Содержание
- 2. Металлургия. Термины Некоторые металлы: золото, платина, серебро и медь, хотя и не часто, встречаются в самородном
- 3. Различают черную и цветную металлургии: первая занимается сплавами на основе железа, вторая цветными металлами и сплавами.
- 4. Этапы развития металлургии История металлургии является органической частью всеобщей истории развития цивилизации. Ее изучение позволяет понять
- 5. Соотношение общепринятой хронологии цивилизации с важнейшими событиями в истории металлургии
- 6. Изделия из самородных металлов: золота, серебра, меди, появились около 7 тыс. лет назад. Парадокс в том,
- 9. Температурный уровень производства основных материалов древности
- 10. Наиболее древним способом переработки медной руды является тигельная плавка: руду смешивали с топливом и помещали в
- 11. Очень рано было обнаружено, что медь представляет собой мягкий и ковкий металл, легко уплотняющийся и освобождающийся
- 12. Металлургия мышьяковой бронзы в 3-м тысячелетии до н.э. Присутствие мышьяка в бронзе в количестве до 6
- 13. Получение железа в cыродутном горне Древняя технология выплавки железа принципиально отличалась от процессов получения других известных
- 14. Подача воздуха осуществлялась с помощью мехов или посредством создания естественной тяги через различное количество отверстий (сопел)
- 15. Высокий сыродутный горн из Африки (начало ХХ в.) Русский термин «сыродутный горн» появился в середине XIX
- 16. Сыродутный процесс Сыродутный процесс сохранялся в разных вариациях до первой половины ХХ века. В XVI-XX вв.
- 17. Особенностью плавки железа было то, что продукт плавки не являлся однородным материалом. Температура в зоне подачи
- 18. Цвета каления железа и стали
- 19. Развитие металлургии в Средние века. Двухстадийный процесс производства железа Потребности в железе и стали постоянно росли.
- 20. Штюкофен
- 21. Повсеместно распространенные металлургические шахтные печи, в которых стало возможным выплавлять из руд не только кричное железо,
- 22. Доменная печь Доменная печь – агрегат, в котором при любых параметрах плавки может быть выплавлен только
- 23. Доменная печь середины XVII в. Если высота доменных печей в XVI в. составляла около 4,5 м,
- 24. Доменные печи Екатеринбургского завода (1720-1730 гг.) 1 – колошник, 2 – шахта, 3 – распар, 4
- 25. Кричный горн XVIII в. Фришевание (Кричный процесс) Преимущества промышленного производства чугуна из железной руды, обусловленные высокой
- 26. Полученный в процессе фришевания металл представлял собой ковкое железо с такими же свойствами, как и у
- 27. Кокс Черная металлургия в начале 18 в. базировалась на использовании древесного угля. Он применялся как топливо,
- 28. Отцу и сыну Дерби удалось решить именно проблему использования высокосернистого (в сравнении с древесным углем) каменноугольного
- 29. Существенной проблемой при кричном переделе являлась ограниченность лесных ресурсов. Уже в начале 17-го века перед металлургическими
- 30. Широкое применение пудлингованию удалось обеспечить английскому заводчику и предпринимателю Генри Корту. 13 февраля 1784 г. Корт
- 31. Наиболее распространены были печи с подом длиною около 1,8 м, шириною около 1,2 м и высотою
- 32. Стадии проковки заготовки из кричного железа В помещении кричной фабрики (цеха) находилось оборудование для расковки криц
- 33. В России пудлингование внедрилось после неоднократных попыток, начиная с 1795 г., лишь в 1837 г. Одновременно
- 34. Зарождение и развитие конвертерного процесса В 1855 г. английский изобретатель Генри Бессемер предложил способ получения литой
- 35. Первый вращающийся конвертер Г. Бессемера Емкость конвертеров вначале была несколько десятков килограммов металла, но вскоре увеличилась
- 36. Эксперимент Г. Бессемера по продувке чугуна воздухом в тигле Первая установка Бессемера представляла собой тигель, заполненный
- 37. Лабораторный конвертер Г. Бессемера Восемь месяцев, с февраля по октябрь 1855 г., продолжались удачные эксперименты. 17
- 38. Процесс Г. Бессемера был высокопроизводительным, не требовал расхода топлива, огнеупоры были дешевы и доступны. Условия труда
- 39. Конвертерный процесс в России В России попытки внедрить бессемерование начались с 1857 г., но лишь с
- 40. Томасовский процесс В 1873 г. молодой английский ученый Сидней Томас сделал сообщение об успешной дефосфорации чугуна
- 41. Мартеновский процесс Почти одновременно с бессемеровским конвертером была сконструирована отцом Эмилем и сыном Пьером Мартенами (1864
- 42. Схема работы мартеновской печи 1 – вдувание газовоздушной смеси; 2 – теплообменник (нагрев); 3 – жидкий
- 43. Первая мартеновская печь России садкой 2,5 т. (1870 г.) Мартеновская плавка была менее производительной, чем конвертерная,
- 44. Мартены могли работать на жидком и твердом чугуне с добавкой 40-70% стального или железного лома, а
- 45. В настоящее время мартеновский способ производства стали вытеснен более эффективным кислородно-конвертерным способом, а также электроплавкой. Начиная
- 46. История промышленного применения электродуговой плавки началась с 1899 г., когда французский инженер-химик, металлург Поль Эру (Геру)
- 47. Кислородно-конвертерный процесс С начала 20 в. конвертерный способ начал вытесняться мартеновским и к 1910 г. его
- 48. Развитие литейного производства Существенным недостатком разливки стали в изложницы является образование усадочной раковины в верхней части
- 49. Идея непрерывного литья была выдвинута в середине XIX в. Г. Бессемером, который предлагал разливать жидкую сталь
- 51. Скачать презентацию
Металлургия. Термины
Некоторые металлы: золото, платина, серебро и медь, хотя и не
Металлургия. Термины
Некоторые металлы: золото, платина, серебро и медь, хотя и не
Подавляющее большинство металлов находится в земной коре в виде соединений с кислородом (оксиды), серой (сульфиды), углекислотой (карбонаты). Очень часто в состав этих соединений входят кремнезем и глинозем - оксиды кремния и алюминия.
Смеси химических соединений металлов образуют различные минералы.
Минералы, из которых при данном уровне развития техники экономически целесообразно извлекать металлы или несколько металлов, называются рудами. Руды служат сырьевой базой металлов. Самородки металлов используются, но их поиск и специальная добыча не производятся.
Извлечение металлов из руд, их первичная обработка в заготовки, получение сплавов определенного химического состава, структуры и свойств - это то, чем занимается современная металлургия.
Различают черную и цветную металлургии: первая занимается сплавами на основе железа,
Различают черную и цветную металлургии: первая занимается сплавами на основе железа,
По технологическим особенностям различают пиро- и гидрометаллургию. В первом случае основой процесса извлечения металлов из руд является плавка, во втором - извлечение металлов из руд или отходов базируется на их обработке водными растворами химических реагентов с последующим выделением металлов из растворов в виде простых соединений, легко разлагающихся при термической обработке. Черные металлы, а также медь, никель и другие, получают, в основном, методами пирометаллургии. Ряд цветных металлов, например драгоценные и редкие, получают чаще всего методами гидрометаллургии.
В последнее время получила распространение порошковая металлургия, суть которой заключается в получении готовых изделий путем прессования и спекания порошков металлов. Но этот вопрос скорее относится к способам металлообработки.
В настоящем курсе будут рассмотрены только пирометаллургические процессы производства наиболее древних металлов и сплавов: меди, бронзы, железа, стали, чугуна.
Этапы развития металлургии
История металлургии является органической частью всеобщей истории развития цивилизации.
Этапы развития металлургии
История металлургии является органической частью всеобщей истории развития цивилизации.
Доисторические периоды развития человечества принято определять по материалам, из которых преимущественно изготовляли орудия труда. Самый длинный период - более двух миллионов лет - называют каменным веком. Материалами для орудий труда, кроме камня, служили дерево, кость, раковины, глина. Камень - самый трудный для обработки материал, в то же время каменный инструмент (скребки, ножи, молоты и др.) служил для изготовления изделий из других материалов.
С восьмого тысячелетия до нашей эры (в дальнейшем тыс. до н.э.), т.е.
10 тыс. лет тому назад, начался завершающий период каменного века - неолит. В это время человек начал заниматься скотоводством, земледелием, прядением, появилась глиняная посуда. К началу неолита относится знакомство человека с металлами. Самые древние металлические изделия - медные, причем медь была не самородная, а выплавлена из руды.
Соотношение общепринятой хронологии цивилизации
с важнейшими событиями в истории металлургии
Соотношение общепринятой хронологии цивилизации
с важнейшими событиями в истории металлургии
Изделия из самородных металлов: золота, серебра, меди, появились около
7 тыс.
Изделия из самородных металлов: золота, серебра, меди, появились около 7 тыс.
Металлургия насчитывает 9 тыс. лет, первый металл, полученный плавкой из руды, - медь, место рождения металлургии - Малая Азия.
Рабочий эффект меди послужил причиной для перехода от камня к металлу.
После «века меди» наступил «век бронзы» - сплава меди с мышьяком, цинком и, наконец, с оловом. Именно в этот период происходит окончательное вытеснение каменных орудий труда. Наиболее древние мышьяковистые бронзы появились в 4 тыс. до н.э. Переход от меди к бронзе занял около 2 тыс. лет. Бронза обладает более высокими механическими и эксплуатационными свойствами.
В эпоху бронзы произошло знакомство человека с железом. Вначале это были мелкие изделия, полученные из метеоритного железа методами холодной ковки. Наиболее древние изделия датируются 3200 г. до н.э. Попытки впервые выплавить железо из руд относятся к 3-2 тыс. до н.э. Переход от бронзы к железу происходил в течение полутора-двух тысяч лет. И произошло это лишь тогда, когда изделия из железа по своим свойствам стали превосходить изделия из бронзы. Переход к железу завершился в 9-8 вв. до н.э.
Температурный уровень производства основных материалов древности
Температурный уровень производства основных материалов древности
Наиболее древним способом переработки медной руды является тигельная плавка: руду смешивали
Наиболее древним способом переработки медной руды является тигельная плавка: руду смешивали
Развитие металлургии в Древности. Получение меди
Очень рано было обнаружено, что медь представляет собой мягкий и ковкий
Очень рано было обнаружено, что медь представляет собой мягкий и ковкий
Существует большое количество видов бронз: свинцовая, сурьмяная, мышьяковая, никелевая, висмутная, бериллиевая и пр. Наиболее известна оловянная бронза, и долгое время считалось, что именно она была первым медным сплавом, который научился производить человек. Однако в настоящее время достоверно установлено, что первые бронзы были мышьяковыми. Минералы мышьяка (как правило, это сульфиды) часто присутствуют в медных месторождениях. Сплав с некоторым содержанием мышьяка получался естественным путем уже при производстве меди. Вероятно, положительное влияние на качество металла присутствия в шихте минералов мышьяка было рано замечено древними металлургами.
Металлургия мышьяковой бронзы в 3-м тысячелетии до н.э.
Присутствие мышьяка в бронзе
Металлургия мышьяковой бронзы в 3-м тысячелетии до н.э.
Присутствие мышьяка в бронзе
Получение железа в cыродутном горне
Древняя технология выплавки железа принципиально отличалась от
Получение железа в cыродутном горне
Древняя технология выплавки железа принципиально отличалась от
Сыродутные горны отличались большим разнообразием конструкций. Чаще всего они строились из высокоогнеупорной глины на каркасе из плетеных прутьев, а для укрепления стенок печи применялись деревянные обручи. Иногда горн полностью помещали в деревянный сруб или обкладывали камнями или кусками шлака. Наиболее распространенные во времена Древнего мира сыродутные горны представляли собой цилиндрическую конструкцию высотой около 1 м и диаметром 35–40 см. Изнутри их обмазывали огнеупорной глиной, часто с добавлением песка и измельченного рога, для улучшения качества огнеупора.
Подача воздуха осуществлялась с помощью мехов или посредством создания естественной тяги
Подача воздуха осуществлялась с помощью мехов или посредством создания естественной тяги
Высокий сыродутный горн из Африки (начало ХХ в.)
Русский термин «сыродутный горн»
Высокий сыродутный горн из Африки (начало ХХ в.)
Русский термин «сыродутный горн»
Сыродутный процесс
Сыродутный процесс сохранялся в разных вариациях до первой половины ХХ
Сыродутный процесс
Сыродутный процесс сохранялся в разных вариациях до первой половины ХХ
Особенностью плавки железа было то, что продукт плавки не являлся однородным
Особенностью плавки железа было то, что продукт плавки не являлся однородным
Кричное железо содержит мало углерода, это довольно мягкий материал. Его твердость в 1,5-2,0 раза меньше твердости бронзы. Поэтому решающее значение имело освоение способов повышения его твердости. Главную роль в этом процессе играла термическая и термомеханическая обработка железа. Еще в глубокой древности металлурги заметили, что если заготовку или изделие из железа поместить в древесный уголь и нагреть его до красного каления, то после охлаждения железо повышает свою твердость. Сейчас этот процесс называют цементацией.
Цвета каления железа и стали
Цвета каления железа и стали
Развитие металлургии в Средние века.
Двухстадийный процесс производства железа
Потребности в железе и
Развитие металлургии в Средние века.
Двухстадийный процесс производства железа
Потребности в железе и
Штюкофен
Штюкофен
Повсеместно распространенные металлургические шахтные печи, в которых стало возможным выплавлять из
Повсеместно распространенные металлургические шахтные печи, в которых стало возможным выплавлять из
Домница – печь, в которой в зависимости от условий плавки можно было производить либо кричное железо, либо чугун, либо оба продукта одновременно. Следует иметь в виду коренное отличие в значении слов «домница» и «доменная печь»: в домнице получали штуки восстановленного сыродутного (от слова «сырое», то есть неподогретое дутьё) железа в виде кусков или криц, а в доменной печи - жидкий чугун.
Английское (pig iron) и немецкое (ferkeleisen) названия металла, а также русское название слитка чугуна – «чушка» происходят от способа разливки металла в товарные слитки. Литейные формы («штыки») для чугуна располагались в непосредственной близости от главного желоба, в который из домницы или доменной печи выпускался расплавленный металл. Размещение главного желоба относительно форм было похоже на свинью, кормящую поросят. Русский термин «чугун» происходит от китайского «чу» или «чжу», означающее «лить», и «гунн», означающее «делать», производить. Термин попал в Россию из Китая через «Золотую Орду» в 13-15 вв.
Домница
Доменная печь
Доменная печь – агрегат, в котором при любых параметрах плавки
Доменная печь
Доменная печь – агрегат, в котором при любых параметрах плавки
Доменная печь середины XVII в.
Если высота доменных печей в XVI в.
Доменная печь середины XVII в.
Если высота доменных печей в XVI в.
Доменные печи Екатеринбургского завода
(1720-1730 гг.)
1 – колошник, 2 – шахта, 3
Доменные печи Екатеринбургского завода
(1720-1730 гг.)
1 – колошник, 2 – шахта, 3
Кричный горн XVIII в.
Фришевание (Кричный процесс)
Преимущества промышленного производства чугуна из железной
Кричный горн XVIII в.
Фришевание (Кричный процесс)
Преимущества промышленного производства чугуна из железной
При этом из чугуна удалялись кремний, марганец, фосфор и углерод. Металл переходил в тестообразное состояние, и на поду печи формировалась крица с небольшим количеством шлака. Фришевание осуществляли в кричных горнах. После этого металл ломами накатывали в одну - две крицы, которые затем извлекали из горна и проковывали. Масса крицы достигала 80-120 кг.
Полученный в процессе фришевания металл представлял собой ковкое железо с такими
Полученный в процессе фришевания металл представлял собой ковкое железо с такими
С освоением двухстадийного процесса произошло окончательное выделение заводского или промышленного способа производства железа. Одностадийный процесс продолжал существовать в виде кустарного производства в различных, удаленных от промышленного центра, местах вплоть до начала 20 в. Заводы черной металлургии – чугунолитейные и железоделательные. Первые производили только чугун в виде штыков, чушек и отливок. Вторые, наряду с чугунолитейным производством, имели кричный передел чугуна в железо, выделывали из него товарную продукцию.
Кокс
Черная металлургия в начале 18 в. базировалась на использовании древесного угля.
Кокс
Черная металлургия в начале 18 в. базировалась на использовании древесного угля.
Отцу и сыну Дерби удалось решить именно проблему использования высокосернистого (в
Отцу и сыну Дерби удалось решить именно проблему использования высокосернистого (в
Теплотворная способность кокса выше теплотворной способности древесного угля, кроме того, кокс обладает большей прочностью на сжатие. Это позволяет увеличивать высоту и производительность доменных печей, не опасаясь, что коксовая мелочь забьет поры между кусками и вызовет вначале зависание столба материалов в шахте, а затем его обрушение, что неизбежно приведет к захолаживанию скопившегося в горне чугуна и даже его затвердеванию. К концу 18 в. практически все доменные печи Англии работали на коксе. В России и Швеции, богатых лесами, переход на кокс затянулся до 20 в.
Существенной проблемой при кричном переделе являлась ограниченность лесных ресурсов. Уже в
Существенной проблемой при кричном переделе являлась ограниченность лесных ресурсов. Уже в
Пудлингование
Широкое применение пудлингованию удалось обеспечить английскому заводчику и предпринимателю Генри Корту.
Широкое применение пудлингованию удалось обеспечить английскому заводчику и предпринимателю Генри Корту.
Чтобы ускорить и повысить равномерность процесса окисления, густеющий металл в ванне перемешивали ломами. Когда металл приобретал достаточную вязкость, его накатывали на ломы, извлекали из печи через рабочее окно и подвергали обработке давлением. По аналогии с кричным процессом продукт плавки в отражательной печи называли крицей.
Наиболее распространены были печи с подом длиною около 1,8 м, шириною
Наиболее распространены были печи с подом длиною около 1,8 м, шириною
В 1783 г., т.е. за год до получения патента на печь, Г. Корт изобрел вальцы – жомы, через которые пропускалась крица для отжима шлака и уплотнения металла. Позднее он предложил и внедрил в производство зубчатые прокатные валки, которые улучшили отжим шлака и уплотнение железа. Процесс получения железа из чугуна в отражательной печи получил название пудлингования от английского «puddle» – перемешивание, самой важной и наиболее трудоемкой операции плавки. Г. Корт не был первым, кто предложил этот процесс, он также не был первым, кто предложил прокатку для обработки металлов давлением, но он соединил плавку и прокатку в единый технологический процесс, что позволило повысить качество металла и увеличить производительность передела чугуна в железо. Он также много сделал для процесса пропаганды пудлингования. Благодаря именно ему оно получило широкое распространение в практике металлургических заводов.
Стадии проковки заготовки из кричного железа
В помещении кричной фабрики (цеха) находилось
Стадии проковки заготовки из кричного железа
В помещении кричной фабрики (цеха) находилось
Крица
В России пудлингование внедрилось после неоднократных попыток, начиная с 1795 г.,
В России пудлингование внедрилось после неоднократных попыток, начиная с 1795 г.,
Пудлингование позволило получить ковкое железо дешевле и в больших количествах, чем кричным процессом. Поэтому кричные горны в начале 19 в. повсеместно стали заменять на пудлинговые печи. Проблема переработки больших масс чугуна была решена. Пудлинговый металл стал в первой половине 19 в. основным конструкционным материалом. Но труд плавильщика при накатывании крицы и извлечении ее из печи был очень тяжел и вреден. «...Нет производства, где бы мускульная сила человека была подвержена таким усилиям и притом в столь изнуряющей обстановке...» – так характеризовал труд плавильщика пудлинговой печи знаменитый металлург Генри Перси.
Зарождение и развитие конвертерного процесса
В 1855 г. английский изобретатель Генри Бессемер
Зарождение и развитие конвертерного процесса
В 1855 г. английский изобретатель Генри Бессемер
Суть процесса бессемерования показана на рисунке. Вначале конвертер наклоняют горловиной на бок и заливают через нее чугун. Затем через днище начинают подачу воздуха, а конвертер ставят вертикально, горловиной вверх. Кислород дутья окисляет кремний и углерод чугуна, при этом выделяется такое количество тепла, что металл разогревается до 1600-1650 0С. После выгорания углерода и начала активного окисления железа (выделение бурого дыма) конвертер поворачивают горловиной вниз и выливают готовую сталь.
Первый вращающийся конвертер Г. Бессемера
Емкость конвертеров вначале была несколько десятков килограммов
Первый вращающийся конвертер Г. Бессемера
Емкость конвертеров вначале была несколько десятков килограммов
Эксперимент Г. Бессемера по продувке чугуна воздухом в тигле
Первая установка Бессемера
Эксперимент Г. Бессемера по продувке чугуна воздухом в тигле
Первая установка Бессемера
Лабораторный конвертер Г. Бессемера
Восемь месяцев, с февраля по октябрь 1855 г.,
Лабораторный конвертер Г. Бессемера
Восемь месяцев, с февраля по октябрь 1855 г.,
Процесс Г. Бессемера был высокопроизводительным, не требовал расхода топлива, огнеупоры были
Процесс Г. Бессемера был высокопроизводительным, не требовал расхода топлива, огнеупоры были
Но главным недостатком бессемерования была невозможность удалить по ходу плавки вредные примеси: серу и, особенно, фосфор. Большая часть месторождений железных руд Западной Европы содержали значительное количество фосфора, который при доменной плавке практически полностью переходил в чугун. При пудлинговом переделе высокофосфористых чугунов процесс идет при низких (1350-1400 0С) температурах с образованием сильно окисленных железистых шлаков, что способствует окислению фосфора и переходу его в шлак. В конвертерном же процессе, протекающем при высоких температурах и в короткий срок, эти чугуны использовать было нельзя.
Конвертерный процесс в России
В России попытки внедрить бессемерование начались с 1857
Конвертерный процесс в России
В России попытки внедрить бессемерование начались с 1857
Русский способ бессемерования способствовал развитию производства стали в России, т.к. позволил использовать малокремнистые чугуны.
Томасовский процесс
В 1873 г. молодой английский ученый Сидней Томас сделал сообщение
Томасовский процесс
В 1873 г. молодой английский ученый Сидней Томас сделал сообщение
Процесс окисления фосфора и его связывания в нерастворимый в металле комплекс идет с выделением большого количества тепла. При его содержании в чугуне от 1% и более выделяющегося тепла достаточно для нормального хода плавки в конвертере. Таким образом, С. Томас создал процесс, в котором нужда в высоком содержании кремния в чугуне отпала, поставщиком тепла стала сама вредная примесь. Томасовский процесс быстро распространился по Западной Европе. В России томасовские конвертеры применялись лишь в Керчи, где были запасы фосфористых руд. В 1880 г. мировое производство томасовской стали было около 110000 т., в 1885 г. – около 1 млн. т., а в 1890 г. – свыше 2 млн. т.
К этому времени производство стали в томасовских конвертерах превысило производство в конвертерах Бессемера. Оба типа конвертеров применялись до 60-х годов 20 в., когда они были заменены более совершенным кислородно-конвертерным процессом.
Мартеновский процесс
Почти одновременно с бессемеровским конвертером была сконструирована отцом Эмилем и
Мартеновский процесс
Почти одновременно с бессемеровским конвертером была сконструирована отцом Эмилем и
Рабочее пространство мартеновских печей аналогично всем отражательным печам: овальная ванна сверху закрыта полукруглым или плоским сводом. С двух торцов к ванне примыкают наклонные каналы-головки, переходящие в вертикальные каналы. Обе головки имеют горелки для сжигания нефти или мазута.
Пьер Мартен
Схема работы мартеновской печи
1 – вдувание газовоздушной смеси; 2 – теплообменник
Схема работы мартеновской печи
1 – вдувание газовоздушной смеси; 2 – теплообменник
Первая мартеновская печь России садкой 2,5 т. (1870 г.)
Мартеновская плавка
Первая мартеновская печь России садкой 2,5 т. (1870 г.)
Мартеновская плавка
Мартены могли работать на жидком и твердом чугуне с добавкой 40-70%
Мартены могли работать на жидком и твердом чугуне с добавкой 40-70%
Мировое производство мартеновской стали развивалось бурными темпами. Если в 1868 г. оно составляло 330 тыс. т., то через 50 лет увеличилось до 124,1 млн. т., а за следующие 50 лет достигло 360 млн. т., т.е. за сто лет возросло более чем в 1000 раз.
В России первые мартеновские печи были построены в 1867 г. С 1886 г. мартеновское производство стали обгоняет конвертерное и на долгие годы
становится основным способом получения стали в стране.
В настоящее время мартеновский способ производства стали вытеснен более эффективным кислородно-конвертерным
В настоящее время мартеновский способ производства стали вытеснен более эффективным кислородно-конвертерным
Появление электроплавки
В 1802 г. русский физик В.В. Петров открыл электрическую дугу и провел лабораторные опыты по расплавлению металлов с ее помощью. В 1882 г. русский изобретатель Николай Николаевич Бенардос запатентовал способ «соединения и разъединения металлов непосредственно действием электрического тока». Сущность способа состояла в том, что электродуга, возникающая между угольным (графитовым) электродом и металлом, сплавляла последний. Это позволяло либо проплавить в металле сквозную щель, разъединив его на две части, либо, наплавив металл на стыке двух кусков, соединить их в одно целое. Изобретатель назвал свой способ электрогефестом, по имени древнегреческого бога огня и кузнечного искусства. Позднее способ стали называть электросваркой.
Н.Н. Бенардос
История промышленного применения электродуговой плавки началась с 1899 г., когда французский
История промышленного применения электродуговой плавки началась с 1899 г., когда французский
Первые промышленные дуговые сталеплавильные печи системы П. Эру имели вместимость от 0,5 до 3,0 т. и электрическую мощность до 450 кВт и работали на постоянном или однофазном переменном токе напряжением до 45 В.
С целью повышения производительности электропечей их, как правило, применяли в качестве агрегатов доводки стали и они работали дуплекс-процессом с мартеновской печью, бессемеровским или томасовским конвертерами. Положение в корне изменилось после перехода печей на переменный ток более высокого напряжения. Введенная в эксплуатацию в 1909 г. в США печь вместимостью 15 т. имела цилиндрический кожух, три круглых электрода и работала на трехфазном переменном токе.
Кислородно-конвертерный процесс
С начала 20 в. конвертерный способ начал вытесняться мартеновским и
Кислородно-конвертерный процесс
С начала 20 в. конвертерный способ начал вытесняться мартеновским и
Идея окисления чугуна кислородом сверху возникла при обдувании металла в ковше в 1934 г. А.И. Мозговым. Были проведены промышленные эксперименты. Однако дальше эта идея не пошла. И только в 1952 г. она была осуществлена на заводах Австрии в Линце и Донавице. Металл, получаемый кислородно-конвертерным процессом, по качеству стал равноценным мартеновской стали, себестоимость стали снизилась на
20-25 %, производительность увеличилась на 25-30 %.
Развитие литейного производства
Существенным недостатком разливки стали в изложницы является образование усадочной
Развитие литейного производства
Существенным недостатком разливки стали в изложницы является образование усадочной
Вплоть до второй половины 20 в. все металлы, в том числе и сталь, разливали в изложницы для получения слитков, которые затем прокатывали либо обрабатывали другими способами. Этот процесс включает в себя большое число операций, что обусловливает высокие капитальные и эксплуатационные затраты.
Идея непрерывного литья была выдвинута в середине XIX в. Г. Бессемером,
Идея непрерывного литья была выдвинута в середине XIX в. Г. Бессемером,
В 1943 г. С. Юнган разработал подвижный кристаллизатор для разливки заготовок. В СССР освоение МНЛЗ началось в 1955 г. Тогда на заводе «Красное Сормово» заработала первая машина непрерывного литья заготовок, созданная под руководством академика И.П. Бардина. Начало 1970-х годов характеризуется широким промышленным внедрением МНЛЗ.
Непрерывная разливка позволяет резко снизить отходы металла, поскольку усадочная раковина формируется в кристаллизаторе, куда непрерывно поступает жидкий металл, компенсирующий эту усадочную раковину. Отходы в этом случае не превышают 5%.
Первые МНЛЗ были вертикального типа, но в последние годы чаще всего применяют криволинейные, радиальные или горизонтальные машины литья заготовок, требующие меньшей высоты.