Реферат Технология металла и конструкционные материалы
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Атырауский Колледж Бизнеса и Права
Реферат
на тему: Технология металла и конструкционные материалы.
Применение черных металлов.
Подготовил: Кулбараков Талгат
студент 2 курса
г.Атырау- 2009г
Содержание
- Введение
- Глава 1. Территориальная организация мировой черной металлургии
- История возникновения и развития черной металлургии
- Общая характеристика черной металлургии
- Отраслевая и территориальная структура черной металлургии
- Территориальная дифференциация черной металлургии мира
- Глава 2. География мирового рынка железной руды
- Формирование мирового рынка железной руды
- Структура современного рынка железной руды
- Роль ТНК на мировом рынке железной руды
- Железорудная отрасль в некоторых странах мира
- Глава 3. Методика преподавания изучаемой темы в школьном курсе географии
- Заключение
- Список литературы
Введение
Работа посвящена комплексному экономико-географическому анализу развития и размещения мировой черной металлургии.
Актуальность темы. Значение этой отрасли в современной экономике определяется прежде всего тем, что она является главным поставщиком конструкционных материалов для машиностроения и одним из главных поставщиков этих материалов для строительства. В этом качестве черная металлургия испытывает в последние десятилетия нарастающую конкуренцию со стороны цветной металлургии, поставляющей материалы на основе сплавов легких металлов, со стороны химической промышленности, выпускающей конструкционные пластмассы, а также со стороны ряда новых производств, создающих материалы на основе керамики и разного рода композиционные материалы.
Целью работы является характеристика территориальной организации черной металлургии мира, как одной из ведущих отраслей промышленного производства.
Для достижения поставленной цели нами решались следующие задачи:
Проанализировать историю развития черной металлургии.
Рассмотреть территориальные сдвиги в размещении отрасли в связи с развитием мирохозяйственных и связей и возрастающей ролью НТП в технологии выплавки черных металлов.
Рассмотреть технико-экономические процессы пирометаллургического цикла, с учетом особенностей размещения добывающей и перерабатывающей отраслей промышленности.
Проанализировать основные тенденции мирового рынка железной руды и продукции сталелитейных компаний.
Предложить новые методические подходы к изучению данной темы в школьном курсе географии.
Для решения поставленных задач нами использовались следующие методы:
Историко-географический метод нами применялся для выделения этапов развития и размещения предприятий черной металлургии.
Сравнительно-географический метод был использован для анализа территориальной дифференциации запасов железорудного сырья и объемов выпускаемой металлургической продукции по регионам мира.
Статистико-математический метод позволил проанализировать основные тенденции экономической эффективности черной металлургии и составить краткосрочный прогноз дальнейшего развития изучаемой отрасли.
Картографический метод использовался для визуализации полученных результатов работы.
Объектом исследования является мировая черная металлургия.
В качестве предмета выступает территориальная дифференциация добывающих и обрабатывающих отраслей, участвующих в производстве сталелитейной продукции.
Структура работы. Дипломная работа состоит из введения, заключения, трех глав и списка используемой литературы. Первая глава посвящена территориальной организации мировой черной металлургии. Во второй главе раскрываются основные тенденции формирования мирового рынка железорудной продукции. В третьей главе предложены новые методические подходы к преподаванию данной темы в школьном курсе географии.
Глава 1. Территориальная организация мировой черной металлургии
История возникновения и развития черной металлургии
Говорить о начальном периоде использования железа в древние времена почти невозможно: тайна, окутывающая его истоки, не позволяет делать предположения, отличные от мнения археологов, сложившегося на сегодняшний день. Золото, серебро, медь, олово и бронзу использовались человеком раньше железа, но именно приход железного века более, чем что-либо другое, направил человечество по пути цивилизации. Использование нового металла действительно стало причиной значительного изменения положения человека, что, в общем, соответствует заключительному этапу доисторического периода.
Не везде наступление железного века находит однозначное и характерное хронологическое подтверждение; историческим этот период был только для стран Средней Азии и Средиземноморья, совпадающий с существованием Ассиро-вавилонской (2300 -
Необходимо, однако, выделить период между появлением железа в виде мелких предметов, в большинстве своем украшений, и моментом начала его разумной добычи и использования. Именно зарождение настоящей металлургической промышленности стало определяющим фактором развития новой цивилизации, основанной на железе.
До конца второго тысячелетия до н.э. ничто не позволяет говорить о каком-либо производстве железа в современном понимании этого слова, это касается и народов, входивших в древнейшие цивилизации Восточного Средиземноморья и Эгейского моря: египтян, ассирийцев, финикийцев и греков. Железо в те времена было настолько редким, что было достойно использования в украшениях наряду с золотом, серебром, драгоценными камнями и эмалями. Каждая из этих цивилизаций оставила замечательные изделия из меди, бронзы, керамики, слоновой кости, дерева и даже тканей. Что касается железа - почти ничего, нет ни следа его художественной обработки.
Можно было бы предположить, что быстрое окисление данного металла не позволило ни одному предмету сохраниться до наших времен.
В реальности получение ковкого железа было столь трудной задачей для примитивной доисторической металлургии, что можно утверждать почти с полной уверенностью, что небольшие количества, использованные в украшениях, были получены путем обработки кусочков природного железа, сформировавшихся в результате какого-либо геологического феномена.
Кроме того, преимущества меди, ее способность давать бронзу в сплаве с оловом, внешняя красота бронзы и реальная трудность добычи и производства железа задержали его применение.
Первые предметы из кованого железа были найдены на Ближнем Востоке. В Анатолии были открыты захоронения, из которых извлекли кинжалы и тесаки из кованого железа, датированные приблизительно
Эксперты-археологи, хотя и согласны, что египтяне также были знакомы с железом еще за 3000 лет до н.э., утверждают, что прошло еще долгое время, прежде чем оно стало использоваться достаточно широко. Очевидно, что это уже произошло ко времени царствования Рамсеса II, третьего фараона XIX династии, правившего с 1298 по
Это с достаточной уверенностью свидетельствует, что железный век в Египте начался около
Около
С течением лет медленный, но постоянный прогресс металлургии привел к улучшению конструкции печей для достижения высоких температур, необходимых для выплавки железа из руды (1600°; на 600° выше температуры плавления меди, на 700° выше температуры плавления бронзы). Это позволило человеку получить в свое распоряжение большее количество железа, ставшего жизненно необходимым для новых рождающихся цивилизаций.
Постепенно повсеместно наряду с выплавкой меди и бронзы начала выплавляться железная руда для последующей ковки и обработки. От народа к народу, от цивилизации к цивилизации беспрерывно и постепенно накапливался человеческий опыт в сложном деле производства железа.
Были разработаны и распространились по всему Западу печи для производства железа-сырца, особенно в районах железных шахт, где руда, часто залегающая на поверхности, способствовала сокращению объема горнодобывающих работ и облегчала транспортировку.
Везде и в большом количестве возникли мастерские, где металл выковывался и обрабатывался. Кузнечное дело достигло более высокого качественного уровня, и кованые изделия, пользующиеся все большим спросом, стали доступны всем.
Кроме изготовления рабочих инструментов, необходимых в различных областях ремесленного производства и сельского хозяйства, кузнечное искусство внесло свой драгоценный вклад в военное и гражданское строительство, производя усиленные пластины петель, решетки, оси петель, замки, положив, таким образом, начало художественной ковке в современном понятии этого выражения.
Человек, стремящийся облагородить любое изделие, являющееся выражением его интеллекта, не удовольствовался приданием железу форм, диктуемых утилитарным назначением предмета, но подвергнул материал ковке, скручиванию, гравировке, резьбе, отделке рельефа, так что ни один, даже самый обыкновенный железный предмет не остался без украшения, и скромный, но крепкий металл превратился в объект художественной обработки.
Общая характеристика черной металлургии
Железо во всех его разновидностях (чугун, сталь и прокат из нее) было и остается главным массовым конструкционным материалом в современном мировом хозяйстве. Вытеснив древесину в ряде строительных производств, соперничая с цементом и взаимодействуя с ним (железобетон), испытывая давление новых видов конструкционных материалов (полимерных, керамики), оно пока сохраняет роль лидера. Главная область применения черных металлов по-прежнему машиностроение, где возможности их эффективного использования продолжают расширяться, в частности благодаря покрытию стальных изделий полимерными пленками и металлами (цинк, олово), повышающими их коррозионную стойкость.
Черная металлургия сильно зависит от многих других отраслей народного хозяйства. Ее сырьевая база -- продукция горнодобывающей промышленности (железная руда, известняки, огнеупоры), топливной (коксующийся уголь, природный газ) и электроэнергетика. Цветная металлургия обеспечивает поставку легирующих компонентов для разнообразных сплавов. Народное хозяйство -- важнейший источник получения лома и других отходов для их вторичного использования в металлургических переделах. Технологически черная металлургия тесно связана с некоторыми химическими производствами (коксование угля, использование кислорода и ряда инертных газов в Процессах плавки металлов и т.д.). Большие объемы используемого сырья, получения готовой продукции и полупродуктов обусловливают их массовые перевозки разными видами транспорта.
Производство черных металлов, добыча и переработка сырья относятся к экологически опасным. Помимо выбросов газов в атмосферу и загрязнения водоемов образуется много неутилизуемых отходов. Наиболее вредные -- канцерогены коксохимического процесса, доменные выбросы, газы и пыль при агломерировании руды, конвертерного и других плавильных агрегатов, шлаки всех металлургических переделов. Использование больших количеств воды, изменение температуры после участия ее в металлургических процессах и попадание в нее их отходов приводит к химическому и температурному нарушению режима естественных источников водоснабжения.
С экономических позиций черная металлургия стала одной из самых малодоходных отраслей современной обрабатывающей промышленности. Развитие всех ее производств требует очень больших капитальных вложений, что обусловлено технологией выпускаемой продукции -- ее большими объемами, оснащением предприятий дорогостоящим оборудованием, созданием развитой заводской инфраструктуры. На современных предприятиях отрасли до 15--20% общих капиталовложений приходится направлять на обеспечение экологической чистоты работы металлургического предприятия. В развитых странах мира требования к экологической безопасности все более ужесточаются.
Вложенные капиталы возвращаются более медленно, чем в других отраслях. Такой инвестиционный климат в отрасли далеко не соответствует ее роли в индустрии любой страны: удельный вес черной металлургии обычно не превышает 4--7%. Основная продукция черной металлургии имеет сравнительно невысокую цену -- от 20 до 400 долл. за одну тонну. Это гораздо меньше, чем в любой другой отрасли обрабатывающей промышленности. Поэтому идут постоянные поиски путей повышения эффективности за счет внедрения новых видов оборудования, разработок более совершенных технологий во всех металлургических процессах, компьютеризации последних, особенно в сложных переделах (доменном, прокатном).
Путь повышения рентабельности черной металлургии, как показывает мировая практика, -- существенные изменения ее отраслевой и территориальной структуры, отказ от традиционного комбинирования отдельных производств, повышение их специализации, сокращение за этот счет величины предприятий и объемов выпускаемой ими продукции. Все это приводит к большим межрегиональным, межстрановым и внутристрановым сдвигам в размещении отрасли и ее производств. Они стали особенно заметны в эпоху НТР, способствуя формированию новой географии черной металлургии.
Воздействие НТП в отрасли избирательно в зависимости от решения конкретных задач и проблем в тех или иных производствах. В процессах облагораживания железной руды доминирующим стало получение металлизированных окатышей. Это улучшило качество руды для выплавки чугуна, а метод прямого восстановления из них железа вообще позволяет отказаться от доменного производства. В сталеплавильной промышленности широко внедрилась высокоэффективная кислородно-конвертерная выплавка металла, непрерывная разливка стали. В прокатном переделе особое значение приобрел «четвертый передел», существенно повышающий качество конечной для черной металлургии продукции.
Инновационные процессы заметно отразились на организации отрасли на всех уровнях, и прежде всего предприятий, оказав влияние и на другие отрасли народного хозяйства. Производство окатышей упростило перевозку этого железорудного сырья морским транспортом и обусловило большой территориальный разрыв между базами добычи сырья и предприятиями-потребителями. Получение проката высокого качества, с высокой точностью размеров неизмеримо увеличило круг потребителей такой продукции, особенно в машиностроении.
Непрерывный спрос всех отраслей мирового хозяйства на черные металлы определил стремительное увеличение номенклатуры продукции отрасли. Так, если сортов и марок чугуна насчитывается всего несколько десятков, то стали -- уже несколько тысяч. Количество же изделий прокатного производства в развитых странах достигает нескольких десятков тысяч видов, типов, размеров. Это обусловило необходимость их выпуска зачастую в сравнительно небольших объемах на узкоспециализированных предприятиях «четвертого передела», интенсивный внешнеторговый обмен такими видами продукции между многими странами.
Изменившаяся технология производства, типы используемого оборудования, характер спроса на продукцию отрасли сопровождался широкомасштабной реконструкцией и модернизацией предприятий; в доменном производстве сооружение гораздо более мощных домен; в сталелитейном -- отказ от бессемеровского и мартеновского процессов выплавки стали, старого оборудования по ее разливу. Это способствовало формированию нового состава предприятий. Традиционное комбинирование всех металлургических переделов стало испытывать все большее воздействие процессов специализации металлургических заводов.
Особенно сильное воздействие на состав предприятий оказало со-здание мини- и миди-заводов мощностью в 0,1-1,0 млн. т металлопродукции в год. Эти предприятия малой и средней мощности менее капиталоемки, сроки их строительства короче, инфраструктура проще, занятых на них меньше, у них лучше экологические условия производства. Такие узкоспециализированные заводы неполного металлургического цикла обычно вырабатывают качественные стали и разнообразный сложный прокат. Они для своих электродуговых печей обычно используют ресурсы местного металлолома, а выпускаемый ими прокат высокой стоимости расходится в стране и за ее пределами
В черной металлургии всегда господствовали крупные компании обладающие необходимыми средствами для инвестиций в строительство новых предприятий и техническое перевооружение старых. Они легче преодолевают неустойчивость мирового рынка черных металлов, его затоваривание, быстрее внедряют инновационные виды продукции. Предприятия отрасли в разных странах имеют неодинаковую форму собственности. В одних они полностью принадлежат частным владельцам, акционерным компаниям, в других -- государству. Имеются и смешанные государственно-частные. Нередко ими владеют совместно национальный и иностранный капиталы.
Черная металлургия исторически складывалась как отрасль индустрии с очень большой мощностью оборудования. Особенно велик, концентрация в выплавке чугуна и стали, где сам характер производства определяет очень крупные агрегаты, мощность которых продолжает расти. В прокатном производстве, особенно на заключительных стадиях четвертого передела, она значительно меньше. Именно в нем быстро растет количество малых и средних предприятий, которые создают фирмы, мало связанные организационно с крупнейшими металлургическими монополиями.
В эпоху НТР снижение металлоемкости народного хозяйства за счет существенного повышения качества металла, конкуренции пластмасс и синтетических смол, ряда цветных металлов оказало сильное воздействие на все развитие черной металлургии и изменение всех ее отраслевых структур.
Отраслевая и территориальная структура черной металлургии
Структуру черной металлургии определяет ряд разнородных производств, сильно отличающихся характером вырабатываемой в них продукции, техникой и технологией ее получения, направлением и пользования как в самой стране, так и за ее пределами. В структуре отрасли выделяются сырьевые производства (добыча и обогащение железной руды, ее агломерирование, сбор металлического лома и подготовка его к переплаву); полупродуктовые переделы (выплавка чугуна и доменных ферросплавов, стали и ее сплавов). Особое, определяющее значение имеют конечные переделы -- получение проката и отливок из чугуна и стали. Добычу руд легирующих металлов, коксующегося угля, огнеупоров и других вспомогательных материалов в большинстве стран мира относят к другим отраслям индустрии.
Прогрессивные сдвиги в развитии черной металлургии отражает соотношение выплавки стали и чугуна. Растущее преобладание выплавки стали -- результат увеличивавшегося спроса на прокат в машиностроении и строительстве. В начале века -- в
Сырьевая база черной металлургии мира. Железная руда -- основной исходный вид сырья в отрасли. В последние десятилетия освоены процессы использования руды для непосредственной выплавки стали, минуя стадию получения чугуна, что еще более увеличило роль железной руды во всем металлургическом производстве. Железная руда достается одним из самых массовых видов продукции мировой горнодобывающей промышленности: по объемам добычи она уступает только углю, нефти и природному газу. Вместе с тем проблемы ее добычи, обогащения и транспортировки являются более трудными, чем этих энергоносителей.
Запасы разведанных железных руд в мире постоянно увеличиваются по мере развертывания геологоразведочных работ. Так, мировые запасы разведанных и разрабатывавшихся железных руд в
Значение отдельных стран и регионов мира в общегеологических запасах железных руд неодинаково. Более 28% их находится в государствах Восточной Европы, преимущественно в СНГ (Россия, Украина), до 17% -- в Азии (КНР, Индия), по 16% -- в Южной Америке (Бразилия) и Африке, 13% -- в Северной Америке (США, Канада) и по 5--6% в Западной Европе и Австралии. География запасов желез-ной руды по регионам и странам мира далеко не совпадает с потреб-ностью в ней у целого ряда государств, зачастую полностью лишенных разрабатываемых месторождений этого сырья, но имеющих крупную черную металлургию (Япония, ФРГ, Республика Корея и др.).
Содержание железа в рудах разных месторождений колеблется в широких пределах: к богатым относятся руды с содержанием железа более 50%, к рядовым -- от 25 до 50% и к бедным -- до 25%. В развитых странах мира месторождений богатых руд мало: в Западной Европе такие ограниченные по запасам руды практически имеются только в Швеции (60-65% железа). Подавляющая часть рудных ресурсов региона бедные. Поэтому многие страны (Великобритания, ФРГ, Бельгия и др.) в 80-е гг. вообще прекратили их разработку. Даже Франция с крупнейшими в регионе запасами в
Та же ситуация сложилась и в странах Восточной Европы, где среднее содержание железа в извлекаемых рудах в России и Украине составляет около 40%. В Азии богатая руда добывается в Индии (до 63% железа), а КНР вынуждена разрабатывать преимущественно свои бедные руды. Такие страны с развитой черной металлургией, как Япония и Республика Корея, не имеют своих ресурсов железных руд.
Все это предопределило быстрое перемещение железорудного производства в другие страны разных регионов мира. Качество руды там значительно лучше (в Бразилии до 68% железа, в Австралии и Венесуэле -- 64, Индии -- 63, ЮАР -- 60-65%). Они имеют крупные запасы для развертывания мощной железорудной промышленности. В
Внедренные в странах Западной Европы и США новые научно-технические методы обогащения бедных и рядовых руд позволили повысить качество продукта. Так, процессы агломерации вовлекли в оборот мелкозернистые руды и сделали их пригодными для домен высокой мощности. Но рудный агломерат малотранспортабелен и изготовлялся только в районах металлургии. Гораздо большее значение для обогащения всех типов руд имело освоение производства железорудных окатышей с содержанием металла до 65-70%. Они отличаются высокой транспортабельностью и помимо доменного процесса нашли новую сферу применения -- в прямом восстановлении железа. Это обусловило переход к широкому их получению, особенно на экспорт.
В географии железорудной промышленности мира в XX в. произошли кардинальные сдвиги. Вплоть до Второй мировой войны Западная Европа оставалась ведущим регионом в добыче железной руды: в
Все более важным видом сырья становится лом черных металлов. Каждая тонна лома экономит примерно такое же количество чугуна и соответственно необходимые для его получения железную руду и кокс. Металлофонд народного хозяйства развитых государств огромен и исчисляется сотнями миллионов и даже миллиардами тонн. Его источники -- амортизационный лом (идущие на слом машины, оборудование, здания и т.д.); производственный лом (отходы металлообработки) и оборотный лом (отходы разливки стали). Проблема формирования ресурсов лома (сбор, подготовка к переплаву) -- одна из главных задач металлургии мира.
Мировой рынок лома определяется внутри каждой из стран имеющимися ресурсами в зависимости от уровня развития хозяйства. Эти ресурсы лома очень неодинаковы в отдельных странах, но в целом они весьма велики. Потребности в ломе черных металлов в мире в
Производство металлургического кокса. Получаемый из коксующихся углей кокс является топливом и восстановителем железной руды при выплавке чугуна. Кокс -- первый по затратам компонент в доменном процессе. Его поставляют коксохимические цехи в металлургической или в топливной промышленности. Несмотря на возникновение нового направления получения стали в бескоксовой (или бездоменной) металлургии, абсолютная роль кокса в мире не уменьшается. Его производство вынуждены создавать для своей металлургической промышленности даже лишенные ресурсов коксующихся углей страны, импортируя их в большом количестве.
Достижения НТП способствовали резкому уменьшению расходных норм кокса на выплавку чугуна. Так, в
Размещение производства кокса за 1938--1995 гг. претерпело большие изменения. В довоенном
Легирующие металлы необходимы для получения ферросплавов, низколегированных (содержащих до 2,5% легирующих металлов), среднелегированных (2,5-10%) и высоколегированных (свыше 10%) сталей. В целом по сравнению с основным металлом -- железом использование легирующих металлов невелико. Среди них лишь марганец, хром и никель производят в мире в количествах более 1 млн. т. каждого. Остальные металлы этой группы используются в гораздо, меньших количествах, иногда только сотнями килограммов. Поэтому объемы добычи руд легирующих металлов и производство самих металлов на размещение черной металлургии воздействия почти не оказывают.
Большинство ведущих государств по производству продукции черной металлургии не обеспечены всеми видами легирующих металлов, а порой, как например Япония, не имеют их. Как правило, они располагают в достаточном количестве лишь некоторыми из них:
Бразилия и Украина -- марганцем, Россия и Канада -- никелем, Бра-зилия и Индия -- хромом, КНР -- вольфрамом, США -- молибденом. Зависимость от импорта хрома, марганца и кобальта или сырья для их получения в Западной Европе составляет 100%, никеля 99, вольфрама 70%. В США она достигает 70% по никелю и вольфраму, до хрому 75, кобальту 95 и марганцу 100%. Очень высока обеспеченность этими и некоторыми другими легирующими металлами России и КНР, они являются наряду со странами Африки, Южной Америки экспортерами ряда легирующих металлов.
Производства металлургического комплекса. Выплавка чугуна -- сплава железа с углеродом -- первая стадия непосредственного получения металла в отрасли. Из выплавляемого в доменных печах чугуна производят около половины всей стали в мире. В зависимости от дальнейшего использования в домнах выплавляют передельный (белый) чугун, применяемый для передела в сталь. На него приходится подавляющая часть чугуна (свыше 85%). Литейный (серый) чугун -- важный конструкционный металл, идущий на изготовление всевозможных фасонных отливок. Продуктами доменного производства являются также некоторые ферросплавы, например, чугун с большим содержанием кремния, марганца (ферросилиций, ферромарганец и др.).
Доменный процесс -- самый материалоемкий в основном металлур-гическом цикле. На выплавку 1 т чугуна расходуется не менее 3 т железорудного сырья, топлива, известняков, до
Сложные экономические, и особенно экологические проблемы обусловили большие изменения в географии доменного производства. Наряду с локальными сдвигами в размещении заводов с доменными Цехами (перемещение их из старых районов черной металлургии на пути поступления импортного сырья в прибрежных пунктах приморских стран) произошли и крупные межрегиональные изменения. Главный результат таких миграционных процессов в отдельных частях света -- уменьшение роли старых промышленно развитых стран в получении чугуна. За 1950--1995 гг. суммарная доля Западной Европы и Северной Америки уменьшилась (несмотря на организацию этого производства в новых странах данных регионов) с 75 до 31 % в мире .
Выплавка чугуна в 60--70-е гг. все в большей степени росла в процессе индустриализации стран Восточной Европы, а в 80-90-е гг. в Азии. Суммарная доля этих регионов в мире за те же годы увеличилась с 20 до 60%. Это обусловило глобальные изменения в географии черной металлургии. Коренные изменения произошли в выплавке чугуна по отдельным странам: в 1970-1990 гг. лидером был СССР, а в 90-е гг. им стала КНР. На фоне этих кардинальных сдвигов мало менялась роль остальных регионов мира -- Африки, Южной Америки и Австралии. За 45 лет их доля в производстве чугуна в мире возросла всего лишь с 3,6 до 9%, хотя они дают 31% добываемой в мире железной руды и более 10% коксующихся каменных углей.
Производство стали -- промежуточная стадия металлургического цикла. Сталь всего лишь полупродукт, предназначенный для дальнейшего передела в прокат, идущий непосредственно в другие отрасли хозяйства. Каждый из потребителей предъявляет свои технические требования к качеству прокатных изделий из разных сортов стали. Различают обыкновенную (рядовую), качественную и высококачественную сталь. Технические свойства стали определяются содержанием в ней легирующих добавок и углерода: низкоуглеродистая, высокоуглеродистая (инструментальная). Объемы их получения разные, но непрерывно растет выпуск качественных сталей. Так, мировое производство нержавеющей стали за 1960--1995 гг. увеличилось с 2 до 15 млн. т, т.е. росло в 3,5 раза быстрее выплавки всей стали.
Технический прогресс постоянно менял методы получения стали. В XIX в. и первой половине XX в. последовательно сменили друг друга бессемеровский, томасовский и мартеновский процессы. Внедрение двух первых определялось составом руд и получаемого из них чугуна для передела в сталь. Возникший во второй половине XIX в. мартеновский метод был универсальным, независимым от, качества чугуна и позволял выплавлять сталь разного качества (в СССР в годы индустриализации он был основным и все еще остается таковым на ряде предприятий России).
С развертыванием НТР наиболее эффективными в сталеплавильном переделе оказались два процесса. При кислородно-конвертерном способе из расплавленного чугуна и лома сталь получают за 30-35 мин вместо 6--8 ч плавки в мартеновской печи. В дуговых электро-печах из лома и чугуна процесс плавки требует 50--70 мин. Поэтому в середине XX в. началось быстрое и широкое внедрение кислородно-конвертерного способа. К
Сооружение кислородно-конвертерных цехов с одновременным демонтажем мартеновских требует больших капитальных затрат. Поэтому, даже промышленно развитые страны с мощной металлургией вели реконструкцию на протяжении четверти века: Япония завершила переход на конвертерный способ получения стали в начале 70-х гг., ФРГ, Великобритания и Франция -- к началу 80-х, а США только к 90-м гг. В России и КНР он все еще продолжается. Конвертерный способ коренным образом изменил всю структуру сталелитейной промышленности мира в целом и отдельных стран. В США на него приходится 61% выплавляемой стали, во Франции -- 64, Японии -- 68. Великобритании -- 74, ФРГ -- 76, а в Люксембурге -- 100%.
Электросталеплавильный -- второй по значению процесс в производстве стали. Его развитию способствовали сравнительно небольшие затраты даже на крупные электродуговые печи, быстрый их ввод в строй, широкое использование лома. Росту получения электростали благоприятствовало сооружение многих миди- и минизаводов. Это обусловило экономические выгоды от внедрения данного процесса (доля электростали в мире -- 33%). Значительное влияние оказывает и величина стоимости электроэнергии, особенно на ГЭС. В странах молодой черной металлургии (о. Тайвань, Республика Корея, Бразилия и др.) на электросталь приходится от 50 до 100% выплавки металла, а в основных странах -- продуцентах стали (Япония, США, государства Западной Европы) от 24 до 40% (Италия -- 58%).
В сталеплавильном производстве особое значение приобрел эко-номически эффективный метод непрерывной разливки стали. Его установки впервые были разработаны и внедрены в СССР и получили широкое распространение в мире. Они сокращают отходы производства («обрези») на 20-30%, уменьшая затраты на их переплавку В
Новой технологией революционного значения для черной металлургии является получение стали непосредственно из металлизированных окатышей, минуя выплавку чугуна. Экономические и экологические преимущества этого процесса (прямого восстановления железа -- ПВЖ) очевидны. Темпы роста производства способом ПВЖ значительно выше, чем доменного: в
Как и в производстве чугуна, в мировой географии получения стали произошли большие изменения. Новые технологии выплавки стали, особенно на малых предприятиях, позволили размещать их вне старых традиционных центров и районов металлургической промышленности развитых стран мира. Очень сильное влияние они оказала на создание сталеплавильных предприятий в новых индустриальных странах, где их сооружали в малоосвоенных в промышленном отношении местностях, зачастую не располагавших первичным сырьем для металлургического производства. Так, значительное количестве стали (до 2,5 млн. т в
За 1950-- 1995 гг. главным результатом сдвигов в географии миро-вой сталеплавильной промышленности был ее мощный рост в странах Восточной Европы и Азии. Их суммарная доля в выплавке стали увеличилась с 22 до 55%. Однако темпы роста были меньше, чем в получении чугуна в этих регионах, что объясняется более узким рыночным спросом на сталь в условиях недостаточно развитого машиностроения. Одновременно более чем вдвое снизился удельный вес западных регионов -- с 77 до 37%. В Южной Америке, Африке и в Австралии выплавка стали росла быстрее, чем чугуна: там появились также крупные продуценты металла. Существенные сдвиги произошли в получении стали среди стран мира. Длительное лидерство США завершилось в середине 70-х гг., когда первенство перешло к СССР и удерживалось им до
Прокат -- конечный (выходной) продукт заключительной стадии всего цикла черной металлургии. Его стоимость в 2-5 и более раз превышает стоимость стали, он идет непосредственно потребителям во все отрасли народного хозяйства. Прокат -- главный товар внешней торговли продукцией черной металлургии. Мировая статистика не приводит стоимостных показателей выпущенного про-ката, ограничиваясь только его весом. Изделия из проката очень разнообразны, их состав -- сортамент -- в странах развитого машиностроения достигает 20--30 тыс. наименований и продолжает расти и обновляться в зависимости от требований рынка.
Главные виды прокатного производства следующие:
1) листовой металл (особенно ценен тонкий лист до
2) сортовой металл -- круглый, фасонный и т.д. (10-30% прокатной продукции);
3) заготовки для сварных труб и сами трубы -- цельнокатаные и др. (5-10%);
4) катанка -- горячекатаная проволока (3-8%);
5) железнодорожный прокат -- рельсы и др. (4--5%).
В настоящее время исключительное значение для ряда отраслей машиностроения, прежде всего электронной, приборостроительной и других, приобрел прецизионный прокат, отличающийся очень высокой точностью размеров.
Трубопрокатное производство в связи с развитием трубопроводного транспорта очень крупное: в 90-е гг. изготовляли ежегодно 66-- 70 млн. т, из которых 1/2 приходилась на сварные (15% большого диаметра), а 1/3 -- цельнотянутые. Главные продуценты труб в
Научно-технический прогресс улучшил качество проката (нанесение защитных покрытий и других металлов, пластмасс, лаков), позволил создать производство гнутых профилей проката и т.д. Это существенно повышает качество изделий из проката.
Территориальная дифференциация черной металлургии мира
Особенности важнейших регионов черной металлургии четко выявляются при анализе структурно-географических сдвигов в отрасли. Произошли глубокие изменения в структуре ее отдельных производств. Главные тенденции -- повышение качества продукции (и соответственно цены) всех металлургических переделов, уменьшение энергетических и других затрат на ее получение. Одновременно непрерывно растет спрос на все более широкий ассортимент финальных стадий металлургического цикла. Произошел отказ от разработок месторождений сырья низкого качества, переход к созданию предприятий небольшой мощности вместо традиционных крупных комбинатов.
В развитых странах рыночного хозяйства за восстановлением и Подъемом отрасли в первые послевоенные десятилетия последовали глубокие спады в 70--80-е гг. Они явились следствием нефтяных кризисов тех лет, резко сокративших спрос на металл. В этих странах выплавка стали в отдельные годы уменьшалась на 60-70 млн. т, что соответствует уровню ее получения в государстве с крупнейшей металлургической промышленностью.
Западная Европа -- старейший регион металлургической промышленности мира -- остается одним из ведущих по уровню развития отрасли. Исчерпав свои ограниченные ресурсы сырья или отказавшись от добычи низкокачественной руды, он был вынужден в послевоенные годы начать широкую структурную перестройку своей черной металлургии. Главные районы и центры отрасли в Германии, Франции, Великобритании, кроме того, испытывали тяжелую экологическую нагрузку металлургических предприятий. В результате за 1938--1995 гг. доля Западной Европы в мире по выплавке чугуна уменьшилась более чем вдвое (с 48 до 19%), а стали с 42 до 21%. Особенно сильно сократилась доля кокса -- с 55 до 11 % в мире, а добычи железной руды в десять раз (с 40 до 4%).
В итоге структурных изменений в настоящее время сложилась новая специализация большей части стран региона -- на получении качественных сталей (например, Западная Европа дает почти 1/2 нержавеющей) и изготовлении разнообразного, в том числе прецизионного, проката для мощного машиностроения (около 20% проката по весу в мире и до 25--27% по его стоимости). Все это привело к формированию новой географии черной металлургии региона, которая наиболее четко проявилась на территории его крупных стран. Среди них сменились лидеры: наряду с ФРГ ведущей в отрасли стала Италия, не располагающая вообще никакими видами сырья и топлива для получения металла. Суммарно на обе страны приходится более 2/5 выплавки чугуна и стали в регионе.
Роль Северной Америки в мировой черной металлургии определяют США. Располагая значительными ресурсами железной руды, некоторыми видами легирующих металлов и богатыми запасами коксующихся углей, страна на протяжении многих десятилетий не испытывала трудностей в развитии отрасли. Ряд легирующих металлов ей поставляет Канада. Постоянный спрос на черные металлы предъявляли металлоемкие отрасли машиностроения, особенно транспортного, широкий размах строительства, прокладка дорог и т.д. Он сильно возрос в годы Второй мировой войны и после нее в связи с развертыванием производства вооружений.
Заняв в те годы ведущие позиции по уровню развития отрасли в мире, регион сохранял свое лидерство в течение ряда послевоенных десятилетий. Так, США удерживали мировое первенство в добыче железной руды до 50-х гг., в получении кокса и чугуна до 60-х, а по выплавке стали до 70-х гг. Изменение роли США и в целом региона в мире было обусловлено структурной перестройкой отрасли, поднявшей ее на новый высокий технологический, технический и организационный уровень. Использование достижений НТП позволило преодолеть уменьшение и ухудшение качества собственных ресурсов сырья, добиться эффективного использования импортной дальнепривозной железной руды. Резко возрос и импорт дешевых чугуна и проката из Мексики, других стран разных регионов.
В США впервые началось создание передельных мини- и миди-заводов в отрасли -- в
Современный этап развития мировой черной металлургии характеризуется бурным ростом отрасли в целом ряде стран Азии и Южной Америки, ставших на путь быстрого индустриального развития. Они становятся мощными конкурентами стран Западной Европы, США.
Азия превратилась в ведущий регион черной металлургии мира по объемам получения всех главных видов продукции отрасли. Япония, а вслед за ней КНР, Республика Корея, Индия и о. Тайвань совершили мощный прорыв в ее развитии. В
В регионе имеются разнообразные виды сырья и топлива для черной металлургии. Однако степень обеспеченности ими неодинакова не только для отдельных стран, но и для Азии в целом. КНР располагает очень большими ресурсами коксующихся углей и рядом легирующих, а также рассеянных металлов. Однако ее железные руды в основном низкого качества. Индия имеет месторождения богатых железных руд, есть ресурсы коксующихся углей и ряда легирующих металлов. Япония практически лишена всех видов металлургического сырья и топлива для обеспечения своей металлургии. Страны региона в известной степени могут взаимно покрыть свои потребности в этих видах сырья и топлива. Однако уже достигнутые объемы получения черных металлов настолько велики, что требуют привлечения недостающих ресурсов извне.
Особенность макроструктуры металлургии региона -- большая роль первичных стадий цикла (добыча железной и руд легирующих металлов, получение кокса). Это наиболее дешевая продукция в отрасли, которая преобладает в КНР и Индии. В Японии, Республике Корея, на о. Тайвань на основе привозного сырья и топлива сложились мощные финальные стадии металлургии -- выплавка стали и изготовление проката. Сильны различия и в производстве чугуна и стали:
в КНР до
Сильно различаются по странам региона технический и техно-логический уровни черной металлургии. Так, Япония уже в начале 70-х гг. полностью прекратила мартеновское производство, а КНР в
В Восточной Европе страны -- члены СЭВ в 60-е гг. совершили первый прорыв в мировой черной металлургии, заметно оттеснив западные регионы в этой отрасли индустрии. Уже в
Превращению Восточной Европы в ведущий регион черной ме-таллургии мира по объемам получения продукции отрасли способствовали:
1) тесное экономическое сотрудничество стран -- членов СЭВ на основе совместных плановых мероприятий в черной металлургии;
2) большой спрос на продукцию отрасли в машиностроении, строительстве;
3) полная обеспеченность региона сырьем и топливом, прежде всего за счет их поставок из СССР, а также использования ресурсов каждой из стран СЭВ.
Однако при стремительном росте объемов получения металлургической продукции запаздывали кардинальные структурные преобразования отрасли. Существенно отставало внедрение новой техники и инновационных технологий. Так, в крупнейшей стране региона -- в СССР выплавка стали в кислородных конвертерах в
Распад СССР и СЭВ привели к дезинтеграции стран Восточной Европы. Это нанесло большой ущерб их металлургии: объемы производства упали в каждой из них в несколько раз. Так, выплавка стали в Российской Федерации (51 млн. т,
Развитые капиталистические государства восстановили былые ведущие позиции в мировой черной металлургии. Особенно заметно это проявилось в выплавке стали и получении проката, т.е. наиболее важных видов продукции отрас
