Металлургия

Файл:Металлургия.jpg

Металлургия

Металлурги́я — искусство извлечения металлов из руд и их обработки, а также область науки и техники, занимающаяся процессами получения металлов и сплавов из различных видов сырья. Эта отрасль промышленности включает в себя изменение свойств металлов и изготовление разнообразных металлических изделий. Металловедение изучает структуру и свойства металлических материалов в зависимости от их состава и обработки.

История

История развития металлургии началась ещё в каменном веке и продолжается до сегодняшних дней, когда учёные постоянно внедряют передовые современные технологии в эту отрасль. Металлургия прошла через несколько исторических этапов, начиная с древних времён, где человек проводил первые опыты с металлическими материалами, такими как железо метеоритного происхождения, олово и серебро. В различные периоды развития человечества появлялись новые технологии извлечения металлов из руд и создания сплавов. Например, важным моментом был Бронзовый век, а затем и железный век.

С развитием общества появились новые методы и техники обработки металлов, такие как цементация, закалка железа, что способствовало улучшению их свойств. В Средневековье и далее разработки в металлургии становились всё более сложными и эффективными, что привело к появлению новых типов печей и методов обработки металлов. С появлением новых методов производства металла, таких как мартеновский, бессемеровский, томасовский процессы, объёмы производства значительно увеличились. С развитием индустрии в  XIX — XX века в металлургии были внедрены современные способы производства, такие как кислородное дутьё, разливка стали без остановки. В наше время учёные продолжают развивать методы обогащения руды и производство стали в электропечах.

Металлург, работающий у доменных печей Тршинецкого металлургического комбината

Отрасли металлургии

Металлургия охватывает различные подотрасли, включая:

• Чёрная металлургия, где производится сталь и другие сплавы на основе железа.
• Цветная металлургия, которая занимается добычей и переработкой цветных металлов, таких как алюминий, медь, свинец, цинк и другие.
• Производство редких металлов, включая добычу и обработку металлов, таких как золото, серебро, платина, палладий и другие.
• Металлообработка, где производятся металлические изделия и конструкции.
• Металлохимия, занимающаяся производством химических соединений на основе металлов.

Ведущие центры металлургии находятся по всему миру. Некоторые из них:

• Китай, являющийся крупнейшим производителем стали в мире.
• Япония, специализирующаяся на выпуске высококачественной стали и цветных металлов.
• Индия, фокусирующаяся на производстве редких и редкоземельных металлов.
• Россия, которая производит широкий ассортимент металлов, включая сталь, алюминий, медь и другие.

Металлургия, рабочее место, мужчины, мастерская, работа

Чёрная металлургия является ключевым компонентом в развитии машиностроения (одна треть всех произведённых металлов используется в этой отрасли) и строительства (четверть металла используется в строительстве).

Чёрная металлургия

Чёрная металлургия включает следующие основные сегменты:

• добыча и обогащение руд чёрных металлов (железной, хромовой, марганцевой руды);
• добыча и обогащение нерудного сырья для чёрной металлургии (например, флюсовых известняков, огнеупорных глин и другие материалы);
• производство чёрных металлов (чугуна, углеродистой стали, проката, металлических порошков чёрных металлов);
• производство стальных и чугунных труб;
• коксохимическая промышленность (производство кокса, коксового газа и других продуктов);
• вторичная переработка материалов чёрных металлов (обработка лома и отходов чёрных металлов).

Основными звеньями металлургического процесса в чёрной металлургии являются:

• производство чугуна в доменных печах;
• производство стали (мартеновский, кислородно-конвертерный, электросталеплавильный) с использованием различных технологий (непрерывная разливка, мини-станы);
• производство проката (производство готовых металлических листов и профилей).

Предприятия, занимающиеся выплавкой чугуна, производством углеродистой стали и проката, относятся к металлургическим предприятиям полного цикла. Предприятия, не выплавляющие чугун, классифицируются как предприятия передельной металлургии. «Малая металлургия» включает в себя производство стали и проката на машиностроительных заводах. Комбинаты являются основным типом предприятий в чёрной металлургии. При размещении предприятий чёрной металлургии полного цикла ключевую роль играют сырьё и топливо, особенно важны сочетания железных руд и коксующихся углей.

Цветная металлургия

Цветная металлургия представляет собой область металлургии, которая включает в себя добычу, обогащение руд цветных металлов, а также их выплавку и создание сплавов. С учётом их физических свойств и применений, цветные металлы условно делят на тяжёлые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и лёгкие (алюминий, титан, магний). На основании этого деления выделяют металлургию лёгких и тяжёлых металлов.

Размещение предприятий в отрасли зависит от многих экономических и природных факторов, особенно от наличия сырья. Ключевую роль играют также топливно-энергетические факторы. В России сформировано несколько основных баз для цветной металлургии. Различия в их специализации обусловлены различными видами цветных металлов (производство алюминия, титана и магния) и их распространением, а также производством тяжёлых металлов (меди, свинца, цинка, олова, никеля). Производство тяжёлых цветных металлов, требующих меньше энергии, обычно сосредоточено в районах добычи сырья. К примеру, в России ведущее место в добыче меди занимает Уральский экономический район, где расположены несколько крупных меднодобывающих предприятий.

Свинцово-цинковая промышленность часто сосредоточена рядом с месторождениями полиметаллических руд, таких как Садонское (Северный Кавказ) и Нерченское (Восточная Сибирь). Центрами никелево-кобальтовой промышленности являются города Норильск, Никель и Мончегорск. Для производства лёгких металлов потребляется значительное количество энергии, поэтому предприятия, занимающиеся производством лёгких металлов, часто размещаются рядом с источниками дешёвой энергии. Например, для производства алюминия используют бокситы из Северо-Западного района, Урала и юга Сибири. Титано-магниевая промышленность обычно сосредоточена на Урале, как в районах добычи сырья, так и в местах доступа к дешёвой энергии. Хотя обработка титано-магниевых металлов и сплавов обычно проводится в районах, где спрос на конечную продукцию наиболее высок.

Способы обработки металлов

Изделия, полученные из расплавленных металлов и сплавов в виде отливок и слитков, предназначены для последующей обработки методом давления. Комбинирование процессов литья и давлением обеспечивает экономию электроэнергии, необходимой для нагрева заготовок перед прокаткой, и повышает качество изделий. Применение обработки металлов методом давления известно с давних времён.

Металлические изделия в основном производятся на машиностроительных заводах, используя методы ковки, штамповки и прессования. Основным методом обработки металлов и сплавов давлением на металлургических заводах является прокатка. Помимо листового и сортового металла, с использованием прокатных станов также производятся трубы, изогнутые и профилированные профили, биметаллические изделия и другие типы продукции. Для производства проволоки используется метод волочения.