- •1. Понятие о пластической деформации
- •Глава 2 Сырые материалы и их подготовка
- •Глава 3 Подготовка железных руд к доменной плавке
- •Глава 4 Подготовка железорудного сырья и топлива
- •Глава 5 Конструкция доменной печи
- •Глава 6 Доменный процесс
- •Глава 7 Восстановление кремния и выплавка кремнистого чугуна
- •Глава 8 Науглероживание железа. Образование шлака, его свойства
- •Глава 9 Организация работы доменного цеха
- •Глава 10 Технология плавки и управление работой печи
- •Глава 11 Способы внедоменного получения железа
- •Глава 12 История сталеплавильного производства и классификация стали
- •Глава 13 Шихтовые материалы сталеплавильного производства
- •Глава 14 Конверторные процессы с донным воздушным дутьем
- •Глава 15 Кислородно-конверторный процесс
- •Глава 16 Технология плавки при кислородно-конвертерном процессе.
- •Глава 17 Поведение элементов при кислородно-конвертерной продувке
- •Глава 18 Устройство мартеновской печи
- •Глава 19 Общая характеристика мартеновского процесса
- •Глава 20 Основной мартеновский процесс
- •Глава 21 Ход плавки при мартеновском процессе
- •Глава 22 Кислый мартеновский процесс
- •Глава 23 Устройство дуговых электропечей
- •Глава 24 Выплавка стали в основных дуговых электропечах
- •Глава 25 Выплавка стали методом переплава и с рафинированием металла в ковше шлаком
- •Глава 26 Плавка с использованием металлизированных окатышей и в кислых электропечах
- •Глава 27 Выплавка стали в индукционных печах
- •Глава 28 Технология индукционной плавки и плавка в вакуумных печах
- •Глава 29 Внепечное рафинирование
- •Глава 30 Переплавные процессы
- •Глава 31 Внепечная обработка стали
1. Понятие о пластической деформации
Металлургическое производство возникло на заре человеческого общества. Такие металлы, как медь, железо, серебро, золото, ртуть, олово и свинец нашли применение еще задолго до н.э. В древности железо получали не в жидком виде, а в размягченном пластичном состоянии сыродутных горнах, где в качестве топлива использовали древесный уголь. Шлак, содержащий много окислов железа, выдавливали под молотом из крицы губчатого железа.
С увеличением высоты горнов, усовершенствование воздуходувок повысились интенсивность плавки и температура процесса. Это приводило к науглероживанию железа и восстановлению небольшого количества кремния и марганца. По мере повышения температуры металл и шлак расплавились в печи, возникла возможность их разделения вследствие различных плотностей. Однако металл содержит углерод, а также кремний и марганец. Он стал хрупкий и непригодный для ковки. Так получился чугун. Сначала его выбрасывали, а затем научились вторично переплавлять с рудой, получая железную крицу. Так зародился двухступенчатый способ производства железа из руды: в шахтной печи – домнице выполняли железо-углеродный сплав чугун, а затем его перерабатывали в сталь в кирпичных горнах.
Лишь в 14 веке чугун научились использовать для литья готовых изделий. Производство чугуна и стали все время совершенствовалось и развивалось.
Для получения чугуна и стали, научились изготовлять твердое топливо – кокс, из каменных углей (впервые англичане 1735г). Стали использовать нагретое дутьё в доменном производстве (1828г.), пламенные печи для переработки чугуна в сталь(в 1784г. – пудлинговый процесс, а в 1858г. – мартеновский процесс), жидкую сталь научились получать сталь без дополнительных затрат тепла, используя лишь тепло выделяемое при окислении примесей чугуна (бессемеровский процесс – 1855г., томасовский – 1878г. и кислородно-конверторный – 1933г.)
Современный двухступенчатый способ получения стали состоит из доменного процесса и различных видов сталеплавильного передела. При любом сталеплавильном переделе (мартеновском, кислородно-конверторном или электропечах) происходит избирательное окисление примесей чугуна с переводом их в шлак и газы. Однако полностью это осуществить не удаётся, поэтому сталь имеет различные дефекты, которые проявляются при дальнейшей пластической деформации металла.
В современном металлургическом производстве большое место отводят подготовке сырых материалов плавки, многие железные руды подвергают обогащению, а мелкие концентраты (продукты обогащения) окусковывают.
Кокс получают из измельченных и обогащенных специальных (коксующихся) каменных углей. При коксовании кроме кокса образуется коксовый газ и большое количество химических продуктов, которые используются в производстве.
Современное производство черных металлов включает:
1) шахты по добыче руд и каменных углей;
2) горно-обогатительные комбинаты, где осуществляют дробление и обогащение руд, окускование богатых концентратов;
3) коксохимические цехи или заводы с отделениями для подготовки углей, их коксования и извлечения из них химических продуктов;
4) энергетические цехи для получения кислорода, сжатого воздуха (дутья) и очистки газов металлургических производств;
5) доменные цехи для выплавки предельного и литейного чугунов, а также некоторых ферросплавов;
6) заводы для производства различных ферросплавов;
7) сталеплавильные цехи;
8) прокатные цехи;
9) цехи четвертого передела.
Большим разнообразие отличается производство цветных металлов (меди, алюминия, магния, титана, золота, вольфрама и т.д.), при котором применяют выщелачивание, плавку, электролиз, рафинирование, зонную плавку, возгонку и др. процессы.
Современный высокий уровень металлургического производства основан на глубоких теоретических исследованиях, крупных открытиях и богатом практическом опыте. Немалая роль в этом процессе принадлежит русским и советским ученым: М. В. Ломоносов (открыл закон сохранения вещества, установил роль воздуха в окислении, создал первый труд по металлургии), Д.И. Менделеев (открыл периодический закон и составил периодическую систему элементов), В. В. Петров (создал электрическую дугу и положил начало электрометаллургии), П. П. Аносов (основоположник теории производства литой высококачественной стали, впервые применил микроскоп для изучения структуры стали), Д.К. Чернов (основоположник научного металловедения, открыл теорию фазового превращения железа), академик А.А. Байков, М.А. Павлов, Н.С. Курнаков и многие другие.