- •Содержание
- •Введение
- •Возникновение и развитие металлургии
- •История развития металлургии в России. Возникновение и развитие высшего металлургического образования
- •Выдающиеся российские ученые металлурги
- •Павел Петрович Аносов (1799 – 1851 гг.)
- •Павел Матвеевич Обухов
- •Дмитрий Константинович Чернов
- •Владимир Ефимович Грум-Гржимайло
- •Михаил Александрович Павлов
- •Евгений Оскарович Патон (1870 – 1953 гг.)
- •Борис Евгеньевич Патон
- •Николай Тимофеевич Гудцов
- •Иван Павлович Бардин
- •Сергейй Иванович Губкин
- •История развития металлургии и металлургического образования на Урале. Подготовка персонала для металлургических предприятий
- •2.1. Основатель Уральской научно-педагогической школы по обработке металлов давлением
- •Головин Аким Филиппович
- •Развитие теории обработки металлов давлением и работа на заводах
- •Выдрин в.Н. Доктор технических наук, Тарновский и.Я. Доктор технических наук, профессор, основатель кафедры профессор, заведующий кафедрой
- •Создание новых методов расчета формоизменения и силы деформации
- •Красовский н.Н. И Поздеев а.А. Выпускники 1949 г., отличные студенты и спортсмены, стали членами Академии наук ссср
- •Кафедра "Обработка металлов давлением"
- •Основы материаловедения
- •3.1.1. Классификация металлов
- •Средний химический состав земной коры по а.П. Виноградову (мощность 16 км без океана и атмосферы), % мас.
- •3.1.2. Потребительские свойства некоторых металлов и сплавов. Область применения
- •Примерные объемы мирового годового производства некоторых металлов
- •Разбивка нанопорошков по типам
- •3.2. Металлофонд России
- •Кристаллическое строение металлов. Аллотропические или полиморфные превращения
- •От расстояния между ними
- •Элементарной ячейки.
- •Аллотропические формы некоторых металлов
- •3.4. Структура реальных кристаллов
- •3.5. Кристаллизация металлов
- •3.6.1. Диаграмма состояния сплавов, образующих механическую смесь компонентов
- •Механическую смесь компонентов:
- •(Кристаллизации) эвтектики
- •3.6.2. Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •3.6.3. Диаграмма состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы
- •3.6.4. Диаграмма состояния сплавов, образующих химические соединения
- •Системы Mg-Pb
- •Системы Cu-Zn
- •Свойства и деформация металлов и сплавов
- •Физико-химические и физико-механические свойства металлов и сплавов
- •В таблице Менделеева
- •Физические и механические свойства важнейших металлов
- •3.7.2. Механические свойства металлов и сплавов
- •Деформация металлов и сплавов
- •Сдвига в положение а'в' (б); в - выход дислокации на поверхность кристалла
- •Возврат и рекристаллизация
- •Основы металлургии
- •4.1. Принципиальные основы производства металлов
- •4.2. Руды, подготовка руд к металлургическому переделу
- •4.2.1. Способы добычи руд
- •4.2.2. Цель подготовки руд к металлургическому переделу
- •4.2.3. Дробление и измельчение руд
- •4.2.4. Грохочение и классификация
- •А) в открытом цикле; б) в закрытом
- •4.2.5. Обогащение руд
- •Сепаратора:
- •Для очистки барабана;
- •4.2.6. Обжиг руд
- •Температуры плавления и кипения хлоридов металлов
- •4.2.7. Усреднение
- •4.2.8. Окускование
- •Рекуперации и охлаждения
- •Основы технологии производства важнейших металлов и сплавов
- •5.1. Производство железа – чугунов и сталей
- •5.1.1. Рудная база черной металлургии
- •5.1.2. I стадия - подготовка железных руд к плавке
- •Важнейшие железорудные месторождения России
- •Химические составы железной руды Оленегорского месторождения и полученного из нее концентрата
- •Месторождения
- •5.1.3. II стадия - доменное производство
- •5.1.3.1. Химические процессы в доменной печи
- •5.1.3.2. Управление доменным процессом
- •Калькуляция себестоимости передельного чугуна (в ценах 1985 г.)
- •Калькуляция себестоимости передельного чугуна (в ценах 1985 г.)
- •5.1.3.3. Мероприятия по повышению количества воздуха, вдуваемого в печь
- •5.1.3.4. Устройство и оборудование доменной печи
- •Ленточными конвейерами (галереи обозначены стрелками)
- •В доменную печь:
- •5 .1.3.5. Устройства для подачи и нагрева дутья
- •И «на дутье» (б):
- •5.1.3.6. Устройства для обслуживания горна и уборки чугуна и шлака
- •Огнеупорной массы; 6 - механизм поворота пушки к летке; 7 - защелка; 8 - люк для загрузки огнеупорной массы
- •Доменной печи:
- •5.1.3.7. Использование продуктов доменной плавки
- •5.1.4. III стадия - сталеплавильное производство
- •5.1.4.1. Принципиальные основы сталеплавильного производства
- •Химические составы чугуна и стали
- •5.1.4.2. Шлаковый режим сталеплавильного процесса
- •5.1.4.3. Мартеновское производство стали
- •5.1.4.4. Кислородно-конвертерный способ производства стали
- •Элементов в металле по ходу продувки в кислородном конвертере
- •Конвертерных газов:
- •5.1.4.5. Выплавка стали в конвертерах дуплекс-процессом
- •Транспортного назначения
- •5.1.4.6. Производство стали в электрических печах
- •5.1.4.6. Разливка стали
- •5.1.4.7. Классификация сталей
- •5.1.4.8. Бездоменные способы получения железа
- •Составы восстановительного и колошникового газов шахтиой восстановительной печи, %
- •5.1.4.9. Получение особо чистого железа
- •5.1.4.10. Производство ферросплавов
- •Удельные расходы шихтовых материалов и электроэнергии при выплавке ферросплавов
- •5.1.5. IV стадия - методы повышения качества стали
- •5.1.6. Современный электросталеплавильный цех по производству трубной непрерывнолитой заготовки
- •Технические характеристики мнлз №1
- •5.2. Производство алюминия
- •5.2.1. Рудная база
- •Из высококремиземистых бокситов
- •5.2.2. II стадия - получение а12о3
- •Выщелачивания бокситов:
- •Алюминатного раствора:
- •Перемешиванием; 2- гидроциклон;
- •5.2.3. III стадия - получение металлического алюминия
- •Р ис. 5.50. Схема электролиза для получения алюминия:
- •5.2.4. IV стадия - получение чистого алюминия
- •5.3. Производство меди
- •5.3.1. Рудная база
- •Химический состав медных руд, %
- •5.3.2. I стадия передела - механическое обогащение руд
- •5.3.3. II стадия - выплавка штейна (химическое обогащение)
- •Пирометаллургическим способом
- •Р ис. 5.56. Схема распределения химических процессов по высоте шахтной печи при полупиритной плавке
- •Тепловой баланс полупиритной плавки
- •Р ис. 5.58. Схема печи для взвешенной плавки:
- •Р ис. 5.59. Схема печи Ванюкова:
- •5.3.4. III стадия - получение черновой меди
- •Р ис. 5.60. Схема горизонтального конвертера:
- •5.3.5. IV стадия - получение чистой меди
- •Распределение элементов медных анодов в процессе электролиза, %
- •5.4. Производство титана
- •5.4.1. I стадия - механическое обогащение ильменитовых руд
- •5.4.2. II стадия - химическое обогащение
- •5.4.3. Ill стадия - получение чистых TiCl4 и то2
- •Непрерывного действия:
- •И кипения (верхняя горизонталь) некоторых хлоридов; штриховкой показан температурный диапазон, в котором производится ректификация TiCl4
- •От примесей:
- •Хлоридов; 7 - бак для сбора высококипящих хлоридов; 8 - запорные и регулирующие краны;
- •5.4.4. Получение конечной продукции
- •Восстановлением TiCl4
- •Для алюмотермического производства ферротитаиа:
- •Производство изделий из металлов и сплавов металлургическими методами
- •6.1. Обработка металлов давлением
- •Классификация процессов обработки металлов давлением. Методы омд
- •Классификация процессов листовой штамповки
- •6.1.1.1. Прокатка
- •6.1.1.2. Ковка
- •Боёк; 3 - обрабатываемое изделие; 4 и 5 - верхний и нижний штампы;
- •6.1.1.3. Штамповка
- •6.1.1.4. Прессование
- •6.1.1.5. Волочение
- •6.1.2. Элементы теории обработки металлов давлением
- •Оценка степени деформации металлического тела
- •Напряженное состояние
- •Принцип минимума энергии деформации (наименьшего сопротивления)
- •Элементы теории продольной прокатки
- •Очаг деформации, угол захвата
- •Опережение и отставание
- •Уширение при прокатке
- •Усилие и давление при прокатке
- •Механическое оборудование прокатных цехов
- •Главная линия прокатного стана и ее элементы
- •Вспомогательное оборудование
- •Классификация прокатных станов
- •Для холодной прокатки жести:
- •И рельсобалочных станах:
- •И трамвайные рельсы; 8 - двутавровая балка; 9 - швеллер; 10 - z-образный профиль
- •Технология прокатного производства
- •Нагрев металла перед омд
- •Калибровка прокатных валков
- •Для упрощения рисунка из девяти калибров приведено только четыре
- •Производство заготовок
- •Стана 900/700/500
- •Производство рельсов и балок
- •Производство листового проката
- •Стана холодной прокатки
- •Обозначения те же, что и на рис. 6.23
- •Производство труб
- •6.2. Литейное производство
- •Принципиальная схема изготовления отливок
- •6.2.2. Формовочные материалы и смеси
- •6.2.2.1. Требования, предъявляемые к формовочным и стержневым смесям
- •Свойства компонентов формовочных и стержневых смесей
- •6.2.3. Изготовление форм
- •6.2.4. Заливка форм металлом
- •Основные элементы литниковых систем
- •Типы литниковых систем
- •6.2.5. Литейные сплавы
- •6.2.6. Дефекты отливок
- •6.2.7. Специальные методы литья
- •6.2.7.1. Литье по выплавляемым моделям
- •С выплавляемыми моделями
- •Литье в металлические формы
- •Литье под давлением
- •Литье под регулируемым давлением
- •Центробежное литье
Р ис. 5.58. Схема печи для взвешенной плавки:
1 - кислородно-воздушная смесь:
2 - плавильная шахта: 3 - отстойная зона: 4 - аптейк; 5 - котел-утилизатор
Сухую шихту (с влажностью менее 0,3%) с помощью подогретого воздуха или воздуха, обогащенного кислородом (до 30-40%) через горелки вдувают вниз - в плавильную шахту. Высоту камеры выбирают такой, чтобы обеспечить требуемое окисление сульфидов и плавление части шихты. Степень десульфуризации регулируют изменением расхода кислорода дутья на единицу массы концентрата.
В отстойной зоне завершаются процессы шлако- и штейнообразования и разделение продуктов плавки. Горячие газы, содержащие 8-12% пыли, 8-13% SO2, уходят через аптейк и направляются в котел-утилизатор и далее в серно- окислительное производство.
В штейнах содержится до 45-65% Сu, а в шлаках - до 1,2-2,2% Сu. Шлаки подвергаются обработке с целью извлечения меди.
Удельная производительность установки составляет 7-12 т/(м2 сут), степень извлечения меди в штейн 95-97%. Кампания печи составляет 4-5 лет. Обеспечивается высокий уро-
вень механизации и автоматизации процесса.
Плавка в печи Ванюкова относится к группе процессов, где окисление и плавка шихты происходят в объёме расплава. Процесс разработан в СССР. Схема печи показана на рис 5.59.
Р ис. 5.59. Схема печи Ванюкова:
I - шахта: 2 - подфурменная зона
Агрегат представляет кессонированную шахту, через которую плавильные материалы попадают на поверхность расплава в ванне, выполненной из огнеупорного кирпича. Дутьевые фурмы расположены на высоте 1,5-2,0 м от уровня пода и разделяют условно ванну печи на надфурменную и подфурменную зоны. В торцах печи с противоположных сторон имеются шлаковый и штейновый сифоны. Общая высота печи составляет 6,0-6,5 м, ширина 2 м; длину печи (10-30 м) выбирают с учетом ее производительности.
В надфурменной зоне окисление сульфидов протекает в шлаковоштейновой эмульсии за счет кислорода, подаваемого в фурмы воздуха, и высших оксидов железа шлака. Благодаря интенсивному перемешиванию в результате барботажа воздухом обеспечивается эффективный контакт сульфидных частиц и магнетита, оксидов железа с кремнезёмом, укрупнение сульфидных частиц, быстрое удаление диоксида серы из расплава. В результате остаточное содержание магнетита в шлаках не превышает 3-8%, а содержание меди в них составляет всего 0,5-0.7%; при этом получают богатые штейны - 40-50% Сu.
Укрупненные сульфидные частицы (0,5-2,0 мм) вертикально перемещаются из подфурменной зоны в надфурменную и многократно «промываются» в слое шлака. Вертикальное движение расплава является отличительной особенностью печи Ванюкова.
Для процесса характерны высокая степень усвоения кислорода и высокое содержание в газах SО2 (до 20-40%), небольшой пылевынос (1,0-1,5%). Удельная производительность достигает 60-75 т/(м2 сут), а извлечение меди в штейн - до 90%.
Кроме плавки Ванюкова к группе процессов, протекающих в объеме расплава, относятся способы плавки в конвертерах «Норада», «Айзамелт» и др. Описание их можно найти в специальной литературе.