Історія людства налічує не одну тисячуроків. Протягом усього періоду існування нашої раси відзначається стабільний технічний прогрес, важливу роль в якому відіграло вміння людини звертатися з металом, створювати і добувати його. Тому цілком логічно, що металургія - це те, без чого неможливо уявити наш побут, нормальне виконання робочих обов'язків і багато іншого.
визначення
Перш за все варто розібратися з тим, як по-науковому, з технічної точки зору, називають сучасну сферу виробництва.
Отже, металургія - це розділ науки, техніки,який охоплює процес отримання різних металів з руди чи інших матеріалів, а також всі процеси, що мають зв'язок з трансформацією хімічного складу, властивостей і структури сплавів.
структура
На сьогоднішній день металургія - це найпотужніша галузь промисловості. Крім того, вона - широке поняття, яке включає в себе:
- Безпосереднє виробництво металів.
- Оброблення металевих виробів як в гарячому, так і холодному вигляді.
- Зварювання.
- Нанесення різних металевих покриттів.
- Розділ науки - матеріалознавство. Даний напрямок в теоретичному вивченні фізико-хімічних процесів орієнтується на пізнання поведінки металів, сплавів і интерметаллидов.
різновиди
У всьому світі існує дві основні галузі металургії - чорна і кольорова. Така градація склалася історично.
Чорна металургія полягає в обробці залізаі всіх сплавів, в якому воно присутнє. Також ця галузь має на увазі витяг з надр землі і подальше збагачення руд чорних металів, сталеливарне і чугунолитейное виробництво, прокат заготовок, виробництво феросплавів.
До кольорової металургії зараховують роботу з рудою будь-якого металу, крім заліза. До речі, кольорові метали умовно ділять на дві великі групи:
- Важкі (нікель, олово, свинець, мідь).
- Легкі (титан, магній, алюміній).
наукові рішення
Безсумнівно, що металургія - це діяльність,вимагає впровадження інноваційних технологій. У зв'язку з цим багато країн нашої планети активно ведуть дослідні роботи, метою яких є вивчення і застосування на практиці найрізноманітніших мікроорганізмів, які допомогли б вирішити, наприклад, такий злободенне питання, як очистка стічних вод, які є обов'язковою складовою металургійного виробництва. Крім цього, вже стали реальністю такі процеси, як біологічне окислення, осадження, сорбція та інші.
Поділ за технологічним процесом
Заводи металургії можна умовно зарахувати до двом основним групам:
- пирометаллургии, де процеси протікають при дуже високих температурах (плавка, випал);
- гідрометалургії, яка полягає в добуванні металів з руд за допомогою води та інших водних розчинів з використанням хімічних реактивів.
Принцип вибору місця будівництва металургійного заводу
Для того щоб зрозуміти, на основі яких висновків приймається рішення про зведення підприємства в тому чи іншому місці, варто розглянути основні чинники розміщення металургії.
Зокрема, якщо питання стосується дислокації заводу кольорової металургії, то тут на перший план виходять такі критерії, як:
- Наявність енергоресурсів. Виробництво, пов'язане з обробкою легких кольорових металів, вимагає колосальної кількості електричної енергії. Тому подібні підприємства зводять максимально близько до гідроелектростанціям.
- Необхідна кількість сировини. Зрозуміло, що чим ближче знаходяться поклади руди, тим, відповідно, краще.
- Екологічний фактор. На жаль, країни пострадянського простору не можуть бути віднесені до категорії, де підприємства металургії є екологічно безпечними.
Таким чином, розміщення металургії - складне питання, вирішення якого слід приділяти найпильнішу увагу з урахуванням усіляких вимог і нюансів.
Для формування максимально докладної картини в описі обробки металів важливо вказати на ключові ділянки даного виробництва.
Підприємства чорної металургії мають в своєму складі кілька так званих переділів. Серед них: аглодоменного, сталеплавильного, прокатний. Розглянемо кожен з них детальніше.
доменне виробництво
Саме на цьому етапі здійснюють звільненнязаліза безпосередньо з руди. Відбувається це в доменній печі і при температурі понад 1000 градусів Цельсія. Таким чином відбувається виплавка чавуну. Властивості його будуть прямо залежати від протікання процесу плавки. Регулюючи плавлення руди, можна в кінцевому рахунку отримати один з двох видів чавуну: переробний (використовують в подальшому для виробництва сталі) і ливарний (з нього відливають чавунні заготовки).
виробництво сталі
Поєднуючи залізо з вуглецем і, при необхідності,з різними легуючими елементами, в результаті отримують сталь. Методів її виплавки досить кількість. Особливо відзначимо киснево-конверторний і електроплавильний, які є найсучаснішими і високопродуктивними.
Конверторна плавка характеризується своєюшвидкоплинністю і отриманням в результаті стали з необхідним хімічним складом. Основу процесу становить продування рідкого металу киснем через фурму, в результаті чого чавун окислюється і трансформується в сталь.
Електросталеплавильний спосіб - найефективніший.Саме завдяки використанню дугових печей можна виплавити найякісніші леговані марки стали. У подібних агрегатах нагрів завантаженого в них металу відбувається дуже швидко, при цьому є можливість додавати необхідну кількість легуючих елементів. Крім того, одержувана таким методом сталь має низький вміст неметалевих включень, сірки і фосфору.
легування
Цей процес полягає в зміні складустали за допомогою впровадження в неї розрахованих концентрацій допоміжних елементів для подальшого надання їй певних властивостей. У числі найбільш часто вживаних легуючих компонентів значаться: марганець, титан, кобальт, вольфрам, алюміній.
Прокат
Багато заводів металургії мають в своєму складі прокатну групу цехів.У них виробляють як напівфабрикати, так і вже повністю готову продукцію. Сутність процесу полягає в пропуску металу в зазорі між обертаються в протилежних напрямках валками прокатного стану. Причому ключовим моментом є те, що відстань між валками повинно бути менше, ніж товщина пропускається заготовки. За рахунок цього метал втягується в просвіт, переміщається і в підсумку деформується до заданих параметрів.
Після кожного пропуску зазор між валками роблятьменше. Важливий момент - часто метал недостатньо пластичний в холодному стані. І тому для обробки його заздалегідь підігрівають до необхідної температури.
Споживання вторинної сировини
В сучасних умовах ринок споживаннявторсировини як чорних, так і кольорових металів неухильно розвивається. Багато в чому це обумовлено тим, що ресурси руди, на превеликий жаль, не є поновлюваними. Щороку їх видобутку істотно знижує запаси. З огляду на той факт, що потреби в металопродукції в машинобудуванні, будівництві, авіабудуванні, суднобудуванні та інших галузях народного господарства неухильно ростуть, цілком розумним виглядає рішення розвивати переробку вже відпрацювали свій ресурс деталей і виробів.
Можна з упевненістю стверджувати, що розвитокметалургії в деякій мірі пояснюється і позитивною динамікою сегмента галузі - використанням вторинної сировини. При цьому переробкою металобрухту займаються і великі, і дрібні компанії.
Світові тенденції розвитку металургії
В останні роки спостерігається чітке підвищенняобсягів випуску металопрокату, сталі і чавуну. Багато в чому це пояснюється справжньою експансією Китаю, який став одним з провідних планетарних гравців на ринку металургійного виробництва.
При цьому різні чинники металургії дозволилиПіднебесної відвоювати собі практично 60% всього світового ринку. Іншу десятку основних виробників склали: Японія (8%), Індія і Сполучені Штати Америки (6%), Росія і Південна Корея (5%), Німеччина (3%), Туреччина, Тайвань, Бразилія (2%).
Якщо ж розглядати окремо 2015 рік, тоспостерігається тенденція зниження активності виробників металопродукції. Причому найбільший спад відзначений в Україні, де був зафіксований результат, який на 29,8% нижче торішнього.
Нові технології в металургії
Як і будь-яка інша промисловість, металургія просто немислима без розробки і впровадження на практиці інноваційних розробок.
Так, співробітники Нижегородського державногоуніверситету розробили і почали впроваджувати в практику нові наноструктуровані зносостійкі тверді сплави, в основі яких лежить карбід вольфраму. Основний напрямок застосування нововведення - виробництво сучасного металообробного інструменту.
Крім того, в Росії був модернізованийколосниковий барабан зі спеціальною кульової насадкою з метою створення нової технології переробки рідкого шлаку. Цей захід було виконано на основі державного замовлення Міністерства освіти і науки. Такий крок повністю себе виправдав, оскільки його результати в підсумку перевершили всі очікування.
Найбільші підприємства металургії в світі
Міжнародні рейтинги стверджують, що провідними виробниками металу на планеті є:
- Arcelor Mittal - компанія з головним офісом в Люксембурзі.Її частка становить 10% усього світового виробництва сталі. У Росії компанії належать шахти Березовська, Першотравнева, Анжерская, а також "Северсталь-групп".
- Hebei Iron & Steel - гігант з Китаю.Він повністю належить державі. Крім виробництва, компанія займається видобутком сировини, його транспортуванням і проведенням науково-дослідних робіт. На заводах компанії використовуються виключно нові розробки, і найсучасніші технологічні лінії що дозволило китайцям навчитися виробляти ультратонкі сталеві плити і надтонкий холоднокатаний лист.
- Nippon Steel - представник Японії.Менеджмент компанії, яка почала свою роботу ще в 1957 році, прагне до об'єднання з іншим підприємством, що має назву Sumitomo Metal Industries. На думку експертів, таке злиття дозволить досить швидко вийти японцям на перше місце в світі, обігнавши всіх своїх конкурентів.
