Развитие металлургии и металлообработки

Что такое металлургия?

Металлургия — широкое понятие, относящееся к технике и науке. Это мощная промышленная отрасль, главная задача которой заключается в производстве и обработке металлов. Металлы выделяют из различных руд, после чего изучают их физикохимические свойства и производят современные высокотехнологичные сплавы.

В данном материалы мы рассмотрим основные области деятельности металлургии, ее особенности и технологии, а также пути овладения специальность. «Металлургия».

Области металлургии

В металлургии различают несколько областей:

• Чёрную. Она включает в себя производство таких металлов как чугун, сталь и железо. Это чёрные металлы, производство которых требует много материалов, в том числе и каменный уголь;
• Цветную. Это добыча разных руд и процесс их дальнейшего обогащения. Цветные металлы обрабатывают разными способами, получая из них новые сплавы;
• Плазменную. Из руд извлекают металлы, а затем подвергают их обработке. Для обработки применяют мощные плазменные реакторы и печи, а также технологию плазменного нагрева, чтобы придать процессу плавления максимальную интенсивность;
• Порошковую. Задача порошковой металлургии — получение из металлов разных порошков, которые применяют для изготовления изделий. Также в этой отрасли используют композитные технологии, соединяя металлы и неметаллы.

Технологии металлургии

В металлургии используют специальные технологии добычи металлов:

• пирометаллургию. Все процессы плавления, обжига и другие технологии протекают в условиях высоких температур;
• гидрометаллургию. Металлы извлекают из руды, а потом выделяют из них растворы, применяя электролиз;
• биотехнологии. Извлечь из руды металл можно, используя живые микроорганизмы для реакций биоокисления или биосорбции.

Ежегодно развитие экономики требует новых запасов металлов. Известно, что природные ресурсы не безграничны, поэтому одна из основных задач металлургов, кроме развития геологоразведочной отрасли — повторное применение того или иного металла.

Есть несколько металлов, которые уже давно нашли широкое применение в разных отраслях человеческой деятельности. Это сталь (её ежегодное потребление составляет больше 90%), свинец, а также медь и алюминий. Из редких металлов следует отметить добычу платины, теллура, осмия и золота.

Сферу строительства невозможно представить без использования железа и стали. Они обладают высокой износостойкостью и замену им найти практически невозможно. Что касается прочного алюминия, именно он, благодаря его низкой плотности, применяется при строительстве самолётов.

Одно из главных свойств меди — высокая степень теплопроводности, поэтому она широко применяется для изготовления электрических кабелей. Золото активно используют для производства ювелирных украшений. Также из него делают электрические соединения, не подверженные реакции окисления.

Раньше в металлургической промышленности использовали чистые металлы, но со временем высокотехнологичные сплавы уверенно вытеснили их из производственной сферы. Сплавы обладают особыми качествами, которых нет у чистых металлов. Наиболее популярными из них являются «нержавейка», углеродистая сталь, сплавы из никеля и меди.

История металлургии

Металлургия начала развиваться ещё в эпоху каменного века. Есть несколько исторических вех её развития. Согласно археологическим раскопкам, наши древние предки уже в 6 в. до н.э. активно использовали железо, попавшее на Землю в составе метеоритов. Люди постепенно осваивали обработку серебра и олова.

В эпоху бронзового века (5500 лет назад) люди научились получать из горных пород олово и медь, из которых у них случайно вышла бронза. Во времена железного века (1200 лет назад) из руды стали извлекать железо. Его главными добытчиками считают древних римлян, преуспевших в искусстве ковки, а четь изобретений технологий металлообработки и добычи принадлежит китайцам.

Независимо от того, в каком уголке земного шара развивалась металлургия, все люди пользовались классическим сыродутным методом, с помощью которого осуществлялась выплавка меди и свинца.

Далее последовала эпоха, называемая этапом цементации. Железо стали закаливать, оно превратилось в металл гораздо прочнее бронзы. Однако процесс освоения людьми этой технологии занял около тысячи лет.

В период Средневековья высота плавильных печей уже составляла три метра, а работали они с применением энергии, получаемой через воду. Эти печи назывались штукофенами и стали стимулом для того, чтобы чёрная металлургия вышла на очередной виток развития. В эпоху Возрождения появились новые виды печей, которые назвали блауофенами. После них появились доменные печи громадных размеров. Они работали 24 часа в сутки, выпуская до полутора тысяч тонн чугуна отменного качества.

В конце XIX, начале XX века появились новые технологии производства металлов. Речь идёт о бессемеровском, томасовском и, наконец, мартеновском способах. Они помогли людям в разы увеличить производственные объёмы с выпуском металлов от шести тонн в час. Спустя 50 лет появились безостановочная разливка стали и метод кислородного дутья. На современном этапе учёные активно развивают разные технологии обогащения руд и производства стали в электрических печах.

Газы в металлургии

Пирометаллургия — отрасль, подразумевающая постоянное газообразование. Газы должны регулярно удаляться из печей вместе с пылью. Они бывают технологическими и топливными.

Образование технологических газов происходит во время протекания сложных процессов. Они состоят из углекислоты, водных паров, оксида углерода и сернистого ангидрида. Также при некоторых процессах в металлургии наблюдается выделение газообразного хлора и других хлоридов. Когда топливо сгорает, происходит выделение углекислоты и водного пара. Температура газов, выделяющихся во время реакций, составляет от 800 до 1300С, но иногда она бывает и больше.

Сейчас на любом металлургическом производстве используются комплексные технологии переработки газов:

• с применением оксида серы;
• высокие температуры;
• процесс обезвоживания и т.д.

Специальность «Металлургия»

Профессия металлурга включает несколько специализаций. Есть рабочие-металлурги, а есть инженеры. Среди рабочих направлений выделяют:

• сталеваров. Они владеют всеми известными технологиями производства стали;
• плавильщики. Они занимаются плавлением металлов, знают, из чего они состоят и при каких температурах процесс плавления будет наиболее эффективным;
• специалисты доменных печей. Их задача — убирать из печей отходы производства, чтобы качество металлов всегда оставалось на должном уровне;
• разливщики. Они принимают жидкие металлы и разливают их в специальные формы;
• нагревальщики. Они не только нагревают доменные печи, но и готовят их к работе;
• машинисты кранов. Они перемещают с помощью металлургических кранов необходимые производственные элементы. Такой крановщик занимается организацией всего рабочего процесса в цехе.

Задача инженеров-металлургов — управление производственным процессом от и до. Они разрабатывают способы, применяемые при плавлении разных металлов и изготовлении разных изделий. Инженеры занимаются вопросами безопасности на производстве — с целью сохранения экологического фона. Также они контролируют качество производимой продукции и проводят ряд мероприятий в области маркетинга.

Таким образом, профессия металлурга объединяет несколько разных специальностей, а металлургия — это динамично развивающаяся сфера, без которой невозможно себе представить развитое и цивилизованное общество. И поскольку внутри отрасли есть большое число направлений, то каждый может выбрать наиболее интересную и подходящую ему профессию.

Стоит отметить, что выучиться на одно из направлений металлургической отрасли возможно не только в университетах и средних профессиональных образовательных учреждениях, но и в рамках дополнительного профессионального образования. Так, Современная научно-технологическая академия реализует курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации по профилю «Металлургия».

Курсы повышения квалификации «Металлургия» направлены на специалистов, которые уже работают в отрасли и хотят повысить уровень своих знаний и компетенций. А вот профессиональная переподготовка ориентирована на тех, кто ставит перед собой цель овладеть новой профессией. Обучение на базе СНТА позволяет овладеть актуальные навыками и компетенциями, которые станут отличным толчком для дальнейшего профессионального роста и развития специалиста.

Металлургия — одна из ключевых отраслей промышленности

Металл – это опора жизни. Металлургия – важнейшая отрасль промышленности, благодаря которой человечество имеет возможность использовать металл и даже изменять его свойства, производя различные сплавы. Это значит, что благодаря развитию металлургии человечество движется вперед – конструкции становятся прочнее, легче и надежнее.

Металлургия – это отрасль тяжелой промышленности, основной продукцией которой являются сплавы, металлопрокат и различные металлоизделия.

Выплавка металла – горячее производство во всех смыслах. Во-первых, предприятия металлургии перерабатывают колоссальные объемы руды, потребляя огромное количество энергии и топлива. Работа идет непрерывно – тонны металла выходят из печей и продукция с прокатных станов исчисляется миллионами. Только за 2010 год в мире было произведено 1414 млн. тонн стали. Во-вторых, металл не так-то просто поддается обработке. Изменение его свойств, состава происходит под воздействием очень высоких температур.

Отрасль включает в себя другие, связанные с ней производства – добывающие и обогатительные предприятия, коксовые предприятия. Металлургия делится на два направления по видам получаемых и обрабатываемых металлов – черная металлургия и цветная металлургия. Черная металлургия занимается производством сплавов и изделий на основе железа. Иногда к черным металлам также относят марганец и хром. Специфика цветной металлургии – выплавка сплавов и производство изделий из цветных металлов. В их число входят все металлы за исключением железа и его сплавов.

Технология производства металлов непростая и состоит из нескольких технологических этапов.

1. Добыча и подготовка сырья к переработке (обогащение, агломерирование, получение концентратов)

Обогащение руды – это процесс переработки руд для получения концентрата. Методы обогащения руд предусматривают дробление минералов. В дальнейшем происходит сепарация полезных элементов и пустой породы. Концентрат используется для производства металлов.

Передел — переработка сырья с целью получения полуфабриката для дальнейшей переработки. В результате этого процесса изменяются химический состав материала, физические и механические свойства и агрегатное состояние. Передел в металлургии — стадия получения или переработки металла. К основным видам металлургического передела относятся плавка и разливка металла, обжатие и прокатное, трубное и метизное производства.

3. Утилизация или переработка отходов основного производства. Вовлечение отвалов и шлаков в производство другой продукции и извлечение металлов.

Отвалы и шламохранилища отнимают городские и сельскохозяйственные земли, создают серьезную экологическую нагрузку. В техногенных образованиях Уральского региона, например, содержатся до 43 млн. тонн меди, 2 млн. тонн цинка, 12 млн. тонн железа, а также другие цветные, редкоземельные и благородные металлы. Около 60-70% отходов, накопленных на горнодобывающих предприятиях Урала, по мнению специалистов, можно использовать для производства металла, строительных материалов, цемента, сельскохозяйственных удобрений и другой продукции

Железо в природе находится в руде в виде оксидов Fe₃O₄, Fe₂O₃, гидроксида Fe₂O₃ х Н₂О, карбонатов FeСO₃ и других. Поэтому первая стадия получения железосодержащих сплавов – высвобождение железа из руды в доменной печи, выплавка чугуна под воздействием температуры свыше 1000 градусов. Свойства получаемого чугуна можно изменять в ходе выплавки в доменной печи, что и делают металлурги. Так, для дальнейшей переработки готового сплава и изготовления стали получают передельный чугун. Для получения отливок выплавляется литейный чугун.

Дальнейший путь передельного чугуна – выплавка стали. Сталь — сплав железа с углеродом и легирующими элементами. Она прочнее чугуна и более пригодна для строительных конструкций и деталей машин. Выплавка происходит в печах, где металл находится в жидком состоянии. Методов получения стали несколько, среди них — кислородно-конверторный, мартеновский, электроплавильный. Каждый метод использует различное оборудование – мартеновские печи, индукционные печи, дуговые печи, конвертеры.

Сегодня существует большое количество марок стали с различным легирующими элементами. Легирование – изменение состава сплавов путем введения определенных концентраций дополнительных элементов. Таким образом, изменяется состав и свойства сплава. Основные легирующие элементы для стали – это хром (Cr), никель(Ni), марганец (Mn), кремний (Si), молибден (Mo), ванадий (V), бор (B), вольфрам (W), титан (Ti), алюминий (Al), медь (Cu), ниобий (Nb), кобальт (Co).

Кроме того, есть и принципиально иной способ производства сплавов на основе черных (и цветных) металлов – он используется в порошковой металлургии. Принцип следующий: порошки металла с размерами частиц от 0,1 мкм до 0,5 мм сначала спрессовывают, а затем спекают.

Цветная металлургия. Особенности производства

Производственный цикл цветной металлургии включает обогащение руд, выплавку металла (некоторые виды металла требуют еще рафинирования), затем передел и металлопрокат.

Руда цветных металлов содержит очень большое количество различных элементов, содержание полезных компонентов в ней низкое. Поэтому обработка руды более сложная и отличается от обработки руды черных металлов. Из одной тонны руды в среднем выплавляется одна тонна металла. Большое количество побочных продуктов, отходов, которые остаются после процесса извлечения металла, нуждаются в утилизации или переработке. Именно поэтому цветная металлургия часто связана с химической промышленностью – для переработки отходов строятся сопутствующие предприятия.

Цветная металлургия делится на две подотрасли: металлургия легких и тяжелых металлов. Деление обусловлено свойствами обрабатываемых металлов. Обычно для классификации используют такие физические свойства металлов, как атомный вес и плотность. К тяжелым металлам по этой классификации относят: медь, цинк, никель, свинец. К легким: титан, алюминий, магний. Производство двух групп металлов отличается: для выплавки легких металлов требуется большее количество энергии.

Также существует понятие «редкоземельные металлы» (РЗМ). К ним принадлежат иттрий, церий, диспрозий, лантан, неодим, празеодим, самарий, тербий, эрбий. Элементы получили свое название до разведки запасов, тогда считалось, что в земной коре их крайне мало. На самом деле, они не такие уж и редкие: суммарная распространенность этих элементов больше, чем, например, свинца. Однако промышленное производство изделий из РЗМ осложнено тем, что элементы труднодоступны и дефицитны. Используются они только в современных высокотехнологичных продуктах и в небольшом количестве.

Продукция цветной металлургии – лигатуры, профили, прокат, концентраты. Детали из цветных металлов применяются в авиастроении, ракетостроении, атомной и химической промышленности.

Именно на этой стадии производятся полуфабрикаты для продажи и изготовления конечной продукции.

Прокатка – это следующая стадия металлургического цикла после выплавки и получения металла.

Металлопрокат – это металлическая заготовка, изделие, прошедшее обработку на прокатном стане.

Прокатная машина представляет собой несколько валков, которые вращаются в разные стороны. Между ними зажат металл. В процессе давления и трения исходная заготовка деформируется, меняя длину и ширину.

Прокат возможен с изменением температуры заготовки или без – холодный и горячий. Холодный прокат используется, когда пластичность металла позволяет изменять формы и размеры заготовки без нагрева. При этом способе кристаллическая решетка металла не деформируется. Второй способ подразумевает нагрев заготовки, используется обычно для листов и продукции простых сечений – балок, швеллеров и так далее.

Процесс прокатки может быть не последним этапом в цикле металлургического производства. Например, прокат в черной металлургии считается третьим переделом, но возможен также четвертый передел – дополнительная обработка полуфабриката для улучшения его свойств. В том числе, нанесение защитного покрытия.

Рассмотрим основные виды продукции черного металлопроката.

1. Сортовой прокат. Круг, квадрат, полоса, арматура, шестигранник.

4. Фасонный прокат. Балка, швеллер, уголок.

Рынок вторичного сырья

Большое значение имеет рынок вторсырья цветных и черных металлов. К сожалению, металлорудные ресурсы невозобновляемы, и с каждым годом их становится все меньше. Учитывая огромные потребности строительного комплекса в черном металлопрокате, потребности авиастроения, машиностроения, электротехнического производства и других отраслей промышленности, нужно совершенствовать переработку отслуживших деталей и агрегатов. Хотя уже сегодня сталь из вторчермета не уступает по качеству стали, выплавленной из руды. А рынок металлолома растет и становится более упорядоченным. Переработкой занимаются как крупные, так и мелкие компании. Но требования времени и здесь очевидны: совершенствование технологий переработки и разделения металлолома.

В России металлургические базы исторически формировались в местах залежей полезных ископаемых. Сегодня успешно действуют две металлургические базы вблизи источников сырья – Уральская и Центральная. Уральская база – это градообразующие предприятия Магнитогорска, Нижнего Тагила, Челябинска . Крупные заводы полного цикла расположены в городах Череповец, Липецк, Тула, Старый Оскол . Металлургия – крайне энерго-и ресурсозатратное производство. Поэтому многие металлургические предприятия расположены в районах с дешевой электроэнергией – вблизи топливно-энергетических ресурсов (формирующиеся Сибирская и Дальневосточная базы). Сибирская металлургия базируется в городе Новокузнецке. Передельные заводы — в Новосибирске, Петровске-Забайкальском, Гурьевске, Красноярске, Комсомольске-на-Амуре.

Особенностью российской металлургии является монополизация и концентрация производства. Сегодня в стране действует несколько металлургических гигантов, обеспечивающих выпуск большей части всей продукции. Это вертикально-интегрированные холдинги. В черной металлургии широко распространены предприятия полного цикла: на таких заводах выпускается чугун, сталь и прокат.

Существуют и предприятия неполного цикла, их называют передельной металлургией. Такие производства не вырабатывают чугун, или минуют несколько первых стадий металлургического цикла, производя только прокат из заготовок или вторсырья. Часто такие центры обслуживают машиностроительные предприятия, которым металлопрокат и сталь требуется в огромном количестве.

Историческая справка. Начало металлургической промышленности в России связано с именем Петра Первого. В местах залежей руды были созданы горнозаводские округа, на крупных реках началось строительство заводов. Первые заводы были пущены в первом десятилетии 18 века – 1700-1701 годы – (Каменский и Невьянский).

Металлургическая промышленность в экономике. Проблемы и перспективы отрасли

Металлургия для России – крайне важная отрасль. Доля металлургии в промышленном производстве страны составляет сейчас 17%, в то время как ее доля в основных фондах промышленности — 11%, а в численности персонала — 9%. Большинство металлургических предприятий являются градообразующими и обеспечивают занятость сотням тысяч людей. Значительную долю — 16% металлургия составляет в российском экспорте.

В продукции металлургического комплекса России заинтересованы и другие страны. Россия является одним из крупнейших экспортеров металлических сплавов и металлопроката. В мировом рейтинге по экспорту стали она занимает четвертое место, уступая по объемам США, Японии и Китаю. Объем экспорта черной металлургии в 2010 году – 27,2 млн. тонн.

Страна также находится в числе лидеров по производству таких цветных металлов, как алюминий, медь, никель. Экспорт меди в 2010 году – около 500 тыс. тонн, экспорт никеля – 245 тыс. т., алюминия – 3,5 млн. т.

При этом на экспорт уходят в основном полуфабрикаты, заготовки и сплавы. Это означает, что экспорт носит сырьевой характер, товаров с большой добавочной стоимостью очень мало. Теряется потенциальная добавочная стоимость. Для этого есть, по крайней мере, две причины. Первая – искусственное ограничение. Внутренние меры других государств фактически ограничивают поставки высокотехнологичного оборудовании и продукции, оставляя при этом возможности для поставок сырья. Вторая – российские металлургические предприятия практически не выпускают высокотехнологичные инновационные продукты, единицы обращают внимание на глубокий передел, получая прибыли с первичных переделов.

В 2010 году инвестиции были направлены на добывающий сектор — стоимость сырья увеличивается, потому для компаний выгодно вкладывать в добычу. Такая ситуация, по мнению экспертов РИА-аналитика, ни в коей мере не способствует развитию более технологичных отраслей, это просто невыгодно компаниям. Продолжается эксплуатация ресурсов, не подкрепленная новыми технологичными производствами. Глубокий передел оказывается без внимания инвесторов. В других странах-экспортерах ситуация иная: развиваются предприятия высокого передела и инвестиции направлены именно на производство.

Отставание от мировых производителей видно и на первых стадиях металлургического производства: многие страны уже отказались от мартеновских процессов, заменив их на более энергоемкие – конвертерные. В России этот способ все еще используется.

Между тем, аналитики ожидают дальнейшего роста производства и прибылей в металлургии. Связано это с развитием отраслей-потребителей.

По данным на начало 2011 года обзора РИА-аналитика, из всех видов металлургической продукции наиболее динамично развивается в последние годы производство стальных труб. Повлияло на небывалый всплеск производства в 2010 году строительство магистральных нефте- и газопроводов.

Благодаря оживлению машиностроения и строительного комплекса наметились новые тенденции на внутреннем рынке: увеличение спроса. Это касается и черной, и цветной металлургии, которая работала преимущественно на экспорт. Прослеживается рост спроса на листовой и сортовой прокат.

Основные потребители

Основными потребителями продукции металлургических предприятий является строительная отрасль, машиностроение и металлообработка. Зависимость от этих рынков диктует повышение и понижение спроса на продукцию металлургов. Как только отечественное машиностроение начнет производство высокотехнологичной продукции, изменится и продукция металлургии .

На правах рекламы

Добавлено 18.11.2011; просмотров: 63686

Новые обзоры и публикации раздела Черный металлопрокат

Металлургия — наука о Вселенной и материи

На самом деле научное значение металлургии сформировалось гораздо раньше, чем экономическое. Металлургией изначально называлось искусство извлечения металлов из руд, и только в наши дни металлургия стала самостоятельной индустрией и отраслью народного хозяйства.

Металлургия — наука о промышленной добыче металлов. Еще в XVI веке ученый и врач Георг Агрикола (настоящее имя — Георг Бауэр) заложил основы современной науки, написав «12 книг о металлах». В них, в частности, говорится о том, что главной задачей металлургии является плавление добытой руды «с пользой для дела». Это значит, что посредством различных процессов нужно отделять от руды шлаки и получать из нее чистые металлы.

В отрывке из трудов Агриколы сказано: «Подвергая руду нагреванию, обжигу и прокаливанию, удаляют этим часть веществ, примешанных к металлу. Много отнимается примесей при дроблении руды в ступах, еще более при промывке, грохочении и сортировке. Однако этим путем еще нельзя отделить всё, что скрывает металл от глаз. Плавка необходима, так как только посредством ее горные породы и затвердевшие соки отделяются от металлов, которые приобретают свойственный им цвет, очищаются и становятся во многих отношениях полезны человеку».

Действительно, плавка — этот физико-химический процесс сегодня называется пирометаллургическим — и в наши дни является частью металлургии, однако это не единственный метод и не единственная возможная технология добычи металлов. На пирометаллургических процессах базируется получение самых крупных по объему производства металлургических продуктов — чугуна и стали, также выплавляется ряд других ценных металлов и сплавов. Однако в конце XIX века появилась и еще одна получившая распространение технология — гидрометаллургия.

В общем случае считается, что гидрометаллургические процессы необходимы для добычи редких, рассеянных, особо ценных металлов, но такой принцип действует не всегда. К примеру, даже медь довольно часто добывают с помощью гидрометаллургии.

Пирометаллургические процессы основаны на химических реакциях обжига. При этом обжиг может быть окислительным (так появляется сталь), восстановительным, сульфатизирующим (так появляются медь, свинец, цинк) и т. д. Процессы гидрометаллургии — выщелачивание и осаждение металлов из растворов, экстракция, сорбция металлов. Так, скажем, с помощью серной кислоты выщелачивают медь, цинк, уран, с помощью соды — молибден, вольфрам.

Несмотря на то что гидрометаллургия — более поздняя по времени возникновения технология, пирометаллургический и гидрометаллургический процессы не стоит противопоставлять. Они нередко сопутствуют или предшествуют друг другу (гидрометаллургические процессы — пирометаллургическим). После того как металлы получены тем или иным путем, они проходят стадии очистки (рафинирования) и термической обработки с целью улучшения их физико-химических свойств, чаще всего прочности.

Особыми видами металлургических процессов сегодня также являются электрометаллургия, порошковая металлургия и металлотермия. К примеру, порошковая металлургия основана на применении порошков металлов. Их частицы очень маленькие — размером от 0,1 мкм до 0,5 мм; их сначала спрессовывают, а затем спекают. Также во многих странах происходит изучение и внедрение различных новейших металлургических технологий, например биовыщелачивания, биоокисления, биосорбции, биоосаждения, очистки растворов.

Следы развития металлургии находят в различных культурах и цивилизациях в различные времена, вплоть до 7–6-го тысячелетий до нашей эры.

Первые свидетельства того, что человек добывал металлы, были обнаружены археологами на территориях нынешней Сербии, Болгарии, Испании, Великобритании. Ученые находили там, в частности, медные топоры. Позже люди научились добывать не только медь, но и олово из горной породы, и в 3500-х годах до нашей эры наступил так называемый бронзовый век. Вслед за медью люди стали использовать и железо. Считается, что технология добычи этого металла была изобретена народом хеттов (индоевропейский народ Малой Азии) примерно в 1200 году до нашей эры, и это стало началом железного века.

Впоследствии появлялись всё новые технологии: из железа и других металлов и примесей изготавливали различные орудия для войны и сельского хозяйства, использовались металлы и в строительстве городов. В связи с этим повсеместно развивалась и металлургическая индустрия — от восточных кочевников, которым было известно искусство кузнечного ремесла, и жителей Китая, которые научились получать жидкий чугун, до Индии, где из металлов создавались колонны, на которых до сих пор нет ни толики ржавчины, и древних римлян, занимавшихся горной добычей и ковкой. При этом считается, что основателями металлургии как промышленности являются китайцы, так как многие методы, устройства и технологии этой науки были придуманы именно в Древнем Китае, а потом европейцы освоили это ремесло, изобретя доменные печи, чугун, сталь и др.

Современная история развития металлургии в России начинается со строительства на Урале первых металлургических заводов в начале XVIII века и создания горнозаводских округов, включавших не только заводы, но и рудники, прииски, леса, каменоломни, вспомогательное производство.

Сегодня к металлургии относятся:

— нанесение покрытий из металлов;

— материаловедение, или изучение физико-химических свойств металлов и сплавов.

Смежные с металлургией отрасли — разработка, производство и эксплуатация машин, аппаратов, оборудования, используемых в металлургии. Также с металлургией тесно связано производство огнеупорных материалов, коксохимия и др.

Металлургия подразделяется на черную и цветную. Это связано с тем, что металлы принято делить на черные (железо и сплавы) и все остальные. Нетрудно догадаться, что черная металлургия включает в себя добычу руд черных металлов, производство чугуна, стали, ферросплавов, прокат черных металлов, стальных, чугунных и других изделий. К цветной металлургии относят производство тяжелых цветных (медь, свинец, цинк, олово, никель) и легких цветных (алюминий, титан, магний) металлов.

Для добычи разных видов металлов предприятия используют разные методы и технологии, и они постоянно развиваются и совершенствуются, как и в других отраслях промышленности. Большинство процессов автоматизируется, применяется ИТ-моделирование и анализ. Это не может не отражаться и на процессе обучения специалистов металлургической индустрии, причем не только в профильных вузах, но и непосредственно на производстве. Нередко крупные металлургические предприятия разрабатывают и внедряют подобные образовательные программы.

Металлообработка.

Работа для защиты проекта.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Марк Пащенко, 8 класс, НОУ школа «Ирида» Развитие ремесла металлообработки в России

Металлообработка представляет собой сложный процесс превращения металлов и сплавов в необходимую форму. Металлообработка берет свое начало в глубине веков. Многие найденные на территории Древней Руси металлические предметы датируют 5 веком до нашей эры. Среди них встречаются ювелирные изделия и предметы труда, такие как топоры и зубильцы .

Одни из наиболее крупных поселений кузнецов был открыт археологами на территории тульской области. Было установлено, что древние мастера кузнечного дела изначально плавили руду в ямах и лишь потом стали использоваться домницы , позволявшие достигать необходимого результата наиболее быстро. В домницах плавка руды производилась путем подачи горячего воздуха с использованием мехов, шкур.

Высокого уровня развития металлообработка достигла при Петре Первом. Потребность в оружие вызвала стремительный рост чугунных железоделательных заводов. Центром металлургии в нашей стране стала Тула. В ней было сосредоточено основное производство металлических изделий.

В Тульском крае в допетровский период центральное место занимала металлургия. Ее сырьевую базу обеспечивала горная промышленность, степень развития которой соответствовала уровню металлургии, сопровождая ее расцвет и кризис. Из связанных с металлом отраслей промышленности на протяжении всего 17 века развивалась и металлообработка. На качественно новый этап она вышла после основания в Туле Оружейного завода. История развития металлургии и металлообработки в Тульской области

Выплавка металла из руд невозможна без топлива и рудного сырья. Перевозка их на значительные расстояния в древности и в эпоху средневековья была затруднительна и чаще всего не экономична. Металлургия развивалась, как правило, там, где в изобилии имелись руды, лес и население, которое могло их разрабатывать и заготавливать. Руды железа достаточно распространены в Центральной России. Они образуют железорудные районы Тульский, Липецкий, Хоперский . Месторождения железных руд (в ряде случаев значительные) известны в Приокском горном и Рязанском округах, а так же в западной и северо-западной частях южного крыла Подмосковного бассейна (районах Жиздринском , Алексино-Тарусском , Малоярославецком , Каровском и Лихвинском ).

Форма залегания руд во всех районах Центральной России — линзовидная или гнездовидная . Размеры гнезд варьируются от нескольких сотен квадратных метров до нескольких километров. В зависимости от условий образования и залегания руды бывают сплошными или вкрапленными. В Тульском районе преобладают последние. На территории Тульского края находится крупный Тульский железорудный район, а также менее значительные Алексино-Тарусский и Лихвинский . Сведения о разработке железных руд в них относятся к достаточно давнему времени: по Тульскому к 17, а возможно, и 16 , по Алексино-Тарусскому — к 17 , по Лихвинскому — к 18 векам.

Главное рудное поле Тульского железорудного района, состоящего из нескольких подрайонов, имеет форму, близкую к треугольнику с вершинами: на севере — в Туле, на востоке — в Богородицке, на западе — в районе железнодорожной станции Сумароково . Эти границы достаточно условны: руды встречаются и восточнее (до р. Дона) и западнее. Качество руды на разных участках рудного поля не одинаково. Более чем в половине разведанных запасов содержание железа превышает 40% — такие руды считаются относительно богатыми. Наиболее высоким средним содержанием железа и самым низким кремнезема обладает руда Киреево-Дедиловского подрайона (около 41% железа и 26% кремнезема), на противоположном полюсе руды Щекинского подрайона (около 37% железа и 30% кремнезема).

До 30-х гг. 18 в., когда в Англии начался перевод доменной плавки на минеральное топливо, в металлургии повсеместно использовался единственный вид угля — древесный. Поэтому, вторым условием, определяющим возможность развития металлургии в конкретном районе, является наличие в нем лесов, пригодных для углежжения. Хотя точные сведения о количестве таковых в Тульском крае в 16-17 вв. отсутствуют, не вызывает сомнения, что в период позднего средневековья их было значительно больше, чем в настоящее время. Об этом говорит хотя бы тот факт, что в 16 в. на территории региона удалось создать Засечную черту — почти непрерывную, на отдельных участках даже двойную, ленту лесов, ставших основой мощного военно-оборонительного комплекса. По данным почвоведов, проводивших натурные исследования в районе Куликова поля, «не лишено оснований мнение о широком распространении (на данной территории. — И.Ю.) лесов во время битвы» (Александровский А.Л.), то есть в 14 в.; сведены же эти леса были предположительно только в 17-18 вв.

До 30-х гг. 17 в. единственным известным на территории страны способом получения железа из руд был одностадийный способ, основанный на прямом восстановлении металла из окислов и осуществлявшийся в печах, получивших название сыродутных или ручных горнов. В источниках 16 века такой горн называется , как правило, » домней «, реже, «домной». В ручных горнах из-за сравнительно низкой температуры (обеспечить высокую посредством ручных воздуходувных мехов было невозможно) металлическая фаза не расплавлялась и потому не отделялась от шлака. По той же причине недостаточно активно шло насыщение восстановленного металла углеродом. В результате получался губчатый ком железа (точнее — низкоуглеродистого железного сплава), смешанного со шлаками — железная крица. Такое железо называли сырым. Для превращения его в дельное железо крицу в особой » железцовой кузнице» проковывали, добиваясь механического отделения металла от шлака. Техника и технология крестьянской металлургии

Домна первоуральского завода. С таринная домна — Истье , Россия. Доменная печь на Кушвинском заводе — Кушва.