Содержание

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..……… 4

1. Возникновение и развитие металлургии………………….………………………………… 6

1.1. История развития металлургии в России. Возникновение и развитие высшего

металлургического образования….………………………………………...………………… 7

1.2. Выдающиеся российские ученые металлурги………………..……………...……….…… 10

2. История развития металлургии и металлургического образования на Урале.

Подготовка персонала для металлургических предприятий…..…...………………….. 31

2.1. Основатель Уральской научно-педагогической школы по обработке металлов

давлением……………………...…………………………………….………………...………. 31

2.2. Развитие теории обработки металлов давлением и работа на заводах………………. 33

2.3. Создание новых методов расчета формоизменения и силы деформации………..…… 36

2.4. Кафедра "Обработка металлов давлением"……………………………………………… 37

3. Основы материаловедения………………………………………………………………..… 44

3.1. Металлы. Классификация, потребительские свойства и область применения…….... 44

3.1.1. Классификация металлов………………...…………………...………………………...……... 45

3.1.2. Потребительские свойства некоторых металлов и сплавов. Область применения……. 46

3.2. Металлофонд России………………………………………………………….……………… 51

3.3. Кристаллическое строение металлов. Аллотропические или полиморфные превра-

щения…………..………………………………………………………………………..……… 52

3.4. Структура реальных кристаллов…………………………………………………….…….. 56

3.5. Кристаллизация металлов…………………………………………………………………... 57

3.6. Сплавы…………………………………………………………………………………………. 61

3.6.1. Диаграмма состояния сплавов, образующих механическую смесь компонентов……...... 62

3.6.2. Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твер-

дом состоянии…………………………………………………………………………..……….... 64

3.6.3. Диаграмма состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы…...…… 64

3.6.4. Диаграмма состояния сплавов, образующих химические соединения……………….… 65

3.7. Свойства и деформация металлов и сплавов………………………………….…………. 66

3.7.1. Физико-химические и физико-механические свойства металлов и сплавов……………. 66

3.7.2. Механические свойства металлов и сплавов……. .. ………………………………………… 69

3.7.3. Деформация металлов и сплавов…………….………………………………………………... 71

3.7.4. Возврат и рекристаллизация...……………...…………………………………………………. 74

4. Основы металлургии…......………………………………………………………………….. 75

4.1. Принципиальные основы производства металлов……….………………...…….……… 75

4.2. Руды, подготовка руд к металлургическому переделу………………………………….. 78

4.2.1. Способы добычи руд……………….……………………………………………...…………...… 78

4.2.2. Цель подготовки руд к металлургическому переделу………………………………………. 79

4.2.3. Дробление и измельчение руд……………...…………………………………………………… 81

4.2.4. Грохочение и классификация……………..…………………………………………………… 83

4.2.5. Обогащение руд……………….…………………………………………………………………. 85

4.2.6. Обжиг руд………………...……………………………………………………………………….. 89

4.2.7. Усреднение………………..………………………………………………………………………. 91

4.2.8. Окускование………………..…………………………………………………………………….. 93

5. Основы технологии производства важнейших металлов и сплавов……………...…… 98

5.1. Производство железа – чугунов и сталей…………………………………………………. 98

5.1.1. Рудная база черной металлургии……………..………………………………………...……… 98

5.1.2. I стадия - подготовка железных руд к плавке…………………………………………...…… 98

5.1.3. II стадия - доменное производство…………………………………………………....………. 101

5.1.3.1. Химические процессы в доменной печи………………….………………………………….… 104

5.1.3.2. Управление доменным процессом…………………..………………………………………..… 111

5.1.3.3. Мероприятия по повышению количества воздуха, вдуваемого в печь……………………. 114

5.1.3.4. Устройство и оборудование доменной печи…………………………………………………… 115

5.1.3.5. Устройства для подачи и нагрева дутья………………….……………………………….…… 117

5.1.3.6. Устройства для обслуживания горна и уборки чугуна и шлака……………...…………..… 118

5.1.3.7. Использование продуктов доменной плавки...………………….……………………………. 119

5.1.4. III стадия - сталеплавильное производство…………...………………………………….… 120

5.1.4.1. Принципиальные основы сталеплавильного производства……………...………………… 120

5.1.4.2. Шлаковый режим сталеплавильного процесса………………..……………………………... 122

5.1.4.3. Мартеновское производство стали…………………..……………………………………….… 123

5.1.4.4. Кислородно-конвертерный способ производства стали…………………………………...… 126

5.1.4.5. Выплавка стали в конвертерах дуплекс-процессом………………..………………………… 129

5.1.4.6. Производство стали в электрических печах………………...………………………………… 132

5.1.4.7. Разливка стали…………………………………………………………………………………….. 134

5.1.4.8. Классификация сталей……………………..…………………………………………………..… 136

5.1.4.9. Бездоменные способы получения железа………………….…………………………………… 137

5.1.4.10. Получение особо чистого железа……………………….……………………………………… 139

5.1.4.11. Производство ферросплавов…………………...……………………………………………… 139

5.1.5. IV стадия - методы повышения качества стали…………..……………………………...… 141

5.1.6. Современный электросталеплавильный цех по производству трубной непрерывно-

литой заготовки…………………………………………………………………………….....… 143

5.2. Производство алюминия……….………….…………………………………………...…… 152

5.2.1. Рудная база…………………………………………………………………………….……..…. 152

5.2.2. II стадия - получение А1₂О₃…..…………….………………………………………………… 153

5.2.3. III стадия - получение металлического алюминия…………..…………………………..… 156

5.2.4. IV стадия - получение чистого алюминия…………...……………………………………… 158

5.3. Производство меди………..…...……………………………………………………………..……… 158

5.3.1. Рудная база……………….……………………………………………………………………..… 158

5.3.2. I стадия передела - механическое обогащение руд…………….………………………...… 158

5.3.3. II стадия - выплавка штейна (химическое обогащение)……...…... ……………………… 158

5.3.4. III стадия - получение черновой меди……………………………………………………...… 167

5.3.5. IV стадия - получение чистой меди…………………………………………………….….… 168

5.4. Производство титана……...……………………………………………………………….… 170

5.4.1. I стадия - механическое обогащение ильменитовых руд………….…….………………… 171

5.4.2. II стадия - химическое обогащение………………………………………………………...… 172

5.4.3. Ill стадия - получение чистых TiCl₄ и ТО₂…………..……….……………………………… 172

5.4.4. Получение конечной продукции…………….………………………………………………... 175

6. Производство изделий из металлов и сплавов металлургическими методами…...… 179

6.1. Обработка металлов давлением……………………………………………………………. 179

6.1.1. Классификация процессов обработки металлов давлением. Методы ОМД...........…… 179

1. Прокатка………………………………………………………………………………………….… 180

2. Ковка……………………………………………………………………………………………...… 182

3. Штамповка……………………………………………………………………………………..….. 183

4. Прессование……………………………………………………………………………………...… 183

5. Волочение…………………………………………………………………………………….....….. 183

1. Элементы теории обработки металлов давлением…………………………………..…… 184

   1. Оценка степени деформации металлического тела……………………………………...…… 184

   2. Напряженное состояние…………………………………………..……………………………… 184

   3. Трение………………………………………………………………………………...…………….. 185

   4. Принцип минимума энергии деформации (наименьшего сопротивления) …………...….. 186

2. Элементы теории продольной прокатки…………………………………...……………… 186

   1. Очаг деформации, угол захвата…………………………………………………………………. 186

   2. Опережение и отставание……………………….……………………………………………….. 186

   3. Уширение при прокатке……………………………………………………….…………………. 187

   4. Усилие и давление при прокатке………………………………………..……………………… 187

3. Механическое оборудование прокатных цехов…………………………………………… 188

   1. Главная линия прокатного стана и ее элементы………………….………………………….. 188

   2. Вспомогательное оборудование…………………………….…………………………………… 189

   3. Классификация прокатных станов………………………………………….………………….. 189

4. Технология прокатного производства……………………………………………………… 192

   1. Нагрев металла перед ОМД…………………………………………………..…………………. 193

   2. Калибровка прокатных валков……………………………………………………………. 193

   3. Производство заготовок………………………………………………………….………………. 194

   4. Производство рельсов и балок………………………………………………………………...… 195

   5. Производство листового проката…………………...………………………………………..…. 196

   6. Производство труб………………………………………………………………………………… 197

6.2. Литейное производство……………………………………………......………….…………. 198

1. Принципиальная схема изготовления отливок…………………………………………… 198

2. Формовочные материалы и смеси………………………………..………………………… 199

   1. Требования, предъявляемые к формовочным и стержневым смесям…………...……….. 199

   2. Свойства компонентов формовочных и стержневых смесей……………………..……….. 200

3. Изготовление форм……………………………………………………………………………. 202

4. Заливка форм металлом……………………………………………………...………………. 203

   1. Основные элементы литниковых систем………………………..……………………………. 204

   2. Типы литниковых систем………………………………………………..………………………. 204

5. Литейные сплавы………………………………………………………..……………………. 206

6. Дефекты отливок…………………………………………………………...…………………. 207

7. Специальные методы литья……………………………………………………………….… 208

   1. Литье по выплавляемым моделям…………………………………………………………...… 208

   2. Литье в металлические формы………………………………………………………………….. 209

   3. Литье под давлением………………………………………………………….………………….. 209

   4. Литье под регулируемым давлением………………………………………………..……..…… 210

   5. Центробежное литье……………………………………………………………………………… 210