- •1. Зміст дисципліни
- •2. Загальна характеристика металів та розвиток науки про них
- •Розділ 1.1 виробництво чавуну
- •1.1.1. Вогнетривкі матеріали
- •1.1.3. Залізні та марганцеві руди
- •1.1.4. Флюси
- •1.1.5. Підготовка залізних руд до плавлення
- •1.1.6. Будова доменної печі та її допоміжних агрегатів
- •1.1.7. Доменний процес
- •1.1.8. Продукти доменного виробництва
- •1.1.9.Техніко-економічні показники виробництва чавуну
- •1.2.1. Суть процесу
- •1.2.3. Виробництво сталі в кисневих конвертерах
- •1.2.4. Техніко-економічні показники виробництва сталі в кисневих конвертерах
- •1.2.5. Виробництво сталі в електропечах
- •Розділ 1.3 розливання сталі
- •1.3.1. Розливання сталі у виливниці
- •1.3.2. Будова сталевого зливка
- •1.3.3. Безперервне розливання сталі
- •1.3.4. Рафінування сталі поза межами виплавлювального агрегату
- •1.4.1. Руди алюмінію
- •1.4.2. Виробництво глинозему
- •1.4.3. Електроліз глинозему
- •1.4.4. Рафінування алюмінію
- •Розділ 1.5 металургія міді
- •1.5.1. Руди міді
- •1.5.2. Збагачення мідних руд
- •1.5.3. Випалювання мідних руд
- •1.5.4. Отримання мідного штейну
- •1.5.5. Отримання чорнової міді
- •1.5.6. Вогняне рафінування чорнової міді
- •1.5.7. Електролітичне рафінування міді
- •Розділ 1.6 виробництво титану
- •1.6.1. Руди титану
- •1.6.2. Отримання титанового шлаку
- •1.6.3. Отримання чотирихлористого титану
- •1.6.4. Відновлення титану
- •1.6.5. Отримання зливків титану
- •Матеріалознавство
- •2.1.1. Класифікація металів
- •2.1.2. Електронна будова атома та періодична система елементів
- •2.1.3. Типи міжатомних зв'язків у твердих тілах
- •2.1.4. Кристалічна будова металів
- •2.1.5. Дефекти кристалічної будови
- •2.1.5.1. Точкові дефекти
- •2.1.5.2. Лінійні дефекти
- •2.1.5.3. Поверхневі дефекти
- •2.1.5.4. Об'ємні дефекти
- •Розділ 2.2 кристалізація металів
- •2.2.1. Енергетичні умови процесу кристалізації
- •2.2.2. Механізм кристалізації
- •2.2.3. Кінетика кристалізації
- •2.2.4. Поліморфні перетворення
- •Розділ 2.3
- •2.3.1. Поняття про напруження
- •2.3.2. Пружна і пластична деформації металів
- •2.3.3. Наклеп
- •2.3.4. Відмова
- •2.3.5. Рекристалізація
- •2.3.6. Механічні властивості металів
- •2.3.6.2. Пластичність
- •2.3.6.3. Твердість
- •2.3.6.4. Ударна в'язкість
- •2.4.1. Сплави
- •2.4.2. Поняття про діаграми стану
- •2.4.3. Правило фаз
- •2.4.4. Діаграма стану сплавів, компоненти яких утворюють необмежені тверді розчини
- •2.4.5. Правило відрізків
- •2.4.6. Діаграма стану сплавів, компоненти яких утворюють обмежені тверді розчини та евтектику
- •2А.7. Діаграма стану сплавів з перитектичним перетворенням
- •2.4.8. Діаграма стану сплавів з утворенням хімічної сполуки
- •2.4.9. Про зв'язок властивостей сплаву з типом діаграми
- •Розділ 2.5 залізовуглецеві сплави
- •2.5.1. Компоненти залізовуглецевих сплавів
- •2.5.2. Фази системи залізо-вуглець
- •2.5.3. Діаграма стану залізо-вуглець
- •Розділ 2.6 вуглецеві сталі
- •2.6.1. Вплив вуглецю
- •2.6.2. Вплив постійних домішок на властивості сталі
- •2.6.3. Класифікація вуглецевих сталей
- •2.6.3.1. Сталі звичайної якості
- •Розділ 2.7 чавуни
- •2.7.1. Білі чавуни
- •2.7.2. Графітизація чавунів
- •2.7.3. Діаграма стану залізо-графіт
- •2.7.4. Вплив домішок і швидкості охолодження на структуру та властивості чавунів
- •2.7.5. Чавуни з пластинчастим графітом (сірі чавуни)
1.1.8. Продукти доменного виробництва
Головним продуктом доменного виробництва є чавун, а побічними — шлак і доменний газ. За призначенням чавуни, що виплавляються у доменній печі, поділяють на переробні, ливарні й феросплави.
Переробний чавун [10] використовують для виробництва сталі в кисневих конвертерах, в мартенівських печах і в незначній кількості в електропечах. Він може застосовуватися також і для виготовлення виливків. У доменних печах виробляють понад 90 % переробного чавуну.
Ливарний чавун відрізняється від переробного підвищеним вмістом кремнію і використовується в чавуноливарних цехах машинобудівних заводів. Частка ливарного чавуну постійно зменшується і не перевищує 4...5 %.
Феросплави призначені для дезоксидації й легування сталей. Виплавлення феросплавів у доменній печі вимагає великих затрат дефіцитного коксу й не завжди економічно вигідне. Тому частка їх серед доменних чавунів постійно знижується і не перевищує 0,5 %. Найпоширенішими феросплавами є феро-
марганець, феросиліцій і силікомарганець. Сьогодні феросиліцію в доменних печах не виробляють. Феромарганець [11] — феросплав, який містить 65...95 % Мп.
Доменний шлак складається з SiO,, CaO, Al,03, MgO, а також невеликої кількості FeO, МпО та сульфідів металів. На 1 т чавуну припадає 0,3...0,6 т шлаку [2]. Ще донедавна шлак йшов у відходи, а тепер більша його частина переробляється на цемент, бруківку, шлакову цеглу, шлакову вату тощо.
Доменний (колошниковий) газ містить пальні гази: CO (24...32 %), СН4 (до 0,5 %) та Н2 (1...2 %) і має теплотворну здатність 3.5...4 МДж/м3. Очистивши від пилу, його використовують для опалення повітронагрівачів, коксових батарей, котлів тощо.
1.1.9.Техніко-економічні показники виробництва чавуну
Найважливішими техніко-економічними показниками роботи доменної печі є коефіцієнт використання корисного об'єму доменної печі й питома витрата коксу.
Коефіцієнтом використання корисного об'єму доменної печі КВКО (м3/т) називають відношення корисного об'єму печі V (м3) до її середньодобової продуктивності Р (т):
КВКО= —. (1.1.14)
З ростом продуктивності доменної печі КВКО зменшується. За останні 20...25 років середнє значення цієї величини для металургійних заводів України перебувало у межах 0,55...0,60 проти 1,19 в 1940 році.
Питомою витратою коксу К (кг/т) називається відношення витрати А коксу за добу (кг) до добового виробництва чавуну Р (т):
K-j. (1.1.15)
Середнє значення К для доменних печей України становить близько 500, а в Японії — 459 кг/т виплавленого чавуну (дані за 1985 p.). Зниженню витрат коксу сприяє застосування в доменній печі природного газу, порошкоподібного вугілля або
відновних газів (CO + H2), отриманих внаслідок газифікації твердого палива, а також підвищення температури дуття і застосування кисню.
На жаль, протягом останнього десятиріччя техніко-економічні показники виробництва чавуну в Україні істотно погіршились [12].
1.1.10. Поза доменне відновлення заліза з руд
Дефіцит коксу та труднощі, пов'язані з виплавленням високоякісних сталей з переробних доменних чавунів і металобрухту, спонукали до активних пошуків нових способів відновлення заліза з руд, оминаючи доменну піч. Кілька таких способів пройшли успішні випробування й запроваджені у виробництво. В них сировиною для отримання відновленого заліза є збагачена залізна руда у вигляді грудок. Відновниками служать водень, оксид вуглецю або вугільний порошок. Найчастіше водень і оксид вуглецю отримують під час неповного згорання природного газу.
Відновлення залізної руди відбувається в спеціальних печах при підвищених або високих температурах. Продуктом, що виходить з таких печей, може бути губчасте або рідке залізо, де частка заліза зростає до 95 %. Такі продукти використовують переважно як сировину для отримання сталі в електропечах. Вони характеризуються низьким вмістом шкідливих домішок — фосфору та сірки.
Розділ 1.2 ВИРОБНИЦТВО СТАЛІ
Сталь — це сплав заліза з вуглецем, у якому масова частка вуглецю не перевищує 2,14 %. Крім заліза й вуглецю у сталі завжди є марганець (до 0,8 %), кремній (до 0,4 %), фосфор (до 0,07 %) та сірка (до 0,06 %), що пояснюється особливостями технології її виробництва.