1) Свойства конструкционные материалов физические, химические, эксплутационные. К физическим свойствам относятся температура плавления , плотность температурный коэффициент. Электросопротивление и теплопроводность. Физические свойства сплавов обусловлены их составом и структурой. К химическим свойства относятся способность к химическому взаимодействию с агрессивными средами. Технологические свойства: способность материала подвергаться различным методам горячей и холодной обработки определяют по его технологическим свойствам. Литейные свойства определяют жидкотекучесть, усадку, склонность к ликвации. Деформируемость - это способность принимать необходимую форму под влиянием внешней нагрузки без разрушения и при наименьшем сопротивлении нагрузке. Свариваемость - это способность металлов и сплавов образовывать неразъемные соединения требуемого качества. Эксплуатационные - в зависимости от условий работы машины или конструкции определяют коррозионную стойкость, хладостойкость, жаропрочность, жаростойкость, антифрикционность материала. Коррозионная стойкость - сопротивление сплава действию агрессивные кислотные и цепочные сред. Хладостойкость - способность оплава сохранять пластические свойства при температурах ниже 0 градусов. Жаропрочность - способность сплава сохранять механические свойства при высоких температурах. Жаростойкость - способность сплава сопротивляться окислению в газовой среде при высоких температурах.

2) Механические свойства конструкционных материалов. Механические свойства - прочность ,пластичность, твердость и ударная вязкость. Внешняя нагрузка вызывает в твердом теле напряжение и деформацию. Деформация - изменение формы и размеров тела под влиянием внешних сил. Прочность - это способность твердого тела сопротивляться деформации или разрушению под действием статических или динамических нагрузок. Прочность определяется с помощью специальные механических испытаний образцов, изготовленных из исследуемого материала .Для определения прочности при статических нагрузках образцы испытывают на растяжение, сжатие, изгиб и кручение .Прочность при статических нагрузках оценивается временным сопротивлением и пределом текучести - это условное напряжение .соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца. Пластичность - это способность материала получать остаточное изменение формы и размера без разрушения. Пластичность характеризуется относительным удлинением при разрыве. Твердость-это способность материала сопротивляться внедрению в него другого, не получающего остаточные деформаций, тела. Значение твердости и ее размерность для одного и того же материала зависят от применяемого метода измерения. Значения твердости, определенные различными методами. Например, твердость по Бринеллю определяют из отношения нагрузки приложенной к шарику к площади поверхности полученного отпечатка шарика.

3) Материалы и оборудование для производства чугуна Вдоменных печах

Для производства чугуна используют руду, флюсы, топливо, огнеупорные материалы. Промышленная руда- природный минерал сырьё содержащее металл. Руда состоит из рудного минерала и пустой породы. Иногда руды содержат не один, а несколько ценных металлов тогда их называют комплексными или полиметаллическими. В зависимости от содержания добываемого элемента различают руды богатые и бедные. Богатые идут сразу на переработку, а бедные предварительно обогащают. Продукты оплавления называют шлаками. Обычно шлак имеет меньшую плотность, поэтому он располагается над металлом и может быть удален в процессе плавки. Флюсы играют большую роль при производстве металла заданным химическим составом. Регулируя состав шлака можно удалять вредные примеси, предохранять металл от печных газов и воздуха .Шлак называют кислым, если в его составе преобладают кислотные и основные оксиды. Топливо - в металлургии служит не только источником тепла, но и реагентом обеспечивающим восстановление железа из его оксидов. В металлургической промышленности используют кокс, природный газ, доменный газ, мазут. Главный вид топлива – кокс. Кокс - кусковое, прочное и высокопористое топливо. Кокс это дорогое и дефицитное топливо. Природный газ - высококалорийное топливо не дефицитное и дешевое. Коксовый газ - получается при производстве кокса. Основной недостаток повышенное содержание серы. Доменный газ - имеет низкую теплоту сгорания, он применяется в смеси с другими газами. Огнеупорные материалы. Применяют для изготовления внутреннего облицовочного опоя металлургических печей и ковшей для расплавленного металла. Он называется - футеровкой. Такие металлы должны обладать огнеупорностью - противостоянием действию высоких температур, не расплавляться, термостойкостью - устойчивостью при резких колебаниях температур, химической стойкостью - способностью сопротивляться действию металлов, шлаков, печных газов. По химическим свойствам огнеупорные материалы различаются на : 1) Кислые 2)Основные. Взаимодействие основных материалов и кислых шлаков или наоборот могут привести к разрушению печи. Поэтому стараются делать нейтральные материалы. Производство цветных и черных металлов можно разбить : 1) отделение минерала содержащего металл от пустой породы. 2) химическое воздействие на минералы.

Топливом для доменной плавки служит кокс, древесный уголь, мазут.

4) Устройство доменной печи.

Чугун выплавляют в доменных вертикальных печах шахтного типа работающего по принципу противотока. Шихту загружают сверху и по мере выплавления руды и выгорания кокса опускается вниз. Воздух наоборот вдувается вверх навстречу шихте, полезный объем печи обычно не превышает 2000- 5000 м3 при высоте 30м выплавляется до 2000 тонн чугуна в сутки. Снаружи доменная печь имеет стальной кожух. Внутри выкладывается шамотным кирпичом ( футеровка) толщина кладки превышает 1м, шихта подается в загрузочное устройство и направляется вниз через колошник - это запирающее устройство, выходят отработанные газы и загружают шихту. Ниже колошника идет шахта, ниже шахты расположен распар, заплечики и горн в верхней части горна, заполненного коксом находится 16-20 водоохлаждаемых медных фурм. По которым из фурменного пояса в доменную печь под давлением подается нагретый воздух. В нижней части горна находятся шлаковая (отвод и чугунная летки) .Через которую с интервалом 2-3 часа выпускается жидкий шлак и чугун, скапливающийся на дне горна. Горение топлива в районе воздушных фурм, происходит полное сгорание кокса, природного газа и разложение воды на влажный воздух. Продукты сгорания вступают в реакции с новыми опоями раскаленного кокса в результате образуется смесь восстановительных газов в которой СО восстановитель железа из его оксидов от высших к низшим. С02 - доменный газ. Вместе с железом восстанавливаются и другие элементы. Одновременно с восстановлением элементов происходит науглероживание, восстанавливаются железа. Оно начинается в шахте печи. Получают окончательный состав чугуна. В верхней части распара начинается шлакообразование. Полное выплавление пустой породы и образование шлака заканчивается внизу распара или вверху заплечиков. Стекая вниз шлак покрывает слой чугуна. Плотность чугуна выше чем плотность шлака, поэтому летка для выпуска шлака расположена выше чем летка для выпуска чугуна. Качество шлака влияет на качество получаемого чугуна и производительность доменной печи увеличивается. Чем выше основность шлака, тем полнее удаляется сера.

5) Сущность доменного процесса.

Продукты доменной плавки являются чугун , шлак и доменный газ в таких печах выплавляют передельный чугун (в сталь) 90% общего производства это передельный чугун. Литейньй чугун. Из шлака – шлаковата, цемент, удобрение и т.д. Доменный газ после очистки используется как топливо в доменные печах. Основными направлениями в совершенствовании доменного процесса: 1)Строительство более выгодных печей, Объем от 500 и более м3; 2) улучшение подготовки шихты к плавке. Обогащение руды, применение офлюсованного агломерата и окатышей. Применение офлюсованного агломерата позволяет уменьшить расход кокса на 20% повысить производительность труда на 10-20%. 3)Интенсификация доменного процесса - это повышение температуры литья. Вдувание в горн природного газа и угольной пыли (уменьшает расход кокса на 10-18% и ускоряет восстановительные процессы).

Процессы прямого получения Fe из руд. Под этими процессами понимают такие химические, электронные или химикотермичекие процессы которые дают (минуя доменную печь) металлического Fe в виде губки или жидкого металла. Осуществлены в небольшом промышленном масштабе. 1)получение губчатого Fe в шахтных печах. Для восстановления Fe из окатышей в печь подают смесь природного и доменного газов. 2)Восстановление железа в кипящем слое. В мелкозернистую руду или концентрат подают водород или другой восстановительный газ. 3)Получение губчатого Fe в капсулах-тигилях для этого используют карбидокремниевые капсулы. Внутренняя часть капсулы заполнена восстановителем и измельченная руда. Доменный процесс включает в себя выплавку из железной руды, марганцевых руд, хромовых руд и комплексные.