Металлургическое производ­ство - это область науки, техники и от­расль промышленности, охватывающая различные процессы получения металлов из руд или других материалов, а также процессы, способствующие улучшению свойств металлов и сплавов.

Введение в расплав в определенных количествах ле­гирующих элементов позволяет изменять состав и структуру сплавов, улучшать их механические свойства, получать задан­ные физико-химические свойства.

Оно включает -

шахты и карьеры по добыче руд и каменных углей;

горно-обогатительные комбинаты, где обогащают руды, подго­тавливая их к плавке;

коксохимические заводы, где осуществляют подготовку уг­лей, их коксование и извлечение из них полезных химических продуктов;

энерге­тические цехи для получения сжатого воз­духа (для дутья доменных печей), кисло­рода, очистки металлургических газов;

доменные цехи для выплавки чугуна и ферросплавов или цехи для производства железорудных металлизованных окаты­шей;

заводы для производства ферроспла­вов; сталеплавильные цехи (конвертерные, мартеновские, электросталеплавильные) для производства стали;

прокатные цехи, в которых слитки стали перерабатывают в сортовой прокат: балки, рельсы, прутки, проволоку, лист.

Основная продукция черной металлур­гии:

чугуны

передельный, используемый для передела на сталь,

литейный - для производства фасонных чугунных отливок на машиностроительных заводах;

железо­рудные металлизованные окатыши для выплавки стали;

ферросплавы (сплавы железа с повышенным содержанием Мп, Si, V, Ti и т.д.) для выплавки легирован­ных сталей;

стальные слитки для произ­водства сортового проката, листа, труб и т.д.;

стальные слитки для изготовления крупных кованых валов, роторов турбин, дисков и т.д., называемые кузнечными слитками.

Продукция цветной металлургии:

слитки цветных металлов для производст­ва сортового проката (уголка, полосы, прутков);

слитки (чушки) цветных метал­лов для изготовления отливок на машино­строительных заводах;

лигатуры - сплавы цветных металлов с легирующими элемен­тами, необходимые для производства слож­ных легированных сплавов для отливок;

слитки чистых и особо чистых металлов для приборостроения, электронной техники и других отраслей машиностроения.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Для производства чугуна, стали и цветных металлов используют руду, флю­сы, топливо и огнеупорные материалы.

Промышленная руда - это природ­ное минеральное образование, содержащее какой-либо металл или несколько ме­таллов в концентрациях, при которых эко­номически целесообразно их извлечение. Руда состоит из рудного минерала , содер­жащего один ценный элемент (например, железо, марганец) или несколько ценных металлов -комплексные руды (полиметал­лические), например, медно-никелевые руды, железомарганцевые, хромоникелевые и др. Кроме рудных минералов в со­став руды входит пустая порода - минера­ лы , которые отделяются от рудных мине­ралов при обогащении или переходят в шлаки при плавке.

В зависимости от содержания добывае­мого металла руды бывают богатые и бед­ ные. Перед использованием руды обогаща­ют , т.е. удаляют из руды часть пустой поро­ды. В результате получают концентрат с повышенным содержанием добываемого металла. Использование концентрата улуч­шает технико-экономические показатели работы металлургических печей.

Флюсы - это материалы, загружаемые в плавильную печь для образования шла­ ков - легкоплавких соединений с пустой породой руды или концентратом и золой топлива.

Обычно шлак имеет меньшую плот­ность, чем металл, поэтому он располага­ется в печи над металлом и может быть удален в процессе плавки. Шлак защищает металл от печных газов и воздуха. Шлак называют кислым , если в его составе от­ношение основных оксидов (CaO, MgO и др.) к кислотным оксидам (SiO 2 , Р 2 О 5) не более 1,5, и основным, если это отноше­ние составляет 2,15 ... 4.

Топливо - это горючие вещества, ос­новной составной частью которых являет­ ся углерод , которые применяются с целью получения при их сжигании тепловой энергии. В металлургических печах ис­ пользуют кокс, природный газ, мазут, до­ менный (колошниковый) газ.

Кокс получают на коксохимических заводах в коксовых печах сухой перегон­кой при температуре > 1000 °С (без доступа воздуха) каменного угля коксующихся сортов. В коксе содержится 80 ... 88 % углерода, 8 ... 12 % золы, 2 ... 5 % влаги, 0,5 ... 0,8 % серы, 0,02 ... 0,2 % фосфора и 0,7 ... 2 % летучих продуктов. Для домен­ной плавки кокс должен содержать мини­мальное количество серы и золы. Куски кокса должны иметь размеры 25 ... 60 мм. Кокс должен обладать достаточной проч­ностью, чтобы не разрушаться под дейст­вием шихтовых материалов.

Природный газ содержит 90 ... 98 % углеводородов (СН 4 и С 2 Н 6) и 1 % азота. Мазут содержит 84 ... 88 % углерода, 10 ... 12 % водорода, небольшое количество серы и кислорода. Кроме того, используют доменный или колошниковый газ - по­бочный продукт доменного процесса.

Огнеупорные материалы - это мате­риалы и изделия преимущественно на ос­нове минерального сырья, обладающие огнеупорностью не ниже 1580 °С . Их применяют для изготовления внутреннего облицовочного слоя (футеровки) метал­лургических печей и ковшей для расплав­ленного металла. гне­упорность материала - это способность противостоять, не расплавляясь, воздейст­вию высоких температур. По химическим свойствам огнеупорные материалы разде­ ляют на

кислые, (динасовые, кварцеглинистые), Материалы, содержащие большое ко­личество кремнезема SiO 2., на­пример кварцевый песок (95 % SiO 2), динасовый кирпич, огнеупорность которых до 1700 °С

основные, содержащие ос­новные оксиды (CaO, MgO), - основными (магнезитовый кирпич и металлургиче­ский порошок, магнезитохромитовый кирпич, огнеупорность которого более 2000 °С).

нейтральные.(шамотный кирпич --А1 2 Оз, )

ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА

В металлургический комплекс входят черная и цветная металлургия. Металлургия России, обеспечивая производство и научно-техническое развитие практически всех отраслей промышленности, базируется на отечественных сырьевых ресурсах, ориентируясь на зарубежного и российского потребителя. На долю России приходится 14% производства товарной железной руды и 10-15% цветных и редких металлов, добываемых в мире.

По объему производства, потребления и внешнеторговому обороту черные, цветные и редкие металлы, а также первичная продукция из них занимают второе место после топливно-энергетических ресурсов. Железные руды и первичная продукция черной металлургии, алюминий, никель, медь остаются важной статьей экспорта страны. Крупные металлургические предприятия имеют районообразующее значение. При их возникновении формируется ряд взаимосвязанных отраслей -- электроэнергетика, химическая промышленность, производство строительных материалов, металлоемкое машиностроение, разнообразные сопутствующие отрасли и, конечно же, транспорт.

Черная металлургия

Черная металлургия служит базой для развития машиностроения и металлообработки, и ее продукция находит применение практически во всех сферах экономики. Она охватывает такие стадии технологического процесса, как добыча, обогащение и агломерация руд черных металлов, производство огнеупоров, добыча нерудного сырья, коксование угля, производство чугуна, стали и проката, ферросплавов, вторичный передел черных металлов и др. Но основу черной металлургии составляет производство чугуна, стали и проката.

На территориальную организацию черной металлургии оказывает влияние:

• · концентрация производства, по уровню которой Россия занимает ведущее место в мире -- металлургические заводы полного цикла Липецка, Череповца, Магнитогорска, Нижнего Тагила, Новотроицка, Челябинска и Новокузнецка производят более 90% чугуна и около 89% российской стали;
• · производственное комбинирование, означающее объединение на одном предприятии нескольких взаимосвязанных производств различных отраслей;
• · материалоемкость производства, обеспечивающая 85-90% всех затрат по выплавке чугуна (на производство 1 т чугуна идет 1,5 т железной и 200 кг марганцевой руды, 1,5 т угля, свыше 0,5 т флюсов и до 30 м3 оборотной воды);
• · высокая энергоемкость, которая выше, чем в развитых странах мира;
• · высокая трудоемкость на отечественных металлургических предприятиях.

Производственную базу черной металлургии составляют предприятия полного цикла: чугун -- сталь -- прокат, а также заводы, выпускающие чугун -- сталь, сталь -- прокат и раздельно чугун, сталь, прокат, относящиеся к передельной металлургии. Выделяется малая металлургия, или производство стали и проката на машиностроительных заводах в основном из металлолома.

Факторы размещения предприятий черной металлургии чрезвычайно разнообразны. Черная металлургия полного цикла располагается либо вблизи источников сырья (Уральская металлургическая база, металлургическая база центральных районов европейской части), либо вблизи топливных ресурсов (Западно-Сибирская металлургическая база), либо между источниками сырья и топливными ресурсами (Череповецкий металлургический завод).

Предприятия передельной металлургии, использующие в качестве сырья в основном металлический лом, ориентируются на районы развитого машиностроения и места потребления готовой продукции. Еще теснее связана с машиностроительными заводами малая металлургия.

Особыми факторами размещения отличается производство электросталей и ферросплавов. Электростали производят вблизи источников электроэнергии и металлического лома (г. Электросталь Московской обл.). Ферросплавы -- сплавы железа с легирующими металлами -- получают в доменных печах или электротермическим способом на металлургических предприятиях и специализированных заводах (Челябинск).

Природной основой черной металлургии служат источники металлического сырья и топлива. Россия хорошо обеспечена сырьем для черной металлургии, но размещены железные руды и топливо на территории страны неравномерно.

По запасам железной руды Россия занимает первое место в мире, из которых более половины сосредоточены в европейской части страны. Крупнейшим железорудным бассейном является Курская магнитная аномалия, расположенная в Центрально-Черноземном районе. Основные запасы железных руд КМА, признанных лучшими в мире по качеству, сосредоточены в Лебединском, Стойленском, Чернянском, Погромецком, Яковлевском, Гостищевском и Михайловском месторождениях. На Кольском полуострове и в Карелии эксплуатируются Ковдорское, Оленегорское и Костомукшское месторождения. Значительные ресурсы железных руд на Урале, где месторождения (Качканарская, Тагило-Кушвинская, Бакальская и Орско-Халиловская группы) тянутся с севера на юг параллельно Уральскому хребту. Выявлены месторождения железных руд в Западной (Горная Шория, Рудный Алтай) и Восточной Сибири (Ангаро-Питский, Ангаро-Илимский бассейны). На Дальнем Востоке перспективна Алданская железорудная провинция и Олекмо-Амгуньский район в Якутии.

Запасы марганца и хрома в России ограничены. Разрабатываются месторождения марганца, представленные в Кемеровской (Усинское) и Свердловской (Полуночное) областях, хрома -- в Пермском крае (Сараны).

Крупнейшим производителем чугуна и стали в России с ХVIII в. остается Уральская металлургическая база, которая является наиболее полифункциональной и дает 47% черных металлов в стране. Она работает на привозном топливе -- уголь Кузбасса и Караганды (Казахстан) -- и рудах КМА, Казахстана (Соколовско-Сорбайские), местном Качканарском месторождении. Здесь действуют предприятия полного цикла (Магнитогорск, Нижний Тагил, Челябинск, Новотроицк), передельные (Екатеринбург, Ижевск, Златоуст, Лысьва, Серов, Чусовой), по производству доменных ферросплавов (Серов, Челябинск), по выпуску трубопроката (Первоуральск, Каменск-Уральский, Челябинск, Северск). Это единственный регион в стране, где выплавляются природно-легированные металлы (Новотроицк, Верхний Уфалей) и чугун на древесном угле. На восточных склонах Уральских гор расположены предприятия полного цикла, на западных -- предприятия передельной металлургии.

Второй по значению является Центральная металлургическая база, охватывающая Центрально-Черноземный, Центральный, Волго-Вятский, Северный, Северо-Западный экономические районы, а также Верхнее и Среднее Поволжье. Она полностью работает на привозном топливе (донецкие, печорские угли), ядром ее является ТПК КМА.

На территории Центральной металлургической базы расположен ряд основных предприятий и производств. В Центральном Черноземье осуществляется выплавка чугуна и доменных ферросплавов (Липецк), находится Новолипецкий завод полного цикла, в Старом Осколе -- единственный в России электрометаллургический комбинат. В Центральном районе действует Новотульский комбинат полного цикла, завод по выплавке литейного чугуна и доменных ферросплавов (Тула), Орловский сталепрокатный завод, Московский передельный завод “Серп и молот”, комбинат “Электросталь”. Череповецкий завод, расположенный в Северном районе, использует железные руды Кольского полуострова и каменный уголь Печоры. В Волго-Вятском районе находятся металлургические заводы Выксы и Кулебак. В Верхнем и Среднем Поволжье передельная металлургия развивается во всех машиностроительных центрах -- Набережных Челнах, Тольятти, Ульяновске. Энгельсе и др.

В последние годы происходит процесс интенсивной реконструкции и технического переоснащения отрасли. Однако пока черная металлургия России в техническом и технологическом отношении существенно уступает аналогичным производствам в развитых странах. У нас до сих пор существует устаревшая технология мартеновского производства стали, беден ассортимент проката, низка доля высококачественных марок металла.

Цветная металлургия

Цветная металлургия специализируется на добыче, обогащении, металлургическом переделе руд цветных, благородных и редких металлов, а также на добыче алмазов. В ее состав входят отрасли: медная, свинцово-цинковая, никель-кобальтовая, алюминиевая, титаномагниевая, вольфрамомолибденовая, благородных металлов, твердых сплавов, редких металлов и др.

Цветная металлургия России развивается на основе использования собственных больших и разнообразных ресурсов и по выпуску продукции занимает второе место в мире после США. В России производится свыше 70 разнообразных металлов и элементов. Цветная металлургия России -- это 47 горнодобывающих предприятий, из которых 22 относятся к алюминиевой промышленности. К числу регионов с наиболее благополучным положением цветной металлургии относятся Красноярский край, Челябинская и Мурманская области, где на цветную металлургию приходится 2/5 промышленной продукции.

Отрасль отличается высокой концентрацией производства: АО «Норильский никель» выпускает свыше 40% металлов платиновой группы, перерабатывает более 70% российской меди и контролирует почти 35% мировых запасов никеля. Кроме того, это экологически вредное производство -- по степени загрязнения атмосферы, водных источников и почвы цветная металлургия превосходит все другие отрасли горнодобывающей промышленности. Отрасль отличают также самые большие расходы, связанные с потреблением топлива и транспортными перевозками.

В связи с разнообразием используемого сырья и широким применением продукции отрасли в современной промышленности цветная металлургия характеризуется сложной структурой. Технологический процесс получения металла из руды делится на добычу и обогащение исходного сырья, металлургический передел и обработку цветных металлов. Своеобразие ресурсной базы заключается в крайне низком содержании извлекаемого металла в руде: медь в рудах составляет 1-5%, свинцово-цинковые руды содержат 1,6-5,5% свинца, 4-6% цинка, до 1% меди. Поэтому в металлургический передел поступают только обогащенные концентраты, содержащие 35-70% металла. Получение концентратов руд цветных металлов дает возможность транспортировать их на большие расстояния и тем самым территориально разобщить процессы добычи, обогащения и непосредственно металлургический передел, который отличается повышенной энергоемкостью и размещается в районах дешевого сырья и топлива.

Основные факторы размещения цветной металлургии по-разному воздействуют на территориальную организацию отраслей и даже внутри одного технологического процесса. Тем не менее при чрезвычайно разнообразном наборе факторов размещения основных отраслей цветной металлургии общим является их ярко выраженная сырьевая ориентация.

Алюминиевая промышленность в качестве сырья использует бокситы, месторождения которых находятся на Северо-Западе (Бокситогорск), Севере (Иксинское, Тимшерское), Урале (Северо-Уральское, Каменск-Уральское), в Восточной Сибири (Нижне-Ангарское), а также нефелины Севера (Хибинское) и Западной Сибири (Кия-Шалтырское). Из-за дефицита высококачественного алюминиевого сырья ежегодно в Россию ввозят до 3 млн. т глинозема из бокситов.

Медная промышленность -- одна из старейших отраслей цветной металлургии России, развитие которой началось еще в ХVI в. на Урале. Производство меди включает три стадии: добыча и обогащение руд, выплавка черновой меди и выплавка рафинированной меди. Из-за низкого содержания металла в руде медная промышленность сохранилась в основном в районах добычи. На Урале разрабатываются многочисленные месторождения (Гайское, Блявинское, Красноуральское, Ревда, Сибай, Юбилейное), но металлургический передел значительно превосходит добычу и обогащение, и в силу нехватки собственного сырья используются привозные концентраты из Казахстана и Кольского полуострова. Здесь действует 10 медеплавильных (Красноуральск, Кировград, Среднеуральск, Медногорск и др.) и рафинирующих (Верхняя Пышма, Кыштым) заводов.

Из других районов выделяются Север (Мончегорск) и Восточная Сибирь (Норильск). В Забайкальском крае ведется подготовка к началу промышленного освоения Удоканского месторождения (третье в мире по разведанным запасам). Рафинирование и прокат меди в Москве возникли на основе использования медного лома.

Свинцово-цинковая промышленность базируется на использовании полиметаллических руд, а ее размещение характеризуется территориальным разрывом отдельных стадий технологического процесса. Получение концентратов руд с содержанием металла 60-70% делает выгодным их транспортировку на большие расстояния. Для получения металлического свинца требуется относительно небольшое количество топлива по сравнению с цинковым переделом. В целом свинцово-цинковая промышленность тяготеет к месторождениям полиметаллических руд, которые находятся на Северном Кавказе (Садон), в Западной (Салаир) и Восточной Сибири (Нерчинский завод, Хапчеранга), на Дальнем Востоке (Дальнегорск). На Урале цинк содержится в медных рудах. В Среднеуральске выпускают цинковые концентраты, а в Челябинске производят металлический цинк из привозных концентратов. Полный металлургический передел представлен во Владикавказе (Северный Кавказ). В Белово (Западная Сибирь) получают свинцовые концентраты и выплавляют цинк, в Нерченске (Восточная Сибирь) производят свинцовые и цинковые концентраты. Часть свинца поступает из Казахстана.

Никель-кобальтовая промышленность тесно связана с источниками сырья из-за низкого содержания металлов в рудах (0,2-0,3%), сложности их переработки, большого расхода топлива, многостадийности процесса и необходимости комплексного использования сырья. На территории России разрабатываются месторождения Кольского полуострова (Мончегорск, Печенга-Никель), Норильска (Талнахское) и Урала (Режское, Уфалейское, Орское).

Дальнейшее развитие металлургического комплекса России должно идти в направлении улучшения качества конечных видов металлопродукции, уменьшения издержек производства и проведения ресурсосберегающей политики, повышающей ее конкурентоспособность.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Организация прои зводства на предприятии отрасли металлургии

Введение

ОАО «НЛМК» является одним из крупнейших металлургических комбинатов мира. По России - это третий по величине производитель стали.

Комбинат расположен в центре европейской части России, в городе Липецке, недалеко от крупнейшего железно-рудного бассейна Курской магнитной аномалии.

НЛМК - это предприятие полного металлургического цикла. В состав производственных мощностей входят горно-обогатительное, агломерационное, коксохимическое производство, доменное производство, сталеплавильное производство, производство горячекатаного и холоднокатаного проката, проката с цинковым и полимерным покрытиями, а также кислородное производство.

Данная курсовая работа посвящена кислородному производству на ОАО «НЛМК».

В первой части работы подробно описывается производственная структура производственного подразделения (Кислородный цех). Роль и значение кислородного цеха в общем производственном процессе ОАО «НЛМК». Применение кислорода и продуктов разделения воздуха в металлургических процессах, а также описана технологическая цепочка производственного процесса в кислородном цехе. Процесс разделения воздуха.

Во второй части рассматривается организация производственного процесса в производственном подразделении: Энергетическое производство ОАО «НЛМК». Структура управления кислородного цеха.

Третья часть работы описывает расчет производственной мощности цеха.

1. Производственная структура производственного подразделения

1.1 Кислородный цех ОАО « НЛМК»

Кислородный цех является производственно - структурной единицей энергетического производства ОАО «НЛМК». В составе кислородного производства имеются две компрессорные станции для обеспечения цехов комбината сжатым и осушенным сжатым воздухом.

Кислородный цех имеет право на осуществление деятельности по:

1. Эксплуатации производства по получению, переработке, хранению и применению продуктов разделения воздуха.

2. Монтажу и пуско-наладке металлургических и коксохимических производств и объектов.

3. Ремонту агрегатов и оборудования металлургических и коксохимических объектов.

4. Эксплуатации взрывоопасных производственных объектов.

5. Осуществлению деятельности по обращению с опасными отходами.

6. Деятельность природоохранной направленности (утилизация, складирование, перемещение, размещение, захоронение, уничтожение промышленных и иных отходов).

В состав кислородного производства входят:

Кислородная станция №1;

Кислородная станция №2;

Участок внешних сетей и компрессорных станций (центральная компрессорная станция и станция осушенного воздуха р-н АГП).

В настоящее время в цехе заканчивается техническое перевооружение. Практически все оборудование является новым, высокопроизводительным, управляемым с помощью компьютеров. На воздухоразделительных установках работают специалисты с высшим образованием. Вся информация о работе блока выведена на компьютеры.

Воздух из атмосферы, через фильтры, всасывается компрессорами и сжимается до 6 кгс/см 2 , с последующей подачей в ВРУ для получения продуктов разделения (ПРВ), азота, кислорода, аргона, смеси инертных газов (криптоно-ксеноновый концентрат), неоногелиевой смеси (технического неона), и далее подаются потребителям ПРВ.

Кислород технический чистотой 99,5% давлением до 1,9 МПа используется при выплавке стали в кислородно-конвертерных цехах (ККЦ).

Кислород технологический чистотой 95% с давлением 400 мм вод. ст - для интенсификации доменного производства чугуна, обогащение доменного дутья до 30-40% кислородом, позволяет улучшить тепловой баланс плавки, увеличивается производительность печей.

Азот 99,999% потребляют листопрокатные цехи (ЛПЦ-2; ЛПЦ-3; ЛПП; ЛПЦ-5), огнеупорный цех, ККЦ-1, ККЦ-2, газовый цех.

Азот 98% - для продувки межконусных пространств в доменном процессе (ДП-6), на УСТК (КХП), ККЦ-1 и ККЦ-2.

Аргон - для продувки в процессе разливки специальных высококачественных марок сталей для удаления растворенных газов (ККЦ-1, ККЦ-2). Аргон на сторону отпускается в жидком и газообразном виде.

Кислородное производство обеспечивает цехи и производства комбината кислородом для автогенных нужд и сжатым воздухом. На сторону отпускается кислород жидкий и газообразный, криптоно-ксеноновый концентрат, неоногелиевая смесь.

1.2 Роль и значение кислородного цеха в общем производственном процессе ОАО « НЛМК». Применение кислорода и продуктов разделения воздуха в металлургических процессах

Применение кислорода для интенсификации технологических процессов получило в последнее время широкое распространение. Он является одним из важнейших стимуляторов технического прогресса в черной и цветной металлургии, химической и других отраслях промышленности, где в основе технологии лежат физико - химические процессы окисления и восстановления.

В настоящее время выплавка чугуна и стали осуществляется только с применением кислорода.

За последние годы российские металлурги накопили большой опыт разработки и промышленного освоения способов интенсификации кислородом доменного, конвертерного и мартеновского процессов, плавки стали в электропечах и выплавки цветных металлов.

Применение кислорода позволяет значительно улучшить технико - экономические показатели металлургических процессов. Однако роль кислорода сводится не только к интенсификации металлургических процессов. Применение кислорода оказывает влияние на структуру металлургических производств, на их связи между собой и обслуживающими и смежными отраслями и с этой точки зрения является качественно новым фактором технического прогресса в металлургии.

Сырьем для получения кислорода в промышленности служит атмосферный воздух, содержащий в химически несвязанном состоянии кислород, азот, аргон, криптон и другие газы.

Выделение кислорода из смеси газов (воздуха) требует значительно меньше энергетических затрат, чем при его получении из вещества, содержащего его в химически связанном состоянии, например и воды.

Промышленный способ выделения из воздуха кислорода и других составных частей осуществляется в следующие два этапа:

1. Охлаждение воздуха и последующее его сжижение.

2. Разделение жидкого воздуха на азот, кислород и другие газы в специальных ректификационных камерах.

Кислород является могучим интенсификатором металлургического производства. По количеству потребляемого кислорода черная металлургия занимает первое место. Кислород применяется в процессах выплавки чугуна и стали, а также для зачистки и резки слитков в сталепрокатном производстве.

В доменных печах при выплавке чугуна кислородом обогащают воздух, вдуваемый в печь для сжигания загруженного топлива. Например, сравнительно небольшое обогащение дутьевого воздуха кислородом (до 25-28% О 2) дает возможность на 15-20% увеличить производительность доменной печи при выплавке доменных ферросплавов (ферросилиция и ферромарганца), использовать более бедные руды и снизить расход топлива при выплавке специальных сортов чугуна. Для доменной печи требуются очень большие количества кислорода-50 000-100 000 м 3 /ч и более.

Особенно эффективно использование в доменном процессе кислорода в сочетании с природным газом. В этом случае при содержании 30-35% кислорода в дутье производительность печи возрастает на 30%, а удельный расход кокса снижается на 25 - 40°о. С применением кислорода работают современные домны-гиганты емкостью 2700-3000 м 3.

Применение кислорода в конверторной плавке дает возможность получать более дешёвую конверторную сталь по качеству равноценную мартеновской. В связи с этим на ряде крупных металлургических заводов России построены мощные конверторные цехи нового типа. Сталь получают в конверторах путем продувки жидкого чугуна чистым кислородом, вводимым сверху через горловину.

Основное преимущество конвертерного способа - это большая скорость плавки, а скорость плавки - одна из коренных проблем металлургии. Поэтому кислородный конвертер позволяет резко увеличить выплавку стали при меньших капитальных и эксплуатационных затратах.

Стоимость сооружения цеха с мощными конвертерами на 35% ниже стоимости строительства мартеновского цеха. Конвертерное производство выдвигает повышенные требования к концентрации кислорода, которая должна быть не менее 99,5% О 2 . Применение чистого кислорода позволяет резко снизить содержание азота в стали, в результате чего качество конвертерной стали не уступает мартеновской, а по ковкости, свариваемости и пластичности она превосходит мартеновскую.

Кислород в электросталеплавильном производстве используют почти на всех заводах, имеющих электросталеплавильные цехи. С применением кислорода выплавляют преобладающую часть электростали. Особенно эффективно применение кислорода в производстве нержавеющей и других высоколегированных сталей. При продувке расплавленной ванны кислородом достигаются более высокие температуры, значительно ускоряется процесс окисления углерода и достигается требуемое содержание углерода в нержавеющей стали.

Для газовой сварки кислород смешивают с горючим газом, например с ацетиленом, пропаном чтобы интенсифицировать процесс сгорания газа и получить пламя с высокой температурой, требующееся для быстрой плавки металла в месте сварки. С помощью кислорода можно резать стальные слитки, болванки и плиты толщиной до 1500 мм и более. В качестве горючего при резке используется ацетилен, пропан, природный газ, пары керосина, водород, коксовый газ и др.

В последние годы для огневой зачистки и резки металла кислородом применяют специальные машины, встраиваемые в конвейер проката.

При плавке и разливке металлов в инертной среде существуют большие перспективы улучшения качества металла (особенно стали специальных марок). Весьма эффективна также продувка аргоном перед выпуском стали из электропечи для удаления растворенных газов. Расход аргона составляет около 1 м 3 /т. Аргон применяют также при выплавке титана, циркония, а также при сварке алюминия, титана и других цветных металлов. Извлечение аргона в больших количествах одновременно с извлечением кислорода из воздуха на кислородных станциях металлургических заводов позволяет получать его по сравнительно низкой себестоимости и широко внедрять в металлургические процессы.

Помимо перечисленных производств, кислород применяют в горнорудной промышленности для огневого бурения скважин, в цементной, целлюлозно-бумажной промышленности, медицине, авиации и др.

Приведенный краткий обзор показывает, что существуют самые широкие области применения кислорода в различных технологических процессах. Требования, предъявляемые к кислородным установкам, как в отношении количества выпускаемых продуктов, так и их качества (концентрация, содержание примесей, влажность), весьма разнообразны. Кроме того, для осуществления отдельных процессов необходимо различное давление и различные графики подачи. Например, в доменном процессе - непрерывная подача, в конвертерном и мартеновском - периодическая.

Необходимо также в большинстве случаев обеспечивать подачу кислорода на значительные расстояния от кислородного цеха почти по всему заводу, а иногда и на другие предприятия.

Повышенная загрязненность атмосферы в районе металлургических заводов вызывает дополнительные трудности, связанные с тщательной очисткой перерабатываемого воздуха. Однако кислородная промышленность существует почти 90 лет. За это время кислородные аппараты и машины получили высокое техническое развитие.

1.3 Технологическая цепочка производственного процесса в кислородном цехе. Процесс разделения воздуха

Атмосферный воздух представляет собой смесь азота, кислорода, аргона и редких газов, не связанных между собой химически. Приближенно можно рассматривать воздух как смесь только азота и кислорода, поскольку аргона и редких газов содержится менее 1%, в этом случае принимают (округленно), что объемное содержание азота в воздухе составляет 79% и кислорода-21%.

Разделение воздуха на кислород и азот является довольно сложной технической задачей, особенно если воздух находится в газообразном состоянии. Этот процесс облегчается, если предварительно воздух перевести в жидкое состояние сжатием в компрессорах, расширением и охлаждением, а затем осуществить его разделение на составные части, используя разность температур кипения жидких кислорода и азота. Жидкий азот под атмосферным давлением кипит при температуре - 195,8°С, а жидкий кислород при - 182,97°С. Если жидкий воздух постепенно испарять, то сначала будет испаряться преимущественно азот, обладающий более низкой температурой кипения; по мере улетучивания азота жидкость обогащается кислородом. Повторяя процесс многократно, можно достигнуть желаемой степени разделения воздуха на азот и кислород требуемой чистоты. Процесс разделения жидких смесей на их составные части путем многократного испарения жидкости называется ректификацией.

Следовательно, описанный способ получения кислорода основан на сжижении воздуха путем охлаждения его до очень низкой температуры и последующего разделения на кислород и азот методом ректификации. Поэтому данный способ получения кислорода называется глубоким охлаждением.

В настоящее время получение кислорода из воздуха глубоким охлаждением наиболее экономично, вследствие чего этот метод получил широкое промышленное распространение. Глубоким охлаждением и ректификацией воздуха можно получать практически любые количества кислорода и азота сравнительно низкой стоимости. Расход электроэнергии на получение 1м 3 кислорода составляет 0,4 - 1,6 Квт*ч (1,44*10 6 -5,76*10 6 Дж) в зависимости от производительности и технологической схемы установки.

Технологический процесс разделения воздуха состоит из следующих основных стадий:

1. очистки воздуха от пыли и механических примесей;

2. сжатия воздуха в компрессорах;

3. очистки сжатого воздуха от углекислого газа;

4. осушки сжатого воздуха и очистки его от углеводородов;

5. сжижения и ректификации воздуха для разделения на кислород, азот, извлечения редких газов - аргона и криптоно-ксенона;

6. накопления полученного газообразного кислорода в газгольдере или жидкого кислорода в цистерне - хранилище;

7. наполнения газообразным сжатым кислородом баллонов, подачи сжатого кислорода потребителю по газопроводу или наполнения транспортных танков и цистерн жидким кислородом из стационарных танков и цистерн;

8. очистки редких газов от кислорода и азота, с доведением их состава до требований ГОСТ, и наполнения редкими газами баллонов (Приложение 1).

Технологические схемы и конструкции воздухоразделительных установок определяются требованиями по производительности, концентрации продуктов разделения, условиями эксплуатации.

По своим технологическим схемам установки отличаются:

ѕ способом получения холода (холодильным циклом);

ѕ способами очистки воздуха от углекислоты и влаги;

ѕ схемой ректификации.

Очистка воздуха от механических примесей, необходимая для удаления пыли и случайных твердых частиц (механических примесей), осуществляется с помощью устройств для первичной обработки воздуха - воздухозаборов и фильтров.

Для работы воздухоразделительных установок требуется сжатый воздух, который является не только производственным сырьем, но и источником получения холода, необходимого для ожижения газов и компенсации холодопотерь установки. Холодильный эффект сжатого воздуха проявляется в процессе его дросселирования (лубокого охлаждения и сжижения газов). Для сжатия воздуха применяют турбокомпрессоры. Основными требованиями,которые предъявляются к компрессорам, подающим воздух в установки разделения воздуха, являются их надежность и высокий коэффициент полезного действия. Известно, что центробежные компрессоры большой производительности обладают более высоким КПД по сравнению с машинами малой производительности, а стоимость 1 м 3 кислорода зависит от экономичности работы воздушного компрессора. Исходя из этого, установки разделения воздухавыгоднее комплектовать как можно более мощными машинами.

Удаление из воздуха водяных паров - обязательный процесс обработки воздуха перед поступлением его в разделительный аппарат. В кислородных установках применяют следующие методы осушки воздуха: химический (влага поглощается твердым едким натром); адсорбционный (влага из воздуха поглощается адсорбентами - алюмогелем, силикагелем или цеолитом); вымораживание влаги путем охлаждения воздуха до 30 - 40 0 С в переключающихся теплообменниках, где водяные пары выпадают в виде воды или льда на рабочей поверхности аппаратов; вымораживание влаги совместно с двуокисью углерода при охлаждении воздуха в регенераторах.

Очистка воздуха от углекислого газа (СО 2). Углекислый газ и водяные пары, попадающие в разделительный аппарат, выпадают и замерзают при низких температурах. Забивка ректификационной колонны твердой двуокисью углерода нарушает работу установки, вследствие чего разделительный аппарат периодически останавливают для отогрева.

В производстве кислорода применяют химический и Физический методы очистки воздуха от двуокиси углерода. В настоящее время воздухоразделительные установки комплектуются блоками комплексной очистки воздуха высокоэффективными адсорбентами - цеолитами. Физическую очистку (в регенераторах) проводят путем охлаждения воздуха примерно до - 170 0 С. При такой температуре двуокись углерода почти полностью переходит в твердое состояние и задерживается в насадке регенераторов.

Основной метод получения кислорода, азота, аргона и других продуктов разделения воздуха - метод глубокого охлаждения воздуха с последующей ректификацией (разделением) в аппаратах колонного типа. Для глубокого охлаждения используется свойство сжатых газов понижать температуру при расширении.

Уменьшение давления сжатого воздуха на каждую атмосферу при резком расширении (дросселировании) будет сопровождаться падением температуры. Еще более эффективно понижается температура газа, когда он, расширяясь, производит работу. Машина, основанная на таком принципе, называется детандер. Если направить сжатый газ в цилиндр, то при расширении газа поршень перемещается и совершается работа, а сам газ резко охлаждается. Газ может охлаждаться и в турбодетандере, где сжатый газ вращает рабочее колесо. Современные воздухоразделительные установки создаются с использованием как эффекта дросселирования, так и расширения воздуха в турбодетандерах (Приложение 2).

Аргон является наиболее дешевым редким газом, так как содержится в воздухе в значительно большем количестве, чем остальные редкие газы. Поэтому получение аргона на воздухо-разделительных аппаратах непрерывно увеличивается. Получение чистого аргона включает три стадии. Вначале в воздухоразделительном аппарате, попутно с кислородом или азотом, получают азото-аргоно-кислородную смесь, так называемый сырой аргон, с содержанием от 65 до 95% аргона. Затем эту смесь подвергают каталитической очистке от кислорода при связывании последнего водородом, с получением смеси азот - аргон. Третья стадия процесса заключается в разделении смеси азот-аргон на чистый аргон, извлекаемый как конечный продукт, и азот, выбрасываемый в атмосферу. Технологический процесс получения криптона и ксенона включает три стадии.

1. Получение первичного (бедного) криптоно-ксенонового-концентрата с содержанием 0,1-0,2% криптона и ксенона в сумме.

2. Обогащение первичного концентрата и получение из него технического криптона с содержанием до 99% криптона и ксенона (в сумме) или криптоно-ксеноновой смеси с содержанием до 95% криптона и не менее 5% ксенона.

3. После ВРУ азот и кислород подается на кислородные и азотные компрессора. Кислород сжимается до давления Р = 30 кгс/см 2 и подается на кислородно-распределительные пункты, а затем в сеть комбината: в конвертерные цехи ККЦ-1 и ККЦ-2, листопрокатное производство, доменное производство, электросталеплавильный цех, фасоносталелитейный цех, ремонтные цеха механического оборудования, на очистные сооружения, производство сложной бытовой техники, коксохимпроизводство.

Основными потребителями азота являются: листопрокатное производство (агрегат непрерывного отжига АНО, агрегат горячего цинкования АГЦ, колпаковые печи, методические печи), конвертерное производство (отделение десульфурации), коксохимическое производство (на установки сухого тушения кокса), карбидо - сажевый цех, производство сложной бытовой техники, доменное производство (засыпной аппарат).

Основными потребителями аргона являются конверторные цехи (комбинированная продувка стали), производство динамной стали, производство сложной бытовой техники, ремонтно-механический цех, фасоно-литейный цех.

2. Организация производственного процесса в производственном подразделении : Энергетическое производство ОАО « НЛМК». Структура управления кислородного цеха

Энергетическое производство (ЭП) является структурным подразделением ОАО «НЛМК» и находится в непосредственном подчинении у первого вице-президента - генерального директора. Энергетическое производство возглавляет начальник Энергетического производства.

В состав Энергетического производства входят следующие структурные подразделения ОАО «НЛМК»: Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ), Кислородный цех, Центр электроснабжения (ЦЭлС), Газовый цех, Теплосиловой цех (ТСЦ), Цех водоснабжения (ЦВС), Цех технологической диспетчеризации (ЦТД), Энергоремонтный цех (ЭнРЦ), Электроремонтный цех (ЭлРЦ).

Структуру управления Энергетического производства разрабатывает начальник Энергетического производства, подписывает начальник Управления организации труда и персонала (УОТиП), согласовывает директор по персоналу и утверждает первый вице - президент - генеральный директор.

Штатное расписание Энергетического производства разрабатывает начальник Энергетического производства, подписывает начальник УОТиП, утверждает директор по персоналу и общим вопросам.

В своей деятельности Энергетическое производство руководствуется следующими документами:

ѕ законодательными и нормативными актами Российской Федерации;

ѕ Трудовым кодексом Российской Федерации;

ѕ Правилами внутреннего трудового распорядка работников ОАО «НЛМК»;

ѕ Коллективным договором ОАО «НЛМК»;

ѕ Уставом ОАО «НЛМК»;

ѕ решениями Общего собрания акционеров, Совета директоров, Правления ОАО «НЛМК»;

ѕ приказами, распоряжениями и указаниями руководства ОАО «НЛМК»;

ѕ распоряжениями и указаниями руководства Энергетического производства;

ѕ нормативными документами Системы менеджмента качества ОАО «НЛМК»;

ѕ нормативными документами Системы управления окружающей средой ОАО «НЛМК»;

ѕ нормативными документами, определяющими требования устройства и эксплуатации электроустановок;

ѕ Положением о Системе управления охраной труда и промышленной безопасностью в ОАО «НЛМК»;

ѕ Положением о порядке расследования и учета несчастных случаев на производстве в ОАО «НЛМК»;

ѕ другими документами, регламентирующими деятельность персонала Энергетического производства.

В состав Энергетического производства структуры управления Кислородного цеха входит начальник цеха, которому непосредственно подчинены:

ѕ начальник службы подготовки ремонтов;

ѕ начальник кислородной станции №1;

ѕ заместитель начальника цеха (по технологии);

ѕ начальник кислородной станции №2;

ѕ начальник службы по эксплуатации эл. оборудования;

ѕ главный специалист (по тех. перевооружению) (Приложение 3).

В обязанности начальника службы подготовки ремонтов входят:

ѕ организация и осуществление контроля за эксплуатацией оборудования цеха;

ѕ планирование, организация и контроль ремонтов и мероприятий по техническому перевооружению оборудования;

ѕ контроль материально-технического обеспечения ремонтов. Документальное сопровождение процесса;

ѕ разработка мероприятий по ликвидации повреждений и устранению аварийного состояния оборудования;

ѕ разработка, оформление, согласование ведомостей планируемых работ и технических заданий по ремонту и техническому обслуживанию оборудования.

В подчинении начальника службы подготовки ремонтов находятся: мастер участка по подготовке производства, который руководит работой слесарей - ремонтников, электрогазосварщиков, машинистов кранов, трактористами и кладовщиками, и инженер по комплектации оборудования.

В обязанности начальника кислородной станции №1 входит: руководство и непосредственное участие в процессе производства продуктов разделения воздуха и организация складирования и выдачи продуктов воздухоразделения. В его подчинении находятся: начальник участка (редких газов), который руководит работой аппаратчиков ВРУ, а также специалисты ВРУ и инженеры по техническому надзору и инженер - технолог.

В обязанности начальника цеха (по технологии) входит: осуществление руководства производственно - хозяйственной и технологической деятельностью цеха (участка); внедрение передового отечественного и зарубежного опыта конструирования и технологии производства аналогичной продукции; координация работы мастеров и цеховых служб; учет, представление установленной отчетности; подбор кадров рабочих и служащих, их расстановка и целесообразное использование; повышение квалификации рабочих и служащих цеха; контроль за соблюдением работниками правил и норм охраны труда и техники безопасности, а также за соблюдением технологии производства. В его подчинении состоят: главные специалисты, старшие мастера, начальник службы компрессорных станций.

В должностные обязанности начальника службы по эксплуатации электрического оборудования входит: осуществление надзора за работой оборудования по утвержденной схеме, расписанию и присвоенным данным; ведение учета основного оборудования и оформление разрешений на его эксплуатацию; контроль за соблюдением работниками службы эксплуатации электрического оборудования требований руководящих документов по эксплуатации; анализ технических и экономических показателей работы объектов, разработка мер по устранению нарушений; согласовывание в установленном порядке проведение земляных и строительных работ на обслуживаемом участке, в районе расположения объектов службы эксплуатации электрического оборудования; организация надзора за сохранностью сооружений и устройств и.т.д.

Обязанности руководителей и специалистов Энергетического производства определены в соответствующих должностных инструкциях, разрабатываемых в установленном порядке.

3. Расчет производственной мощности

Важнейшей качественной характеристикой промышленного предприятия, оценивающей его производственно - технический потенциал, то есть максимально возможный годовой объем производства продукции заданного качества, ассортимента, номенклатуры, при условии полного использования фонда времени работы и паспортной производительности оборудования с учетом применения прогрессивной технологии и передовых методов организации и управления производством.

Производственная мощность предприятия в рыночных условиях служит важнейшим средством гибкого реагирования производства на изменения рыночного спроса в краткосрочном периоде. Разница между величиной производственной мощности и фактическим объемом производства и реализации продукции представляет собой реальный резерв оперативного реагирования на повышение спроса на эту продукцию.

При разработке стратегических планов развития предприятия учитываются показатели действующей производственной мощности с учетом ее возможных изменений в долгосрочном периоде. Производственная мощность служит базой, основой разработки плановых показателей производственной программы предприятий с непрерывными и поточными производствами, выпускающими ограниченную номенклатуру изделий, обладающих, как правило, однородными потребительскими свойствами. В дискретных производствах, характеризующихся производством широкой номенклатуры качественно однородной продукции, расчет производственной мощности осуществляется с обязательным учетом. А чаще на основе таких показателей производственной программы, как планируемая номенклатура изделий и ее структура. В соответствии с этим используются различные методики расчета производственной мощности таких предприятий. Как в первом (непрерывные процессы производства), так и во втором (дискретные производства) случаях производственная мощность предприятия определяется мощностью ведущего передела. Ведущим переделом считается: при расчете мощности предприятия в целом - цех (производство); при расчете мощности цеха - участок или отдельный агрегат (аппарат), где выполняются основные технологические операции по производству продукции и, в которых сосредоточена преобладающая по стоимости часть оборудования.

Производственная мощность предприятия (цеха, участка, агрегата) - это максимально возможное количество продукции (услуг), которое может быть произведено за определенный период (обычно за год) при наиболее эффективном использовании производственных фондов, применении прогрессивной технологии и передовых методов организации производства труда.

Под календарным временем понимается полная календарная продолжительность соответствующего периода (например, год - 365 дней, и.т.д.).

Под номинальным временем понимается время, в течении которого оборудование используется в производстве. Это время называют также производственным, рабочим, режимным. Номинальное время - это период, в течение которого оборудование должно было работать. Однако на практике это не всегда обеспечивается в связи с возникновением, как правило, не предусмотренных текущих простоев оборудования.

Текущие простои - это продолжительные перерывы в работе оборудования в течение номинального времени, вызываемые техническими или организационными причинами.

Фактическое время работы агрегата - это период, в течение которого на агрегате осуществляется соответствующий технологический процесс, т.е. когда оборудование реально работает. Его еще называют эффективным или полезным.

Планово - предупредительной системой ремонтов (ППР) является совокупность организационных и технических мероприятий по уходу, надзору, обслуживанию и ремонту оборудования, проводимых профилактически, по заранее составленному плану для предупреждения неожиданного выхода оборудования из строя, поддержания его в постоянной эксплуатационной готовности.

Капитальный ремонт агрегата предусматривает его полную разработку, дефектацию, восстановление или замену деталей с последующей сборкой, регулировкой, испытанием.

Основными агрегатами цеха являются: АКт-30 ст. №1; АКт-30 ст. №2; ВРУ №4.

Годовой фонд фактического времени работы агрегата рассчитывается по формуле:

t = (КВ - ВД - ПД - КР - ППР) * ДС * ЧС * ;

ѕ КВ - календарное время, суток;

ѕ ВД - выходные дни;

ѕ ПД - праздничные дни;

ѕ КР - капитальный ремонт, суток;

ѕ ППР - планово - предупредительный ремонт, суток;

ѕ ЧС - количество смен, сутки;

ѕ ДС - длительность смены, час;

ѕ ТП - текущие простои в процентах к номинальному времени.

КВ = 365; ВД = 0; ПД = 0; КР = 12; ППР = 23; ЧС = 3; ДС = 8.

t = (365 - 12 - 23) * 8 * 3 * 0,967 = 7658, 63 часов.

Производственная мощность рассчитывается по формуле:

М = t * a * Н;

ѕ t - годовой фонд фактического времени работы агрегата;

ѕ a - количество однотипных агрегатов, установленных в цехе;

ѕ Н - часовая норма производительности по паспорту.

М = 7658,3 * 3 * 40 = 919035 т/год.

Ниже (Рисунок 2) представлен календарный график производственного процесса кислородного цеха.

Рисунок 2 - Календарный график производственного процесса кислородного цеха

Заключение

Применение кислорода для интенсификации технологических процессов имеет в настоящее время широкое распространение. Он является одним из важнейших стимуляторов технического прогресса в черной и цветной металлургии, химической и других отраслях промышленности, где в основе технологии лежат физико - химические процессы окисления и восстановления.

Применение кислорода позволяет значительно улучшить технико - экономические показатели металлургических процессов. Однако, роль кислорода сводится не только к интенсификации металлургических процессов. Применение кислорода оказывает влияние на структуру металлургических производств, на их связи между собой и обслуживающими и смежными отраслями и с этой точки зрения является качественно новым фактором технического прогресса в металлургии.

В ходе данной курсовой работы была описана производственная структура производственного подразделения, а именно, Кислородного цеха ОАО «НЛМК», была подробно рассмотрена область применения кислорода и продуктов разделения воздуха в металлургических процессах. Кроме того, была описана технологическая цепочка производственного процесса в кислородном цехе (процесс разделения воздуха), охарактеризована организация производственного процесса в производственном подразделении цеха и рассчитана производственная мощность и построен календарный график производственного процесса цеха с использованием программы Gantt Project.

Список использованной литературы

1. Положение о кислородном цехе П - 023 - 000 - 2011, Липецк, ОАО «НЛМК».

2. Анализ хозяйственной деятельности предприятия: Учебник 5 - е изд., перераб. и доп. («Высшее образование») (ГРИФ) / Савицкая Г.В. - 2011 г. 536 с.

3. Экономика предприятия - М.: ИНФРА - М / Скляренко В.К., Прудников В.М., - 2006 г. 528 с.

4. Электронный ресурс: http://www.nlmk.ru

5. «Получение кислорода»; Д.Л. Глизманенко.; М. Изд. «Химия».1974 г. - 225 с.

6. «Монтаж кислородных станций».; А.И. Михальченко, В.И. Худяков; 1986 г. - 185 с.

7. «Разделение воздуха методом глубокого охлаждения»; под ред. В.И. Епифановой. М. Машиностроение 1973 г. - 146 с.

8. «Технико-экономические основы проектирования в черной металлургии. Кислородное производство».; Учебное пособие по дипломному проектированию. Москва, 1973 г. - 99 с.

9. Электронный ресурс: http://soft. GanttProject.html

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

реферат , добавлен 12.10.2009


Обоснование выбора технологической схемы производства и расчет производственной мощности цеха по производству консервов "Томаты маринованные". Характеристика сырья, продуктов и тары для производства консервов. Расчет оборудования производственной линии.

курсовая работа , добавлен 05.11.2014


Высокая эффективность использования кислорода в металлургии, конвертерная выплавка стали. Специфика кислородного дутья в доменных печах и особенности электросталеплавильного производства. Интенсификация процессов обжига сырья в цветной металлургии.

презентация , добавлен 28.12.2010


Краткая характеристика производственного предприятия "Молодеченский литейный завод". Современные тенденции литейного производства. Технико-экономическая характеристика и разработка модели технологического процесса производства крышки МРУ-103.00.105.

курсовая работа , добавлен 17.05.2011


Проектирование, организация, планирование и расчёт технико-экономических показателей поточного производства механического цеха. Разработка прерывно-поточной (прямоточной) производственной линии. Организация производственного процесса в пространстве.

курсовая работа , добавлен 25.12.2010


Расчет производственной мощности цеха по производству древесноволокнистых плит. Использование сырья в деревообрабатывающем производстве. Оперативный план работы сборочно-отделочного цеха мебельного производства. План-график выпуска боковых щитов.

курсовая работа , добавлен 14.01.2014


Организация производственной инфраструктуры. Оперативное управление производством. Расчет производственной мощности предприятия. Основные показатели производства готовой продукции, ее выхода по технологическим установкам. Расчет материальных затрат.

методичка , добавлен 19.07.2015


Расчет производственной мощности деревообрабатывающего производства и мощности цеха по изготовлению шпона строганного, производственной программы вспомогательных цехов. Разработка оперативного плана работы сборочно-отделочного отделения мебельного цеха.

курсовая работа , добавлен 23.11.2010


Характеристика производственного цеха, его структура. Должностные обязанности персонала. Проектирование маршрутов изготовления деталей и технологических операций. Метод получения заготовок и схемы их базирования. Управляющие программы обработки деталей.

отчет по практике , добавлен 18.05.2015


Организация производственного процесса во времени представляет собой способ сочетания во времени основных, вспомогательных и обслуживающих процессов по переработке "входа" организации в ее "выход". Расчет длительности производственного цикла.

Обобщённое название лиц, занятых в металлургии - металлург.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ География металлургического комплекса. Видеоурок по географии 9 класс

✪ Владимир Эрлих - Начало использования человеком железа и стали

✪ Химия 12. Химический элемент железо - Академия занимательных наук

✪ Химия ЕГЭ. Задание номер 26. Часть 1. Химическая лаборатория

✪ Химия 55. Свойства каменного угля. Водородное топливо - Академия занимательных наук

Субтитры

Разновидности металлургии

В мировой практике исторически сложилось деление металлов на чёрные (железо и сплавы на его основе) и все остальные - нечерные (англ. Non-ferrous metals ) или цветные металлы. Соответственно, металлургия часто подразделяется на чёрную и цветную.

• Пирометаллургия (от др.-греч. πῦρ - огонь) - металлургические процессы, протекающие при высоких температурах (обжиг , плавка и т. п.). Разновидностью пирометаллургии является плазменная металлургия .
• Гидрометаллургия (от др.-греч. ὕδωρ - вода) - процесс извлечения металлов из руд, концентратов и отходов различных производств при помощи воды и различных водных растворов химических реактивов (выщелачивание) с последующим выделением металлов из растворов (например, цементацией , электролизом).

Во многих странах мира идет интенсивный научный поиск по применению различных микроорганизмов в металлургии, то есть применение биотехнологии (биовыщелачивание, биоокисление, биосорбция, биоосаждение и очистка растворов). К настоящему времени наибольшее применение биотехнические процессы нашли для извлечения таких цветных металлов, как медь , золото , цинк , уран , никель из сульфидного сырья . Особое значение имеет реальная возможность использования методов биотехнологии для глубокой очистки сточных вод металлургических производств .

Производство и потребление металлов

Распространение и сферы применения

Из наиболее ценных и важных для современной техники металлов лишь немногие содержатся в земной коре в больших количествах: алюминий (8,9 %), железо (4,65 %), магний (2,1 %), титан (0,63 %). Природные ресурсы некоторых весьма важных металлов измеряются сотыми и даже тысячными долями процента. Особенно бедна природа благородными и редкими металлами .

Производство и потребление металлов в мире постоянно растёт. За последние 20 лет ежегодное мировое потребление металлов и мировой металлофонд удвоились и составляют, соответственно, около 800 млн тонн и около 8 млрд тонн. Изготовленная с использованием черных и цветных металлов доля продукции в настоящее время составляет 72-74 % валового национального продукта государств. Металлы в XXI веке остаются основными конструкционными материалами , так как по своим свойствам, экономичности производства и потребления не имеют себе равных в большинстве сфер применения .

Из 800 млн т ежегодно потребляемых металлов более 90 % (750 млн т) приходится на сталь , около 3 % (20-22 млн т) на алюминий, 1,5 % (8-10 млн т) - медь, 5-6 млн т - цинк, 4-5 млн т - свинец (остальные - менее 1 млн т). Масштабы производства таких цветных металлов, как алюминий, медь, цинк, свинец, измеряются в млн т/год; таких как магний, титан, никель, кобальт, молибден, вольфрам- в тыс. т, таких как селен, теллур, золото, платина - в тоннах, таких как иридий, осмий и т. п. - в килограммах .

В настоящее время основная масса металлов производится и потребляется в таких странах как США, Япония, Китай, Россия, Германия, Украина, Франция, Италия, Великобритания и другие.

В бронзовом веке (III-I тысячелетие до н. э.) применение получили изделия и орудия труда из сплавов меди с оловом (оловянная бронза). Этот сплав - древнейший сплав, выплавленный человеком. Считается, что первые изделия из бронзы получены за 3 тыс. лет до н. э. восстановительной плавкой смеси медной и оловянной руд с древесным углем . Значительно позже бронзы стали изготовлять добавкой в медь олова и других металлов (алюминиевые, бериллиевые, кремненикелевые и др. бронзы, сплавы меди с цинком, называемые латунью, и др.). Бронзы применялись вначале для производства оружия и орудий труда, затем для отливки колоколов, пушек и т. д. В настоящее время наиболее распространены алюминиевые бронзы, содержащие 5-12 % алюминия с добавками железа, марганца и никеля.

Вслед за медью человек стал использовать железо.

Общее представление о трёх «веках»- каменном , бронзовом и железном - возникло ещё в античном мире (Тит Лукреций Кар). Термин «железный век» был введён в науку в середине XIX века датским археологом К. Томсеном .

Получение железа из руды и выплавка металла на основе железа было гораздо сложнее. Считается, что технология была изобретена хеттами примерно в 1200 году до н. э., что стало началом Железного века . В расшифрованных хеттских текстах XIX века до н. э. упоминается о железе как о металле, «упавшем с неба». Секрет добычи и изготовления железа стал ключевым фактором могущества филистимлян .

Принято считать, что человек впервые познакомился с метеоритным железом . Косвенным подтверждением этому является названия железа на языках древних народов: «небесное тело» (древнеегипетский, древнегреческий), «звезда» (древнегреческий). Шумеры называли железо «небесной медью». Возможно, поэтому всё, что было связано в древности с железом, было окружено ореолом таинственности. Люди, добывающие и перерабатывающие железо, были окружены почётом и уважением, к которым примешивалось и чувство страха (их часто изображали колдунами).

Ранний железный век Европы охватывает период X-V веков до н. э.. Этот период получил название гальштатская культура по названию города Гальштат в Австрии, возле которого были найдены железные предметы того времени. Поздний или «второй железный век» охватывает период V-II веков до н. э.- начало н. э. и получил название латенская культура - по одноимённому месту в Швейцарии , от которого осталось много железных предметов. Латенская культура связывается с кельтами , считавшимися мастерами изготовления различных орудий из железа. Большое переселение кельтов, начавшееся в V веке до н. э., способствовало распространению этого опыта на территории Западной Европы. От кельтского названия железа «изарнон» произошли немецкое «айзен» и английское «айрон».

В конце II тысячелетия до н. э. железо появилось в Закавказье . В степях Северного Причерноморья в VII-I веках до н. э. обитали племена скифов , создавших наиболее развитую культуру раннего железного века на территории России и Украины.

Вначале железо ценилось очень дорого, использовалось для изготовления монет, хранилось в царских сокровищницах. Затем оно стало всё активнее использоваться как орудие труда, и как оружие. Об использовании железа в качестве орудий труда упоминается в «Илиаде » Гомера. Там же упоминается о том, что Ахилл наградил победителя дискобола диском из железа. Греческие мастера уже в древние времена использовали железо. В построенном греками храме Артемиды барабаны мраморных колонн храма были скреплены мощными железными штырями длиной 130, шириной 90 и толщиной 15 мм .

Пришедшие в Европу народы с Востока внесли свой вклад в распространение металлургии. По преданию, колыбелью монголов и туркменов были богатые рудами Алтайские горы . Своими богами эти народы считали тех, кто ведал кузнечным ремеслом. Доспехи и оружие воинственных кочевников из Средней Азии было сделано из железа, что подтверждает их знакомство с металлургией.

Богатые традиции производства изделий из железа имеются в Китае . Здесь, возможно ранее, чем у других народов, научились получать жидкий чугун и делать из него отливки. До наших дней сохранились некоторые уникальные отливки из чугуна, изготовленные в первом тысячелетии н. э., например, колокол высотой 4 и диаметром З метра, массой 60 тонн.

Известны уникальные изделия металлургов древней Индии . Классическим примером является знаменитая вертикально стоящая Кутубская колонна в Дели массой 6 тонн, высотой 7,5 метров и диаметром 40 см. Надпись на колонне гласит, что она сооружена примерно в 380-330 годах до н. э. Анализ показывает, она сооружена из отдельных криц , сваренных в кузнечном горне. На колонне нет ржавчины . В захоронениях древней Индии найдено стальное оружие, изготовленное в середине первого тысячелетия до н. э.

Таким образом, следы развития чёрной металлургии можно отследить во многих прошлых культурах и цивилизациях. Сюда входят древние и средневековые королевства и империи Среднего Востока и Ближнего Востока , древний Египет и Анатолия (Турция), Карфаген , греки и римляне античной и средневековой Европы, Китай, Индия , Япония и т. д. Нужно заметить, что многие методы, устройства и технологии металлургии первоначально были придуманы в Древнем Китае, а потом и европейцы освоили это ремесло (изобретя доменные печи , чугун , сталь , гидромолоты и т. п.). Тем не менее, последние исследования свидетельствуют о том, что технологии римлян были гораздо более продвинутыми, чем предполагалось ранее, особенно в области горной добычи и ковки.

См. также : Горнозаводские округа (о российской металлургии XVIII - начала XIX вв.)

Добывающая металлургия

Добывающая металлургия заключается в извлечении ценных металлов из руды и переплавке извлечённого сырья в чистый металл. Для того, чтобы превратить оксид или сульфид металла в чистый металл, руда должна быть отделена физическим, химическим или электролитическим способом.

Масштабы переработки руд в мире огромны. Только на территории СССР в конце 1980-х, начале 1990-х годов ежегодно добывалось и подвергалось обогащению более 1 млрд тонн руды.

Металлурги работают с тремя основными составляющими: сырьём, концентратом (ценный оксид или сульфид металла) и отходами. После добычи большие куски руды измельчаются до такой степени, когда каждая частица является либо ценным концентратом либо отходом.

Горные работы не обязательны, если руда и окружающая среда позволяют провести выщелачивание . Таким путём можно растворить минерал и получить обогащённый минералом раствор.

Зачастую руда содержит несколько ценных металлов. В таком случае отходы одного процесса могут быть использованы в качестве сырья для другого процесса.

Чёрная металлургия

Железо в природе находится в руде в виде оксидов Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , гидроксида Fe 2 O 3 хH 2 O, карбонатов FeCO 3 и других. Поэтому для восстановления железа и получения сплавов на его основе существует несколько стадий, включающих доменное производство и производство стали.

Доменное производство чугуна

На первой стадии получения железосодержащих сплавов происходит высвобождение железа из руды в доменной печи при температуре свыше 1000 градусов Цельсия и выплавка чугуна . Свойства получаемого чугуна зависят от хода процесса в доменной печи. Поэтому задавая процесс восстановления железа в доменной печи можно получить два вида чугуна: передельный чугун, который идёт в дальнейший передел для выплавки стали, и литейный чугун, из которого получают чугунные отливки.

Производство стали

Передельный чугун служит для производства стали. Сталь - это сплав железа с углеродом и легирующими элементами. Она прочнее чугуна и более пригодна для строительных конструкций и производства деталей машин. Выплавка стали происходит в сталеплавильных печах, где металл находится в жидком состоянии.

Методов получения стали существует несколько. Основными методами получения стали являются: кислородно-конверторный, мартеновский, электроплавильный. Каждый метод использует различное оборудование - конвертеры , мартеновские печи , индукционные печи , дуговые печи .

Кислородно-конвертерный процесс

Первым способом массового производства жидкой стали был бессемеровский процесс . Этот способ производства стали в конвертере с кислой футеровкой был разработан англичанином Г. Бессемером в 1856-1860 гг. Несколько позже, в 1878 году, - С.Томасом был разработан схожий процесс в конвертере с основной футеровкой, получивший название томасовский процесс . Сущность конвертерных процессов (бессемеровского и томасовского) на воздушном дутье заключается в том, что залитый в плавильный агрегат (конвертер) чугун продувают снизу воздухом. Кислород, содержащийся в воздухе, окисляет примеси чугуна, в результате чего он превращается в сталь. При томасовском процессе, кроме того, в основной шлак удаляются фосфор и сера. При окислении выделяется тепло, которое обеспечивает нагрев стали до температуры около 1600 °С.

Мартеновский процесс

Сущность другого способа получения стали с помощью мартеновского процесса заключается в ведении плавки на поду пламенной отражательной печи , которая оборудована регенераторами для предварительного подогрева воздуха (иногда и газа). Идея получения литой стали на поду отражательной печи высказывалась многими учеными (например, в 1722 г. Реомюром), однако осуществить это долгое время не удавалось, так как температура факела обычного в то время топлива - генераторного газа - была недостаточной для получения жидкой стали. В 1856 году братья Сименс предложили использовать для подогрева воздуха тепло горячих отходящих газов, устанавливая для этого регенераторы. Принцип регенерации тепла был использован Пьером Мартеном для плавки стали. Началом существования мартеновского процесса можно считать 8 апреля 1864 года, когда П. Мартен на одном из заводов Франции выпустил первую плавку.

Для выплавки стали в мартеновскую печь загружают шихту , состоящую из чугуна, скрапа, металлического лома и других компонентов. Под действием тепла от факела сжигаемого топлива шихта постепенно плавится. После расплавления в ванну вводят различные добавки для получения металла заданного состава и температуры. Готовый металл из печи выпускают в ковши и разливают. Благодаря своим качествам и невысокой стоимости мартеновская сталь нашла широкое применение. Уже в начале XX в. в мартеновских печах выплавляли половину общего мирового производства стали.

Первая мартеновская печь в России была построена в Калужской губернии на Ивано-Сергиевском железоделательном заводе С. И. Мальцевым в 1866-1867 гг. В 1870 г. первые плавки проведены в печи вместимостью 2,5 т, построенной известными металлургами А. А. Износковым и Н. Н. Кузнецовым на Сормовском заводе . По образцу этой печи позже на других русских заводах были построены аналогичные печи большей вместимости. Мартеновский процесс стал основным в отечественной металлургии. Огромную роль сыграли мартеновские печи в годы Великой Отечественной войны . Советским металлургам на Магнитогорском и Кузнецком металлургических комбинатах впервые в мировой практике удалось удвоить садку мартеновских печей без существенной их перестройки, организовав производство высококачественной стали (броневой, подшипниковой и т. п.) на действовавших в то время мартеновских печах. В настоящее время в связи с расширением конвертерного и электросталеплавильного производства стали масштабы производства мартеновской стали сокращаются.

В основной мартеновской печи можно переплавлять чугун и скрап любого состава и в любой пропорции и получать при этом качественную сталь любого состава (кроме высоколегированных сталей и сплавов, которые получают в электропечах). Состав применяемой металлической шихты зависит от состава чугуна и скрапа и от расхода чугуна и скрапа на 1 т стали. Соотношение между расходом чугуна и скрапа зависит от многих условий.

Электросталеплавильное производство

В настоящее время для массовой выплавки стали применяют дуговые сталеплавильные электропечи , питаемые переменным током, индукционные печи и получающие распространение в последние годы дуговые печи постоянного тока. Причём доля печей последних двух видов в общем объёме выплавки невелика.

В дуговых электропечах переменного тока выплавляют стали электропечного сортамента. Основными достоинствами дуговых электропечей является то, что в них в течение многих десятилетий выплавляют основную часть высококачественных легированных и высоколегированных сталей, которые затруднительно, либо невозможно выплавлять в конвертерах и мартеновских печах. Благодаря возможности быстро нагреть металл, можно вводить большие количества легирующих добавок и иметь в печи восстановительную атмосферу и безокислительные шлаки (в восстановительный период плавки), что обеспечивает малый угар вводимых в печь легирующих элементов. Кроме того, имеется возможность более полно, чем в других печах, раскислять металл, получая его с более низким содержанием оксидных неметаллических включений, а также получать сталь с более низким содержанием серы в связи с её хорошим удалением в безокислительный шлак. Также есть возможность плавно и точно регулировать температуру металла.

Легирование стали

Для придания стали разнообразных свойств используется процесс легирования стали. Легирование - это процесс изменения состава сплавов путём введения определенных концентраций дополнительных элементов. В зависимости от их состава и концентрации изменяется состав и свойства сплава. Основные легирующие элементы для стали являются: хром (Cr), никель(Ni), марганец (Mn), кремний (Si), молибден (Mo), ванадий (V), бор (B), вольфрам (W), титан (Ti), алюминий (Al), медь (Cu), ниобий (Nb), кобальт (Co). В настоящее время существует большое количество марок стали с различными легирующими элементами.

Порошковая металлургия

Принципиально иным способом производства сплавов на основе черных металлов является порошковая металлургия. Порошковая металлургия основана на применении порошков металлов с размерами частиц от 0,1 мкм до 0,5 мм, которые сначала спрессовывают, а затем спекаются.

Цветная металлургия

В цветной металлургии применяются очень разнообразные методы производства цветных металлов. Многие металлы получают пирометаллургическим способом с проведением избирательной восстановительной или окислительной плавки, где часто в качестве источника тепла и химического реагента используют серу , содержащуюся в рудах. Вместе с тем ряд металлов с успехом получают гидрометаллургическим способом с переводом их в растворимые соединения и последующим выщелачиванием.

Часто оказывается наиболее приемлемым электролитический процесс водных растворов или расплавленных сред.

Иногда применяют металлотермические процессы, используя в качестве восстановителей производимых металлов другие металлы с большим сродством к кислороду. Можно указать ещё на такие способы, как химико-термический, цианирование и хлорид-возгонка.

Производство меди

Известны два способа извлечения меди из руд и концентратов: гидрометаллургический и пирометаллургический.

Гидрометаллургический способ не нашёл широкого применения на практике. Его используют при переработке бедных окисленных и самородных руд. Этот способ в отличие от пирометаллургического не позволяет извлекать попутно с медью драгоценные металлы .

Большую часть меди (85-90 %) производят пирометаллургическим способом из сульфидных руд. При этом параллельно решается задача извлечения из руд помимо меди других ценных сопутствующих металлов. Пирометаллургический способ производства меди предусматривает несколько стадий. Основные стадии этого производства включают:

• подготовка руд (обогащение и иногда дополнительно обжиг);
• плавка на штейн (выплавка медного штейна),
• конвертирование штейна с получением черновой меди,
• рафинирование черновой меди (сначала огневое, а затем

Раздел 1. История металлургии.

Раздел 2. Добывающая металлургия .

Раздел 3. Свойства металлов.

Раздел 4. Применения металлов .

Раздел 5. Сплавы.

Металлургия - этообласть науки и техники, промышленности.

К металлургии относятся:

производство металлов из природного сырья и других металлсодержащих продуктов;

получение сплавов;

обработка металлов в горячем и холодном состоянии;

нанесение покрытий из металлов;

область материаловедения, изучающая физическое и химическое поведение металлов.

К металлургии примыкает разработка, производство и эксплуатация машин, аппаратов, агрегатов, используемых в металлургической промышленности .

Металлургия подразделяется на чёрную и цветную. Чёрная металлургия включает добычу и обогащение руд чёрных металлов, производство чугуна, стали и ферросплавов. К чёрной металлургии относят также производство проката чёрных металлов, стальных, чугунных и других предметов торговли из чёрных металлов. К цветной металлургии относят добычу, обогащение руд цветных металлов, производство цветных металлов и их сплавов.

Однако, как это нередко случается со столь давними явлениями, возраст не всегда может быть точно определён.

В культуре ранних времён присутствуют , медь , олово и метеоритное железо , позволявшие вести ограниченную металлообработку. Так, высоко ценились «Небесные кинжалы» — египетское оружие, созданное из метеоритного железа 3000 лет до н. э. Но, научившись добывать и олово из горной породы и получать сплав, названный бронзой, люди в 3500 годы до н. э. вступили в Бронзовый век.

Получение железа из руды и выплавка металла было гораздо сложнее. Считается, что технология была изобретена хеттами примерно в 1200 году до н. э., что стало началом Железного века. Секрет добычи и изготовления железа стал ключевым фактором владычества филистимлян.

Следы развития чёрной металлургии можно отследить во многих прошлых культурах и цивилизациях.

Сюда входят древние и средневековые королевства и империи Среднего Востока и Ближнего Востока, древний Египет и Анатолия (), Карфаген, греки и римляне античной и средневековой Европы, Индия, и т. д.

Нужно заметить, что многие методы, устройства и технологии металлургии первоначально были придуманы в Древнем Китае, а потом и европейцы освоили это ремесло (изобретя доменные печи, чугун , сталь , гидр молоты и т. п.).

Тем не менее, последние исследования свидетельствуют о том, что технологии римлян были гораздо более продвинутыми, чем предполагалось ранее, особенно в области горной добычи и ковки.

Металлургия в первоначальном значении - искусство извлечения металлов из руд. Возникла металлургия еще в глубокой древности. При раскопках были найдены следы выплавки купрума, датированные еще 7-6-м тысячелетием до н.э. И примерно в то же время человеку стали известны такие самородные металлы, как серебро , медь, с метеоритов.

Сначала железо и медь обрабатывали в холодном состоянии. Металл поддавался такой обработке. Более широкое распространение медные предмета торговли получили с изобретением ковки - горячей кузнечной обработки.

Затем широко распространилась (2-е тысячелетие до н.э.). Бронза - это сплав купрума с оловом, по качеству она намного превосходила медь. Это и устойчивость против коррозии, и твёрдость, и острота лезвия, и лучшее заполнение литейных форм. Это был переход к бронзовому веку.

Следующим этапом человек научился получать из руд железо. его получения заключался в использовании сыродутных горнов и был малопроизводителен. Этот процесс стали улучшать - ввели обогащение железа углеродом и последующую его закалку. Так получилась сталь . И к 1-му тысячелетию до н.э. стало наиболее распространенным среди используемых человеком материалов ( , Азия).

Металлургия железа не менялась, наверное, порядка 3 тысячелетий. Но процесс постепенно улучшался, и к середине 14 века появились первые доменные печи. Увеличение высоты этих печей и, соответственно, более мощная подача дутья, привели к удобному получению чугуна . Появился так называемый кричный передел (передел чугуна в ковкое железо). Кричный как способ получения стали был более выгоден и практически вытеснил прежние способы ее получения на основе сыродутного железа. Хотя из него и делалась та самая, знаменитая дамасская сталь .

В Британии в 1740 г. появилась тигельная плавка (уже известная на Востоке). А в последней четверти 18 века - пудлингование. Тигельная плавка - это был первый способ производства литой стали. Но эти процессы не могли конкурировать с развивающейся быстрыми темпами металлургией чугуна. Перелом произошел с изобретением трех новых процессов получения литой стали. В 1856 году - это бессемеровский процесс. В 1864 году - мартеновский, а в 1878 - томасовский процесс. К середине 20 века производство стали уже потеснило в процентном отношении.

Дальше производство развивалось путем всё большего увеличения производительности агрегатов, различными улучшениями в технологии, широкой автоматизацией производственных процессов. В электропечах начала производиться высококачественная (легированная) . Использовался переплав металла в дуговых вакуумных печах, в плазменных установках. Начали развиваться способы прямого получения железа, за которыми будущее.

А добывали золото , серебро , олово, свинец, медь, ртуть.

В доисторические времена золото получали из россыпей путем промывки. Оно выходило в виде песка и самородков. Затем начали применять золота (удаление примесей, отделение серебра), во второй половине 2-го тысячелетия до н.э. В 13-14 веках научились применять азотную кислоту для разделения золота и серебра. А в 19 веке был развит процесс амальгамации (хоть он и был известен в древности, но нет доказательств, что его использовали для добычи золота из песков и руд).

Серебро добывали из галенита, вместе со свинцом. Затем, через столетия, их начали выплавлять совместно (примерно к 3-му тысячелетию до н.э. в Малой Азии), а широкое распространение это получило еще спустя 1500-2000 лет.

Медь начали массово производить, когда Семенников В.А. изобрел в 1866 году конвертирование штейна.

Олово когда-то давно выплавляли в простых шахтных печах, после чего делалась его очистка специальными окислительными процессами. Сейчас в металлургии олово получают путем переработки руд по сложным комплексным схемам.

Ну, а ртуть производили путем обжига руды в кучах, при котором она конденсировалась на холодных предметах. Затем уже появились керамические сосуды (реторты), на смену которым пришли железные. А с ростом спроса на ртуть ее стали получать в специальных печах.

Height="294" src="/pictures/investments/img778364_20_Zoloto_iz_Fiv_750-700_do_n-e.jpg" title="20. Золото из Фив 750-700 до н.э" width="686">

Материальные ценности человека немыслимы без металлов, и значение металлургии в создании современной цивилизации очень велико. Металлы применяются в строительстве, военном деле, в транспорте и связи, в производстве средств и предметов потребления, в сельском хозяйстве. Современная металлургия позволяет получать почти все элементы периодической системы, кроме разве что галоидов и газов.

Для получения металлического листа из крицы, скажем, весом всего в 30-35 килограммов молотобоец должен был напряженно работать 12-15 часов. А попробуйте-ка столько времени помахать огромной кувалдой! С появлением же механического молота для выполнения подобной работы уже не требовалось таких усилий, да и занимала она всего4-6 часов, включая время на разогрев металла.

Развивая большую ударную силу, молоты позволяли получать гораздо большей прочности, чем в ручной кузнице. Хвостовой молот, применявшийся для отковки полосового металла на одном из шведских заводов, имел боек весом около 80 килограммов и делал 120 ударов в минуту. Разумеется, никакому молотобойцу подобное было не под силу.

Но скоро стало очевидным, что и хвостовой молот, не обеспечивает необходимой однородности механических свойств по всему объему некоторых предметов торговли (например, поковок большой длины - полосового железа и т.п.). Ведь металлическую полосу под удар бойка рабочий подвигал вручную. Требовалось найти принципиально новый способ механической обработки металла, который давал бы абсолютно одинаковое давление по всей плоскости предмета торговли.

Вам, несомненно, приходилось видеть, как хозяйки круглой скалкой раскатывают ком теста на столе. Постепенно тесто делается все тоньше и тоньше, зато занимает все большую площадь. Теперь представьте, что вместо теста вы имеете дело с раскаленным металлом, а вместо скалки и поверхности стола у вас два круглых вращающихся валка. Металл пропускают между валками один раз, другой, третий.

Все тоньше и тоньше становится металлическая полоса, все сильнее она вытягивается. И что самое главное, упрочняется равномерно по всей длине. Такой процесс обработки металла называется прокаткой. А два валика - это и есть прокатный стан.

Металлургия (Metallurgy) - это

Добывающая металлургия

Добывающая металлургия заключается в извлечении ценных металлов из руды и переплавке извлечённого сырья в чистый металл. Для того чтобы превратить оксид или сульфид металла в чистый металл, руда должна быть отделена физическим, химическим или электролитическим способом.

Металлурги работают с тремя основными составляющими: сырьём, концентратом (ценный оксид или сульфид металла) и отходами. После добычи большие куски руды измельчаются до такой степени, когда каждая частица является либо ценным концентратом, либо отходом.

Горные работы не обязательны, если руда и окружающая среда позволяют провести выщелачивание. Таким путём можно растворить минерал и получить обогащённый минералом раствор.

Зачастую руда содержит несколько ценных металлов. В таком случае отходы одного процесса могут быть использованы в качестве сырья для другого процесса.

Металлургия (Metallurgy) - это

Свойства металлов

металлы в целом обладают следующими физическими свойствами:

Твердость.

Звукопроводность.

Высокая температура плавления.

Высокая температура кипения.

При комнатной температуре металлы находятся в твёрдом состоянии (за исключением ртути, единственного металла, находящегося в жидком состоянии при комнатной температуре).

Отполированная поверхность металла блестит.

Металлы — хорошие проводники тепла и электричества.

Обладают высокой плотностью.

Применения металлов

медь обладает пластичностью и высокой электропроводностью. Именно поэтому она нашла свое широкое применение в электрических кабелях.

Золото и серебро очень тягучи, вязки и инертны, поэтому используются в ювелирном деле. Золото также используется для изготовления неокисляемых электрических соединений.

Железо и сталь обладают твердостью и прочностью. Благодаря этим их свойствам они широко используются в строительстве.

Алюминий ковок и хорошо проводит тепло. Он используется для изготовления кастрюль и фольги. Благодаря своей низкой плотности — при изготовлении частей самолётов.

Человек начал использовать металл в жизнедеятельности еще с древнейших времен. Создание качественных сельскохозяйственных орудий и оружия для охоты и защиты своего племени было бы невозможно, если для этого не использовались различные виды металлов.

Человечество развивалось и, вместе с этим, совершенствовалось и производство. Конструкции и предметы быта, созданные сегодня, могут прослужить конечному приобретателю свыше нескольких десятилетий, продолжая оставаться такими же качественными и надежными. Создание сплавов позволило вывести использование металлов на новый уровень, позволив изготовлять по-настоящему прочные предмета торговли и комплектующие, которым нестрашны воздействия низких и высоких температур и кислот.

Строительство зданий различного назначения, автомобилестроение, машиностроение и многие другие виды тяжелой и легкой промышленности невозможны без использования металлов.

Основным достоинством, которое характеризует металл, является то, что он способен принимать любую форму под воздействием на него давящего инструмента.

Наиболее часто используемыми видами сплавов сегодня являются сталь и чугун. Кроме этого, весьма распространенными в промышленности являются материалы, основным элементом которых является медь или алюминий .

В настоящее время сталь находится на первом месте по объемам годового производства металлов и сплавов. Наиболее частый ее состав - это железо и углерод, количество которого составляет два процента. Также существуют малоуглеродистые и высокоуглеродистые виды стали и сплавы, в которых добавлен ванадий, Ni или хром. широко используется не только в промышленности, но и для изготовления предметов, используемых в быту, - ножи, бритвы, ножницы, иглы и т.д.

На втором месте по годовому объему производства находится чугун. Также как и сталь, он представляет собой сплав железа и углерода, однако последнего в нем значительно больше, чем в стали. Также в чугун добавляется кремний, который делает сплав особенно прочным. Наибольшее применение чугун нашел в строительстве, где из него изготавливаются трубы, арматура, крышки люков и другие элементы, основным требование к которым является прочность.

Менее распространенными, по сравнению со сталью и чугуном, являются сплавы из алюминия, однако в некоторых сферах промышленности отказаться от их использования невозможно. Прежде всего, к ним относится машиностроение, пищевая , изготовление архитектурно-отделочных материалов.

Основным достоинством этого вида сплавов является то, что они легко поддаются обработке на металлорежущих станках, а также сварке и штампованию. Они эко логичны и совершенно безвредны, что позволяет использовать сплавы алюминия в пищевой промышленности и для перевозки и хранения продуктов. Также сплавы из алюминия стойки к коррозии и имеют высокую отражательную способность. Ограничением в их применении является то, что подобные сплавы утрачивают свои свойства при высоких температурах, тем не менее, это не мешает использовать их в ряде промышленных задач.

Сложно представить, какой бы была современная промышленность, если бы не существовал металл. Создание долговечных и надежных конструкций и предметов быта было бы невозможным, если б человечество не научилось использовать металлы и создавать их сплавы. Постоянное развитие металлургии делает металлы все более совершенными и качественными, поэтому изготовление продукции становится все более качественным и быстрым.

Металлургия (Metallurgy) - это

Сплавы

Наиболее часто используются сплавы алюминия, хрома, купрума, железа, магния, никеля , титана и цинка. Много усилий было уделено изучению сплавов железа и углерода.

Нержавеющая или оцинкованная сталь используется, когда важно сопротивление коррозии. Алюминиевые и магниевые сплавы используются, когда требуются прочность и легкость.

Медно-никелевые сплавы используются в коррозионно-агрессивных средах и для изготовления не намагничиваемых предметов торговли. Супер сплавы на основе никеля используются при высоких температурах (теплообменники и т. п.). При очень высоких температурах используются монокристаллические сплавы.

По способу изготовления сплавов различают литые и порошковые сплавы. Литые сплавы получают кристаллизацией расплава смешанных компонентов. Порошковые — прессованием смеси порошков с последующим спеканием при высокой температуре. Компонентами порошкового сплава могут быть не только порошки простых веществ, но и порошки химических соединений. Например, основными компонентами твёрдых сплавов являются карбиды вольфрама или титана .

В твердом агрегатном состоянии сплав может быть гомогенным (однородным, однофазным — состоит из кристаллитов одного типа) и гетерогенным (неоднородным, многофазным).

Твёрдый раствор является основой сплава (матричная фаза). Фазовый состав гетерогенного сплава зависит от его химического состава. В сплаве могут присутствовать: твердые растворы внедрения, твердые растворы замещения, химических соединений (в том числе карбиды, нитриды) и кристаллиты простых веществ.

Свойства металлов и сплавов полностью определяются их структурой (кристаллической структурой фаз и микроструктурой). Макроскопические свойства сплавов определяются микроструктурой и всегда отличаются от свойств их фаз, которые зависят только от кристаллической структуры. Макроскопическая однородность многофазных (гетерогенных) сплавов достигается за счёт равномерного распределения фаз в металлической матрице. Сплавы проявляют металлические свойства, например: электропроводность и теплопроводность, отражательную способность (металлический блеск) и пластичность. Важнейшей характеристикой сплавов является свариваемость.

Сплавы различают по назначению: конструкционные, инструментальные и специальные.

Конструкционные сплавы:

дюралюминий

Конструкционные со специальными свойствами (например, искр безопасность, антифрикционные свойства):

Для заливки подшипников:

Для измерительной и электронагревательной аппаратуры:

манганин

Металлургия (Metallurgy) - это

Металлургия (Metallurgy) - это