Определение: металлургические процессы, при проведении которых используется вакуумное оборудование. Идея помещения расплавленного металла в вакуум для удаления из него газов высказывалась неоднократно ещё в XIX столетии, однако тогда невозможно было построить необходимое оборудование. Быстрое развитие вакуумной металлургии началось во второй половине XX века.
Различают операцию вакуумной обработки и собственно процесс вакуумной плавки. В первом случае выплавленный обычным способом металл подвергают вакуумной обработке во время вы-пуска из печи или в разливочном ковше и, таким образом очищают его от газов – дегазируют. Во втором случае и плавку, и разливку металла проводят, сохраняя вакуум. Применяются индукционные, дуговые и электронно-лучевые печи.
Электронно-лучевой способ вакуумной плавки обладает рядом преимуществ по сравнению с другими: плавка проводится в медном тигле, охлаждаемом водой, что позволяет избежать реакций расплава со стенками тигля. В электронно-лучевой печи можно переплавлять все без исключения металлы и сплавы, в т.ч. тугоплавкие и быстро окисляющиеся.
Определение: процессы получения железа и стали непосредственно из рудных материалов, минуя стадию выплавки чугуна в доменных печах. Развитие внедоменного получения железа связано с сокращением запасов коксующихся углей, необходимых для производства кокса, служащего главным топливным материалом для доменной плавки. Из многочисленных методов, предложенных, разработанных и осуществленные в промышленных масштабах в разных странах, наибольшее распространение получила технология производства металлизованных окатышей.
Сырьём для производства окисленных окатышей в этом случае служит суперконцентрат глубокого обогащения железных руд, содержащий 68,5-69,5 % железа. Окисленные окатыши обрабатываются специально подготовленным восстановительным газом температурой около 800 °С в печах шахтного типа. Металлизованные окатыши переплавляются в электропечах для производства стали высокого качества.
Определение: машина для производства металлической проволоки и труб малого диаметра. В. с. состоит из рабочего инструмента – волоки и тянущего устройства, сообщающего обрабатываемому металлу движение через волоку. В зависимости от принципа работы тянущего устройства волочильные станы подразделяются на станы с прямолинейным движением обрабатываемого металла и станы с наматыванием обрабатываемого металла (барабанные). Первые применяются для получения труб, вторые – для проволоки.
Определение: область прикладной электрохимии, охватывающая процессы электролитического осаждения металлов на поверхность металлических и неметаллических изделий. Г. включает: гальваностегию – получение на поверхности изделий прочно связанных ней тонких металлических покрытий и гальванопластику – получение легко отделяющихся, относительно толстых, точных копий с различных предметов, т. н. матриц. Открытие и техническая разработка Г. принадлежат русскому учёному Б. С. Якоби, о чём он доложил 5 октября 1838 г. на заседании Петербургской АН.
Принцип гальванического процесса проиллюстрируем конкретным примером. Для никелирования стального изделия его помещают в ванну с раствором никелевой соли, например сернокислого никеля, и включают в электрическую цепь как катод. Анодом служит никелевая пластина приблизительно такой же площади, как и само стальное изделие. Оба электрода подключают к источнику постоянного тока.
При протекании тока положительные ионы никеля движутся к отрицательному полюсу, т.е. стальному изделию, получают на его поверхности недостающие электроны и осаждаются уже в виде нейтральных атомов. Одновременно на катоде новые атомы никеля превращаются в ионы и переходят в раствор.
Таким образом, в гальванотехнических процессах важную роль играют аноды, основное назначение которых – восполнять в электролите ионы, разряжающиеся на покрываемых изделиях. Аноды не должны содержать примесей, отрицательно влияющих на внешний вид и структуру покрытий.
Все процессы, как гальванопластики, так и гальваностегии протекают в гальванических ваннах. Гальванической ванной называют также состав находящегося в ней электролита. Материалом ванны в зависимости от её размеров и степени агрессивности электролита могут служить: керамика, эмалированный чугун, сталь, футерованная свинцом, органическое стекло и др. Ёмкость ванн колеблется от долей м3 (для золочения) до 10 м3 и более.
Гальваностегия применяется шире, чем гальванопластика; её цель придать готовым изделиям или полуфабрикатам определённые свойства: повышенную коррозионную стойкость (цинкованием, кадмированием, лужением, свинцеванием), износостойкость трущихся поверхностей (хромированием). Г. применяется для защитно-декоративной отделки поверхности (достигается никелированием, хромированием, покрытием драгоценными металлами). По сравнению с издавна применявшимися методами нанесения покрытий (например, погружением в расплавленный металл) гальваностегический метод имеет ряд преимуществ, особенно в тех случаях, когда можно ограничиться незначительной толщиной покрытия.
Технологический прогресс в гальваностегии развивается по пути получения блестящих покрытий, не требующих дополнительной полировки; прогресс в области оборудования заключается раз-работке и внедрении агрегатов для механической подготовки поверхности и нанесения покрытий, включая все вспомогательные операции, вплоть до нанесения покрытий на непрерывно движущуюся полосу с последующей штамповкой изделий (например, автомобильные кузова, консервная тара и др.). Отраслями промышленности, в которых гальваностегия имеет значительный удельный вес, являются автомобилестроение, авиационная, электронная промышленность и др.
Гальванопластика отличается от гальваностегии главным об-разом методами подготовки поверхности предметов-матриц и большей толщиной наращиваемого металла (в десятки и сотни раз). Матрицы бывают металлические и неметаллические. Преимущества металлических матриц заключаются в более лёгкой подготовке поверхности (чаще методом оксидирования) и возможности снятия большего количества копий. Наиболее распространена медная гальванопластика, меньше – железная и никелевая. Основная область применения гальванопластики – полиграфия.
Определение: основной способ переработки природного железорудного сырья с получением чугуна (иногда ферросплавов и лигатур). Доменная плавка как процесс и доменная печь как агрегат сформировались в конце раннего Средневековья и уже в течение более 500 лет не изменяют своей сущности, сохраняя следующие технические и технологические особенности:
- шахтный принцип конструкции;
- непрерывный характер процесса;
- противоточное движение шихты и газа;
- наличие в одном агрегате зон твердого, пластичного и жидкого состояния.
Сущность доменного процесса состоит в восстановлении железа из оксидов и получении расплавленного науглероженного металла (чугуна) и шлака, которые легко отделяются друг от друга вследствие различия в плотностях (плотность чугуна примерно в 2,5 раза превышает плотность шлака).
В любой момент времени доменная печь заполнена железосодержащими материалами: твердыми (в шахте, распаре и на колошнике), размягченными (в заплечиках, распаре и нижней части шахты), жидкими (в горне и металлоприемнике) и коксом, который остается твердым во всем объеме печи. В нижней части печи кокс формирует своеобразную «насадку», которая обеспечивает необходимый газодинамический режим плавки, полноту протекания процессов восстановления железа и науглероживания металла.
В горне печи располагаются отверстия для выпуска жидких продуктов плавки (летки) и для ввода во внутреннее пространство печи дутья (фурмы). Доменное дутье в общем случае представляет собой воздух (иногда обогащенный кислородом), нагретый до 1000-1350°С, и топливно-восстановительные добавки - природный газ, пылеугольное топливо (ПУТ), мазут и т.п., которые подаются в печь под давлением до 500 кПа (изб.). В горне печи формируется окислительная зона, в которой происходят реакции горения кокса и топливно-восстановительных добавок к дутью, в результате чего получается газ, состоящий из азота, оксида углерода и водорода. В окислительной зоне достигается самый высокий в печи уровень температур (2000-2500°С). Образовавшийся в окислительной зоне газ направляется вверх навстречу опускающимся шихтовым материалам и проходит печь в течение 3-12 сек. По мере продвижения газа наверх печи его температура, количество и состав изменяются. В наиболее значительном количестве к газу добавляется оксид углерода, образующийся в результате реакций восстановления оксидов железа, кремния, фосфора, марганца и др. элементов углеродом коксовой насадки. Состав газа меняется прежде всего вследствие протекания реакций восстановления, в результате чего СО превращается в СО2, а Н2 – в Н2О. Нагревая шихту, газ охлаждается до температуры 100-300°С.
Выходящий из доменной печи газ является важным энергетическим сырьем, применяемым в различных металлургических печах и ТЭС.
Опускание шихтовых материалов происходит вследствие освобождения пространства в нижней части печи в результате сгорания кокса у фурм, плавления железорудных материалов и естественной «уминки» шихты.
Шихтовые материалы загружаются в доменную печь периодически и время их пребывания в печи составляет 5-8 часов. Воспринимая тепло от газов, шихтовые материалы постепенно нагреваются, при этом протекают процессы удаления влаги, разложения карбонатов и восстановления оксидов железа оксидом углерода и водородом.
При температурах около 1200°С начинается размягчение, а затем плавление материалов с образованием чугуна и шлака. Шлак формируется из пустой породы железорудных материалов, золы кокса и флюса (если он используется при плавке), он является главным регулятором химического состава чугуна.
Формирование состава чугуна происходит в процессе стекания капель металлического расплава по коксовой насадке и взаимодействия со шлаком. Температура чугуна на выпуске составляет обычно 1380-1420°С, шлака – 1450-1500°С.
Жидкие продукты плавки выпускают из печи периодически (по мере накопления). Доменная печь является одним из наиболее эффективных материалосберегающих агрегатов; коэффициент извлечения железа в чугун составляет 99,5-99,8 %.
Доменная печь занимает головное положение в структуре металлургического предприятия. Качество производимого в доменной плавке чугуна определяет параметры последующего сталеплавильного передела, доменный газ служит основой энергетического хозяйства предприятия, в доменной печи утилизируется (через агломерационное производство) большая часть собственных отходов металлургического производства. Доменное производство является практически безотходным, т.к. доменный шлак представляет собой самостоятельную готовую продукцию, пользующуюся спросом не меньшим, чем чугун, а доменные шламы и пыли являются постоянным компонентом шихты агломерационного процесса.
Эколого-экономическая эффективность реновации технических изделий
Сжиженный природный газ
Ветроэнергетика в России, развитие технологии в ветроэнергетике
Как правильно согнуть металлический квадрат
Сталь с полимерным покрытием
Топливо из ТБО
«Дредноуты» и «крупповские пушки»
Преимущества получения ферромарганца в электропечах
Проблемы производства доменных ферросплавов
Музей истории МИСиС. Металлургия – кузница победы
Доменная печь Лиенсхютте (Lienshytte blast-furnace)
Железоделательный завод Энгельсберг (Engelsbergs bruk)
Маша и компания - Таланты
Маша и компания - Игры на природе
Легенды огня и металла Часть 3. Мушкет
