1. Виды конструкционных материалов и их физико-химические свойства.

Важными показателями конструкционных материалов являются их прочностные качества — сопротивление сжатию, растяжению, работа на изгиб, выносливость при вибрационных нагрузках, а также ряд специальных свойств, учитываемых при проектировании машин, оборудования, строительных сооружений. Среди них — легкость при определенных прочностных качествах, сопротивляемость износу, электро- и теплопроводность, способность пропускать газы и др.

Разработка конкретных узлов, устройств, механизмов и машин ставит ряд общих и специфических задач для используемых материалов.

• Материалы должны выполнять те функции, которые заложены в исходные требования

• Материалы должны выбираться более дешёвыми с учётом трудоёмкости обработки и предполагаемого ресурса работы

• Материалоёмкость изделия должна быть минимальной

Химические свойства характеризуют отношение мате­риала к действию различных сред. Они зависят от состава и строе­ния материала и влияют на условия применения материалов и срок их службы. К ним относятся: водостойкость, кислотостойкость, щелочестойкость, стойкость к светопогоде и др.

Большинство металлических материалов подвергается корро­зии и разрушается. Для защиты от коррозии их покрывают химиче­ски стойкими веществами или вводят в их состав специальные ле­гирующие добавки.

Физические свойства представляют наиболее обширную группу свойств и показателей для большинства материалов и изде­лий, применяемых в промышленности. Показатели физических свойств основных конструкционных материалов регламентируются государственными стандартами.

2. Механические свойства конструкционных материалов. Показатель прочности при статических и динамических нагрузках.

Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться деформированию и разрушаться под действием внешних воздействующих факторов. ·        Прочность (способность материала сопротивляться разрушению и пластично деформироваться под воздействием внешних сил); ·        Твердость (способность материалов сопротивляться деформированию в поверхностном слое при местном, контактном и силовом воздействии);

·        Упругость (способность материала восстанавливать свою форму и размеры, под действием внешних сил без разрушения); ·        Вязкость (способность материала поглощать механическую энергию и при этом испытывать значительную пластическую деформацию до разрушения); ·        Хрупкость (способность материала разрушаться под действием внешних сил, сразу после упругой деформации).

3 Технологические свойства КМ

Технологические свойства КМ характеризуются способностью материала подвергаться различным видам горячей и холодной обработки. ·        Литейные свойства; ·        Ковкость (важно при обработке давлением); ·        Свариваемость (это показатель того, на сколько материал может показать свариваемые соединения); ·        Обработка резанием; ·        Прокаливаемость; ·        Закаливаемость.

4 Эксплуатационные свойства КМ

Эксплуатационные свойства, характеризуют способность материалов обеспечивает надежную и долговечную работу изделий в конкретных условиях и эксплуатации, базируются на механических,

5 Основная и побочная промышленность цветной и черной металлургии

Конечная продукция черной металлургии – это готовый прокат, метизы, трубы, изделия дальнейшего передела, чугун передельный и литейный, кокс, огнеупоры для ряда промышленных отраслей, химическая продукция. Кроме продукции, которая вышеуказана, конечная продукция отрасли состоит из поставляемого другим отраслям народного хозяйства литья, строительных материалов (шлаковая вата, шлаки и т.д.), энергетических и транспортных услуг, минеральных удобрений (шлаки, содержащие фосфор), товаров народного потребления, выполнения ремонтов. Учет продукции осуществляется в стоимостном, а также натуральном и условно-натуральном выражении.

Цветная металлургия – это одна из отраслей тяжелой промышленности, которая состоит из добычи и обогащения руд, производства, а также обработки цветных металлов, сплавов цветных металлов для определенных нужд производства. 

Цветная металлургия – это одна из отраслей тяжелой промышленности, которая состоит из добычи и обогащения руд, производства, а также обработки цветных металлов, сплавов цветных металлов для определенных нужд производства. 

6 Материалы для черной металлургии. Этапы подготовки руд.

Необходимость подготовки руд к доменной плавке обуславливается стремлением улучшить технико-экономические показатели работы доменных печей и использовать для получения чугуна сравнительно бедные железные руды.

Дробление  1. Крупное (размер кусков после дробления 100-300 мм).

2. Среднее (40-60 мм).

3. Мелкое (8-25 мм).

Процесс дробления характеризуется степенью и эффективностью дробления. Эффективность дробления определяют выходом дробленого материала на единицу израсходованной электроэнергии. Дробление наиболее дорогая операция в системе подготовки руд. Мелкое и тонкое дробление называют измельчением и применяют только для руд, идущих на обогащение. Крупное, среднее и мелкое дробление осуществляют преимущественно в конусных дробилках.  Грохочение  Грохочением называется разделение руды на классы по крупности. Для руд, поступающих на металлургический завод без обогащения, грохочение является самостоятельной и очень важной операцией, в процессе которой выделяют мелкую руду (0-10 мм) для агломерации, а крупную (более 10 мм) сортируют на два класса: доменную (10-30 мм) и мартеновскую (30-80 мм).

При обогащении руд на обогатительных фабриках грохочение является вспомогательной операцией, совмещаемой с дроблением руд. Это позволяет загружать в дробильные устройства только те фракции, которые подлежат дроблению, а следовательно, уменьшить расход электроэнергии на дробление, повысить производительность дробильных устройств и качество дробления. Грохочение руд осуществляется на механических ситах.  Усреднение 

Чтобы уменьшить отрицательное влияние непостоянства химического состава руд на показатели доменной плавки, руды подвергают усреднению. Усреднением называют перемешивание железорудных материалов с целью выравнивания химического и гранулометрического составов. В связи с тем, что почти все добываемые руды подвергают окуксованию, основное назначение усреднения состоит прежде всего в уменьшении колебаний содержания железа и кремнезема в рудах.

Обогащение  Обогащением называется процесс разделения рудного минерала и пустой породы с целью повышения содержания металла в руде и уменьшения содержания пустой породы, а в некоторых случаях и вредных примесей. Все способы обогащения основаны на различии физических свойств рудных минералов и пустой породы. В результате обогащения руды получают

1. концентрат продукт, в котором содержится большая часть извлекаемого металла;  2. хвосты отходы при обогащении руды, в которых содержится незначительное количество металла;  3. промежуточный продукт, в котором содержание металла больше, чем в хвостах и меньше, чем в концентрате.

Промежуточный продукт подвергают повторному обогащению.

Различают пять основных методов обогащения руд

1. рудоотборка, основанная на различии цвета и блеска кусков рудного минерала и пустой породы;  2. промывка, основанная на разной размываемости кусков рудного минерала и пустой породы;  3. гравитационное обогащение разделение в жидкой среде рудных минералов и пустой породы в зависимости от плотности зерен;  4. флотация метод обогащения, основанный на различии физико-механических свойств поверхности частиц рудного минерала и пустой породы;  5. магнитная сепарация (самый распространенный метод обогащения), основанная на различии магнитных свойств минерала и пустой породы.

7 Производство чугуна. Сущность процесса.

 

Чугуном называют сплав железа с углеродом (2... 6,67 %), кроме них в состав сплава могут входить кремний, марганец, сера, фосфор и др.

Чугун выплавляют в доменных печах (9.2) объемом до 5000 м3, куда руду, кокс и флюсы загружают чередующимися слоями, опускающимися вниз печи под влиянием собственной массы. В нижнюю часть печи — горн через отверстия — фурмы подают   под   давлением нагретый воздух, необходимый для поддержания горения топлива.

Кокс, сгорая в верхней части горна, образует СО2 ;ij[C+O2 = CO2), который поднимается вверх по печи и, встречая на своем пути раскаленный кокс, переходит в оксид углерода: CO2-f-: -f-C=2CO. Оксид углерода восстанавливает оксиды железа до чистого железа по схеме Fe2O3->-F3O4-»-FeO-> -HFe. Этот процесс может быть представлен следующими реакциями: 3F9Q3+ ;+ СО = 2F3O4 + СО2; 2Fe3O4+2CO=6FeO+2CO>; 6FeO+6CO = 6Fe+6CO2.

 

 

В нижней части печи часть восстановленного железа соединяется с углеродом и образуется карбид железа Fe3C (науглероживание железа). Затем происходит расплавление науглерржен-ного металла, который стекает в горн доменной печи, при этом насыщение железа углеродом продолжается. В результате плавления происходит восстановление не только железа, но и других элементов, находящихся в руде (Si, Mn, P), которые, а также часть серы в виде FeS переходят в чугун. В горн стекает также расплавленый шлак и всплывает над чугуном, так как его  плотность  меньше,   чем

чугуна. Расплавленные чугун и шлак периодически выпускают через специальные отверстия — чугунную и шлаковую летки, сначала шлак, а затем — чугун.

8 Производство стали. Сущность процесса.

Стали – железоуглеродистые сплавы, содержащие практически до 1,5% углерода, при большем его содержании значительно увеличиваются твердость и хрупкость сталей и они не находят широкого применения (теоретически до 2,14%). Основными исходными материалами для производства стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап).