Тема 4. Технологические основы производства в металлургической промышленности

Роль и значение металлургической промышленности. Технологическая структура отрасли. Понятие полного металлургического цикла.

Основы технологии производства чугуна. Сырье, технологический процесс, оборудование, продукты доменного производства. Технико-экономические показатели доменного производства. Классификация и маркировка чугуна.

Основы технологии производства стали. Способы производства, оборудование, разливка. Классификация и маркировка стали.

Технология прокатного производства. Сортамент проката.

Факторы, оказывающие влияние на формирование качества металлургической продукции.

Основы технологии производства цветных металлов (алюминия, меди). Понятие порошковой металлургии.

Научно-технический прогресс в металлургии. Перспективы развития отрасли. Металлургический комплекс Кузбасса.

1. Дополнительная информация по теме 4

История появления металла, который заслуженно называется «основой земной цивилизации», насчитывает тысячи лет. К сегодняшнему дню металлурги и машиностроители имеют два вида чугуна:

• железоуглеродистый сплав с высоким содержанием углерода, с выделениями графита и черными маслянистыми мажущимися участками в изломе – серый чугун;

• железоуглеродистый сплав с высоким содержанием углерода без выделений графита и с белым изломом без черных мажущих участков – белый чугун.

Серый чугун получается по обычной многовековой технологии, а белый чугун – после введения в серый чугун десятков процентов очень дорогих элементов (хром, марганец, молибден, вольфрам, ванадий и др.).

Выделения графита в чугуне являются готовыми к распространению трещинами, и поэтому все свойства такого чугуна очень низкие. Серый чугун применяется для изготовления неответственных деталей, но 80 - 85% его является основным материалом для стального передела. Длительное выстаивание расплава серого чугуна (мартеновская печь) либо продувка его кислородом (конвертер) уменьшают содержание углерода, то есть превращают чугун в сталь. Стальной передел является очень дорогостоящим мероприятием, и поэтому все силы научного и производственного потенциала должны быть направлены на разгадку секретов формирования в структуре железоуглеродистого сплава сильно травящихся участков (графит) и разработку способов и процессов получения обычного рядового чугуна без выделений графита, но без применения дорогостоящего легирования. Такой чугун получит второе дыхание и станет очень перспективным материалом с уникальным сочетанием физических, механических и химических свойств. Это событие, по расчетам ученых, должно произойти в начале XXI века.

В примитивных печах не удавалось обеспечить высокие температуры для получения из руды высокоуглеродистого железа, и поэтому чугун появился в западной цивилизации сравнительно поздно. В начале XIV в. расплавленный чугун случайно получен в одной доменной печи. Конструкция этой ранней доменной печи была такова, что при случайно удачной комбинации достаточного количества древесного угля и дутья вместо обычного куска раскаленного докрасна малоуглеродистого железа на дне печи появлялся расплавленный металл. В течение долгих лет такой расплавленный металл считался испорченным, или «горелым». Когда он затвердевал, его снова загружали в печь для исправления. Никто не знает, когда этот высокоуглеродистый чугун был признан полезным, но для этого не потребовалось много времени: уже в конце XIV веке из него отливали пушки.

В истории железных материалов чугун занимает особое место в том смысле, что он был общеизвестен в Китае, по крайней мере, за сто лет до того, как о нем узнали в Европе. Это весьма замечательно, особенно если учесть развитие торговых отношений между Китаем и Европой с самого начала христианской эры. Историки не смогли объяснить, почему другие китайские процессы и продукты распространились на западе во времена Римской империи, а чугун туда не проник.