Чугун сталь и прокат

Обновлено: 18.05.2024

Чёрная металлургия служит основой развития машиностроения (одна треть отлитого металла из доменной печи идёт в машиностроение) и строительства (1/4 металла идёт в строительство). Основным исходным сырьем для получения черных металлов являются железная руда, марганец, коксующиеся угли и руды легирующих металлов.

Содержание

Состав

В состав чёрной металлургии входят следующие основные подотрасли:

производство чёрных металлов (чугуна, углеродистой стали, проката, металлических порошков чёрных металлов);
производство стальных и чугунных труб; (производство кокса, коксового газа и пр.);
вторичная обработка чёрных металлов (разделка лома и отходов чёрных металлов).

Металлургический цикл

Собственно металлургическим циклом является производство

− − Предприятия, выпускающие чугун, углеродистую сталь и прокат, относятся к металлургическим предприятиям полного цикла.

− − Предприятия без выплавки чугуна относят к так называемой передельной металлургии. «Малая металлургия» представляет собой выпуск стали и проката на машиностроительных заводах. Основным типом предприятий чёрной металлургии являются комбинаты.

− − В размещении чёрной металлургии полного цикла большую роль играет сырьё и топливо, особенно велика роль сочетаний железных руд и коксующихся углей.

Размещение предприятий отрасли в Российской Федерации

Особенность промышленности России заключается в больших расстояниях между производствами различных циклов. Металлургические комбинаты, производящие чугун и сталь из руды, традиционно располагались около месторождений железных руд в районах, богатых лесом, так как для восстановления железа использовали древесный уголь. И в настоящее время металлургические комбинаты металлургической отрасли России расположены вблизи месторождений железной руды: Новолипецкий и Оскольский — около месторождений центральной России, Череповецкий («Северсталь») — около Карельского и Костомукшского, Магнитогорский — около горы Магнитная (уже выработанное месторождение) и в 300 км от Соколовско-Сарбайского в Казахстане, бывший Орско-Халиловский комбинат (в настоящее время «Уральская сталь») около месторождений природнолегированных руд, Нижнетагильский — вблизи Качканарского ГОКа, Новокузнецкий и Западно-Сибирский — около месторождений Кузбасса. Все комбинаты России расположены в местах, где ещё в XVIII веке и ранее существовало производство железа и изделий из него с использованием древесного угля. Месторождения коксующегося угля расположены чаще всего вдали от комбинатов именно по этой причине. Только НКМК и Запсиб расположены непосредственно на месторождениях каменного угля Кузбасса. «Северсталь» снабжается углём, добываемым в Печорском угольном бассейне.

В центральной части России большая часть железорудного сырья добывается в районе Курской аномалии. В промышленных масштабах железорудное сырьё производится также в Карелии и на Урале, а также в Сибири (добыча ведётся в Кузбассе, Красноярском крае, Хакасии и близких им районах). Большие запасы железной руды в Восточной Сибири практически не осваиваются из-за отсутствия инфраструктуры (железных дорог для вывоза сырья).

Два основных района производства коксующегося угля в России — Печорский (Воркута) и Кузнецкий бассейн (Кузбасс). Крупные угольные поля есть также в Восточной Сибири; они отчасти разрабатываются, однако промышленное их освоение упирается в отсутствие транспортной инфраструктуры.

Центральная часть России, в частности Орел, Белгород, Воронеж, Тула не богаты металлами, поэтому в основном для внутренних нужд все сырье привозится из других регионов. Крупнейшими поставщиками металла в центральный регион являются общероссийские компании, такие как Импром, и местные, такие как ПРОТЭК и Союзметаллкомплект.

При строительстве всех крупных металлургических комбинатов России (в советское время) одновременно велось и строительство ориентированного на каждый завод горно-обогатительного комбината. Однако после развала СССР некоторые комплексы оказались разбросанными по территории СНГ. Например, Соколовско-Сарбайское ГПО, поставщик руды на Магнитогорский меткомбинат, теперь находится в Казахстане. Железорудные предприятия Сибири ориентированы на Западно-Сибирский и Новокузнецкий меткомбинаты. Качканарский ГОК «Ванадий» поставляет руду на Нижнетагильский меткомбинат. «Карельский Окатыш» поставляет руду в основном на Череповецкий металлургический комбинат («Северсталь») в Череповце.
При размещении предприятий учитывалось также обеспечение водой, электроэнергией, природным газом.

В России созданы три металлургические базы:

См. также

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 15 мая 2011.

Чёрная металлургия России

с производственными стадиями выплавки стали, чугуна и проката.

Формировать представление об особенностях чёрной металлургии

и о влиянии промышленности на окружающую среду.

Развивать навыки учащихся работы с экономическими

и контурными картами.

Воспитывать бережное отношение к природе.

Оборудование: Экономическая карта Кузбасса, плакат «Виды проката»,

схема металлургического комбината, коллекция полезных

ископаемых (красный, бурый и магнитный железняки),

коллекция металлов (чугун, сталь, железо), учебник,

1. На уроке узнаете о составе, особенностях и значении черной металлургии.

О влиянии отрасли на окружающую среду.

В течение урока проследите взаимосвязь экологических проблем с металлургическим комплексом.

Задание: В течение всего занятия составить план урока.

2. Беседа: Что называется металлургическим комплексом?

Какие металлы знаете?

Информация учителя: 90% всех металлов, применяемых в современном производстве – чёрные металлы, т.е. (железо, чугун, сталь и получаемые на основе железа сплавы).

Цветных металлов больше – их более 70 видов.

- Показ коллекции металлов: чугуна и стали.

- Перед вами лежат образцы ч. металлов. Посмотрите, как они выглядят, чем отличаются.

Информация учителя: Россия – одна их ведущих стран мира по производству металлических руд и выплавке металлов. За годы кризиса в нашей стране снизилось обеспечение комплекса сырьевыми ресурсами.

В металлургическом комплексе России занято более 1млн. человек.

Поэтому металлургия считается трудоёмкой отраслью.

Металлургия – комплексная отрасль, которая включает в себя добычу руд металлов, их обогащение, выплавку металла, производство проката.

- Что значит обогащение руды? (Обогащение - процесс очистки руды от пустой породы. Очищенный от примеси полезный минерал наз. концентратом).

В качестве технологического топлива в металлургии используется коксующийся уголь (кокс).

- В каких отраслях хозяйства используются металлы? (машиностроение, транспорт и др.

Вывод: Фактически нет такой отрасли народного хозяйства, в которой в том или ином качестве не использовался металл. Несмотря на то, что с каждым годом применяется всё больше заменителей металлов, роль их не снижается. Многие заменители широко используются в металлургии, улучшая качество продукции (создаётся прокат с пластмассовым и алюминиевым покрытием, антикаррозийные сплавы и тд.

Ценно также и то, что отслуживший металл просто восстанавливается для повторного использования.

Плакат: 1т. пластмасс заменяет 10 т. стали, 5т. меди -16т. пиломатериалов.

3. Какие типы предприятий входят в состав чёрной металлургии?

2) Предприятия не полного цикла (передельная метал.). Изготавливают либо сталь, либо прокат. Создаются сталеплавильные и сталепрокатные заводы.

3) Производство ферросплавов.

4) Малая металлургия.

5) Бездоменная металлургия.

- Охарактеризуйте предприятия полного и неполного цикла.

При производстве большинства металлов производственный процесс состоит из следующих стадий:

Добыча руды – обогащение – выплавка - изготовление проката и сплавов.

Конечным продуктом в ч. металлургии является прокат.

- Рассмотрим плакат: «Виды проката»

(круглый, квадратный, угловой, тавровый, рельсовый, листовой.

- Какое сырьё необходимо для выплавки металла? (железная руда)

- Из каких руд получают металл? (магнитный, бурый железняки, марганцевые и хромитовые руды).

Показ коллекции руд.

4. Железные руды занимают большой удельный вес в земной коре.

Если железная руда содержит 40% F е, то она считается бедной.

Магнетит содержит – 72% F е – насыщенная.

Схема металлургического комбината.

- Из каких стадий состоит производственный процесс?

- Какие дополнительные предприятия необходимы для изготовления металла? (называют по плакату либо схеме в учебнике).

Вывод: Металлургия охватывает весь процесс производства металла, начиная с: 1) добычи и обогащения руд.

2) подготовка топлива.

3) производство вспомогательных материалов (огнеупоров, кислорода, кокса из угля, цемента их шлака, химических продуктов)

4) выплавка металла.

Поэтому в металлургии широко развито комбинирование.

- Найти в тексте учебника определение комбинирование и зачитать.

- Что называется комбинатом?

(комбинат – это соединение на одном предприятии нескольких производств, часто относящихся к разным отраслям).

5. Процесс выплавки чугуна.

- Часто используют в качестве топлива для домны? (кокс и природн.газ)

В доменную печь закладывают железную руду и пи высокой температуре (около 2000 гр.) выплавляют чугун.

Он стекает на дно печи. Время от времени из домны выпускают готовый чугун. Побочными продуктами выплавки чугуна является шлак и доменный газ. Доменная печь должна работать 8 лет без остановки.

Чугуны бывают разные – литейные – серые и передельные – белые.

2 способа выплавки чугуна.

1. кислородно-конверторный. Используют кислород. Этот способ даёт дешёвый металл.

2. Электросталеплавильный. ( даёт более качественный металл).

6. Производство стали.

Сырьём является чугун. Сталь – это соединение С+ F е.

Сущность процесса переработки чугуна в сталь состоит в выжигании лишнего кислорода.

2 способа производства стали.

В качестве топлива используют кокс, природный газ или жидкий мазут.

2. Существует быстрый способ получения стали – конверторный.

Через загрузочное окно закладывают жидкий чугун и продувают снизу конвертор воздухом. При этом кислород окисляет углерод, содержащийся в чугуне. Кислород развивает необходимую температуру и происходит сжигания лишнего углерода.

Вместе с углеродом выжигается и определённое количество примесей.

Отличие конверторного способа от мартеновского.

1. качество стали хуже.

2. процесс очень быстрый.

3. немного затрат.

Сталь отливают в специальные формы – слитки. Их направляют на прокатный стан. Слитки подогревают в специальных колодцах и придают им необходимую форму.

В доменном производстве применение природного газа и кислорода привело к повышению темпов выплавки металлов и постепенному снижению качества кокса, требуемого для выплавки 1т. чугуна

С 1200кг.- в дореволюционное время, до 600-450 кг. – в наше время.

7. Чёрная металлургия – материалоёмкая отрасль.

На выплавку 1т. чугуна расходуется

600-800 кг.- кокса

600-800 т. – флюса

- Каковы факторы размещения чёрной металлургии?

1. сырьевой; 2. энергетический; 3. потребительский;

4. близость к воде; 5. экологический; 6. трудоёмкий.

- Где будут размещаться предприятия ч. металлургии? (там, где имеются все эти факторы).

В Кемеровской области есть условия для развития ч. металлургии?

В каких городах Кузбасса построены предприятия ч. металлургии?

Работа в контурных картах.

Отметить в контурных картах

- полезные ископаемые, которые находятся на данной территории.

- отметить ч. металлургии в других городах России.

8. Черная металлургия Кузбасса основана на собственных рудах.

Все предприятия ч. металлургии Кузбасса – монополисты.

Занимают 2 м. по своей значимости в народном хозяйстве.

В состав комплекса входят Кузнецкий и Западно-сибирский мет. Комбинат с полным циклом производства, а также Гурьевский передельный, Кемеровский коксохимический и Кузнецкий ферросплавный завод.

1. Пуск КМК в эксплуатацию вызвал к жизни новые города, рудники, шахты, железные дороги на юге Кузбасса. На комбинате производят передельный и литейный чугун, сталь, широкий ассортимент прокат а ч. металлов- рельсы, балки, угловую, лемешную, листовую, шарикоподшипниковую и трансформаторную сталь, трубы, гвозди и другие виды проката.

КМК – единственное предприятие в России, выпускающее трамвайные рельсы. Здесь выжигают кокс, производят минеральные удобрения, огнеупорные и стеновые материалы, известь, а также посуда эмалированная и оценкованная, кровати и др. товары.

2. Зап.Сиб. Его прокатные станы катают более 90 различных профилей продукции из 90 марок стали. Изготавливает чугун, сталь, агломерат, проволоку и т.д. На комбинате освоено производство мебели, строительных материалов, сборка видеоаппаратуры и др. Продукцию комбината продают 30 странам мира.

3. Кузнецкий завод ферросплавов производит ферросилициум, ферросиликованадий. Эти сплавы резко повышают ударную вязкость стального литья, увеличивая надёжность машин и снижают вес отдельных узлов почти на 20%.

За годы реформы в России в ч. металлургии Кузбасса снизился объём продукции в 3 раза. С 1997 года начался рост объёма металлургической продукции. Годовая мощность производства чугуна – 9 млн. т. Произвели 6 млн. т. Мощность использовалась на 60 %.

Стали произвели – 7,7 млн.т. Из 15 мартенов использовалось только 6.

9. Ч. металлургия – отрасль, сильно загрязняющая окружающую среду.

На её долю приходится 20% всех промышленных выбросов в атмосферу и сточных вод.

Только один медеплавильный завод производит в год 125 тыс.т. меди, выбрасывает в атмосферу 2 млрд. куб. м. газов и 43тыс.т. пыли.

Металлургия в Кузбассе занимает 1 место по выбросам – 38% от выбросов других отраслей.

2 место - топливная -21%

3 место – энергетика

4 место – ЖКХ, котельные.

В 1995 г. количество выбросов составили 1млн.285тыс.т.

В2000 г. – 1 млн.368тыс.т.

Город Новокузнецк считается с уровнем загрязнения атмосферы в 10 раз превышающим ПДК. Подсчитали, что на 1 жителя г. Новокузнецка приходится – 949кг. вредных веществ.

В атмосферу Кемеровской области выбрасывается более 100 наименований вредных веществ 1 и 2 класса токсичности.

- Какие ещё экологические проблемы возникают.

(Заслушать выступления уч-ся). (« Экологическое образование уч-ся в обучении географии» Т.В. Кучер).

- Какую продукцию производит черная металлургия?

- Металлургия – комплексная отрасль, что она включает в себя?

- Каково значение металлургии в народном хозяйстве?

- Каково влияние ч. металлургии на экологию?

- Назовите типы предприятий.

- Способы выплавки чугуна и стали.

- Что является топливом для выплавки металлов?

-Назовите металлургические города Кемеровской области (Новокузнецк, Гурьевск)

Чугун сталь и прокат

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ:
РЕАЛИЗАЦИЯ, ИНТЕГРАЦИЯ, СЕРВИС

Металлургия как отрасль промышленности

Металлургия — (от греч. metallurgeo-добываю руду, обрабатываю металлы) — область науки и техники, отрасль промышленности[1] . К металлургии относятся:

- производство металлов из природного сырья и других металлсодержащих продуктов;

- обработка металлов в горячем и холодном состоянии;

- нанесение покрытий из металлов;

- область материаловедения, изучающая физическое и химическое поведение металлов, интерметаллидов и сплавов.

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

Разновидности металлургии

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 изделий из чёрных металлов. К цветной металлургии относят добычу, обогащение руд цветных металлов, производство цветных металлов и их сплавов. С металлургией тесно связаны коксохимия, производство огнеупорных материалов.

К чёрным металлам относят железо. Все остальные — цветные. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно делят на тяжёлые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и лёгкие (алюминий, титан, магний).

По основному технологическому процессу подразделяется на пирометаллургию (плавка) и гидрометаллургию (извлечение металлов в химических растворах). Разновидностью пирометаллургии является плазменная металлургия.

Самыми распространенными металлами являются:

Чёрная металлургия

Чёрная металлургия служит основой развития машиностроения (одна треть производимого металла идёт в машиностроение) и строительства (1/4 металла идёт в строительство).

Состав черной металлургии

- добыча и обогащение руд чёрных металлов (железная, хромовая и марганцевая руда)

- добыча и обогащение нерудного сырья для чёрной металлургии (флюсовых известняков, огнеупорных глин и т. п.);

- производство чёрных металлов (чугуна, углеродистой стали, проката, металлических порошков чёрных металлов);

- производство стальных и чугунных труб;

- коксохимическая промышленность (производство кокса, коксового газа и пр.);

- вторичная обработка чёрных металлов (разделка лома и отходов чёрных металлов).

Металлургический цикл черной металлургии

1) чугунно-доменное производство,

2) стали (мартеновское, кислородноконвертерное и электросталеплавильное), (непрерывная разливка, МНЛЗ),

3) проката (прокатное производство).

Предприятия, выпускающие чугун, углеродистую сталь и прокат, относятся к металлургическим предприятиям полного цикла.

Предприятия без выплавки чугуна относят к так называемой передельной металлургии. «Малая металлургия» представляет собой выпуск стали и проката на машиностроительных заводах. Основным типом предприятий чёрной металлургии являются комбинаты.

В размещении чёрной металлургии полного цикла большую роль играет сырьё и топливо, особенно велика роль сочетаний железных руд и коксующихся углей.

Цветная металлургия

Цветная металлургия — отрасль металлургии, которая включает добычу, обогащение руд цветных металлов и выплавку цветных металлов и их сплавов. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно можно разделить на тяжёлые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и лёгкие (алюминий, титан, магний). На основании этого деления различают металлургию лёгких металлов и металлургию тяжёлых металлов.

Размещение предприятий отрасли

Размещение предприятий цветной металлургии зависит от многих экономических и природных условий, особенно от сырьевого фактора. Заметную роль, помимо сырья, играет топливно-энергетический фактор.

На территории России сформировано несколько основных баз цветной металлургии. Различия их в специализации объясняются несхожестью географии лёгких металлов (алюминиевая, титано-магниевая промышленность) и тяжёлых металлов (медная, свинцово-цинковая, оловянная, никель-кобальтовая промышленности).

Тяжёлые металлы

Производство тяжёлых цветных металлов в связи с небольшой потребностью в энергии приурочено к районам добычи сырья.

По запасам, добыче и обогащению медных руд, а также по выплавке меди ведущее место в России занимает Уральский экономический район, на территории которого выделяются Красноуральский, Кировградский, Среднеуральский, Медногорский комбинаты.

Свинцово-цинковая промышленность в целом тяготеет к районам распространения полиметаллических руд. К таким месторождениям относятся Садонское (Северный Кавказ), Салаирское (Западная Сибирь), Нерченское (Восточная Сибирь) и Дальнегорское (Дальний Восток).

Центром Никель-Кобальтовой промышленности являются города: Норильск (Восточная Сибирь), Никель и Мончегорск (Северный экономический район).

Лёгкие металлы

Для получения лёгких металлов требуется большое количество энергии. Поэтому сосредоточение предприятий, выплавляющих легкие металлы, у источников дешёвой энергии — важнейший принцип их размещения.

Сырьём для производства алюминия являются бокситы Северо-Западного района (Бокситогорск), Урала (город Североуральск), нефелины Кольского полуострова (Кировск) и юга Сибири (Горячегорск). Из этого алюминиевого сырья в районах добычи выделяют окись алюминия — глинозём. Получение из него металлического алюминия требует больших затрат электроэнергии. Поэтому алюминиевые заводы строят вблизи крупных электростанций, преимущественно ГЭС (Братской, Красноярской и др.)

Титано-магниевая промышленность размещается преимущественно на Урале, как в районах добычи сырья (Березниковский титано-магниевый завод), так и в районах дешёвой энергии (Усть-Каменогорский титано-магниевый завод). Заключительная стадия титано-магниевой металлургии — обработка металлов и их сплавов — чаще всего размещается в районах потребления готовой продукции.

История

Первые свидетельства того, что человек занимался металлургией, относятся к 5-6 тысячелетиям до н. э. и были найдены в Майданпеке, Плочнике[2] и других местах в Сербии (в том числе медный топор 5500 лет до н. э., относящийся к культуре Винча)[3], Болгарии (5000 лет до н. э.), Палмеле (Португалия), Испании, Стоунхендже (Великобритания). Однако, как это нередко случается со столь давними явлениями, возраст не всегда может быть точно определён.

В культуре ранних времён присутствуют серебро, 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 медь 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 могущества 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 (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.

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.

Свойства металлов

Металлы в целом обладают следующими физическими свойствами:

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 (особенно золото, которое не окисляется). 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.

Сплавы

Сплав — макроскопически однородная смесь двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов. Основной или единственной фазой сплава, как правило, является твёрдый раствор легирующих элементов в металле, являющемся основой сплава.

Сплавы имеют металлические свойства, например: металлический блеск, высокие электропроводность и теплопроводность. Иногда компонентами сплава могут быть не только химические элементы, но и химические соединения, обладающие металлическими свойствами. Например, основными компонентами твёрдых сплавов являются карбиды вольфрама или титана. Макроскопические свойства сплавов всегда отличаются от свойств их компонентов, а макроскопическая однородность многофазных (гетерогенных) сплавов достигается за счёт равномерного распределения примесных фаз в металлической матрице.

Сплавы обычно получают с помощью смешивания компонентов в расплавленном состоянии с последующим охлаждением. При высоких температурах плавления компонентов, сплавы производятся смешиванием порошков металлов с последующим спеканием (так получаются, например, многие вольфрамовые сплавы).

Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов. Среди них наибольшее значение имеют сплавы на основе железа и алюминия. В состав многих сплавов могут вводиться и неметаллы, такие как углерод, кремний, бор и др. В технике применяется более 5 тыс. сплавов.

Сплавы, используемые в промышленности различаются по своему предназначению.

Конструкционные со специальными свойствами (например, искробезопасность, антифрикционные свойства):

Для заливки подшипников:

Для измерительной и электронагревательной аппаратуры:

Для изготовления режущих инструментов:

В промышленности также используются жаропрочные, легкоплавкие и коррозионностойкие сплавы, термоэлектрические и магнитные материалы, а также аморфные сплавы.

Наиболее часто используются сплавы алюминия, хрома, меди, железа, магния, никеля, титана и цинка. Много усилий было уделено изучению сплавов железа и углерода. Обычная углеродистая сталь используется для создания дешёвых, высокопрочных изделий, когда вес и коррозия не критичны.

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

Медно-никелевые сплавы (такие, как монель-металл) используются в коррозионно-агрессивных средах и для изготовления ненамагничиваемых изделий. Суперсплавы на основе никеля (например, инконель) используются при высоких температурах (турбонагнетатели, теплообменники и т. п.). При очень высоких температурах используются монокристаллические сплавы.

Черная металлургия

Одну из ведущих отраслей тяжелой промышленности составляют предприятия, которые занимаются добычей сырья, производством и переработкой металлов на основе железа – стали, чугуна, сплавов, которые относятся к черным металлам. К предприятиям черной металлургии также относят и те, которые занимаются добычей и переработкой марганца и хрома.

Особенности

Не только металлы являются основой предприятий черной металлургии. Предприятия по добыче и переработке сопутствующих материалов, кокса, огнеупоров также входят в состав отрасли черной металлургии.

Можно выделить такие особенности черной металлургии, которые присущи именно ей, в отличие от производства цветных металлов:

Более одной трети выпускаемой продукции (сталь и сплавы на основе железа, чугун) является основой всего машиностроения;
Более четверти продукции используется в строительстве для создания элементов нагруженных и несущих конструкций.

Спецификой предприятий металлургического комплекса черной металлургии является то, что они, по большей части, составляют основу индустрии государства, являясь, вместе с тем, одними из самых высоких капитало- и материалоемкими.

Организация выработки металла на предприятиях черной металлургии отличается сильной региональной зависимостью. Для переработки руды и производства первичного металла (чугуна) требуются большое количество кокса, рудного сырья и электроэнергии. Подсчитано, что сырье и топливо составляют более 90% общих затрат на производство черного металла. Необходимость в транспортировке огромных масс рудного и топливного сырья диктует необходимость решать задачи рационального размещения предприятия. Наиболее часто предприятия черной металлургии концентрируются таким образом:

Возле рудных месторождений. Требуется доставка топлива;
Вблизи источников топлива (предприятия угледобычи). Остается вопрос поставки рудного сырья;
На оптимальном расстоянии между источниками сырья и топлива.

Большинство комбинатов по производству черного металла сосредоточены вблизи залежей железных руд. Можно объяснить это тем, что изначально, в годы массового строительства металлургических предприятий, восстановление железа из обогащенного сырья производилось посредством древесного угля, добываемого непосредственно вблизи месторождений. При переходе на использование кокса стало выгоднее организовать его доставку, чем переносить металлургическое производство.

Можно заметить, что здесь не указана зависимость производства от электроэнергии, хотя потребность в ней чрезвычайно велика. Это объясняется тем, что передача электрической энергии даже на большие расстояния не сопоставима по сложности организации и стоимости с доставкой тяжелых и объемных материалов производства.

Предприятия вторичной переработки металлического лома черных металлов (передельная металлургия) сосредоточены вблизи крупных центров машиностроения.
Сырье
Сырьевая база является основой металлургического производства. В зависимости от типа металлургического предприятия, источники сырья могут быть разные. В частности, черная металлургия может делиться на такие отрасли:

Предприятия полного цикла. Большинство стадий производственного цикла, обогащение руд, производство кокса, выплавка и прокат металла сосредоточены на одном объекте.
Передельныеметаллургические предприятия. Одна из стадий, а это, в основном, производство сталей и сплавов, выделена в отдельную отрасль.
Малая черная металлургия. Характеризуется тем, что цеха по производству металла входят в состав машиностроительных предприятий.

Сырьем черной металлургии для передельных и малых предприятий служит полуфабрикат для выработки стали – чугун, металлолом и прочие отходы основного металлургического производства. В данную группу производств входит изготовление ферросплавов, в состав которых входят различные легирующие добавки.

Добыча руды черных металлов

Добыча руды, ее обогащение, выплавка характеризуют предприятия полного цикла. Для черной металлургии характерно использование сырья с высоким процентным содержанием металла при больших объемах переработки. Добыча и обогащение руды требуют серьезных затрат электрической энергии и требовательны к наличию доступных водных ресурсов.

Состав отрасли

В состав металлургической отрасли полного цикла по выплавке и переработке черных металлов входит большое число предприятий, основные из которых выполняют следующие задачи:

Добыча металлических руд, их обогащение.
Добыча и подготовка вспомогательного нерудного сырья – огнеупорной глины, известняковых флюсов.
Коксохимическая промышленность, включая выработку коксового газа.
Выплавка черного металла, чугуна, отливок, углеродистой стали и проката.
Вторичная переработка черного металлического лома и отходов производства.

Если брать за основу технологию изготовления металла, то можно выделить такие виды металлургического цикла:

чугунно-доменные предприятия;
производство стали, в том числе, мартеновское, электродуговое, конвертерное, непрерывной разливки;
прокатное производство.

Основу металлургического производства полного цикла составляет доменное производство чугуна. Сама технология восстановления железа из руды при использовании доменного процесса подразумевает насыщение железа большим количеством углерода, в результате чего получается чугун.

Сталь характеризуется меньшим содержанием углерода, включением в состав легирующих добавок, что требует дополнительных стадий переработки в мартеновских, электродуговых печах или кислородных конвертерах. Таким образом, для получения стали требуется длительный и энергозатратный процесс.

Начиная с середины прошлого века начала развиваться бездоменная металлургия, в которой используется прямое восстановление железа из обогащенного сырья.

Оборудование и технология бездоменного производства стали позволяют уменьшить энергозатратность производства, сократив операции технологического процесса, к тому же, сталь получается более чистой, без вредных примесей серы и фосфора, как при традиционном производстве.

Роль черной металлургии в промышленности

Как уже говорилось, продукция черной металлургии является основой для тяжелой промышленности.

Предприятия черной металлургии основную массу готовой продукции выпускают в виде литого и передельного чугуна, мартеновской и конвертерной стали, а также готового проката, стальных и чугунных труб.

Изготовление ферросплавов также входит в отрасль черной металлургии и важно для дальнейшего использования в составе легированных сталей.

Передельный чугун в дальнейшем подвергается плавке и обезуглероживанию для получения сталей с различным содержанием углерода.

Большая часть стали производится в виде слитков, которые, в дальнейшем, подвергают ковке и прокатке для получения профиля различного сечения:

заготовки;
листовой прокат;
сортовой прокат;
бесшовные трубы;
специальные виды.

Стальной профиль сортового проката используют непосредственно в конструкциях (мосты, перекрытия зданий, железнодорожные рельсы). Наиболее распространен сортовой прокат для непосредственного использования:

Все перечисленные наименования сортового проката выпускаются в широком диапазоне стандартизированных размеров.

Классические стальные трубы сварной конструкции получают из листового проката.

К специальным видам проката относят такие сложные элементы, как:

оси и колеса железнодорожной техники;
зубчатые колеса различного назначения.

Фасонное литье чугуна применяется для станин машин самого различного назначения (метало- и деревообрабатывающие станки).

Передельные предприятия занимаются переработкой передельного чугуна, металлического лома, отходов металлургического производства. В настоящее время более половины продукции металлургического процесса составляет передельный металл, полученный переплавкой и очисткой металлического лома.

Читайте также: