Производство цинка и его сплавов. Способы обработки металлов давлением

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Институт  материаловедения и металлургии

Кафедра  «Обработка металлов давлением»

 

 

 

 

 

 

 

                                 Оценка________________

 

                                                                                                      

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Введение в специальность»

на тему: «Производство цинка и его сплавов. Способы обработки

 металлов  давлением»

 

 

 

 

 

 

Преподаватель профессор, д.т.н.                                Богатов А.А.

 

 

 

 

Студент гр. Мт -130801-КУ                                        Бочковский Д.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург 2013 г.

 

СОДЕРЖАНИЕ.

1. Введение………………………………………………………………………………………………..3стр.

2. История развития металлургии  и металлургического образования  на Урале. Подготовка персонала  для металлургических предприятий………………………………………………………………….....4стр.

    2.1 Основатель Уральской  научно-педагогической школы по  обработке металлов давлением…4стр.

    2.2 Развитие теории обработки  металлов давлением и работа  на заводах………………………...6стр.

    2.3 Создание новых методов  расчета формоизменения и силы  деформации……………………..9стр.

3. Сплавы………………………………………………………………………………………………...11стр.

4. Свойства и деформация металлов  и сплавов……………………………………………………….13стр.

    4.1 Физико-химические и  физико-механические свойства металлов и сплавов………………...13стр.

    4.2 Механические свойства  металлов и сплавов…………………………………………………..15стр.

    4.3 Деформация металлов  и сплавов……………………………………………………………….18стр.

    4.4 Возврат и рекристаллизация…………………………………………………………………....19стр.

5. Основы металлургии………………………………………………………………………………..21стр.

    5.1 Принципиальные основы  производства металлов……………………………………………21стр.

    5.2 Руды, подготовка руд  к металлургическому переделу  ………………………………………22стр.

          5.2.1 Дробление  и измельчение руд……………………………………………………………24стр.

          5.2.2 Грохочение  и классификация…………………………………………………………….25стр.

          5.2.3 Обогащение  руд…………………………………………………………………………...25стр.

          5.2.4 Обжиг  руд………………………………………………………………………………….28стр.

          5.2.5 Усреднение………………………………………………………………………………...29стр.

          5.2.6 Окусковывание……………………………………………………………………………30стр.

6. Основы технологии производства  важнейших металлов и сплавов…………………………….31стр.

    6.1 Производство железа - чугунов и сталей……………………………………………………...31стр.

          6.1.1 Рудная  база черной металлургии………………………………………………………...32стр.

          6.1.2 I стадия - подготовка железных руд к плавке…………………………………………...32стр.

          6.1.3 II стадия - доменное производство……………………………………………………….33стр.

          6.1.4 III стадия – сталеплавильное производство……………………………………………...36стр.

          6.1.5 IV стадия – методы повышения качества стали…………………………………………47стр.

    6.2 Производство алюминия………………………………………………………………………...49стр.

          6.2.1 Рудная  база…………………………………………………………………………………49стр.

          6.2.2 II стадия – получение А12О3………………………………………………………………50стр.

          6.2.3 III стадия – получение металлического алюминия……………………………………...52стр.

          6.2.4 IV стадия – Получение чистого алюминия………………………………………………53стр.

    6.3 Производство меди………………………………………………………………………………54стр.

          6.3.1 Рудная  база…………………………………………………………………………………54стр.

          6.3.2 I стадия – механическое обогащение…………………………………………………….54стр.

          6.3.3 II стадия – выплавка штейна (химическое  обогащение)……………………………….54стр.

          6.3.4 III стадия – получение черновой меди…………………………………………………...57стр.

          6.3.5 IV стадия – получение чистой меди……………………………………………………...58стр.

    6.4 Производство титана……………………………………………………………………………59стр.

          6.4.1 I стадия – получение ильменитовых руд………………………………………………...60стр.

          6.4.2 II стадия – химическое обогащение……………………………………………………...60стр.

          6.4.3 II стадия – получение чистых TiCl4 и ТО2……………………………………………….60стр.

7. Потребительские свойства некоторых  металлов и сплавов. Область применения……………..64стр.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………………………………....69стр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

Абсолютное большинство изделий, машин, сооружений, которыми пользуется человек, изготовлено из металлов. Это машиностроение: автомобильный, железнодорожный, авиационный, водный и трубный виды транспорта, станки, сельскохозяйственные машины; приборостроение: аппаратура связи, радиоэлектроники и др.; объекты энергетики: атомные, тепло- и гидроэлектростанции, линии электропередач, предприятия нефтегазового комплекса, магистральные газо- и нефтепроводы; объекты промышленного и гражданского строительства, а также многие предметы быта. Без металлов жизнь современного человека невозможна.

Такая всеобъемлющая роль металлов обусловлена не только тем, что они составляют большинство элементов, существующих в природе - 90 из 108, но, главным образом, благодаря многообразию их свойств, позволяющих удовлетворять разнообразные требования потребителей. Не прекращается разработка сплавов с новыми, уникальными физическими и химическими свойствами.

Почти все металлы активно вступают в химические взаимодействия с другими элементами, в связи с чем в природе металлы, как правило, находятся в виде разнообразных химических соединений, к тому же смешанных с другими, не содержащими данного металла, соединениями. Такие природные вещества, служащие исходным сырьем для получения металлов, называют рудами.

Металлургия (от греческого metallurgeo) - в первоначальном значении - искусство извлечения металлов из руд.

В современном, более широком смысле металлургия - область науки и техники и отрасль промышленности, занимающаяся извлечением металлов из руд, переработкой металлоотходов и изготовлением из полученных металлов и сплавов разнообразных металлических изделий. В наши дни металлургическое производство представляет сложный комплекс разнообразных технологий, которые можно разделить на три этапа:

1. - подготовка добытой из недр земли руды, её обогащение с целью повышения технических и экономических показателей при дальнейшей металлургической переработке;
2. - извлечение металла из руды методами высоко- и низкотемпературной металлургии; производство сплавов;
3. - изготовление из металлов и сплавов изделий способами обработки давлением, литья и сварки, улучшение свойств металлов и сплавов путем термической, термомеханической, химикотермической обработки.

В качестве примера ниже приведена типичная схема металлургического передела железных руд.

             Металлургические процессы применяются также для производства полупроводников и некоторых неметаллов (кремния, фосфора, серы, мышьяка, германия, селена, теллура и др.).

 Объем производства черных металлов в значительной степени определяет уровень технического развития той или иной страны.

Большое значение в современной технике имеют и цветные металлы, которые широко применяют во всех отраслях народного хозяйства: в машиностроении, самолетостроении, радиомеханике и электронике. Все большее производство и применение цветных металлов в технике объясняется их физико-механическими и другими свойствами, которыми не обладают черные металлы и сплавы. Металлы в чистом виде применяются очень редко, за исключением меди и алюминия. Эти металлы используются в основном в электротехнической промышленности, как проводники электрического тока. Чистые металлы широко используются как компоненты (легирующие элементы) для получения сплавов. К таким металлам относятся медь, алюминий, магний, никель, титан, вольфрам, а также бериллий, германий, кремний. Наша страна имеет мощную черную и цветную металлургию, обеспечивающие потребности промышленности, энергетики, сельского хозяйства и транспорта в металле. Развитие металлургии идет по пути совершенствования способов плавки и разливки металла, механизации и автоматизации производства, внедрения новых энерго- и материалосберегающих, экологически безопасных технологических процессов, обеспечивающих улучшение технико-экономических показателей и качества выпускаемой продукции.

 

 

2. История развития металлургии и металлургического образования на Урале. Подготовка персонала для металлургических предприятий

 

В начале 20-х годов страна остро нуждалась в инженерных кадрах. Необходимо было восстанавливать пришедшие в упадок во время гражданской войны металлургические заводы, а также претворять в жизнь грандиозные планы строительства новых гигантов тяжелой индустрии, позднее создавших Уралу славу "опорного края державы". В 1923 году  на химико-металлургическом факультете Уральского политехнического института была создана кафедра прокатки. Руководителем кафедры стал выпускник Санкт-Петербургского горного института, талантливый инженер Аким Филиппович Головин (1880-1949). Он имел большой практический опыт работы на заводах Нижнетагильского горного округа в должности начальника производственного и технического отделов и некоторое время преподавал в Нижнетагильском горнозаводском училище, а позднее в Уральском горнозаводском техникуме.  

 

2.1. Основатель Уральской научно-педагогической школы

по обработке металлов давлением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Головин Аким Филиппович

                  (1880 – 1949 гг.)

 

 

 

 

Аким Филиппович Головин родился 09.09.1880 в с. Дмитриевское Коротоякского уезда Воронежской губернии. Выпускник Санкт-Петербургского горного института (1909), инженер-металлург, д-р техн. наук (1938), профессор (1926). Лауреат Сталинской премии (1943), Заслуженный деятель науки и техники РСФСР (1943). Награжден орденом Ленина (1944). В 1900-1902 г.г - учитель; в 1909-1910 гг. - практикант на Путиловском заводе; в 1910 - 1916 гг. преподаватель в Санкт-Петербургском ремесленном училище; в 1916-1920 гг. - инженер, заведующий металлургическим производством, начальник технического отдела в Управлении заводов Нижне-Тагильского горного округа; в 1920-1923 гг. - профессор Уральского политехнического института; в 1923-1949 - заведующий кафедрой "Обработка металлов давлением".

Ему принадлежит энергетическая трактовка и разработанные им кинематически возможные течения металла для различных процессов прокатки и ковки. Разработан метод смещенных объемов и введено понятие о логарифмических деформациях, исследованы закономерности изменения коэффициента уширения и опережения металла при прокатке, разработана теория точности прокатываемого листа. Метод "соответственной полосы", предложенный им для расчета калибровки валков прокатных станов, нашел широкое признание у заводских калибровщиков. Он один из авторов пусковых калибровок валков новых прокатных станов, построенных в СССР в годы первых пятилеток, разработчик технологии прокатки электродной проволоки для сварки брони, листового металла для артиллерийских снарядов и гильз стрелкового оружия, труб для стволов минометов, изделий из сплава "электрон" для восстановительной хирургии, ленты из сплава "Инвар" для авиационных приборов. Созданное им бюро калибровок успешно решало проблемы интенсификации производственных процессов, освоения новых видов продукции на уральских металлургических и машиностроительных заводах. Он вел активную научно-общественную деятельность, часто бывал на заводах. Как депутат Верховного Совета РСФСР (1938-1949) он исполнял законотворческую и общественно-политическую работу. Среди бывших воспитанников А.Ф. Головина - выдающиеся технологи, калибровщики, крупные организаторы науки и производства: Б.П. Бахтинов, Б.Н. Бухвалов, В.Н. Выдрин,  Ф.А. Данилов,  И.Б. Дунаев, П.А. Дунаев, А.В. Кавадеров, Н.Н. Красовский, А.Н. Кузнецов,  Ю.П. Никитин,  Е.В. Пальмов,  А.А. Поздеев, А.И. Сахаров, В.С. Смирнов, А.Г. Стукач, В.С. Тарасов, И.Я. Тарновский, П.К. Тетерин, В.А. Тягунов, Г.Л. Химич и др.