- •Введение Важнейшие проблемы народного хозяйства России
- •Улучшение качественных характеристик
- •Снижение себестоимости производимой промышленной продукции
- •3. Расширение масштабов технического перевооружения промышленных предприятий
- •Тема 1. Системный подход в управлении промышленными технологиями и инновациями
- •Конкурентные преимущества российской экономики.
- •Роль технологии и технологической инфраструктуры в современной экономике. Наукоемкая продукция и макротехнологии. Пути интеграции в мировой рынок наукоемкой продукции.
- •1.2. Промышленные технологии и технический прогресс
- •Физический эффект и его модель
- •Основные закономерности проявления физических эффектов
- •Модель физического эффекта
- •1.3. Конкурентоспособность промышленной продукции и пути ее достижения Потребительские свойства и цена продукции
- •Классификация технологий: по функциональному составу – технологии заготовительного, основного и вспомогательного производства
- •Классификация технологий по отраслям народного хозяйства
- •Тема 2. Конструкторская и технологическая подготовка производства
- •1. Конструкторская подготовка производства на основе cad/cam систем: классификация сапр, технические возможности, критерии выбора
- •2. Технологическая подготовка производства на основе cad/cam систем: классификация сапр, технические возможности, критерии выбора
- •Создание системы pdm на предприятии:
- •Тема 3. Промышленные технологии в машиностроении
- •3.1. Технологии переработки сырья и производство промышленных материалов Виды природных ресурсов, их запасы
- •Топливно-энергетическое сырье
- •Металлы
- •Понятие промышленных материалов
- •Стали, классификация сталей, свойства сталей
- •Маркировка стали:
- •Чугуны, классификация чугунов, свойства
- •Цветные сплавы, область применения и свойства
- •Методы и средства определения физико-механических характеристик сталей и сплавов
- •Методика выбора материала
- •Пластмассы: типы, состав, методы получения
- •Керамика, основные виды и область применения
- •Технические керамики
- •Огнеупоры
- •Применение алюминиевых керамик
- •Особенности промышленных технологий металлургического комплекса Доменное производство
- •Продукты доменной плавки
- •Производство стали Сущность процесса
- •Способы выплавки стали
- •Производство стали в электропечах
- •Дуговая плавильная печь.
- •Индукционные тигельные плавильные печи
- •Разливка стали
- •Способы повышения качества стали
- •Прокат и его производство
- •Способы прокатки
- •Технологический процесс прокатки
- •Основы порошковой металлургии
- •1. Основные свойства и классификация металлокерамических материалов
- •2. Получение металлических порошков
- •3. Получение неметаллических порошков
- •4. Формообразование заготовок и изделий из порошков
- •Проблема переработки промышленных отходов, рециклинг
- •3.2. Технологии механической, электро-физической, электро-химической и др. Видов обработки в машиностроении Машина – как объект производства. Классификация машин
- •Качество машин
- •Изделие и его элементы
- •Производственный процесс изготовления машины
- •Технологический процесс, классификация технологических процессов по ес тпп
- •Технологическая операция. Структура технологической операции
- •Заготовительное производство. Основные технологии получения заготовок: литье, ковка, штамповка Способы изготовления заготовок Выбор метода и способа получения заготовки
- •Общие принципы выбора заготовки
- •Способы изготовления отливок Изготовление отливок в песчаных формах
- •Литье в оболочковые формы
- •Литье по выплавляемым моделям
- •Литье в металлические формы
- •Изготовление отливок центробежным литьем
- •Литье под давлением
- •Изготовление отливок электрошлаковым литьем
- •Изготовление отливок непрерывным литьем
- •Способы обработки металлов давлением
- •Классификация процессов обработки давлением
- •Операции ковки
- •Предварительные операции
- •Основные операции
- •Горячая объемная штамповка
- •Формообразование при горячей объемной штамповке
- •Механическая обработка металлов и сплавов
- •Движения для осуществления процесса резания и схема обработки
- •Режим резания и геометрия срезаемого слоя
- •Инструмент для формообразования поверхностей деталей машин
- •Влияние углов резца на процесс резания
- •Физические закономерности (явления) процесса резания
- •1) Стружкообразование и виды стружек.
- •2) Усадка стружки
- •3) Силы резания
- •4) Наростообразование
- •5) Наклеп (упрочнение)
- •6) Тепловыделения в зоне резания
- •7) Трение, износ и стойкость инструмента
- •8) Вибрации при резании металлов
- •9. Точность и качество обработанной поверхности.
- •10. Производительность и выбор режима резания
- •11. Инструментальные материалы
- •Рассмотрим каждую группу материалов подробнее.
- •Металлорежущие станки
- •Классификатор металлорежущих станков ( по энимс)
- •Обработка заготовок на токарных станках
- •1. Типы станков токарной группы
- •Карусельные станки
- •Револьверные станки
- •Токарные автоматы и полуавтоматы
- •1.Станина. 2. Коробка подач. 3. Передняя бабка.
- •3. Типы токарных резцов
- •4. Принадлежности к токарным станкам
- •5. Способы закрепления заготовок
- •6. Работы, выполняемые на токарных станках
- •Обработка заготовок на фрезерных станках
- •1. Особенности процесса фрезерования
- •2. Работы, выполняемые на фрезерных станках.
- •3. Типы фрез.
- •4. Элементы режима резания.
- •5. Машинное время при фрезеровании
- •6. Схемы цилиндрического фрезерования
- •7. Типы фрезерных станков
- •8. Принадлежности к фрезерным станкам
- •9. Делительные головки
- •Обработка на сверлильных и расточных станках
- •1. Работы, выполняемые на сверлильных станках
- •2. Конструкции и геометрия осевых инструментов
- •1) Сверла
- •2) Зенкеры
- •3) Развертки.
- •3. Элементы режима резания
- •4. Типы сверлильных расточных станков
- •Обработка на строгальных, долбежных и протяжных станках
- •1. Особенности процессов строгания, долбления и протягивания
- •2. Строгание и долбление
- •2) Элементы режима резания
- •3. Протягивание
- •4. Станки строгально-протяжной группы
- •Зубонарезание
- •1. Методы нарезания зубчатых колес.
- •2. Схемы обработки методом копирования
- •1) Схема нарезания дисковой модульной фрезой
- •3) Схема нарезания зубодолбежной головкой
- •3. Схемы обработки зубчатых колес методом обкатки
- •1) Схема нарезания червячной фрезой
- •2) Схема нарезания зубодолбяком
- •3) Схема зубострогания
- •Шлифование
- •1. Особенности процесса шлифования
- •2. Характеристика и маркировка абразивного инструмента
- •1) Абразивные материалы
- •2) Зернистость абразивных материалов
- •3) Связка абразивных инструментов
- •4) Твердость абразивных инструментов
- •5) Структура абразивного инструмента
- •6) Классы точности и неуравновешенности шлифовальных кругов
- •7) Форма и размеры абразивного инструмента
- •8) Маркировка шлифовальных кругов
- •3. Основные схемы шлифования
- •1) Круглое шлифование
- •2) Плоское шлифование
- •3) Профильное шлифование
- •4. Шлифовальные станки
- •Отделочные методы обработки
- •1. Обработка абразивными инструментами
- •2. Методы отделки зубьев зубчатых колес
- •3. Обработка методами пластического деформирования
- •Электрохимические и электрофизические методы размерной обработки
- •1. Электрохимические методы
- •2. Электроэрозионные методы
- •3. Ультразвуковая обработка
- •4. Лучевые методы
- •3.3. Автоматизация технологических процессов и производств термины и определения гибких производственных систем
- •Классификация гпс
- •Гибкость гап
- •Cтруктура и уровни асу
- •Основные функции эвм в развитых гибких производствах:
- •Программное управление оборудованием
- •Различают 3 вида dnc - систем
- •Оперативное планирование гпс
- •Тема 4. Промышленные технологии топливно-энергетического комплекса Перспективы развития топливно-энергетического комплекса
- •1. Нефтяной комплекс
- •Нефтедобывающая промышленность
- •Нефтеперерабатывающая промышленность
- •Развитие транспортной инфраструктуры нефтяного комплекса
- •3. Газовая промышленность
- •5. Электроэнергетика
- •6. Атомная энергетика и ядерно-топливный цикл
- •7. Возобновляемые источники энергии и местные виды топлива
- •Тема 5. Наукоемкие промышленные технологии Нанотехнологии
- •История развития нанотехнологии.
- •Основные достижения нанотехнологии.
- •2. Наночастицы
- •3. Новейшие достижения
- •3. Промышленность и сельское хозяйство. Экология.
- •4. Освоение космоса. Информационные и военные технологии.
- •Тема 6. Основы проектирования и управления производственными системами
- •1.1. Организационные технологии проектирования производственных систем
- •Формы проектирования в зависимости от типа производства
- •Методы организационного проектирования производственной системы (пс)
- •Характеристика типов производства
- •Характеристики различных типов производства
Продукты доменной плавки
Основным продуктом доменной плавки является чугун.
Передельный чугун предназначается для дальнейшего передела в сталь. На его долю приходится 90 % общего производства чугуна. Обычно такой чугун содержит 3,8…4,4 % углерода, 0,3…1,2 % кремния, 0,2…1 % марганца, 0,15…0,20 % фосфора, 0,03…0,07 % серы.
Литейный чугун применяется после переплава на машиностроительных заводах для получения фасонных отливок.
Кроме чугуна в доменных печах выплавляют
Ферросплавы – сплавы железа с кремнием, марганцем и другими элементами. Их применяют для раскисления и легирования стали.
Побочными продуктами доменной плавки являются шлак и доменный газ. Из шлака изготовляют шлаковату, цемент, удобрения (стараются получить гранулированный шлак, для этого его выливают на струю воды). Доменный газ после очистки используется как топливо для нагрева воздуха, вдуваемого в печь.
Производство стали Сущность процесса
Стали – железоуглеродистые сплавы, содержащие практически до 1,5% углерода, при большем его содержании значительно увеличиваются твёрдость и хрупкость сталей и они не находят широкого применения.
Основными исходными материалами для производства стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап). Содержание углерода и примесей в стали значительно ниже, чем в чугуне. Поэтому сущность любого металлургического передела чугуна в сталь – снижение содержания углерода и примесей путем их избирательного окисления и перевода в шлак и газы в процессе плавки.
Железо окисляется в первую очередь при взаимодействии чугуна с кислородом в сталеплавильных печах:
.
Одновременно с железом окисляются кремний, фосфор, марганец и углерод. Образующийся оксид железа при высоких температурах отдаёт свой кислород более активным примесям в чугуне, окисляя их.
Процессы выплавки стали осуществляют в три этапа.
Первый этап – расплавление шихты и нагрев ванны жидкого металла. Температура металла сравнительно невысокая, интенсивно происходит окисление железа, образование оксида железа и окисление примесей: кремния, марганца и фосфора.
Наиболее важная задача этапа – удаление фосфора. Для этого желательно проведение плавки в основной печи, где шлак содержит . Фосфорный ангидридобразует с оксидом железа нестойкое соединение. Оксид кальция– более сильное основание, чем оксид железа, поэтому при невысоких температурах связываети переводит его в шлак:
.
Для удаления фосфора необходимы невысокие температура ванны металла и шлака, достаточное содержание в шлаке . Для повышения содержанияв шлаке и ускорения окисления примесей в печь добавляют железную руду и окалину, наводя железистый шлак. По мере удаления фосфора из металла в шлак, содержание фосфора в шлаке увеличивается. Поэтому необходимо убрать этот шлак с зеркала металла и заменить его новым со свежими добавками.
Второй этап – кипение металлической ванны – начинается по мере прогрева до более высоких температур. При повышении температуры более интенсивно протекает реакция окисления углерода, происходящая с поглощением теплоты:
.
Для окисления углерода в металл вводят незначительное количество руды, окалины или вдувают кислород.
При реакции оксида железа с углеродом, пузырьки оксида углерода выделяются из жидкого металла, вызывая «кипение ванны». При «кипении» уменьшается содержание углерода в металле до требуемого, выравнивается температура по объёму ванны, частично удаляются неметаллические включения, прилипающие к всплывающим пузырькам, а также газы, проникающие в пузырьки. Все это способствует повышению качества металла. Следовательно, этот этап - основной в процессе выплавки стали.
Также создаются условия для удаления серы. Сера в стали находится в виде сульфида (), который растворяется также в основном шлаке. Чем выше температура, тем большее количество сульфида железарастворяется в шлаке и взаимодействует с оксидом кальция:
Образующееся соединение растворяется в шлаке, но не растворяется в железе, поэтому сера удаляется в шлак.
Третий этап – раскисление стали заключается в восстановлении оксида железа, растворённого в жидком металле. При плавке повышение содержания кислорода в металле необходимо для окисления примесей, но в готовой стали кислород – вредная примесь, так как понижает механические свойства стали, особенно при высоких температурах.
Сталь раскисляют двумя способами: осаждающим и диффузионным. Осаждающее раскисление осуществляется введением в жидкую сталь растворимых раскислителей (ферромарганца, ферросилиция, алюминия), содержащих элементы, которые обладают большим сродством к кислороду, чем железо. В результате раскисления восстанавливается железо и образуются оксиды: , которые имеют меньшую плотность, чем сталь, и удаляются в шлак.
Диффузионное раскисление осуществляется раскислением шлака. Ферромарганец, ферросилиций и алюминий в измельчённом виде загружают на поверхность шлака. Раскислители, восстанавливая оксид железа, уменьшают его содержание в шлаке. Следовательно, оксид железа, растворённый в стали переходит в шлак. Образующиеся при этом процессе оксиды остаются в шлаке, а восстановленное железо переходит в сталь, при этом в стали снижается содержание неметаллических включений и повышается ее качество .
В зависимости от степени раскисления выплавляют стали:
а) спокойные,
б) кипящие,
в) полуспокойные.
Спокойная сталь получается при полном раскислении в печи и ковше.
Кипящая сталь раскислена в печи неполностью. Ее раскисление продолжается в изложнице при затвердевании слитка, благодаря взаимодействию оксида железа и углерода: , образующийся оксид углеродавыделяется из стали, способствуя удалению из стали азота и водорода, газы выделяются в виде пузырьков, вызывая её кипение. Кипящая сталь не содержит неметаллических включений, поэтому обладает хорошей пластичностью.
Полуспокойная сталь имеет промежуточную раскисленность между спокойной и кипящей. Частично она раскисляется в печи и в ковше, а частично – в изложнице, благодаря взаимодействию оксида железа и углерода, содержащихся в стали.
Легирование стали осуществляется введением ферросплавов или чистых металлов в необходимом количестве в расплав. Легирующие элементы, у которых сродство к кислороду меньше, чем у железа (), при плавке и разливке не окисляются, поэтому их вводят в любое время плавки. Легирующие элементы, у которых сродство к кислороду больше, чем у железа (), вводят в металл после раскисления или одновременно с ним в конце плавки, а иногда в ковш.