьшится. Их цена на рынке будет определяться спросом и в первую очередь себестоимостью, что в свою очередь зависит от способов производства металла. С этой тоски зрения традиционная двухступенчатая схема производства стали останется доминирующей при соответствующем совершенствовании технологии на всех этапах металлургического производства, уменьшения энергозатрат и снижения расхода кокса.

Каковы тенденции в процессах окускования железорудных материалов.

Верхнее ограничение степени обогащения железных руд – 66- 67 % железа в концентрате. Дальнейшее увеличение железа приведет к снижению прочностных свойств окускованного сырья.

В мировой практике подготовки сырья наблюдается тенденция к постепенному увеличению доли окатышей в доменной шихте. Эта тенденция будет в дальнейшем усиливаться, хотя перевод доменной плавки только на переработку окатышей маловероятен. Скорее всего соотношение агломерат-окатыши установится на уровне 50 на 50.

Каковы же перспективы развития агломерационного производства в Украине. Так уже сложилось, что все агломерационные фабрики построены до 1970-1975 гг. и оборудованы несовершенными технически устаревшими агломашинами. Агломерационные фабрики являются основным источником вредных выбросов и существенного загрязнения промышленных городов Востока и центра Украины.

Поэтому с этой точки зрения целесообразно возвратиться к проекту районных аглофабрик Донбасса и Приднепровья, заменив все устаревшие аглофабрик Алчевска, Енакиево, Мариуполя, Кривого Рога, Запорожья, Днепродзержинска двумя мощными аглофабриками, оснащенными агломашинами 600-650 м². При отработке технологии производства агломерата как на этих фабриках, так и на действующих, необходимо использовать последние достижения мировой и отечественной агломерационной науки в первую очередь спекание в слое высотой 600-700 мм, стабилизацию крупности и прочности агломерата с дальнейшим рассевом на узкие классы. Готовый агломерат должен содержать мелочи (5-0, мм) не более 5-6 %. Перспективным технологическим приемом, который уже широко используется за рубежом, является рециркуляция горячих агломерационных газов последних вакуумкамер. Организация усреднения материалов в условиях современного состояния агломерационного производства является наиболее узким местом технологии. По нашему мнению при строительстве новых агломерационных фабрик необходимо предусмотреть и мощные накопительно-усреднительные склады. В существующих условиях необходимо строительство одного – двух усреднительно-накопительных складов, которые бы обеспечивали сырьем работающие аглофабрики. Их можно расположить или на промышленной площадке аглофабрики ММК или в районе какого-либо ГОКа.

Развитие производства окатышей скорее всего пойдет по пути увеличения их основности. Так, уже сейчас доля офлюсованных окатышей в Канаде достигла уровня 80 %, в США – 30 % от всех производимых в этих странах окатышей.

В Украине производство офлюсованных окатышей усложняется наличием в концентратах SiO₂ на уровне 8-12 %. Увеличение степени обогащения руд, с соответствующим снижением доли SiO₂ позволит успешно решить эту проблему.

В связи с отсутствием в Украине качественных бентонитов возникает вопрос о замене бентонита другими видами связующего. Одним из наиболее эффективных заменителей бентонита являются различные органические добавки (в частности, КМЦ, крахмал и др.). Нельзя сбрасывать со счетов использование вместо бентонита вскрышных руд, активированных различными добавками.

1.6.4 Краткая информация о видах производства как составляющих металлургии в Украине

ПРОИЗВОДСТВО АГЛОМЕРАТА И ОКАТЫШЕЙ

В Украине работает 12 аглофабрик с 62 агломашинами со средней площадью спекания ОКОЛО 80,3 м². Агломашины с наибольшей площадью спекания (135 м²) работают на Ново-Криворожском металлургическом комбинате. В то же время за рубежом во Франции, Германии, Японии работают агломашины с площадью спекания от 400 до 600 м².

Удельная производительность агломашин Украины – 1.28- 1,35 т/м² час. Содержание железа в агломерате колеблется от 52 до 57 %, основность – 1,2-1,7. Количество мелочи0-5 мм в агломерате колеблется от 1,4 до 20 % в среднем составляя примерно 10-12 %. Средний возраст агломашин 40 и более лет. За последние 30 лет на Украине не построено ни одной современной агломаштны. Только в 2007 г. принято решение о строительстве на Алчевском металлургическом комбинате (АМК) новой агломерационной фабрики, в состав которой войдет комплекс современных усреднительных складов и 3 агломашины с площадью спекания около 400 м² каждая.

В 2007 г в Украине произведено около 20 млн.т окатышей. Фабрики по производству окатышей были построены в 70-е годы ХХ столетия.

Так в 1967 г введена в эксплуатацию окомковательная фабрика ЦГОКа проектной проитзводительностью 15 млн т окатышей в год , состоящая из 8 обжиговых машин площадью по 108 м² (254 м). В 1972 г была введена в эксплуатацию окомковательная фабрика на СевГОКе. Фабрика состоит из трех цехов по две обжиговых машины в каждом. Площадь машин 306 м² (3102 м), 280 м² (3,580 м) и 552 м² (4138 м).

Мощная окомковательная фабрика построена на Полтавском ГОКе (г. Комсомольск). На фабрике установлены 4 технологические линии по производству окатышей на агрегате «Решетка – трубчатая печь».

Доменное производство

Мировое производство чугуна за 2007 г составило 939,9 млн.т, что на 7,8 % выше уровня 2006 г (/871,745 млн.т). В декабре 2007 г. производство чугуна в мире выросло до 79,943 млн.т, что на 4,9 % выше уровня декабря 2006 г.

10 крупнейших производителей чугуна в мире 2007 г выглядит следующим образом: Китай (466,3 млн.т), Япония (86,7 млн.т), Россия (51,1 млн.т), США (35,7млн.т), Украина (35,6 млн.т), Бразилия (35,5 млн.т), Германия (31 млн.т), Южная Корея (29,1 млн.т), Индия (28,8 млн.т), Франция (12,4 млн.т).

Уровень доменного производства в Украине более современный, чем агломерационного. Полезный объем печей колеблется от 1033 до 5000 м³. В настоящее время на Украине в эксплуатации 45 доменных печей. Из них 25 в Донбассе. На АМК строится новая доменная печь объемом 4400 м³.

В доменных печах выплавляется 99 % передельного чугуна, 0,24 % ферромарганца. Интенсивность плавки составляет 1,56 т/м³ или КИПО (коэффициент использования полезного объема печи) – 0,52; расход кокса находится в пределах 466-625 кг/т чугуна, природного газа от 77 до 124 м³/т. Основность шлака составляет 1,19-1,27, количество кремния в чугуне 0,63-1,04 %, серы – 0,020-0,038 %.

Сталеплавильное производство

Мировое производство стали в 2007 году по 64 странам увеличилось на 7,8 % и достигло 1,344 млрд.т, сообщает International Iron and Steel Institute (IISI). В истории стальной промышленности это уже пятый год подряд, когда мировое производство стали растет с приростом в 7 %. В целом уровень производства стали остается высоким, хотя в 2007 году завфиксирован некоторый спад практически во всех регионах мира, включая Китай, страны Евросоюза, СН и США.

В Российской федерации годовое производство стали выросло на 2 %. Страны ЕС увеличили производство стали в 2007 году на 1,7 % по сравнению с 2006 годом. Производство стальной продукции в США продемонтсрировало снижение на 1,4 % до 97,2 млн.т.

В 2007 году тремя крупнейшими сталепроизводителями в мире стали Китай (489 млн.т), Япония (120,2 млн.т) и США (97,2 млн.т). Выплавка стали в Украине в 2007 году увеличилась по сравнению с 2006 годом на 4,7 % - до 42,83 млн.т.

В Украине сталь выплавляется в 13 цехах, оборудованных мартеновскими печами и конверторами. В настоящее время в эксплуатации находятся 18 конвертеров с садкой от 160 до 350 т и 39 мартеновских печей и агрегатов с садкой от 230 до 650 т. В том числе 5 двухванных агрегатов. На агрегатах единичной мощности более 300 т производится свыше 90 % мартеновской стали.

Таким образом, мартеновский процесс все еще имеет существенную долю в производстве стали – около 40 %, (конвертерный – 50-55% и электродуговой – около 3 % (1,3 млн.т)).