1. Краткие сведения о металлургическом производстве Состояние и тенденции развития черной металлургии Способы производства металлов и сплавов

Эти регионы и страны достигли впечатляющих успехов в развитии металлургической отрасли в последнее время. Основные слагаемые успеха следующие:

ориентация на выплавку стали в кислородно-конверторных и электродуговых печах, которые постоянно совершенствуются;

развитие технологии непрерывной разливки cтали;

увеличение доли выплавки качественных и высококачественных сталей, расширение объемов внепечной обработки стали;

развитие технологий и оборудования совмещенных литейно-прокатных модулей;

Следствием этого является повышение качества продукции, уменьшение энергоемкости и металлоемкости национального продукта в целом

Необходимо также развивать сталеплавильное производство с простой и компактной технологией, с использованием регионального сырья в виде металлического скрапа (металлолома), специализированным сортаментом продукции, ориентированным на конкретного потребителя, а также с высокой производительностью труда и низкими производственными издержками.

.
3. Способы производства металлов и сплавов

Металлы и сплавы получают различными способами. Чаще всего используют пирометаллургический (от греч. «пиро» - огонь и металлургия).

1. Пирометаллургический способ. По этим способом производство металлов и сплавов основывается на использовании тепловой энергии, которая выделяется в процессе сгорания топлива или протекания химических реакций в сырье. Во время сгорания топлива выделяется тепловая энергия и образуется CO. Тепловую энергию используют для разогрева и расплавление сырья, a CO - для восстановления металлов из их соединений (оксидов). Пирометаллургическим способом получают чугуны в доменных печах, стали в мартеновских печах и т.д.
2. Электрометаллургический способ. В процессе электрометаллургического способа металлы и сплавы получают в дуговых, индукционных и других типах электрических печей. В электрических печах сырье нагревают до более высоких температур, чем в ходе пирометаллургического способа. Сырье плавится очень быстро.
3. Плазменный способ. Суть плазменной металлургии заключается в том, что при температуре 10 000 С оксиды металла превращаются в плазму с определенной степенью ионизации. Поскольку энергия ионизации атомов металлов меньше энергии ионизации атомов кислорода, то в такой плазме атомы металла ионизируются, а атомы кислорода остаются нейтральными.
Из полученной смеси с помощью магнитного поля изымают ионы металла. В плазменных печах получают вольфрам, молибден, синтезируют карбид титана и др. Этот способ используют для получения очень качественных металлов и сплавов.
4. Химико-металлургический способ. Этот способ сочетает химические и металлургические процессы. Таким способом производят титан: из титановой руды получают четыреххлористый титан (ТіСІ₄), который восстанавливают с помощью магния (Mg).
5. Гидрометаллургическим способом. При этом способе металлы из руд, концентратов и отходов производства изымают с помощью растворителей. Затем из этих растворов электролизом получают металлы. Так производят и рафинируют цветные металлы: медь, цинк, никель, кобальт, хром, серебро, золото и т.д.
Производство металлов гидрометаллургическим способом состоит из следующих стадий: подготовка руды к растворению; растворение руды и концентрата в растворителе; очистка полученного раствора от вредных для электролиза примесей; электролиз.
6. Порошковая металлургия. Этот способ объединяет процессы, в результате которых изготавливают порошки металлов и неметаллических соединений, из которых прессованием (для придания формы и размеров) с последующим спеканием изготавливают изделия (заготовки, детали и т.д.).
7. Космическая металлургия. Производство металлов и сплавов в космосе называют космической металлургией. Поскольку в космосе не действуют силы притяжения, то плавления металлов и сплавов проводят без тиглей. Под действием силы поверхностного натяжения расплав приобретает форму шара и свободно висит в пространстве. Используя электромагнитное поле, расплава можно предать произвольную форму.
В условиях космоса компоненты сплавов хорошо перемешиваются. В случае невесомости газы хорошо растворяются в расплавах, а после кристаллизации полученные сплавы имеют вид «губки» с равномерно распределенными ячейками заполненным газом. Такие сплавы называют металогазами. Эти сплавы чрезвычайно легкие, например сплав, который состоит из 87% газа и 13% стали, плавает на воде как пробковое дерево. Металогази очень перспективные для самолето - и ракетостроения, а также для космической техники.
Заслуживает внимания также технология получения волокнистых композиционных материалов и изделий литьем. По земным условиям получить качественные изделия из этих материалов невозможно.
Большие возможности открывает космическая металлургия для получения сверхчистых сплавов с равномерным (заранее заданным) распределением примесей, что важно в процессе производства полупроводниковых материалов. Полученные полупроводниковые материалы могут быть использованы также в процессе решения проблемы энергетики.
Кроме описанных способов получения металлов и сплавов существует электролучевой способ и другие.
Стали
Сталями называют сплавы, содержащие более 50% железа.
Кроме железа в сталях содержится углерод и примеси, а в легированных сталях еще и легирующие элементы, которые улучшают свойства стали.
Стали являются основными конструкционными материалами. их используют в различных отраслях промышленности для изготовления инструментов, машин, оборудования и т.д.