- •1. Естествознание.
- •2. Естествознание – основа современных наукоёмких технологий.
- •3. Инновации.
- •8. Законы сохранения количества движения (импульса), энергии и момента количества движения, их применение в технике и технологиях.
- •9. Применение фазовых переходов в технике и технологиях.
- •10. Элементная база компьютера.
- •11. Основные представления современной химии.
- •12. Взаимосвязь атомно-молекулярного строения и химических свойств веществ.
- •13. Химические связи, химическое равновесие и принцип Ле Шателье.
- •14. Естественно-научные основы лазерных технологий.
- •15. Современные представления об эволюции Вселенной, галактик, звезд и звездных систем.
- •16. Солнечная система.
- •19. Основные понятия термодинамики.
- •21 Электрический заряд и электрическое поле, законы электростатики и их применение в технике и технологиях.
- •22. Электрический ток и магнитное поле и их применение в технике и технологиях.
- •23. Геометрическая оптика и волновая теория света.
- •24. Металлургические технологии.
- •25. Классификация двигателей и принципы их работы.
- •26. Информационные технологии.
- •27. Энергетическое машиностроение.
- •28. Наночастицы.
- •29. Машиностроительные технологии.
- •30. Основные научные достижения в биологии и генетике.
- •32. Биотехнологии – прикладное направление современной биологии.
- •35. Транспортные технологии.
- •36. Научные методы исследования.
- •37. Сознание и интеллект.
- •Вторые вопросы
- •1. Формы движения материи. Потенциальная и кинетическая энергии, их природа и взаимопревращение.
- •2. Технологии лёгкой промышленности.
- •3. Сельскохозяйственные и лесные технологии.
- •4. Добывающая и перерабатывающая промышленность. Инновации в добывающей и перерабатывающей промышленности.
- •5. Сущность процесса измерения.
- •6. Использование достижений естественных наук в приборостроении. Приборостроение.
- •7. Звуковые волны.
- •8. Строительные материалы. Технологии производства строительных материалов.
- •9. Простые машины (рычаг, блок, наклонная плоскость, клин).
- •10. Классы точности измерительных приборов. Измерительные технологии.
- •11. Промышленная переработка топлива (коксование угля, крекинг нефти, переработка нефти методом ректификации).
- •12. Тепловая машина.
- •13. Физические эффекты (эффект эжекции, гироскопический эффект, центробежная сила, эффект Доплера, акустическая кавитация, диффузия, гидростатическое давление) в машиностроении.
- •14. Эффект Доплера и его применение в технике и технологиях.
- •15. Выделение информации на фоне помех.
- •16. Квантовые эффекты в микромире.
- •17. Новые технологии передачи и хранения информации.
- •18. Физические основы акустики. Эволюция средств звукозаписи и воспроизведения звука.
- •19. Основные закономерности цепей постоянного тока.
- •20. Основные закономерности цепей переменного тока..
- •23. Взаимодействие электромагнитного поля и движущегося заряда. Сила Лоренца. Принцип действия электрогенераторов.
- •24. Электромагнитное излучение и его природа.
- •25. Свойства металлов (электропроводность, звукопроводность, твёрдость, пластичность, ковкость, плавкость, плотность).
- •26. Сущность параметров давления и температуры, их влияние на фазовое состояние вещества, использование на практике, в технике и технологиях.
- •27. Источники энергии.
- •28. Ядерная энергия и проблемы ее использования. Термоядерный синтез. Энергоэффективные технологии.
- •29. Поведение веществ в электрических полях. Диэлектрики и пьезоэлектрики и их применение технике и технологиях.
- •30. Поведение веществ в магнитных полях. Ферромагнетики и ферриты и их применение технике и технологиях.
- •31. Новые материалы. Синтетические материалы. Полимерные материалы. Термопласты и реактопласты, эластомеры, пластмассы и их применение технике и технологиях.
- •32. Производство металлов (сталь, чугун, алюминий).
- •33. Радиоактивность и закон радиоактивного распада.
- •34. Энергосберегающие технологии.
- •35. Промышленные биотехнологии. Производство лекарственных препаратов, продуктов питания.
- •36. Топливные элементы.
- •37. Электрогенератор. Электродвигатель. Применение их в технике и технологиях.
32. Производство металлов (сталь, чугун, алюминий).
Способы производства стали
Кислородно-конвертерный способ
Первое использование кислородно-конвертерного способа приходится на пятидесятые годы двадцатого столетия. В процессе производства стали, чугун продувают в конвертере чистым кислородом. При этом, процесс происходит без затраты топлива. Стоит отметить, что кислородно-конвертерный способ получения стали является наиболее актуальным на сегодняшний день.
Мартеновский способ
В процессе производства стали мартеновским способом, участвует специальная отражательная печь. Для того чтобы нагреть сталь до нужной температуры (2000 градусов), в печь вводят дополнительное тепло с помощью регенераторов. Это тепло получают за счет сжигания топлива в струе нагретого воздуха. Обязательное условие – топливо должно полностью сгорать в рабочем пространстве. Особенностью мартеновского способа производства стали является то, что количество кислорода, подаваемого в печь, превышает необходимый уровень. Это позволяет создать воздействие на металл окислительной атмосферы.
Электросталеплавильный способ
В результате электросталеплавильного способа, получают сталь высокого качества. Процесс этот происходит в специальных электрических печах. Основной принцип электросталеплавильного способа производства стали – использование электроэнергии для нагрева металла. Механизм производства следующий: в результате горения нагревательного элемента, выделяется тепло, за счет преобразования электроэнергии в тепловую энергию. Важно отметить, что процесс выплавки связан с выработкой шлаков.
Давайте подробнее остановимся на способе производства особо чистой стали, а так же жаропрочных сплавов. Суть способа состоит в выплавке в вакуумных печах. После такой выплавки, сталь дополнительно переплавляют вакуумным дуговым переплавом
Чугуном называют сплав железа с углеродом, содержащий более 2% С.
Выплавку чугуна из железной руды производят в доменных печах. Внутренние части доменной печи выкладывают огнеупорным шамотным кирпичом.
Шихта, т. е. руда, топливо и флюс, подается из бункера подъемником 1 в засыпной аппарат колошника 2, откуда и поступает во внутреннюю полость печи. Выпуск расплавленного чугуна производится через отверстие — чугунную летку, выше которой расположена шлаковая летка, через которую выпускают жидкий шлак.
Воздух, необходимый для получения чугуна, вдувается под давлением в подогретом состоянии (до 1200° С) в фурмы 7 (12— 18 шт.), проходя по кольцевой трубе 6, расположенной выше [давление воздуха у фурм до 350 кн/м2 (3,5 кГ/см2)]. Доменный («колошниковый») газ отводится через трубы 3 в очистительные устройства, так как он в дальнейшем используется как топливо для нужд доменного производства и других целей.
Производство алюминия
Основным сырьем для производства алюминия служат бокситы. К важнейшим алюминиевым рудам относятся также алунит и нефелин.
Алюминий получают из оксида алюминия Al2O3 электролитическим методом. Используемый для этого оксид алюминия должен быть достаточно чистым. Очищенный Al2O3 получают переработкой природного боксита.
Основное исходное вещество для производства алюминия - оксид алюминия. Необходимо снизить температуру плавления оксида алюминия хотя бы до 1000 oC. Такой способ параллельно нашли француз П. Эру и американец Ч. Холл. Они обнаружили, что глинозем хорошо растворяется в раплавленном криолите - минерале состава AlF3 .3NaF. Этот расплав и подвергают элктролизу при температуре всего около 950 oC на алюминиевых производствах. Запасы криолита в природе незначительны, поэтому был создан синтетический криолит, что существенно удешевило производство алюминия.
Гидролизу подвергают расплавленную смесь криолита Na3 [AlF6 ] и оксида алюминия. Смесь, содержащая около 10 весовых процентов Al2O3 , плавится при 960 oC и обладает электропроводностью, плотностью и вязкостью, наиболее благоприятствующими проведению процесса. Для дополнительного улучшения этих характеристик в состав смеси вводят добавки AlF3, CaF2 и MgF2. Благодаря этому проведение электролиза оказывается возможным при 950 oC .