Yerli bilimin metalurji ve metal işlemedeki başarıları, büyük ölçekli endüstriyel modernizasyon için güvenilir bir temel oluşturmaktadır.
Ülkenin sanayileşmesinin hızlandırılması gereğini haklı çıkaran Stalin 1931'de "İleri ülkelerin 50-100 yıl gerisindeyiz. Bu mesafeyi on yılda kat etmemiz gerekiyor. Ya yaparız ya da eziliriz" demişti.
Sanayileşme, güçlü ve en modern metalurjinin yaratılmasına odaklandı. Sonuçta, metal, özellikle yüksek kaliteli çelik, herhangi bir üretimin temelidir.
Gelişmiş Sovyet metalurjisinin sıfırdan yaratıldığını söylemek yanlış olur. Ural fabrikaları bir zamanlar tüm Avrupa'ya demir ve çelik tedarik ediyordu. Zlatoust çeliğinden gelen kılıçlar, ünlü şamdan daha düşük değildi. Chrysostom, Solingen ile karşılaştırıldı. Ve 19. ve 20. yüzyılların başında, yüksek kaliteli Kryvyi Rih demir cevheri ve dünyanın en iyi Donetsk kömürü temelinde modern güney Rus metalurjisi ortaya çıktı.
Gurur duyulacak bir şey ve Rus metalurji bilimi ve icatları vardı. Ülkemizin bilimsel ve teknik başarılarından bahsetmişken, 18. yüzyılda dünyada buhar gücüyle harekete geçirilen bir yüksek fırın üfleyici inşa eden ilk kişi olan Polzunov'u hatırlamak gerekir. Alaşımlı çeliklerin metalurjisini yaratan Anosov hakkında, metal bilimi bilimini kuran ve teori ve teknolojiyi geliştiren Chernov hakkında söylenmelidir. ısı tedavisi metaller. Rusya'nın daha sonra başarılı olduğu toz metalurjisini yaratan Sobolevsky'yi, sıvı demir üzerinde açık ocak eritme ileri teknolojisini geliştiren ve üretime sokan Goryainov kardeşler olarak adlandırmak gerekir. Liste genişletilebilir.
Birkaç yıllık sanayileşmede, Sovyet halkının özverili emeği, o zamanlar devasa ve en modern metalurji fabrikalarını kurdu - Magnitogorsk, Kuznetsk, Chelyabinsk alaşımlı çelik tesisi inşa edildi.
Alaşımlı çeliklere özel önem verildi. Bu, İkinci Dünya Savaşı sırasında yüz kat meşrulaştırıldı.
* Ünlü "otuz dört" - Sovyet T-34 orta tankı, kuşkusuz savaşın en iyi tankı - olağanüstü manevra kabiliyetine sahipti. Manevra kabiliyeti, "otuz dört" ün Alman savaş araçlarından çok daha hafif olmasıyla açıklandı. Sovyet tankının zırhı daha inceydi, ancak aynı zamanda alaşımlı çelikten dolayı çok daha güçlüydü.
* Alaşım zırh binlerce ve binlerce tankerin hayatını kurtardı. Alman tanklarının mermiler tarafından vurulan zırhı paramparça oldu - çelikte alaşım metalleri sıkıntısı vardı. Kabuk, T-34'ün zırhında yalnızca bir çentik bıraktı - çelik, alaşım metalleri nedeniyle tam olarak “yumuşaktı”.
Savaştan sonra, SSCB'nin metalurjisi hızla gelişmeye devam etti. Zaten kalite tarafında bir vurgu ile. Birbiri ardına her türlü özel çelik ve alaşım fabrikaları devreye alındı. Özellikle olağanüstü dayanıklılığa sahip titanyum. Sovyet Rusya'nın metalurjisi liderliği aldı ve hala pozisyonlarından vazgeçmiyor.
Savaştan sonra SSCB, metalurjide ileri teknolojilerin geliştirilmesinde dünya lideri oldu. Novotulsky Metalurji Fabrikası, sektördeki araştırma ve geliştirmenin temeliydi.
* Hakikat. Savaş sonrası dönemin metalurjisindeki 13 büyük yeniliğin 8'i SSCB'ye aitti.
* Hakikat. Novotulsky tesisindeki bilim adamları ve mühendisler, çelik endüstrisinde devrim yaratan sürekli döküm teknolojisini geliştirdi ve uyguladı. Bugün dünyadaki tüm çeliğin %90'ından fazlası bu teknoloji kullanılarak üretiliyor.
* Hakikat. Sovyet sosyalistleri tarafından icat edilen sözde kendiliğinden sertleşen kalıplama kumlarına Japonya'da "dökümhanede devrim" adı verildi. Temelde yeni bir teknoloji, dökümlerin kalitesini bir büyüklük sırasına göre iyileştirdi ve bu da işgücü verimliliğini keskin bir şekilde artırdı. Ayrıca yenilik, dökümhanelerde el emeğini, gürültüyü ve tozu en aza indirdi.
* Hakikat. Oksijen üfleme yöntemlerinin ilk kez yüksek fırın, dönüştürücü ve elektrikli fırınlarda uygulanması SSCB'deydi. Ayrıca uzmanlar tarafından kabul edildiği üzere metalurjik üretimde devrim yarattılar.
RUSYA PATENTLERİ VE LİSANSLARI
ABD Başkanı Reagan'ın bilim ve teknoloji danışmanı John Kaiser, Sovyet öncelikleri arasında "metal ve malzemelerin işlenmesi için teknolojiler" adını verdi.
En büyük Rus bilimsel ve teknik başarılarının listesi, seçkin metalurji uzmanımız Chernov'un mükemmel olduğu metallerin ısıl işlemini içerir. onun liderliğini yaptı Bilimsel araştırma ve 19. yüzyılın ilk yarısındaki gelişme. Chernov'un davası, yetenekli öğrencilerinden oluşan bir galaksi tarafından devam ettirildi. Rus "termistler" kendi alanlarında liderdi.
Ancak Rusya daha sonra metal işlemede önemli başarılar elde etmeye başladı - modern mühendislik tesisleri Petersburg, Nizhny Novgorod, Bryansk, diğerleri sanayi merkezleri... Bu fabrikalarda, Rus zanaatkarlarının doğasında var olan yaratıcılık, modern Avrupa teknolojisi ve teknolojisi ile birleştirildi.
SSCB'de metal işleme ekipmanı parkı dünyanın en büyüğü haline geldi. Ivanovo takım tezgahı birliğinin fabrikaları, dünya pazarında olağanüstü talep gören yüksek hassasiyetli bilgisayar kontrollü metal işleme makineleri üretti. Yabancı müşteriler arkalarında sıraya girdi.
Rusya, ağır metal işleme ekipmanlarının üretiminde tanınmış bir liderdir. Japonya, ABD, Federal Almanya Cumhuriyeti, Fransa, İngiltere, İtalya ve diğer ülkelerde örneğin Kolomna Ağır Makine Fabrikası tarafından üretilen devasa dikey torna tezgahları faaliyet göstermektedir. Bu 20 metrelik makineler, yüzlerce tonluk iş parçalarını mikron hassasiyetinde işler.
Rusya, özellikle ağır preslerin imalatında başarılı olmuştur. Belki de bu alanda ciddi bir rakibi yoktur. Belirli bir örnek. 1977'de SSCB'den Fransa'ya 65 bin tonluk dev bir hidrolik pres teslim edildi. Fransız uzmanlar ve mühendisler, Rus basınından en gurur verici şekilde söz ediyorlar. Neredeyse yarım yüzyıl geçti ve bu basın Avrupa'nın en güçlüsü olmaya devam ediyor.
Ve son zamanlarda, 1999'da Rusya, Amerika Birleşik Devletleri'ne ağır bir basın sağladı. Çabası çok daha az - 15 bin ton. Bununla birlikte, gücüyle Amerikalıları da şaşırttı. Ona "Büyük Ayı" lakabını taktılar.
Metalleri ve diğer malzemeleri işleme alanı son derece geniş ve çok yönlüdür. Ve özellikle elektronikte daha yüksek teknolojiler geliştikçe, endüstrinin işlemeyi minyatürleştirmesi daha önemli hale geliyor.
Rusya'nın en büyük bilimsel ve teknolojik başarıları arasında, zamanımızın en büyük keşiflerinden biridir -.
metallerin ve malzemelerin işlenmesinde devrim yarattı. Sadece bir gerçek. Elmas lazerle delme, işlem süresini 48 saatten ... 2 dakikaya, yani. 1500 kez!
Rusya'nın bilimsel ve teknolojik başarıları arasında fizik ve kimyadaki bir dizi keşif var. Nükleer fizikteki salt teorik çalışmanın endüstriyel uygulamayla ne kadar bağlantılı olabileceği görülüyor. Ancak hayat, paradoksal düşünceyi tekrar tekrar doğrular: iyi bir teoriden daha pratik bir şey yoktur.
Bilim adamlarımızın plazma fiziği alanındaki öncelikli çalışmaları, doğal olarak metallerin ve malzemelerin plazma işlemesi için endüstriyel teknolojilerin gelişmesine yol açtı. Bu alanda SSCB ve Rusya da etkileyici sonuçlar elde etti.
Rusya, metallerin plazma işleme alanında hala liderdir. Liderliği pekiştirmek için sektörler arası özel bir bilimsel ve teknik kompleks oluşturuldu, plazma teknolojilerinin endüstriye hızlandırılmış tanıtımı için bir program geliştirildi. Ana şey, plazma ekipmanı üretimi için güçlü bir tesis inşa etmeleridir.
Başarının ortaya çıkması yavaş değildi. Örneğin, Elektrostal Ağır Makine İmalat Fabrikasında, tüm büyük ve özellikle kritik parçaların işlenmesi uzun süredir plazma teknolojisi ile ilişkilendirilmiştir. Ekonomik etkisi çok büyüktü. İşleme kalitesi, büyüklük sırasına göre iyileştirildi. Çok fazla elektrik, yüksek kaliteli çelik ve en önemlisi insan emeğinden tasarruf edilir.
Amerika Birleşik Devletleri Başkanı'nın danışmanı John Kaiser tarafından uzun süredir tanınan, metal ve malzemelerin işlenmesinde ülkemizin liderliği, diğer yabancı incelemeler tarafından yüz kez daha doğrulandı. Özellikle, Amerika Birleşik Devletleri'nden gelen yorumlar.
Bir zamanlar Amerikan şirketi "Multi Arc", aletlerin sertleştirilmesi için Sovyet vakum-plazma tesisi "Bulat" ı üretme hakkını elde etti. Şirket yöneticileri kuruluma şu değerlendirmeyi yaptı: "Bu sadece bir iyileştirme değil. Bu bir teknolojik devrim. Bu bir teknoloji. yarın bugünün endüstrisi için."
Buna benzer birçok örnek var. Ve bugün Rus ekonomisinin potansiyeli çok yüksek. Rusya, kalkınmayı belirleyen en büyük "fikir portföyüne" sahip yüksek teknoloji ve en ileri teknoloji, ülke sanayinin gerçek modernleşmesine başladığında talep görecekler.
Metalurji bugün, 30 yıl önce olduğu gibi, amacına göre şartlı olarak iki gruba ayrılmıştır: ilk seri üretim çalışmaları, ikincisi özel metalurjidir. Buna göre, malzemeler, fiyat dışında özel bir gereksinimi olmayanlara ayrılır. Ve özel özellikleri çok önemli olanlar. Özel malzemelerin ana görevlerinden biri, taşıma kapasiteleri çok önemli olmadığı için geleneksel anlamda yapısal olmak değil, bir kaynak ürünün parçası veya temeli olmaktır.
Çelik malzemelerin fonksiyonel özellikleri, büyük ölçüde onlara uygulanan kaplamalara dayanmaktadır. Malzemelere yeni özellikler kazandırırlar - ısı direnci ve tribolojik nitelikler.
Bir tane daha önemli özellik modern metalurji, ikincil işlemenin temeli olarak hizmet etmesi gerektiğidir, yani hepsini hesaba katmak gerekir. yaşam döngüsü malzemeler. Günümüzde hammadde olarak eskisinden daha karmaşık ve pahalı cevher bazları kullanılmaktadır. Bu nedenle, başta ikincil olanlar olmak üzere geleneksel olmayan hammaddelerden restore edilmiş işleme ve diğer kaynak kaynaklarına dahil olmak gerekir. Aynı zamanda, geri dönüştürülebilir malzemelerden elde edilen malzemelerin kalitesi için gereksinimler çok yüksek kalmaktadır.
Modern metalurjideki ana eğilimlerden biri, malzemenin "saflığı" için mücadeledir - kaba kirlerin ve zararlı kirliliklerin giderilmesi, çalışma sırasında çatlakların ortadan kaldırılması. 1970'lerin sonunda ve 1980'lerin başında ortaya çıkan "saf çelik" terimi bir süreliğine ortadan kayboldu, ancak şimdi yeniden ortaya çıkıyor. Ancak daha önce 20-40 mikronluk dahil etmenin boyutu hakkında konuştuysak, şimdi 2-3 mikrondan fazla değil ve daha sık olarak kirlilik seviyesi sıfır. Sonuç olarak, geleneksel alaşımlar bile hizmet özelliklerinde yeni hale gelir.
Klasik modern metal malzemenin iki ana özelliği vardır. Birincisi, hem özellikleri açısından hem de maliyet açısından kontrol edilebilen öngörülebilir bir yapı malzemesidir. Ekonomik kaygılar, elbette, metalin zemin kaybetmediğini gösteriyor.
Son birkaç yılda metal işleme teknolojisinde iki ince devrim yaşandı. Bunlardan biri, beş eksenli takım tezgahlarının ve tungsten karbür bazlı karbür takımların ortaya çıkmasına dayanıyordu. İkincisi, metalurji için tamamen yeni olan ilkelere dayanan sözde katkı teknolojilerinin ortaya çıkmasıyla ilişkilidir. Beş eksenli makineler günümüzde yaygınlaşmıştır. Ancak katkı teknolojileri önümüzdeki üç ila beş yıl içinde kendilerini gösterecek.
Ve bu, geleneksel metalurjiyi temelden değiştiriyor. Birçok yüksek kaliteli ürünün ve yüksek kaliteli malzemenin varoluş biçimini değiştirebileceğini hayal edebilirsiniz - bunlar esas olarak toz şeklinde üretilecektir. Ve parçalar neredeyse doğrudan bir yöntemle onlardan yapılacaktır. General Electric'in birleşmeye 1,4 milyar dolar yatırım yapacağına dair birkaç gün önce yayınlanan bilgiler, bu tür eğilimlerin ciddiyetini doğruluyor. ünlü şirketler 3D baskı konusunda uzman: İsveçli Arcam AB ve Alman SLM Solutions Group AG. Birleşmenin belirtilen hedefi, 3D teknolojilerine dayalı motor yapımı ve güç mühendisliği ürünleri üretmeye başlamaktır. Bunun pazarı büyük ölçüde sarsacağından ve bu teknolojilerin geliştirilmesine ek bir ivme kazandıracağından şüphe yoktur.
Bilim adamları aşırı sıcaklıklarda çalışabilen malzemeler geliştiriyor
Yeni malzemelerden bahsetmişken, polimerlerden bahsetmemek mümkün değil. Karbon fiber uzun zamandır bilinmektedir: Boeing 787'nin gövdesi tamamen bu malzemeden yapılmıştır. Bu tür ürünlerde iyi Mekanik özellikler ve hafiflik, elbette, bu tür malzemeler, özellikle aşırı koşullarda kullanılıyorsa, metallerin yerini alacaktır. Ama şimdi yapısal malzemelerde metal ve polimerin iç içe geçmesi o kadar güçlü ki, gerçekte ne olduğunu söylemek zaten zor: kalınlık açısından bir polimerdir, özellikler açısından bir polimerdir, metal üzerinde polimerdir.
Bugün endüstri çeşitli yönlerde faaliyet göstermektedir. Birincisi, aşırı sıcaklıklarda çalışabilen malzemelerin geliştirilmesidir. İkincisi, 100 yıl ömrü garanti edilebilecek malzemelerin ömrünü uzatmak için önemli çalışmalar yapılıyor. Bu, örneğin nükleer enerji için geçerlidir. Ayrıca, metalleri metal olmayanlarla nasıl birleştireceğimizi ve yeni dayanıklı malzemeler elde etmeyi öğrendiğimiz için, birçok şirket ve araştırma ekibi biyouyumlu malzemeler ve özellikle kompozitler geliştiriyor. Modern tıp tarafından implante edilebilir cihazların, protezlerin vb. üretimi için gereklidirler.
bu arada
Metalden daha düşük olmayan ve aynı zamanda genleşmiş polistirenden 100 kat daha hafif olan bir malzeme yaratılmıştır. "Mikro kafes" olarak bilinen malzeme, Boeing ve General Motors'a ait olan HRL Laboratories'deki (ABD) bilim adamları tarafından geliştirildi. Yüzde 99,9 havadır ve küçük içi boş tüplerden oluşan bir ızgarada düzenlenmiştir. Duvarları sadece 100 nanometre kalınlığında - insan saçından 1000 kat daha ince. Geliştiriciler tarafından gösterilen video, mikro kafesin bir parçasının tüylü bir karahindiba üzerinde onu ezmediğini gösteriyor.
Mikro kafes, iyi bilinen nikel-fosfor metalinden yapılmıştır, ancak alışılmadık bir mimariye sahiptir ve yenilikçi bir 3D baskılı üretim süreci kullanılarak yapılmıştır. Bu teknolojinin uçak yapımında, uzay aracı yapımında ve ultra hafif ama çok güçlü malzemelerin gerekli olduğu diğer üretim alanlarında büyük umutları var. Mikro kafesin özellikleri, 324 metre yüksekliğinde, ancak inanılmaz derecede hafif bir yapı olan Eyfel Kulesi'nin yaratılmasına yol açan aynı ilkelere dayanmaktadır. Ve Eiffel ve mühendisleri, bildiğiniz gibi, başyapıtlarında insan kemiklerinin nasıl düzenlendiğine dair bilgileri uyguladılar. Modern teknoloji, aynı ilkeleri çok küçük ölçekte tercüme etmeyi mümkün kılmıştır.
Bugün, haddelenmiş metal çok sayıda endüstrinin temelidir. Fitingler, kanal çubukları, çelik sac, köşe - bunların tümü inşaat, otomotiv, mobilya ve kapı üretiminde kesinlikle yeri doldurulamaz. Biraz zaman harcarsanız ve metal haddelemenin kullanıldığı yönlerin bir listesini yapmaya çalışırsanız, bu listenin aslında sonsuz olduğu ortaya çıkıyor.
Buna göre, metal işleme endüstrisinin, üretimi hızlandırmak ve iyileştirmek için bilim ve teknolojinin başarılarını metal işleme sürecine dahil etmek için mümkün olan her şekilde denemesi şaşırtıcı değildir. Bu aynı zamanda metal kesme için de geçerlidir. Örneğin, şirketiniz metal yapıların imalatıyla uğraşıyorsa, sadece bağlantı parçaları satın almak yeterli değildir, çoğu zaman doğru şekilde kesilmeleri gerekir. Bu tür kesim için en yaygın makineler tornalama ve frezelemedir. Ancak son zamanlarda lazer teknolojileri giderek daha popüler hale geldi.
Lazer kesim makineleri, yalnızca yüksek kaliteli kesim elde etmeyi değil, aynı zamanda çok karmaşık bir şeklin bir parçasını üretmeyi de sağlar. Bu, süreç bir bilgisayar sistemi aracılığıyla kontrol edildiğinden mümkün olur. Sonuç olarak, parçayı "bitirme" ve bitirme aşamaları hariç tutulur, bu da toplamda üretim maliyetini düşürür.
Lazer kesimin bir diğer avantajı, toplu veya sac boşluklarla çalışabilme yeteneğidir. Örneğin, boru kesimi hacimli bir iş parçasıdır. Ve en önemlisi, istediğiniz kadar parça yapabilirsiniz ve hepsi hem görünüş hem de boyut olarak aynı olacaktır.
Elbette lazer makineleri de parametreleri, özellikleri ve güçleri bakımından farklılık gösterir. Bu oldukça haklı, çünkü haddelenmiş metal satışı da farklı bir yoğunluk ve aralıkta. Şirket sadece çelik sac ticareti yapıyorsa, yüksek fiyata lazer hacimli kesme makinesi satın almanın bir anlamı yoktur. Bir yandan bir lazer sac kesme makinesi satın almak, paradan tasarruf etmek, diğer yandan müşteriler için hizmet yelpazesini önemli ölçüde genişletmek çok daha verimlidir.
Günümüzde lazer teknolojisi, üretimleri için oldukça yeterli maliyetlerle gerekli sayıda parçayı hızlı bir şekilde elde etmeyi mümkün kılmaktadır. Ve kontrol bilgisayar seviyesinde gerçekleştiğinden, süreci kontrol etmek için sadece bir uzman yeterlidir.
Genel bilgi. Demir ve demir dışı metaller. Temel metalurjik işlemler.
metalurji
Metaller ve alaşımlar hakkında genel bilgiler
Metaller, karakteristik özellikleri yüksek mukavemet, plastisite, ısı ve elektrik iletkenliği olan, metalik adı verilen özel bir parlaklık olan kristal maddelerdir. Metallerin özellikleri, kristal kafeslerinde çok sayıda hareketli elektronun varlığından kaynaklanmaktadır. Metaller, D.I. Mendeleev'in periyodik tablosundaki elementlerin yaklaşık %75'ini oluşturur.
Metaller genellikle saf halde değil, alaşım halinde kullanılır.
Metal alaşımları, iki veya daha fazla bileşenden oluşan sıvı eriyiklerin katılaşması sonucu oluşan maddelerdir. Alaşımı oluşturan bileşenler, kimyasal olarak ayrı maddeleri veya bunların kararlı bileşiklerini içerir. Metal alaşımları ya sadece metallerden (örneğin, bir bakır ve çinko - pirinç alaşımı) veya az miktarda metal olmayan metallerden (karbon - dökme demir ve çelik ile demir alaşımları) oluşur. Bileşenler ve aralarındaki oran değiştirilerek çok çeşitli fiziksel, mekanik veya kimyasal özelliklere sahip alaşımlar elde edilir. Katılaşmadan sonra alaşımların bileşiminde katı çözeltiler, kimyasal bileşikler veya mekanik karışımlar oluşabilir.
Katı çözeltiler, başka bir metal veya metal olmayan (çözünür bileşen) atomlarının ana metalin (çözücü) kristal kafesine nüfuz etmesi sonucu ortaya çıkar. Çözücünün kristal kafesindeki çözünür bileşenin atomlarının düzenlenme türüne göre, ikame ve interstisyel katı çözeltiler ayırt edilir.
Ana metalin kristal kafesindeki atomların bir kısmının, çözünmekte olan bileşenin atomları ile yer değiştirmesinin bir sonucu olarak ikameli bir katı çözelti ortaya çıkar. İkame katı çözeltilerin örnekleri, nikel ile bakır, nikel, krom, silikon, manganez ile demir alaşımlarıdır.
Bir arayer katı çözeltisinde, çözünmüş bileşenin atomları, ana metalin atomları arasındaki serbest boşluklarda bulunur. Genellikle, bir metal ve bir metal olmayandan oluşan bir sistemde, örneğin bir demir ile karbon alaşımında, bir arayer katı çözeltisi oluşur. Metallerin katı çözeltilerinin oluşumu ile mukavemet, sertlik ve elektrik direnci, ancak plastisite ana metale göre azalır. Teknik alaşımların temelini katı çözümler oluşturur: yapısal, paslanmaz ve aside dayanıklı çelikler, pirinç, bronz.
Kimyasal bileşikler, bileşenlerin kesin olarak tanımlanmış bir nicel oranında oluşturulur. Kimyasal bileşikler arasında örneğin demir-karbon alaşımlarının bir parçası olan demir karbür (sementit) bulunur:
3Fe + C = Fe3C.
Sementit son derece dayanıklı ve serttir, ancak çok kırılgandır. Metal ile metalin kimyasal bileşiklerine intermetalik denir. Bu, örneğin bakır CuA12 içeren alüminyum bileşikleri, çinko MgZn2 ile magnezyum vb. Içerir. Metaller arası bileşikler çoğu zaman normal değerlik kuralına uymaz. Kimyasal bileşiklerin varlığı alaşımları güçlendirir, ancak aynı zamanda sünekliklerini azaltır.
Mekanik karışımlar, soğutulduğunda sıvı eriyikten aynı anda düşen bileşenlerin kristallerinin birikmesinin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Mekanik karışıma dahil edilen kristaller, ilk alaşım bileşenlerinin kristal kafesini tutar. Böylece, bileşenlerin her biri kendine özgü özelliklerini korur. Mekanik karışımlar saf bileşenlerden, katı çözeltilerden veya kimyasal bileşiklerden oluşabilir.
Tüm metaller ve alaşımlar, demirli ve demirsiz olarak alt gruplara ayrılır.
Demir ve demir dışı metaller
Dökme demir %2 ila %4,3 arasında karbon içerir, özel dökme demirlerde (ferro alaşımlar) karbon miktarı %5 veya daha fazla olabilir.
Pik demir, yüksek fırınlarda demir cevherlerinden eritilir. Demir cevherleri, demir oksitlerin doğal bir karışımı ve atık kaya (silis, alümina) adı verilen bir mineral kısımdır. Cevher eritme sürecinde demir oksitlerden indirgenir, zararlı kirliliklerden arındırılır ve atık kayadan ayrılır.
Yüksek fırın eritme işleminde elde edilen dökme demir, bileşime ve amaca bağlı olarak gri, beyaz ve dövülebilir olarak ayrılır.
Gri veya dökümhane, cevherde önemli miktarda karbon ve silikon içeren sıvı demirin yavaş soğutulması sonucu elde edilir. Bu tip dökme demir, %1,7 ila %4,2 karbon ve %4,25'e kadar silikon içerir. Gri dökme demir kalıpları iyi doldurur ve kesici aletlerle kolayca işlenebilir. Dökme demir fırında yeniden eritildikten sonra önceden hazırlanmış kalıplara döküm için uygundur.
Gri dökme demirde karbon, grafit pulları şeklinde serbest haldedir. Dökme demirin bu yapısı, kırılma noktalarında ona gri bir renk verir.
Beyaz veya pik demir, %4,5'e kadar karbon içerir. Elde etme yöntemine bağlı olarak, dökme demire aşağıdaki katkı maddeleri eklenir; silikon, manganez, fosfor, kükürt. Bu tip dökme demir, sıvı demirin hızla soğutulmasıyla elde edilir. Karbon, beyaz dökme demirde sementit şeklinde bağlanır. Kırılma yerlerinde, dökme demir Beyaz renk... Beyaz dökme demir sert ve kırılgandır; ağırlıklı olarak çelik üretimi için hammadde olarak kullanılır.
Sfero döküm %2 ila %2.2 karbon içerir. Beyaz dökme demirden elde edilir. Dökümler temiz kumlu çelik kutulara yerleştirilir ve fırınlarda çürür, yani uzun süre ısıtmaya tabi tutulur ve ardından yavaş yavaş soğutulur.
Çelik (GOST 5157-53) %2'ye kadar karbon içerir. Çelik, yüksek mekanik ve teknolojik özelliklere sahiptir.
Çelik dökme demirden yapılmıştır Farklı yollar... Yöntemden bağımsız olarak, çelik üretim sürecinin özü, dökme demirde bulunan istenmeyen safsızlıkların oksidasyonunda ve içindeki karbon, silikon, manganez, fosfor ve kükürt içeriğinde bir azalmada yatmaktadır.
Dökme demirden çelik üretmek için Bessemer dönüştürücü yöntemi, bir dönüştürücüde gerçekleştirilir.
Dönüştürücüde, basınçlı atmosferik hava, 2,5 kgf / cm2'ye kadar bir basınçta dökme demirin kalınlığından üflenir, bunun sonucunda karbon yanar ve dökme demir çeliğe dönüşür. Bu durumda açığa çıkan ısı, metalin sıcaklığını 1600 °C'ye yükseltir. Son zamanlarda birçok metalurji tesisinde, konvertörlerde dökme demirden oksijence zenginleştirilmiş hava veya saf oksijen üflenir. Bu, eritilen çeliğin kalitesini artırır.
Dökme demirden çelik elde etmenin açık ocak işlemi aşağıdaki gibidir. Katı veya erimiş pik demir, hurda1 veya cevher ilavesiyle açık ocaklı bir fırının ocağında eritilir. Bu durumda, ısıtılmış bir gaz yakıt ve hava karışımının yanması nedeniyle gerekli sıcaklık yaratılır.
Açık ocak işleminin amacı, bitmiş çelikte olmaması gereken ve ergimiş metale şarjdan veya gazlı ortamdan giren elementleri ergimiş metalden uzaklaştırmak (yakmak) ve ayrıca içeriği azaltmaktır. "gerekli olan" unsurlardan parçası haline gelmek. Gerekirse, alaşım elementlerinin çeliğe katılmasıyla süreç sona erer.
Açık ocak çeliğinin kalitesi dönüştürücü çeliğinden daha yüksektir, ancak dönüştürücü yöntemi daha verimlidir.
Çelik üretimi için elektrikli eritme yöntemi, yukarıda açıklanan yöntemlerle karşılaştırıldığında en gelişmiş olanıdır. Devam eden süreçlerin özü gereği, elektrikli eritme yöntemi açık ocaktan farklı değildir. Ancak elektrikli ergitme, yüksek kaliteli çelikler elde etmeyi ve teknolojik ergitme sürecini basitleştirmeyi mümkün kılar. Bu yöntemin yaygın kullanımı hala yüksek elektrik maliyeti ile sınırlıdır.
Kimyasal bileşime göre çelikler karbona bölünür ve alaşımlanır; bu tip çeliklerin her ikisi de inşaatta kullanılır. Karbon çelikleri şunları içerir: %1.1'e kadar manganez içeriğine ve %0.75'e kadar karbon içeriğine sahip makine yapımı (yapısal) çelikler, manganez içeriği azaltılmış (%0.4'e kadar) ve karbon içeriği 0,6'dan yüksek olan alet çelikleri %. Alaşımlı çelikler, %2,5'ten fazla olmayan alaşım elementleri içeriği ile düşük alaşımlı, toplam alaşım elementleri içeriği %2,5 ila 5,5 ile orta alaşımlı, toplam alaşım elementleri içeriği 5,5'ten fazla olan yüksek alaşımlı olabilir. %.
Amaca bağlı olarak çeliğin dört sınıfı vardır: inşaat çeliği - köprü, bina, vagon vb. yapılar için ısıl işlem görmeden haddelenmiş çelik şeklinde kullanılır; makine mühendisliği - makine parçalarının imalatında kullanılır; enstrümantal - çeşitli metal kesme ve diğer aletlerin üretimi için; özel amaçlı - paslanmaz aside dayanıklı, ısıya dayanıklı, kireç dayanıklı vb.
Demirli metaller, demir ve buna dayalı alaşımları içerir - çelik ve dökme demir. Demirli metaller, dünya metal ürünlerinin yaklaşık %95'ini oluşturmaktadır. Demirli metallere belirli özellikler kazandırmak için, bileşimlerine iyileştirme veya alaşım katkı maddeleri (nikel, krom, bakır vb.) eklenir. Demirli metaller, karbon içeriğine bağlı olarak çelikler ve dökme demirler olarak alt gruplara ayrılır.
Çelik, %2'ye kadar karbon içeriğine sahip dövülebilir bir demir-karbon alaşımıdır. Ana yapısal yapı malzemelerinden biridir. Çelik, bina yapıları, boru hatları, betonarme donatı imalatında kullanılır.
Elde etme yöntemine göre vinçler açık ocak, konvertör ve elektrikli çelik olarak ikiye ayrılır. Kimyasal bileşim açısından, alaşımın içerdiği kimyasal elementlere bağlı olarak çelikler karbonlu ve alaşımlıdır.
Demir ve karbonla birlikte karbon çeliği, %1'e kadar manganez, %0.4'e kadar silikon ve ayrıca kükürt ve fosfor safsızlıkları içerir. Kirlilik miktarı belirtilen üst limiti aşmıyorsa normal olarak adlandırılır.
Dökme demir, % 2 ... 4.3 karbon içeriğine sahip bir demir-karbon alaşımıdır. Ayrıca manganez, kükürt, fosfor silikonid içerir. Pik demirin büyük kısmı çelik üretimi için kullanılır. Ayrıca bağımsız bir yapı malzemesi olarak kullanılır.Karbon bağının şekline bağlı olarak beyaz ve gri dökme demir ayırt edilir.
Beyaz dökme demir, demir karbür Fe3C formunda kimyasal olarak bağlı karbon içerir.
Gri dökme demirde karbon, grafit formunda serbest haldedir.
demir metalurjisi
Metalurji (yüksek fırın, çelik üretimi, haddeleme), boru ve donanım üretimi, madencilik, cevher hammaddelerinin konsantrasyonu ve aglomerasyonu, kok üretimi, ferroalyaj ve refrakter üretimi, metalik olmayan hammaddelerin madenciliği gibi birbiriyle ilişkili alt sektörlerden oluşan bir kompleks dahil ağır sanayi sektörü demir metalurjisi ve demirli metallerin ikincil işlenmesi için. metaller. Demirli metalurji ürünlerinin en önemli türleri: sıcak haddelenmiş ve soğuk haddelenmiş çelik, çelik borular ve metal ürünler.
Demir metalurjisi, çoğu endüstrinin gelişiminin temelidir. Ulusal ekonomi... Üretimdeki hızlı büyümeye rağmen kimyasal endüstri, demir dışı metalurji, yapı malzemeleri endüstrisi, demirli metaller, makine mühendisliği ve inşaatta ana yapısal malzeme olmaya devam etmektedir. Böyle, spesifik yer çekimi 1976'da SSCB'de önde gelen makine yapımı dalları tarafından tüketilen yapı malzemelerinin toplam hacmindeki demirli metaller %96'yı aştı. Sanayi, ülkenin yakıt ve enerji kaynaklarının yaklaşık %20'sini tüketiyor.
Binlerce yıl boyunca, insan toplumunun gelişimi, alet imalatında ana malzeme olarak demirin kullanılmasıyla ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. VI Lenin, modern sanayinin ana ürünlerinden biri olan demiri medeniyetin temellerinden biri olarak adlandırdı.
Rusya'da demir üretimi eski zamanlardan beri bilinmektedir. Demir cevheri önce ham ateşle çalışan demir ocaklarında, daha sonra (yaklaşık 9. yüzyıldan itibaren) el körüklü özel zemin tabanlı yüksek fırınlarda eritildi. Dökme demir ve demir fabrika üretimi, günde 120 pud pik demir eriten Tula yakınlarında yüksek fırınlı ilk tesisin inşa edildiği 1632-37'de başladı. 1700'de yaklaşık 150 bin pud pik demir eritildi. 18. yüzyılın ilk çeyreğinde arttı. 5 kez eritilen Rusya, demirli metallerin üretimi için ve 19. yüzyılın başlarına kadar dünyada 1. sırada yer aldı. onu geri tuttu. Bununla birlikte, sonraki yıllarda, demir cevheri büyüme hızı azaldı ve 1913'e kadar ülke dünyada sadece 5. sırada yer aldı ve dünyadaki pik demir ve çelik eritme içindeki payı% 5.3 idi.
Endüstriyel çelik üretim teknolojisi
Demir doğada en çok bulunan elementlerden biridir. Yerkabuğunda yaklaşık %5 oranında bulunur. Bununla birlikte, oksijenle kolayca birleşerek oksitler oluşturduğu için saf haliyle oluşmaz. Demirin elde edildiği en ünlü demir cevherleri manyetit FeeCU (%70'den fazla demir içerir), hematit Fe3C> 3 (%30-50), limonit FeO (OH), vb.'dir. Cevher, saf demir ile birlikte karbon içerir. , diğerleri metallerin yanı sıra zararlı safsızlıklar - kükürt, fosfor, azot vb.
Cevherden elde edilen birincil ürün, dökme demirdir (demir ile karbon alaşımı). Pik demir, kok ve kalker ilavesi ile demir cevheri T=1600 °C'de eritilerek yüksek fırınlarda üretilir; Kok yakma sürecinde demir azaltılır, aynı zamanda kireçtaşı metalik olmayan safsızlıkların cüruf ile birlikte daha kolay ayrılması için tasarlanmıştır. Erimiş dökme demir, daha ağır bir bileşen olarak fırının altında toplanır ve daha sonra özel kalıplara boşaltılır. Elde edilen %4 karbon içeriğine sahip iri taneli gri dökme demir, döküm için kullanılır ve çelik üretimi için ince taneli beyaz dökme demir kullanılır.
Çelik, özel işleme (alaşımlama) nedeniyle yüzdesi %1,2'yi aşmayan bir miktarda azaltılmış karbonlu bir demir alaşımıdır. Modern metalurjide, dökme demirden çelik elde etmek için üç yöntem kullanılır: açık ocak, Bessemer ve Thomas... Çelik üretimi için ana hammaddeler, önceden belirlenmiş özelliklere sahip çelik kaliteleri elde etmek için beyaz dökme demir, hurda metal ve atık (çelik hurdası) ile silikon, manganez, krom, nikel, bakır vb. katkı maddeleridir.
almanın en yaygın yolu inşaat çelikleri- açık yürekli.
Bu yöntem, refrakterlerle kaplı özel bir fırına yerleştirilen erimiş dökme demirin, t = 2000 ° C'yi koruyan sıcak gazla sürekli bir hava akışıyla beslenmesinden oluşur. Bu sıcaklığın etkisi altında, yüzdesi sıkı bir şekilde kontrol edilen karbon, erimiş kütleden 4-12 saat (gerekli çelik kalitesine bağlı olarak) yakılır.
Son zamanlarda dünya pratiğinde giderek yaygınlaşan çelik üretiminin oksijen dönüştürücü yöntemi, erimiş demirden basınç altında sıcak bir hava karışımının oksijenle üflenmesinden oluşur. Sonuç olarak, erimiş demirde karbon ve zararlı safsızlıklar yakılır. Konvertörün dahili refrakter astarının bileşimine bağlı olarak, yöntem Bessemer (asidik astar) veya Thomas (ana astar) olarak adlandırılır. Thomas çelik eritme yöntemi, gerekli kaliteyi garanti etmez, bu nedenle bu çelik, ülkede yapı inşa etmek için kullanılmaz.
En kaliteli çok alaşımlı çelikler özel elektrikli fırınlarda üretilir. İki karbon elektrot arasındaki bir elektrik arkıyla yaklaşık 2200 ° C'lik bir maksimum sıcaklık elde edilir. Yöntemin avantajı, ilk iki yöntemde olduğu gibi hava ve gazdan gelen zararlı elementlerin erimiş metal üzerine bulaşmamasıdır. Herhangi bir yöntemle elde edilen çelik, özel formlara dökülür ve bu formda haddelenmiş ürünler, döküm ve diğer ürünlerin üretimi için ileri işlemlere gönderilir.
Demir olmayan metaller. Demir hariç tüm metaller demir dışı (demir dışı) olarak sınıflandırılır. Çoğu zaman, inşaatta alüminyum, bakır, çinko ve titanyum bazlı metaller ve alaşımlar kullanılır.
Metaller çok teknolojiktir: birincisi, onlardan çeşitli endüstriyel yöntemlerle (haddeleme, çekme, damgalama vb.) Ürünler elde edilebilir ve ikincisi, metal ürünler ve yapılar cıvata, perçin ve kaynak kullanılarak birbirine kolayca bağlanır.
Bununla birlikte, bir inşaatçının bakış açısından, metallerin dezavantajları da vardır. Metallerin yüksek ısı iletkenliği, binaların metal yapıları için bir ısı yalıtım cihazı gerektirir. Metaller yanıcı olmamasına rağmen, binaların metal yapıları özellikle yangından korunmalıdır. Bunun nedeni, ısıtıldığında metallerin mukavemetinin keskin bir şekilde azalması ve metal yapıların stabilitesini kaybetmesi ve deforme olmasıdır. Metallerin korozyonu ülke ekonomisine büyük zarar verir. Son olarak, metaller diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır, bu nedenle inşaatta kullanımları ekonomik olarak gerekçelendirilmelidir.
Metalurji (Yunanca "metallon" - "mayın", "metal" ve "ergon" - "iş") - orijinal, dar anlamı "cevherlerden metal eritme sanatı". Modern anlamda, metal ve alaşımların elde edilmesi ve bunlara belirli biçim ve özellikler kazandırılması ile ilgili tüm süreçleri kapsayan bir bilim ve teknoloji alanı ve bir sanayi dalıdır.
Tarihsel olarak, metalurjinin demir dışı ve demirli olarak bir bölümü olmuştur. Demir metalurjisi, demir bazlı alaşımları içerir - dökme demir, çelik, ferroalyajlar (demirli metaller, dünyada üretilen tüm metal ürünlerin yaklaşık %95'ini oluşturur). Demir dışı metalurji, kalan metallerin çoğunun üretimini içerir. Ek olarak, metal olmayan ve yarı iletkenler (silikon, germanyum, selenyum, tellür vb.) elde etmek için metalurjik işlemler de kullanılır. Genel olarak, modern metalurji, halojenürler ve gazlar hariç, periyodik sistemin hemen hemen tüm elementlerini elde etme işlemlerini kapsar.
Temelleri Rus bilim adamları P.P. Anosov ve D.K. Chernov tarafından atılan metal bilimi - metal bilimi - hızla gelişiyor. Metalurji uzmanları metallerin yapısını inceler, özelliklerini iyileştirmenin yollarını bulur, tasarımcıların temelde yeni makineler geliştirmesine olanak tanıyan yeni alaşımlar yaratır - özellikle hafif, özellikle dayanıklı vb.
Modern demir metalurjisinin temeli, her biri bölge ve çalışan sayısı bakımından küçük bir şehre eşit olan fabrikalardan oluşmaktadır. Metal burada zor bir yoldan geçiyor. Önce cevher madenciliği ve işleme tesislerinde (GOK) cevher zenginleştirilir, daha sonra demir metalürji tesislerinde kavrularak aglomera veya pelet haline getirilir. Bunlardan pik demir, yüksek fırınlarda eritilir. Daha sonra pik demir, açık ocak fırınlarında, oksijen dönüştürücülerinde veya elektrikli fırınlarda çeliğe yeniden eritildiği çelik imalathanesine girer (bkz. Elektrometalurji). Çelik külçeler, metal ürünlerin yapıldığı haddehanelere taşınır: raylar, kirişler, levhalar, borular, tel (bkz. Haddeleme, haddehane). Atölyeler arasında üzerinde yürüdükleri korkuluklar var. demiryolu trenleri cevher ve erimiş demir, çelik külçeler ve bitmiş haddelenmiş ürünler teslim ediyor.
Aynı ve bazı durumlarda daha zor bir yol, demir dışı metalurji tesislerinde metaller tarafından izlenir. Teknolojik süreç bazı demir dışı metallerin elde edilmesi onlarca işlemi içerir.
Ve metalurji için gelecek ne olacak? İnsanlık gerçekten metal ihtiyaçlarını karşılamak için sürekli dev fabrikalar inşa etmek zorunda mı kalacak? Sonuçta, metalurjinin esas olarak ateşle ilgilendiğini unutmamak gerekir: cevheri veya çeliği eritmek için yüksek bir sıcaklığa ısıtılmaları gerekir. Ve pirometalurji (bu, metal ısıtma kullanan metalurji dalının adıdır: Yunanca "bayram" - "ateş" kelimesinden gelir), havadaki oksijeni yakar, atmosferi yanma atıklarıyla kirletir ve çok fazla tatlı su harcar. üniteleri soğutmak için Kısacası doğaya zararlıdır. Bu nedenle, bilim adamları metalurjiyi geliştirmenin yeni yollarını geliştirdiler. Bu, her şeyden önce, yüksek fırın sürecini atlayarak demirin cevherden doğrudan indirgenmesidir. Tam otomatik ve güvenilir bir şekilde sızdırmazlığı sağlanan doğrudan indirgeme tesisleri, cevherden metal külçeleri veya saf demir tozunu koklayacaktır. Daha sonra, kaplarda paketlenen külçeler veya tozlar, ya olağan yöntemle ya da toz metalurjisi yöntemiyle ürün üretmek için kullanılacakları makine yapım tesislerine teslim edilecektir. Bu fabrikaların mevcut fabrikalar kadar büyük yapılmasına gerek yok. Aksine, küçük olacaklar ve bilim adamlarının önerdiği gibi, bazen hareketli, yani hareketli olacaklar. Mavnalar veya helikopterlerle, gelişimi artık kârsız kabul edilen küçük cevher yataklarına taşınacaklar. Tam otomatik mini fabrikalar, bu alanların geliştirilmesini ekonomik olarak mümkün kılacaktır.
Elektrometalurji hızla gelişiyor ve metal işlemenin sonraki tüm aşamalarında elektrik giderek daha fazla kullanılıyor. Bir sonraki adım, bir bilgisayar - otomatik metalurji atölyeleri tarafından kontrol edilen tam otomatik bir metalurji üretiminin oluşturulmasıdır.
metallerin korozyonu
Malzemelerin üzerlerine çeşitli kimyasalların etkisiyle oluşan tahribat süreçlerine korozyon denir. Yapı malzemelerini tahrip eden kimyasallara aşındırıcı denir. Agresif bir ortam atmosferik hava, su, çeşitli kimyasal çözeltiler, gazlar olabilir.
Atmosferik korozyon, atmosferik oksijen, nem ve metalin etkileşimi yoluyla normal atmosferik koşullar altında meydana gelir. Çatılar, metal makaslar, kirişler, köprüler gibi geniş yüzeyli ürünler bu korozyona maruz kalır.
Sudaki çeşitli yapılar su altı korozyonuna maruz kalır ve sudaki az miktarda asit veya tuzun varlığı bile prosesi iyileştirir.
Toprak korozyonu, toprak su temini ve kanalizasyon şebekelerinin metaline etki ettiğinde meydana gelir. Toprak suyundaki tuzların varlığı ve su tablasındaki dalgalanmalar korozyonu şiddetlendirir.
Agresif ortamın doğasına bağlı olarak, kimyasal ve elektrokimyasal olarak metal korozyonu meydana gelebilir.
Metaller yüksek sıcaklıklarda kuru gazlara veya elektrolit olmayan sıvılara (elektrik akımı iletmeyen sıvılar) maruz kaldığında kimyasal aşındırıcı bir süreç meydana gelir. İLE kimyasal korozyon Kuru havanın oksijeni ve diğer gazlar (karbon dioksit, kükürt) ile metalin yok edilmesi de geçerlidir.
Elektrokimyasal korozyon süreci, elektrolitlerin bir elektrik akımı oluşturan metal - sıvılar üzerindeki etkisinden kaynaklanır. Elektrokimyasal korozyon ile, bir metalin yok edilmesi, metalin bir bölümünden diğerine elektrik akımının ortaya çıkması ve akışı ile ilişkilidir. Metal, asit ve alkali çözeltilerine maruz kaldığında, iyonlarını elektrolite verir ve kendisi yavaş yavaş çöker. Birbirine benzemeyen iki metal temas ettiğinde bir elektrokimyasal korozyon süreci de meydana gelebilir. Örneğin, demirin kromla teması halinde, krom yok olur, demir bakır - demir.
Bazı durumlarda, aşındırıcı süreç, elektrikli demiryollarının raylarından toprağa yayılan ve topraktan geçen kaçak akımların yanı sıra toprağa döşenen çeşitli metal cihazlardan (elektrik kabloları, su boruları) kaynaklanır. Islak ve tuzlu toprakta metal boru hatlarına ve diğer yeraltı cihazlarına çarpan kaçak akımlar, elektroliz için koşullar yaratır. İyonlar (elektrik yüklü metal parçacıklar) toprak çözeltisine (elektrolit) geçer; Yeraltı kablolarında, su temininde ve kanalizasyon borularında elementer metal parçacıklarının kaybı sonucunda korozyon ülserleri oluşur.
Korozyon süreci, metalin bazı alanlarda tahribatı meydana geldiğinde lokal, metal tüm yüzey üzerinde eşit olarak yok edildiğinde tek tip ve tahribat metalin tane sınırları boyunca meydana geldiğinde taneler arası olabilir. Temiz, korumasız bir metal yüzey çoğu durumda aşındırıcı işlemlere maruz kalır. farklı şekiller... Bazı metallerin yüzeyinde oluşan oksit filmi, korozyon sürecinin gelişimini durdurabilir. Bu tür koruyucu filmler bakır, bronz ve alüminyum yüzeyinde görülür. Çelik, korozyona iyi dayanmayan metallere aittir; Korozyon işleminin neden olduğu çelik ürünlerin yüzeyinin tahribatı metalin iç katmanlarına hızla yayılır,
Korozif süreçlerden kaynaklanan kayıplar ülke ekonomisine büyük maddi zararlar getirir. Bu fenomenle çeşitli yollarla savaşabilirsiniz.
Mümkün olduğunda metaller, korozyona daha az duyarlı olan diğer malzemelerle değiştirilir. E-metal yapılar değiştirilemezse vernik, emaye ile kaplanır. Ortaya çıkan film metali hareketten korur dış ortam... Korozyona karşı korumak için metal yapılar boyalı, galvanizli, kalaylı, krom kaplamalıdır. Ek olarak, yapıların üretimi için, belirli bir agresif ortamda en dayanıklı metaller kullanılır. Örneğin, düşük alaşımlı çelikler, düşük nem ve alkalilere maruz kalma koşullarında, yüksek alaşımlı çelikler - yüksek nem ve yüksek aşındırıcı gaz koşullarında kullanılır.Nikel ile alaşım, çeliğin atmosferik ve su altı korozyonuna karşı direncini keskin bir şekilde artırır.
Metal yapı yapıları, polietilen, polipropilen, naylon dahil olmak üzere toz plastik polimerlerin yüzeylerine alev püskürtme yöntemiyle ve ayrıca bu malzemelerin toz halinde dolgu maddeleri ve boyalar eklenerek veya eklenmeden özel bileşimleriyle aşındırıcı işlemlerden korunur.
İnsanlık tarihi bin yıldan fazladır. Irkımızın varoluşunun tüm dönemi boyunca, bir kişinin metali işleme, yaratma ve çıkarma yeteneğinin oynadığı önemli bir rol olan istikrarlı bir teknik ilerleme olmuştur. Bu nedenle, metalurjinin, hayatımızı, normal iş görevlerinin yerine getirilmesini ve çok daha fazlasını hayal etmenin imkansız olduğu bir şey olması oldukça mantıklıdır.
Tanım
Her şeyden önce, bilimsel olarak, teknik açıdan modern üretim alanının nasıl adlandırıldığını anlamaya değer.
Bu nedenle metalurji, cevher veya diğer malzemelerden çeşitli metallerin elde edilmesi sürecini ve ayrıca alaşımların kimyasal bileşiminin, özelliklerinin ve yapısının dönüşümü ile ilgili tüm süreçleri kapsayan bir bilim, teknoloji dalıdır.
Yapı
Bugün metalurji, endüstrinin en güçlü dalıdır. Ayrıca, aşağıdakileri içeren geniş bir kavramdır:
- Doğrudan metal üretimi.
- Metal ürünlerin hem sıcak hem de soğuk işlenmesi.
- Kaynak.
- Çeşitli metal kaplamaların uygulanması.
- Bilim bölümü - malzeme bilimi. Fiziksel ve kimyasal süreçlerin teorik çalışmasındaki bu yön, metallerin, alaşımların ve intermetalik bileşiklerin davranışları hakkındaki bilgilere odaklanır.
çeşitleri
Tüm dünyada metalurjinin iki ana dalı vardır - demirli ve demirsiz. Bu derecelendirme tarihsel olarak gelişmiştir.
Demir metalurjisi, demirin ve içinde bulunduğu tüm alaşımların işlenmesinden oluşur. Bu endüstri aynı zamanda dünyanın derinliklerinden çıkarma ve ardından cevher zenginleştirme, çelik ve demir dökümhanesi, kütük haddeleme, ferroalyaj üretimi anlamına gelir.
Demir dışı metalurji, demir hariç herhangi bir metalin cevheriyle çalışmayı içerir. Bu arada, geleneksel olarak iki büyük gruba ayrılırlar:
Ağır (nikel, kalay, kurşun, bakır).
Hafif (titanyum, magnezyum, alüminyum).
Bilimsel çözümler
Metalurjinin uygulama gerektiren bir faaliyet olduğuna şüphe yoktur. yenilikçi teknolojiler... Bu bağlamda, gezegenimizin birçok ülkesi aktif olarak takip ediyor Araştırma çalışması amacı, örneğin metalurjik üretimin önemli bir bileşeni olan atık su arıtımı gibi acil bir sorunu çözmeye yardımcı olacak çok çeşitli mikroorganizmaları incelemek ve pratikte uygulamaktır. Ek olarak, biyolojik oksidasyon, çökeltme, sorpsiyon ve diğerleri gibi süreçler zaten gerçek oldu.
İşleme göre ayırma
Metalurji tesisleri şartlı olarak iki ana gruba ayrılabilir:
Proseslerin çok yüksek sıcaklıklarda (eritme, kavurma) gerçekleştiği pirometalurji;
Kimyasal reaktifler kullanılarak su ve diğer sulu çözeltiler kullanılarak cevherlerden metallerin çıkarılmasından oluşan hidrometalurji.
Metalurji tesisinin inşası için yer seçme ilkesi
Belirli bir yerde bir işletme inşa etme kararının hangi sonuçlara dayanarak verildiğini anlamak için, metalurjinin bulunduğu yerdeki ana faktörleri dikkate almaya değer.
Özellikle, soru demir dışı metalurji tesisinin yeri ile ilgiliyse, aşağıdaki kriterler:
- Enerji kaynaklarının mevcudiyeti. Hafif demir dışı metallerin işlenmesiyle ilgili üretim, muazzam miktarda gerektirir elektrik enerjisi... Bu nedenle, bu tür işletmeler hidroelektrik santrallerine mümkün olduğunca yakın kurulmaktadır.
- Gerekli miktarda hammadde. Tabii ki, cevher yatakları ne kadar yakınsa, sırasıyla o kadar iyidir.
- Çevresel faktör. Ne yazık ki, Sovyet sonrası alanın ülkeleri, metalurji işletmelerinin çevre dostu olduğu kategoride sınıflandırılamaz.
Bu nedenle, metalurjinin yeri, her türlü gereksinim ve nüans dikkate alınarak çözümüne azami dikkat gösterilmesi gereken karmaşık bir konudur.
Metal işlemenin tanımında en ayrıntılı resmi oluşturmak için bu üretimin kilit alanlarını belirtmek önemlidir.
Demirli metalurji işletmeleri birkaç sözde yeniden dağıtım içerir. Bunlar arasında: sinter-yüksek fırın, çelik üretimi, haddeleme. Her birini daha ayrıntılı olarak ele alalım.
Yüksek fırın üretimi
Bu aşamada demir doğrudan cevherden serbest bırakılır. Bu, bir yüksek fırında ve 1000 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklarda gerçekleşir. Pik demir bu şekilde eritilir. Özellikleri doğrudan eritme işleminin seyrine bağlı olacaktır. Cevherin erimesini düzenleyerek, sonuçta iki işleme (gelecekte çelik üretimi için kullanılacak) ve dökümhaneden (bundan dökme demir kütükler) birini elde edebilirsiniz.
Çelik üretimi
Demiri karbonla ve gerekirse çeşitli alaşım elementleriyle birleştirerek çelik elde edilir. Eritme için yeterli yöntem var. En modern ve son derece verimli olan oksijen dönüştürücü ve elektrikli ergitmeyi özellikle belirtmek isteriz.
Dönüştürücü eritme, geçiciliği ile karakterize edilir ve gerekli olan çelik ile sonuçlanır. kimyasal bileşim... Sürecin merkezinde, dökme demiri oksitleyen ve çeliğe dönüştüren oksijenin üfleme mızrağı boyunca üflenmesi yer alır.
Elektrik ark eritme yöntemi en etkili yöntemdir. Ark fırınlarının kullanımı sayesinde en yüksek kalitede alaşımlı çelik kaliteleri eritilebilir. Bu tür ünitelerde, içine yüklenen metalin ısınması çok hızlı gerçekleşirken, gerekli miktarda alaşım elementi eklemek mümkündür. Ek olarak, bu yöntemle elde edilen çelik, düşük bir metalik olmayan inklüzyon, kükürt ve fosfor içeriğine sahiptir.
alaşımlama
Bu işlem, daha sonra belirli özelliklerin verilmesi için hesaplanmış yardımcı element konsantrasyonlarının eklenmesiyle çeliğin bileşiminin değiştirilmesinden oluşur. En yaygın olarak kullanılan alaşım bileşenleri arasında şunlar bulunur: manganez, titanyum, kobalt, tungsten, alüminyum.
kiralama
Birçok metalurji tesisi, yuvarlanan bir mağaza grubunu içerir. Hem yarı mamul hem de tamamen bitmiş ürünler üretiyorlar. Prosesin özü, dönen değirmen arasındaki boşlukta metalin zıt yönlerde geçişinde yatmaktadır. Ayrıca kilit nokta, rulolar arasındaki mesafenin, geçen iş parçasının kalınlığından daha az olması gerektiğidir. Bu nedenle metal lümene çekilir, hareket eder ve sonuç olarak belirtilen parametrelere deforme olur.
Her geçişten sonra rulolar arasındaki boşluk küçülür. Önemli bir nokta - genellikle metal soğuk durumda yeterince sünek değildir. Ve bu nedenle, işleme için gerekli sıcaklığa önceden ısıtılır.
İkincil hammadde tüketimi
Modern koşullarda, hem demirli hem de demirsiz metaller olmak üzere geri dönüştürülebilir malzemelerin tüketimi pazarı sürekli olarak gelişmektedir. Bu büyük ölçüde, ne yazık ki cevher kaynaklarının yenilenebilir olmamasından kaynaklanmaktadır. Üretimlerinin her yılı rezervleri önemli ölçüde azaltır. Ulusal ekonominin makine mühendisliği, inşaat, uçak yapımı, gemi yapımı ve diğer sektörlerinde metal ürünlere olan talebin giderek arttığı göz önüne alındığında, kaynaklarını tüketen parça ve ürünlerin işlenmesini geliştirmek oldukça makul görünmektedir.
Metalurjinin gelişiminin bir dereceye kadar endüstri segmentinin olumlu dinamikleri - ikincil hammadde kullanımı ile açıklandığını söylemek güvenlidir. Aynı zamanda, hem büyük hem de küçük şirketler hurda metal işleme ile uğraşmaktadır.
Metalurji gelişiminde küresel eğilimler
Son yıllarda haddelenmiş metal, çelik ve dökme demir üretiminde belirgin bir artış olmuştur. Bu, büyük ölçüde, metalürjik üretim pazarında önde gelen gezegensel oyunculardan biri haline gelen Çin'in gerçek genişlemesinden kaynaklanmaktadır.
Aynı zamanda, çeşitli metalurji faktörleri, Göksel İmparatorluğun tüm dünya pazarının neredeyse %60'ını geri kazanmasına izin verdi. İlk on büyük üreticinin geri kalanı şunlardı: Japonya (%8), Hindistan ve Amerika Birleşik Devletleri (%6), Rusya ve Güney Kore (%5), Almanya (%3), Türkiye, Tayvan, Brezilya (2 %).
2015'i ayrı değerlendirecek olursak, metal üreticilerinin aktivitelerinde azalma eğilimi var. Ayrıca, en büyük düşüş, geçen yıla göre %29,8 daha düşük olan sonucun kaydedildiği Ukrayna'da kaydedildi.
Metalurjide yeni teknolojiler
Diğer herhangi bir endüstri gibi, metalurji de yenilikçi gelişmelerin uygulanması ve geliştirilmesi olmadan düşünülemez.
Böylece, Nizhny Novgorod Devlet Üniversitesi çalışanları, tungsten karbür bazlı yeni nanoyapılı aşınmaya dayanıklı sert alaşımlar geliştirdi ve uygulamaya başladı. Yeniliğin ana uygulama yönü, modern metal işleme aletlerinin üretimidir.
Ek olarak, Rusya'da, özel bir bilyeli ağızlığa sahip bir ızgara tamburu modernize edildi. yeni teknoloji sıvı cürufun işlenmesi. Bu etkinlik, Eğitim ve Bilim Bakanlığı'nın devlet emri temelinde gerçekleştirildi. Bu adım, sonuçları nihayetinde tüm beklentileri aştığı için kendini tamamen haklı çıkardı.
Dünyanın en büyük metalurji işletmeleri
- Arcelor Mittal Lüksemburg merkezli bir şirkettir. Onun payı, toplam dünya çelik üretiminin %10'udur. Rusya'da şirket, Berezovskaya, Pervomayskaya, Anzherskaya madenlerinin yanı sıra Severstal grubunun sahibidir.
- Hebei demir ve çelikÇin'den bir dev. Tamamen devlete aittir. Üretime ek olarak, şirket hammaddelerin çıkarılması, nakliyesi ve araştırma ve geliştirme ile uğraşmaktadır. Şirketin fabrikaları, Çinlilerin ultra ince çelik levhalar ve ultra ince soğuk haddelenmiş levhalar üretmeyi öğrenmelerine olanak tanıyan yalnızca yeni gelişmeleri ve en modern teknolojik hatları kullanıyor.
- Nippon çeliği- Japonya'nın temsilcisi. 1957 yılında faaliyetlerine başlayan şirketin yönetimi, Sumitomo Metal Industries adlı başka bir kuruluşla birleşmek istiyor. Uzmanlara göre, böyle bir birleşme, Japonların tüm rakiplerini geride bırakarak hızla dünyada zirveye çıkmasına izin verecek.
