Roasting

Roasting consists of thermal gas-solid reactions, which can include oxidation, reduction, chlorination, sulfation, and pyrohydrolysis.

The most common example of roasting is the oxidation of metal sulfide ores. The metal sulfide is heated in the presence of air to a temperature that allows the oxygen in the air to react with the sulfide to form sulfur dioxide gas and solid metal oxide. The solid product from roasting is often called "calcine." In sulfide roasting, if the temperature and gas conditions are such that the sulfide feed is completely oxidized, the process is known as "dead roasting." Sometimes, as in the case of pre-treating reverberatory or electric smelting furnace feed, the roasting process is performed with less than the required amount of oxygen to fully oxidize the feed. In this case, the process is called "partial roasting," because the sulfur is only partially removed. Finally, if the temperature and gas conditions are controlled such that the sulfides in the feed react to form metal sulfates instead of metal oxides, the process is known as "sulfation roasting." Sometimes, temperature and gas conditions can be maintained such that a mixed sulfide feed (for instance a feed containing both copper sulfide and iron sulfide) reacts such that one metal forms a sulfate and the other forms an oxide, the process is known as "selective roasting" or "selective sulfation."

Smelting

Smelting involves thermal reactions in which at least one product is a molten phase.

Metal oxides can then be smelted by heating with coke or charcoal (forms of carbon), a reducing agent that liberates the oxygen as carbon dioxide leaving a refined mineral. Concern about the production of carbon dioxide is only a recent worry, following the identification of the enhanced greenhouse effect.

Carbonate ores are also smelted with charcoal, but are sometimes need to be calcined first.

Other materials may need to be added as flux, aiding the melting of the oxide ores and assisting in the formation of a slag, as the flux reacts with impurities, such as silicon compounds.

Smelting usually takes place at a temperature above the melting point of the metal, but processes vary considerably according to the ore involved and other matters.

Refining

Refining is the removal of impurities from materials by a thermal process. This covers a wide range of processes, involving different kinds of furnace or other plant.

The term, 'refining' can also refer to certain electolytic processes. Accordingly, some kinds of pyrometallurgical refining are referred to as 'fire refining'.

Electroplating of metals

The process of electrodepositing metallic coatings to alter the existing surface properties or the dimensions of an object. Electroplated coatings are applied for decorative purposes, to improve resistance to corrosion or abrasion, or to impart desirable electrical or magnetic properties. Plating is also used to increase the dimensions of worn or undersized parts. An example of a decorative coating is that of nickel and chromium on automobile bumpers. However, in this application, corrosion and abrasion resistance are also important. An example of electrodeposition used primarily for corrosion protection is zinc plating on such steel articles as nuts, bolts, and fasteners. Since zinc is more readily attacked by most atmospheric corrosive agents, it provides galvanic or sacrificial protection for steel. An electrolytic cell is formed in which zinc, the less noble metal, is the anode, and steel, the more noble one, the cathode. The anode corrodes, and the cathode is protected.

The electroplating process consists essentially of connecting the parts to be plated to the negative terminal of a direct-current source and another piece of metal to the positive pole, and immersing both in a solution containing ions of the metal to be deposited. The part connected to the negative terminal becomes the cathode, and the other piece the anode. In general, the anode is a piece of the same metal that is to be plated. Metal dissolves at the anode and is plated at the cathode.

Most plating solutions are of the aqueous type. There is a limited use of fused salts or organic liquids as solvents. Nonaqueous solutions are employed for the deposition of metal with lower hydrogen overvoltages; that is, hydrogen rather than the metal is reduced at the cathode in the presence of water.

In order for adherent coatings to be deposited, the surface to be plated must be clean, that is, free from all foreign substances such as oils and greases, as well as oxides or sulfides. The two essential steps are cleaning and pickling.

Three principal cleaning methods are employed to remove grease and attached solids. (1) In solvent cleaning, the articles undergo vapor degreasing, in which a solvent such as tri- or tetrachloroethylene is boiled in a closed system, and its vapors are condensed on the metal surfaces. (2) In emulsion cleaning, the metal parts are immersed in a warm mixture of kerosine, a wetting agent, and an alkaline solution. (3) In electrolytic cleaning, the articles are immersed in an alkaline solution, and a direct current is passed between them and the other electrode, which is usually steel. Ultrasonic cleaning is also used extensively, especially for blind holes or gears packed with soils. Ultrasonic waves introduced into a cleaning solution facilitate and accelerate the detachment of solid particles embedded in crevices and small holes.

In the pickling process, oxides are removed from the surface of the basis metal. For steel, warm, dilute sulfuric acid is used in large-scale operations because it is inexpensive; but room-temperature, dilute hydrochloric acid is also used for pickling because it is fast-acting. Hydrogen embrittlement may be caused by the diffusion of hydrogen in steel (especially high-carbon steel) during pickling and also in certain plating operations.

Electropolishing is used when a thin, bright deposit is to be produced. In this case, the substrate surface contours are essentially copied by the deposit. The substrate surface therefore must have a bright finish which can be attained by electropolishing.

Special processes, such as electroforming and anodizing, are required for certain applications. Electroforming is a special type of plating in which thick deposits are subsequently removed from the substrate, which acts as a mold. The process is particularly suitable for forming parts which require intricate designs on inside surfaces. Important applications of electro-forming are in the production of phonograph record masters, printing plates, and some musical instruments and fountain pen caps as well in waveguides. In anodizing, a process related to plating, an oxide is deposited on a metal which is the anode in a suitable solution. The process is primarily used with aluminum, but it can be applied to beryllium, magnesium, tantalum, and titanium. Colored coatings can be produced by the incorporation of dyes.

Перевод

металловедение

Изучение структуры металлов и сплавов с помощью различных методов, в частности световой и электронной микроскопии. При световой микроскопии металлов проводится с отраженным светом на поверхности подготовленных соответствующим образом, чтобы выявить структурные особенности.Метод часто называют оптической микроскопии или светло-оптической микроскопии.Разрешение около 200 нанометров и линейное увеличение не более 2000Г- можно получить. Электронной микроскопии, как правило, осуществляется с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) на поверхности образцов или с помощью электронного микроскопа (ПЭМ) на электронно-прозрачным тонких фольг, приготовленных из сыпучих материалов. Увеличения может варьироваться от 10Г- до более чем 1,000,000Г-, достаточно, чтобы решить отдельные атомы или плоскости атомов.

Металловедение подают блюда исследования и производственную практику. Световая микроскопия уже давно является стандартным методом для наблюдения морфологии фаз в результате промышленных процессов, которые связаны фазовые превращения, например, кристаллизации и термической обработки и пластической деформации и отжига. Микроскопия, и свет, и электрон, также необходима для анализа причин обслуживания неудач компонентов и продуктов.

В световой микроскопии, микроструктурные характеристики, наблюдаемые в микрофотографий включают размер и форму зерен (кристаллов) в однофазных материалов (смотри рисунок), структура сплавов, содержащих более одной фазы, таких как сталь, эффекты деформации, микротрещин, и эффекты термической обработки. Другие конструктивные особенности исследованы с помощью световой микроскопии включают морфологию и размер выделений, композиционные неоднородности (микросегрегация) микропористости, коррозии, толщина и структура поверхностных покрытий и микроструктуру и дефектов в сварных швах.

Электронный микроскоп обеспечивает улучшенную глубину резкости и высокое разрешение, чем в световом микроскопе, а также возможность в месте методов спектроскопии. Микроскопе с помощью сканирующего электронного поверхности материала, в то время как электронный микроскоп раскрывает внутреннюю микроструктуру. Изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, как правило, легче интерпретировать; Кроме того, прибор работает при более низком напряжении, предлагает более низкую увеличение, и требует меньше подготовки образцов, чем это необходимо для просвечивающего электронного микроскопа. Следовательно, важно, чтобы посмотреть образец с световой микроскопии и часто со сканирующим электронным микроскопом, прежде чем приступать просвечивающей электронной микроскопии.

Однако есть некоторые недостатки. Электронно-микроскопические образцы рассматриваются под вакуумом, приборы стоят значительно больше световых микроскопов, повреждение электронного пучка всегда есть опасность, и репрезентативная выборка становится все труднее по мере увеличения. Смотрите также электронного микроскопа.

Природа ионизирующего облучения электронами означает, что рентгеновские и электронно-спектрометрии спектрометрии, как мощные инструменты сами по себе, могут быть выполнены как в сканирующей электронной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии. Различные сигналы, обнаруженные спектроскопически также могут быть использованы для формирования изображения образца, которые показывают распределение элементарного среди другой информации. В частности, характерный сигнал рентгеновского могут быть обнаружены и обработаны для сопоставления распределения элементного количественно по шкале микрометра в сканирующем электронном микроскопе и нанометрового масштаба в просвечивающем электронном микроскопе. Электронные спектроскопические сигналы позволяют не только элементарные изображения, который будет сформирован, но и изображения, которые показывают локальные изменения в связи, диэлектрическую проницаемость, толщину запрещенной зоны и валентное состояние.

Подготовка металлографических образцов

МД-система является примером многократного использования прокладку для использования с алмазной суспензией.Один магнитный валик расположен на Шлифовка и полировка машины в поддержку подготовки площадки.

Поверхность металлографическом образца получены различными методами шлифования, полирования и травления. После подготовки, часто анализируют с использованием оптического или электронного микроскопа. Используя только металлографические методы, опытный специалист может определить сплавов и прогнозирования свойств материалов.

Механическое препарат наиболее распространенным методом подготовки. В серии этапов, последовательно тоньше абразивные частицы используются для удаления материала с поверхности образца до желаемого качества поверхности не будет достигнута. Много различных машины становятся доступными для делать это шлифовки и полировки, в состоянии удовлетворить различные требования по качеству, мощности и воспроизводимости.

Систематический способ получения является простым способом достижения истинной структуры. Поэтому Подготовка образца должны преследовать правила, которые подходят для большинства материалов. Различные материалы с аналогичными свойствами (твердость и пластичность) будет реагировать так и, следовательно, требуют те же расходные материалы во время подготовки.

Металлографические образцы, как правило, "установлен" с помощью горячего сжатия термореактивной смолы. В прошлом, фенольные термореактивные смолы были использованы, но современный эпоксидной становится все более популярным, потому что снижают потери веса во время отверждения приводит лучше монтировать с превосходной удержания края. Типичный монтаж цикл будет сжимать образец-монтажных СМИ к 4000 фунтов на квадратный дюйм (28 МПа) и нагревают до температуры 350 В ° F (177 В ° C). Когда образцы очень чувствительны к температуре, "холодные опоры" могут быть сделаны с двух частей эпоксидной смолы. Монтаж образца обеспечивает безопасный, стандартизированный, и эргономичный способ с помощью которого можно провести пробу во время шлифовальных и полировальных операций.

После монтажа, образец влажной земли, чтобы раскрыть поверхность металла. Образец последовательно измельчают тоньше и тоньше абразивных сред. Карбид кремния наждачная бумага была первым методом шлифования и до сих пор используется. Многие metallographers, однако, предпочитают использовать алмазных абразивных суспензии, которой вводили на многоразового площадку ткани в течение всего процесса полировки. Алмазный песок в суспензии может начаться в 9 микрометров и закончить в одном микрометра. Вообще, полировка с алмазной подвески дает тонкие результаты, чем с помощью карбида кремния документы (SiC бумага), особенно с выявлением пористости, которая карбид кремния бумаги иногда "мазка" над. После измельчения образца, полировка выполняется. Как правило, образец шлифуется суспензии алюминия, диоксид кремния, или алмазом на Napless тканью для получения царапин зеркальную полировку, свободной от мазка, сопротивления или ящиках и с минимальной деформацией оставшегося от процесса подготовки.

После полировки, определенные микроструктурных составляющих можно увидеть под микроскопом, например, включений и нитридов. Если кристаллическая структура не является кубическая (например, металл с гексагональной-закрыто упакованном кристаллической структуры, такие как Ti или Zr) микроструктура могут быть выявлены без травления с помощью пересек поляризованный свет (световой микроскопии). В противном случае, микроструктурные компоненты образца выявлены с использованием подходящего химических или электролитических травителя. Очень много травителями были разработаны, чтобы показать структуру металлов и сплавов, керамики, карбидов, нитридов, и так далее. Хотя ряд травителей может работать для данного металла или сплава, они, как правило дают разные результаты, в том, что некоторые травители может выявить общую структуру, в то время как другие могут быть избирательными в определенных фаз или компонентов.

Подготовленные образцы должны быть рассмотрены после травления невооруженным глазом обнаружить никаких видимых областей, которые по-разному реагируют травителя в качестве ориентира для где следует использовать микроскопическое исследование. Свет оптической микроскопии (LOM) экспертиза всегда должна быть выполнена до любого электронного металлографический (EM) техники, так как они являются более трудоемким для выполнения и инструменты стоят гораздо дороже. Кроме того, некоторые функции могут быть лучше всего наблюдать с LOM, например, естественный цвет компонента можно увидеть с LOM, но не с системами EM. Кроме того, контрастность изображения микроструктур при относительно низких увеличениях, например, <500X, это с LOM гораздо лучше, чем с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), в то время как просвечивающей электронной микроскопы (TEM), как правило, не могут быть использованы при увеличениях ниже приблизительно 2000 до 3000X . Экспертиза LOM быстро и может покрыть большую площадь. Таким образом, анализ может определить, есть ли более дорогие, более трудоемкие методы испытаний по SEM или ТЕА требуются и где на образце работа должна быть сосредоточена.

Световые микроскопы предназначены либо образца размещения полированной поверхности на сцене вертикальном или перевернутом. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. Самые LOM работа ведется при увеличениях от 50 до 1000 раз. Тем не менее, с хорошим микроскопом, то можно выполнить обследование с увеличениями, например, 2000X, и даже выше, до тех пор, дифракционные полосы нет исказить изображение. Тем не менее, ограничение разрешение LOM не будет лучше, чем о 0,2 до 0,3 мкм. Специальные цели могут быть получить использовать LOM при увеличениях ниже 50X, которые могут быть очень полезными при рассмотрении микроструктуры литых образцов, где больше пространственный охват в поле зрения могут потребоваться наблюдать такие функции, как дендритов. Кроме того, учитывая разрешение оптики, необходимо также увеличить количество показов, максимизируя контрастность изображения.Микроскоп с отличным разрешением, возможно, не в состоянии изображение структуры, то есть нет видимости, если контраст изображения оставляет желать лучшего. Контрастность изображения зависит от качества оптики, покрытий на линзы, и снижение вспышки и бликов; но, он также требует надлежащей подготовки образца и хорошие методы травления. Так, получение хороших изображений требуется максимальное разрешение и контрастность изображения.

Большинство LOM наблюдения проводятся с помощью ярко-поле (BF) освещение, где образ любой плоской функции перпендикулярно пути падающего света яркий, или, как представляется, быть белым. Но, другие методы освещения может быть использован, а в некоторых случаях, может обеспечить превосходные изображения с более подробно. Темные поля (DF), хотя и не используется много сегодня, предоставляет высокую контрастность изображения и фактически большую разрешающую способность, чем светлом поле. В темном поле, свет от особенностей перпендикулярно оптической оси блокируется и появляется темно, а свет от особенностей склонных к поверхности, которые выглядят темными в BF, ярче, или "сам светящийся" в DF. Границы зерен, например, являются более яркими в DF, чем BF. Поляризованный свет (PL) очень полезен при изучении структуры металлов с некубических кристаллических структур (в основном металлы с гексагональной плотной упаковки (ГПУ) кристаллической структуры). Если образец получают с минимальным ущербом оставшегося на поверхности, структура можно увидеть ярко в скрещенных поляризованного света (оптическая ось поляризатора и анализатора под углом 90 градусов друг к другу, то есть, пересек). В некоторых случаях, ГПУ металла может быть химическому травлению, а затем исследовали более эффективно с PL. Оттенок травления поверхности, где тонкая пленка (например, сульфида, молибдат, хромата или элементного селена фильм), выращенных эпитаксиально на поверхности на глубину, где интерференционные эффекты возникают, когда рассматривается с BF получения цветных изображений, может быть улучшена с PL. Если трудно получить хороший помех пленку, которая хорошо окраски, цвета могут быть улучшены путем экспертизы в PL с помощью чувствительного оттенок (ST) фильтр. Еще один полезный режим съемки является дифференциальный интерференционный контраст (DIC), где наиболее распространенным, и лучший деталь, получается с системой, разработанной Nomarski. DIC преобразует незначительные различия высот на самолет-о-Польский, невидимые в BF, в видимых деталей. Деталь, в некоторых случаях может быть достаточно ярким и очень полезно. Если фильтр ST используется вместе с призмы Волластона, цвет вводится. Цвета контролируется установкой призмы Волластона, и не имеют конкретной физический смысл, как таковой. Но, видимость может быть лучше. DIC в значительной степени заменить старую косом освещении (ИО) технику предоставляется по отраженных световых микроскопов до около 1975 В О.И., вертикальная подсветка смещен от перпендикулярной производить затенения эффекты, которые показывают разницу по высоте. Но эта процедура снижает разрешение и дает неравномерность освещения по всему полю зрения. Тем не менее, О.И. был полезен, когда люди должны были знать, если вторая фаза частиц стоял выше или был утоплен ниже самолет-из-польский, и по-прежнему доступен на нескольких микроскопов. О.И. могут быть созданы на любом микроскопе путем размещения бумажку под одной углу горе так, чтобы плоскость-из-польский больше не перпендикулярно оптической оси.

Если образец необходимо соблюдать при большем увеличении, оно может быть рассмотрено с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), или просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ). Когда оснащен энергодисперсионной спектрометра (EDS), химический состав микроструктурных особенностей может быть определена. Способность обнаруживать низкие-атомных элементов число, например, C, O и N, в зависимости от природы используемого детектора. Но, количественная оценка этих элементов ЭЦП трудно и их минимальные обнаруживаемые пределы выше, чем при длине волны-дисперсионные спектрометр (WDS) используется. Но количественное состава ЭЦП значительно улучшилась в течение долгого времени. Система WDS исторически имели лучшую чувствительность, то есть способность обнаруживать малые количества элемента, и способность обнаруживать элементы с низким атомным весом, и лучше количественная оценка композиций, по сравнению с ЭЦП, это было медленнее использовать. Опять же, в последние годы, со скоростью, необходимой для выполнения анализа WDS значительно улучшилось. Исторически сложилось так, EDS был использован с SEM, а WDS был использован с электронного микрозонда анализатора (EMPA). Но, на сегодняшний день EDS и WDS используется как с SEM и EMPA. Однако, выделенный ЕМРА не так часто, чтобы найти в лабораториях, как СЭМ.

Характеристика микроструктур также осуществляется с помощью дифракции рентгеновских лучей (XRD) методы на протяжении многих лет. Рентгенограмма может быть использован, чтобы определить процентное содержание различных фаз, присутствующих в образце, если они имеют различные кристаллические структуры. Например, количество остаточного аустенита в закаленной стали лучше всего измерена с помощью XRD (ASTM E 975). Если конкретная фаза может быть химически извлеченные из массивного образца, он может быть идентифицирован с помощью РСА на основе структуры и решетки кристалла размерами. Эта работа может быть дополнена ЭЦП и / или анализа WDS, когда химический состав количественно. Но EDS и WDS трудно применять к частицам <2-3 микрометров в диаметре. Для более мелких частиц, методы дифракции может быть выполнена с помощью ПЭМ для идентификации и EDS может быть выполнена на маленькие частицы, если они будут извлечены из матрицы с использованием методов репликации, чтобы избежать обнаружения матрицы вместе с осадком.

количественной металлографии

Ряд методов существуют для количественного анализа металлографических образцов. Эти методы являются ценными в исследованиях и производстве всех металлов и сплавов и неметаллических или композитных материалов. Микроструктурная количественное выполняется на подготовленную, двумерной плоскости, проходящей через трехмерной части или компонента. Измерения могут включать простые методы метрологии, например, измерение толщины покрытия поверхности, или видимый диаметр дискретной второго этапа частицы, например, с шаровидным графитом для высокопрочного чугуна; или, может потребоваться применение стереологических методов оценки матрицы и второй фазы структуры. Стереология это поле принимает 0-, 1 или 2-мерные измерения на двумерной плоскости срезов и оценки количества, размера, формы или распределение микроструктуры в трех измерениях. Эти измерения могут быть сделаны с помощью ручных процедур с помощью шаблонов, наложенными на микроструктуру, или с автоматизированных анализаторов изображения. Во всех случаях, адекватной выборки должны быть сделаны, чтобы получить надлежащую статистическую основу для измерения. Усилия по ликвидации уклон требуется. Некоторые из самых основных измерений включают в себя определение объемной доли фазы или компонента, измерение размера зерен в поликристаллических металлов и сплавов, измерения размера и распределения частиц по размерам, оценки форме частиц и расстояния между частицами. ASTM Комитет E-4 на металловедения, и некоторые другие организации национальных и международных стандартов, разработаны стандартные методы испытаний, описывающие, как охарактеризовать микроструктур количественно. Например, количество фазы или компонента, то есть его объемная доля, как это определено в ASTM E 562; Измерения размера ручной зерна описаны в ASTM E 112 (равноосные структуры зерна с одного распределением по размерам) и E 1182 (образцы с би-модальный гранулометрического); в то время как ASTM E 1382 описывает, как любой тип зерна размер или условие может быть измерена с помощью метода анализа изображений. Характеристика неметаллических включений с использованием стандартных карт описан в ASTM E 45 (исторически, E 45 покрыта только ручные методы диаграммы и метод анализа изображения для таких измерений диаграмм был описан в ASTM E 1122 Методы анализа изображений в настоящее время включены в E 45).Стереологического метод, характеризующий дискретные частицы второй фазы, такие как неметаллических включений, карбидов, графита и т.д., представлены в ASTM E 1245.

Сталь производство

 

Последовательность операций, в которых чугун и стальной лом, обрабатываются для удаления примесей и разделены в рафинированного металла и шлака.

Снижение железных руд по углеродистого топлива непосредственно к стальной состава практиковалось в древности, но жидкость обработка была неизвестна до развития тигля процесса, в котором железная руда, уголь, и поток материалы расплавляют в тигле для получения небольших количеств жидкой стали. Современные процессы производства стали началось с изобретения airblown преобразователя Х. Bessemer в 1856 году процесс Томас был разработан в 1878 году; это изменение процесса Bessemer разрешить лечение высокого фосфора чугуна. Процесс Сименс-Мартина, также известный как процесс мартеновской, был разработан примерно в то же самое время. Процесс мартеновский использует регенеративный теплообмен для подогрева воздуха, используемого с горелкой; он может генерировать достаточно тепла, чтобы уточнить твердый стальной лом и чугун в отражательной печи. После Второй мировой войны, были разработаны различные процессы кислорода сталеплавильные.

Производство стали можно разделить на кислотные и основные процессы, в зависимости от того, шлак с высоким содержанием кремнезема (кислоты) или с высоким содержанием извести (основной). Футеровка печи в контакте с шлака должен быть совместим материала.Диоксид кремния или кремнистые материал используется в кислотных процессах, и основной материал, такой как сжигаемого доломита или магнезита используется в основных процессов. Углерода, марганца и кремния, основные примеси в чугуне, легко окисляются и отделены; марганца и кремния оксидов идут в шлаке, и атом углерода, удаляется как монооксид углерода и диоксид углерода в отходящих газах. Фосфор также окисляется но не отделяется от металла, если шлак не является основной. Удаление серы происходит в некоторой степени поглощения в основной шлака. Таким образом, основные процессы производства стали более универсальны с точки зрения сырья они могут обрабатывать, и стали преобладающими сталеплавильных процессах.

Типичный чугуна загружают в процессе производства стали может содержать примерно 4% углерода, 1% марганца и 1% кремния. Уровни фосфора и серы в чугуне различаться. Состав стали, выпущенного из сталеплавильной печи обычно находится в интервале от 0,04 до 0,80% углерода, 0,06 до 0,30% марганца, от 0,01 до 0,05% фосфора и 0,01 до 0,05% серы, с незначительными количествами кремния.

Электродуговая технология печи началось в конце девятнадцатого века с оригинальным дизайном от PLT Эру.Три-графитовый электрод печь с качающейся крыше для загрузки сверху и качающегося основания для наклона задействовать готовую расплавленную сталь непрерывно совершенствуется и развивается дальше.

Быстрое развитие сталеплавильного технологии с использованием электродуговой печи, не только для легированных и нержавеющих сталей, но особенно для производства углеродистой стали, увеличила свою долю производственных мощностей до 20% сталелитейной промышленности.

Переплавки и очистки специальных сплавов осуществляется в дуплексном или вторичных процессов; главными из них являются аргон-кислород обезуглероживание, электрошлакового переплава, вакуумно-дугового переплава и вакуумной индукционной плавки.

Ковш металлургии был использован первый производить высококачественную сталь, но был продлен до производства многих марок стали из-за экономических преимуществ более высокой производительности. Цель этих ковшей лечения является для производства чистой стали; ввести реакционноспособные добавки, такие как кальций или редкоземельные элементы; добавить легирующих добавок, как для микролегированных сталей, с высоким выходом; и увеличить загрузку печи, что позволяет плавильных выше-производительность операций доменной печи, и операции плавления и рафинирования при производстве стали. Ковш процедуры в производстве стали, как правило, классифицируются как синтетических систем шлаковых; перемешивание газа или продувка; прямое погружение реагентов, таких как редкоземельные элементы; копье впрыска реагентов; и подача проволоки из реагентов. Они часто используются в комбинации для получения синергического эффекта, например, синтетический шлак и газа перемешивание в течение десульфуризации с последующим непосредственным погружением, инъекции, или подачи проволоки для контроля формы включение.

 

Пирометаллургия

Пирометаллургия является филиалом добывающей металлургии. Он состоит из термической обработки минералов и металлургических руд и концентратов, чтобы добиться физических и химических преобразований в материалах, чтобы обеспечить восстановление ценных металлов. Пирометаллургическая лечение может привести к товарной продукции, таких как чистых металлов или промежуточных соединений или сплавов, пригодных в качестве сырья для дальнейшей processingExamples элементов, извлеченных с помощью пирометаллургических процессов включают оксиды менее реакционноспособных элементов, таких как Fe, Cu, Zn, хрома, олова, марганца.

Пирометаллургических процессах, как правило, сгруппированы в одном или более из следующих категорий

Сушка

• Обжиг

• Обжиг

• Выплавка

• Переработка

Большинство пирометаллургические процессы требуют затрат энергии для поддержания температуры, при которой протекает процесс. Энергия, как правило, представлены в виде сжигания ископаемого топлива, экзотермической реакции материала или из электрической тепла. При достаточно материал присутствует в сырье исключительно для поддержания температуры процесса посредством экзотермической реакции (т.е. без добавления топлива или электрической тепла), то процесс называется "автогенной".

Сушка

Сушка является тепловое удаление жидкости влаги (химически не связан) из материала. Сушка обычно осуществляется путем контактирования влажные твердые частицы с горячими газообразными сгорания, образующихся при сжигании ископаемого топлива. В некоторых случаях, тепло для сушки может быть обеспечено горячим воздухом или инертным газом, который был косвенным нагревом.Количество тепла, необходимое для данной операции сушки соответствует тепла, необходимого для испарения жидкого влаги, тепла, необходимого, чтобы повысить температуру продуктов (сухих твердых веществ и паров воды) до конечной температуры сушки, и тепла, необходимого, чтобы компенсировать лучистой тепловые потери.

Как правило, температура сушки находится на номинальном значении выше точки кипения воды, часто примерно 120 ° C. В особых случаях, например, в сушильной некоторых растворимых в воде солей, более высокие температуры сушки необходимы. В соленой сушки, влага подачи насыщен растворенных солей, который изменяет точку кипения и требует более высоких температур сушки.

Сушка влажных твердых веществ осуществляется в нескольких типах промышленных сушилок, в том числе поворотных сушилки, сушилки с кипящим слоем, и флэш-сушилки.

Другой тип сушки, распылительной сушки называют, проводится, когда материал, подлежащий сушке полностью растворяется в водном растворе.Раствор распыляют (как правило, с помощью специально разработанной сопла) в нагретую камеру, а также вода испаряется, твердые частицы кристаллизуются. Водяной пар, выходящий из сушилки и сухие твердые вещества собирают, как правило, в конической секции сушилки. Твердый материал, полученный из распылительной сушилки часто имеет специальный размер частиц и характеристик формы, которые могут быть под контролем концентрации растворенного вещества в растворе, а также конструкцию распылительную форсунку.

Обжиг

Прокаливание термическое разложение материала. Примеры включают в себя разложение гидратов, таких как гидроксид трехвалентного железа в окиси железа и водяного пара, или разложением карбоната кальция к оксиду кальция и двуокиси углерода и карбоната или железа к оксиду железа. Прокаливания процессы осуществляются в различных печах, в том числе шахтных печей, вращающиеся печи и реакторах с псевдоожиженным слоем.

Обжиг

Обжиг состоит из тепловых газ-твердое тело реакций, которые могут включать окисление, восстановление, хлорирование, сульфатирование, и пирогидролиза.

Наиболее распространенным примером обжаривания окисление сульфидов металлов руд.Сульфида металла нагревают в присутствии воздуха до температуры, которая позволяет кислорода в воздухе, чтобы вступать в реакцию с сульфидом с образованием газа, двуокиси серы и твердый оксид металла. Твердый продукт из обжига часто называют "обжига". В сульфида обжига, если условия температуры и газа таковы, что поток сульфида полностью окисляется, процесс известен как "мертвого обжига." Иногда, как в случае предварительной обработки отражательной или электрического питания плавильной печи, процесс обжига осуществляется с меньше требуемого количества кислорода для полного окисления подачи. В этом случае процесс называется "частичное обжаривания", потому что сера лишь частично удалены. И, наконец, если условия температуры и газа регулируют таким образом, что сульфиды в сырье реагируют с образованием сульфатов металлов, а не оксидов металлов, процесс известен как "сульфатирования обжига." Иногда температура газа и условия могут быть сохранены, так что смешанный поток сульфида (​​например, корма, содержащие как сульфид меди и сульфид железа) реагирует таким образом, что один металл формы сульфата и другие формы оксида, процесс известен как "селективное обжига "или" выборочный сульфатацию. "

Выплавка

Выплавка включает тепловые реакции, в которых по крайней мере один продукт является фаза расплавленного.

Оксиды металлов могут быть выплавлено нагреванием с коксом или углем (форм углерода), восстановителя, что освобождает кислород в качестве углекислого газа, оставляя минеральное. Забота о производстве двуокиси углерода лишь недавно беспокойство, после выявления усиления парникового эффекта.

Карбонатные руды и плавили с древесным углем, но иногда необходимо прокаливают в первую очередь.

Другие материалы, возможно, должны быть добавлены в качестве флюса, помогая плавление окисленных руд и помощь в формировании шлака, так как поток реагирует с примесями, такими как соединения кремния.

Выплавка обычно происходит при температуре выше точки плавления металла, но процессы значительно варьироваться в зависимости от руды участвуют и другие вопросы.

Переработка

Переработка является удаление примесей из материалов с помощью термического процесса. Это охватывает широкий круг процессов, включая различные виды печи или другого растения.

Термин "очистка" может также относиться к определенным electolytic процессов. Соответственно, некоторые виды пирометаллургических переработки, называются "огневого рафинирования '.

 

Гальванических металлов

Процесс электроосаждения металлических покрытий изменить существующие поверхностные свойства или размеры объекта. Электролитические покрытия применяются в декоративных целях, для повышения устойчивости к коррозии или истирания или для придания желаемых электрических или магнитных свойств. Покрытие также используется для увеличения размеров изношенных или низкорослыми частей. Пример декоративного покрытия является то, что из никеля и хрома на автомобильных бамперов. Тем не менее, в данной заявке, коррозии и стойкость к истиранию, также важны. Примером электроосаждения используемые главным образом для защиты от коррозии является цинкование на таких стальных изделий, как гайки, болты и крепежные изделия. Так как цинк более легко нападению самых атмосферных агрессивных агентов, он обеспечивает гальваническую или протекторной защиты для стали.Электролизер формируется в каком цинка, тем меньше благородного металла, является анодом и стали, более благородный, катод. Анод корродирует, и катод защищена.

Процесс гальванического состоит в основном из соединительной части, чтобы быть покрыты к отрицательному полюсу источника постоянного тока, а другой кусок металла к положительному полюсу, и погружение как в растворе, содержащем ионы металла, осаждаемого. Часть подключен к отрицательному полюсу становится катодом, а другая часть анода. В общем, анод является частью того же металла, который должен быть покрытием. Металл растворяется на аноде и покрытием на катоде.

Большинство обшивки растворы водного типа. Существует ограниченное использование расплавленных солей или органических жидкостей как растворителей. Неводные растворы используются для осаждения металла с более низким перенапряжений водорода; то есть, атом водорода, а не металл восстанавливается на катоде в присутствии воды.

Для того, чтобы адгезивных покрытий на хранение, поверхность, чтобы быть покрыты должна быть чистой, то есть свободным от всех посторонних веществ, таких как масла и консистентные смазки, а также оксидов или сульфидов. Два существенных шагов очистки и травления.

Три основные методы очистки применяются для удаления жира и приложенные к нему твердых веществ. (1) В очистки растворителем, статьи пройти обезжиривание паров, в котором растворитель, такой как три-или тетрахлорэтилен варят в закрытой системе, и его пары конденсируют на металлических поверхностях. (2) В очистки эмульсии, металлические детали погружают в теплую смесь керосина, смачивающего агента и щелочным раствором. (3) В электролитической очистки, статьи погружают в щелочном растворе, и постоянный ток пропускается между ними, а другой электрод, который обычно сталь. Ультразвуковая чистка также широко используется, особенно для глухих отверстий или передач, упакованных почв. Ультразвуковые волны, введенные в раствор чистящего облегчить и ускорить отряд твердых частиц, внедренных в расщелинах и небольших отверстий.

В процессе травления, оксиды удаляются с поверхности основным металлом. Для стали, теплый, разбавленной серной кислоты используется в крупномасштабных операций, потому что это недорого; , но при комнатной температуре, разбавленную хлористоводородную кислоту также используется для травления, потому что это быстродействующий. Водородное охрупчивание может быть вызвано диффузии водорода в стали (особенно с высоким содержанием углерода сталь) во время травления, а также в некоторых операциях гальванических.

Электрополировка используется, когда тонкий, яркий депозит будет произведено. В этом случае поверхности подложки контуры, по существу скопированы на хранение. Поверхность подложки, следовательно, должны иметь светлое покрытие, которое может быть достигнуто путем электролитической.

Специальные процессы, такие как гальванопластики и анодирования, которые требуются для определенных приложений. Электроформовка представляет собой особый тип обшивки, в котором толстый слой впоследствии удаляется из субстрата, который действует в качестве формы. Способ особенно пригоден для формирования части, которые требуют сложных конструкций на внутренних поверхностях. Важные приложения электро-формирования находятся в производстве граммофонных рекордных мастеров, печатных форм, и некоторых музыкальных инструментов и авторучку шапки, а в волноводов. В анодирования, процесс, связанный с покрытием, оксид наносят на металл, который является анодом в соответствующем растворе. Процесс в основном используется с алюминием, но он может быть применен к бериллий, магний, тантала и титана. Цветные покрытия могут быть получены путем введения красителей.