Производство металлических изделий отрасль

Обновлено: 22.01.2025

Особенности металлургического производства. Промышленная классификация металлов

Металлургическое производство – это комплекс производств, включающий: горно-обогатительные комбинаты, карьеры и шахты по добыче каменных углей и руд, коксохимические заводы, энергетические цеха, доменные цеха, заводы по производству ферросплавов, сталеплавильные цеха, а также прокатные цеха.

Условно сплавы и металлы делятся на две основные группы:

К черным металлам и сплавам относятся железо и его сплавы - сталь, ферросплавы и чугун, а остальные металлы и сплавы - к цветным.

Ферросплавы – это сплавы железа с другими химическими элементами, которые в основном используются для легирования и раскисления стали.

В мировом производстве металлов около 90 % приходится на железо и его сплавы. Широкое и активное использование черных металлов во многих отраслях промышленности обусловлено их механическими и физическими свойствами, а также широким распространением в природе железных руд. Объемом производства черных металлов во многом определяется уровень развития страны. Основным потребителем продукции металлургического производства является машиностроение. Немалое значение также имеют цветные металлы. Они нашли применение в таких областях промышленности, как самолетостроение, машиностроение, электроника и радиотехника. Растущие применение и производство цветных металлов обусловлено их технико-физическими и прочими свойствами, которыми не обладают черные металлы и сплавы на их основе. В чистом виде металлы используются очень редко, исключением является алюминий и медь. Данные металлы в основном используются в электротехнической промышленности в качестве проводников электрического тока. Чистые металлы также применяются в качестве легирующих компонентов для получения сплавов с необходимыми характеристиками. К таким металлам можно отнести магний, никель, алюминий, медь, вольфрам, титан, кремний, бериллий и германий. Развитие современного металлургического производства идет по пути совершенствования способов плавки и разливки металлов, автоматизации и механизации процессов, а также внедрения новых технологий, которые обеспечат улучшение качества выпускаемой продукции и технико-экономических показателей.

Готовые работы на аналогичную тему

Основа современного металлургического производства - двухступенчатая схема, состоящая из доменной выплавки чугуна и различных способов передела его в сталь. При доменной плавке, которая происходит в доменной печи, осуществляется избирательное восстановление железа из руды, но при этом из руды одновременно восстанавливаются кремний, магний и фосфор. Процесс передела чугуна в сталь может осуществляться мартеновских печах, конвертерах и электрических печах. Основной продукцией черной металлургии являются:

Стальные слитки, используемые для производства крупных кованных деталей.
Чугуны предельные и литейные. Предельные чугуны применяются для передела в сталь, а литейные для производства фасонных чугунных отливок.
Стальные слитки для производства сортового проката.
Ферросплавы.

К основной продукции цветного металлургического производства относятся: слитки цветных металлов для производства сортового проката; чушки цветных металлов для фасонных отливок; лигатуры - сплавы цветных металлов с легирующими элементами; слитки чистых металлов для электронной техники, приборостроения, и прочих отраслей специального машиностроения.

Материалы для производства металлов и сплавов

Для производства стали, чугуна и цветных металлов используются топливо, флюсы, руда и огнеупорные материалы. Руда состоит из пустой породы и минералов, в состав которых входят металл и его соединения. В зависимости от содержания добываемого материала руды делятся на бедные и богатые. Бедные руды дополнительно подвергаются обогащению, которое заключается в удалении из руды части пустой породы. Промышленной рудой является та порода, из которой целесообразно извлекать металлы и их соединения. Данный уровень определяется содержанием добываемого металла: для молибдена этот показатель составляет от 0,005 до 0,02 %, для меди – 3-5 %, для железа 30-50 %.

Флюсом является материал, который загружается в плавильную печь с целью образования легкоплавкого соединения с пустой породой руды, золой топлива и концентрата. Получаемое в результате данной операции соединение называется шлаком. Шлак может быть основным или кислым. В кислом шлаке преобладают кислотные окислы, а в основном основные окислы. У шлака меньше плотность, чем у железа, поэтому во многих случаях он применяется для его защиты от воздуха и печных газов. В металлургическом производстве в качестве топлива используются газ, мазут и кокс.

Металлургическая промышленность

Базовой отраслью промышленности РФ, которая определяет жизнеспособность экономики, является металлургическая промышленность. Кроме этого это одна из ключевых направлений развития экономики страны, так как ее доля в ВВП составляет 5%.

Металлургическая промышленность – это отрасль тяжелой промышленности, которая включает в себя процессы изготовления металлов из руд или других материалов, а также металлических сплавов.

В структуру металлургической промышленности входят следующие процессы: непосредственное производство металлов; горячая и холодная обработка металлических изделий; сварка; нанесение металлических покрытий.

Сама процедура изготовления металлических изделий состоит из трех этапов: добыча и подготовка руды; переплавка; использование и утилизация.

В процессе производства металлов используется различное сырье. В зависимости от того, какое именно сырье применяется, выделяют черную и цветную металлургическую промышленность. К первой категории относятся металлы, в состав которых входят железо, марганец и хром. К другой группе – все остальные металлы.

Под черной металлургической промышленностью понимается извлечение из недр земли и последующая обработка руд черных металлов, а также сталелитейное и чугунолитейное производства, прокат заготовок и изготовление сплавов из железа.

Продукция, которая производится на металлургических комбинатах является: основной (или конечным продуктом); побочной (или той, что появляется при изготовлении основных изделий); попутной (или той продукцией, которая остается после производства основной и побочной продукции и может применяться как вторичное сырье).

Основной продукцией черной металлургической промышленности считается металлопрокат, чугун, метизы и др.

Если сравнивать черную с цветной металлургией, то при производстве цветных металлических изделий затрачивается много энергии. Это объясняется низким содержанием полезных веществ в цветных металлах и большими объемами отходов, которые требуют определенных способов утилизации.

Основными видами цветных изделий являются сортовый и листовой прокат.

Факторы размещения черной и цветной металлургии

Если рассматривать общие факторы размещения отраслей металлургиечкой промышленности, то выделяют три типа металлургических баз в России:

база, которая работает с собственной рудой и углем;
база, которая использует или собственную, или привозную руду, или работает одновременно с двумя видами;
база, которая функционирует рядом с угольными месторождениями или недалеко от потенциального и реального потребителя

Основными факторами, которые влияют на расположение металлургических центров, являются:

потребительский (близость крупных потребителей стали – машиностроительные комплексы);
экологический (устаревшие предприятия, которые применяют «грязный» способ изготовления изделий – доменный процесс);
транспортный (предприятия из-за отдаленности от топливных источников используют привозные руду и уголь)
сырьевой (предприятия, которые располагаются непосредственно рядом с местонахождением руды).

Базой для развития машиностроения и металлообработки является именно отрасль черной металлургии. Ее продукция используется практически во всех сферах экономики. Россия входит в пятерку мировых производителей черных металлов вместе с США, Японией, Китаем и Германией.

Производственную базу черной металлургии составляют предприятия полного цикла: чугун — сталь — прокат, а также комбинаты, которые выпускают чугун — сталь, сталь — прокат и отдельно чугун, сталь, прокат.

Факторы размещения предприятий черной металлургии довольно разнообразны. Особыми факторами выделяют в производстве электросталей и ферросплавов. Россия достаточно обеспечена сырьем для черной металлургии, но размещены железные руды и топливо на территории страны неравномерно.

Рисунок 1. Основные факторы размещения предприятий черной металлургии. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Цветная металлургия в России развивается на основе применения собственных больших месторождений разнообразных руд цветных, благородных и редких металлов, а также на добыче алмазов. РФ занимает второе место после США по выпуску продукции цветной металлургической промышленности. В структуре промышленности 47 горнодобывающих предприятий, из которых 22 – это алюминиевая промышленность. В России производится более 70 разнообразных цветных металлов.

В территориальной организации предприятий цветной металлургии ярко выражена сырьевая ориентация. Это связано с большим разнообразием добываемых сырья и материалов для производства цветных изделий.

Рисунок 2. Основные факторы размещения предприятий цветной металлургической промышленности. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

География металлургического комплекса

Мировая металлургическая промышленность представлена в 98 странах. Из этих пятьдесят государств занимаются добычей руды. Лидерами считаются Китай, Россия, Бразилия, Индия и Австралия. Эти страны экспортируют до 80% всего добываемого сырья.

В настоящее время ежегодно добывается более 1 млрд т железной руды. Основные месторождения распределены следующим образом:

зарубежная Азия - 310 млн. т;
Латинская Америка – 235 млн. т;
страны СНГ – 180 млн. т;
Австралия и Океания – 170 млн. т;
Северная Америка – 95 млн. т;
Африка – 50 млн. т;
зарубежная Европа -20 млн. т.

Большая часть мировых запасов руд требует первичной обработки в процессе производства из-за среднего и низкого качество материала. Высокого качества руда практически отсутствует.

Огромные запасы руды находятся в Китае, а полезное железо добывается на территории РФ. Компаниями-лидерами, в чьих руках мировой процесс добычи и производства руды и материалов, являются: Arcelor Mittal; Hebei Iron & Steel; Nippon Steel.

Первая организация образовалась в результате слияния индийских и люксембургских компаний. В ее состав входят 60 предприятий, в том числе и российское «Северсталь-Ресурс» и украинское «Криворожсталь»

В России металлургическая промышленность находится на втором месте после нефтегазовой отрасли. На территории РФ размещены три базы черной металлургии, непосредственно вблизи источников руды и угля: на Урале, в Сибири и в центральной части страны.

Самым крупным и старым предприятием является Уральское, производящее половину всей продукции черной металлургии в России. Крупнейшие предприятия – Чусовский металлургический завод и Челябинский металлургический комбинат.

Самая молодое месторождение – Сибирская металлургическая база. Запасы сырья практически исчерпаны. Представлены два металлургических комбината – Западно-Сибирский и Кузнецкий.

Крупным металлургическим заводом Центральной базы считается Новолипецкий металлургический комбинат. На его долю и еще пяти крупных центров металлургии приходится 93% выпускаемой продукции. Это ПАО «Северсталь», ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», «Евраз», ОАО «Мечел», ОАО «Металлоинвест».

Роль черной металлургии в промышленности и экономике

Металлургический комплекс занимает третью позицию в структуре промышленного производства и относится к базовым отраслям индустрии. Черная металлургия играет важную роль в развитии экономики любой страны.

Ее отраслевой состав включает организационные и технологические мероприятия по производству стали, чугуна и проката. Кроме того, она включает в себя:

добычу, обогащение руд;
получение нерудного и вспомогательного сырья для этой отрасли;
вторичный передел;
изготовление огнеупоров;
металлоизделий производственного назначения;
коксование угля.

Продукция черной металлургии нашла применение в большинстве сфер экономики. Главные ее потребители – машиностроительная, металлообрабатывающая индустрия, строительство, железнодорожный транспорт. Она взаимосвязана также с легкой и химической промышленностью.

Черная металлургия, динамично развивающаяся отрасль. Но это сложная производственная сфера и у России довольно сильные конкуренты в лице Японии, Украины, Бразилии. Ей удается сохранять одну из лидирующих позиций, при этом выгодно выделяться низкой себестоимостью. В сфере добычи железной руды, а также выплавки чугуна и коксового производства ей удалось добиться наибольших успехов. Этому способствует постоянное совершенствование технологических процессов, разработка стратегических планов и совершенствование антикризисного управления.

Типы и особенности предприятий

Природная основа черной металлургии – топливо и металлическое сырье.

Россия богата на ископаемые и сырье для развития этой отрасли, но их территориальное размещение неравномерно. Поэтому строительство комбинатов имеет привязку к определенным районам. Выделяют три типа черной металлургии, от них непосредственно зависит географическое положение производственных комплексов:

металлургия полного цикла, подразумевающая присутствие всех производственных этапов, которые осуществляются на территории одного предприятия;
металлургия неполного цикла отличается тем, что один из процессов выделен в отдельное производство;
малая металлургия, которая характеризуется отдельными металлургическими цехами в составе машиностроительных комплексов.

Полный цикл производства включает в себя как основное производство чугуна, стали, проката, так и подготовительный этап к плавке железных руд – ее обогащение для повышения содержания в ней железа. Для этого удаляется пустая порода и обжиг для устранения фосфора, углекислоты, серы.

Для обеспечения качества конечного продукта необходимо применение следующих компонентов:

технологического топлива;
воды;
легирующих металлов;
флюсов;
огнеупорных материалов.

В качестве топлива в основном выступает кокс из высококалорийного, малозольного, малосернистого и высокопрочного угля, а также газ. Металлургические предприятия полного цикла в большинстве своем размещаются поблизости к топливным, сырьевым и водным ресурсам, а также к вспомогательным материалам.

При производстве 90% затрат идут на топливо и сырье. На кокс из них приходится – около 50%, на железную руду – 40%. Предприятия полного цикла располагаются близко к сырьевым источникам – в Центре и на Урале, топливным базам – комплексы на Кузбассе, а также заводы между пунктами – в Череповце.

Полный цикл

В металлургии неполного цикла акцент делается на одном виде продукции – чугун, сталь или прокат. Передельные предприятия – отдельная группа, специализирующаяся на изготовлении стали без выплавки чугуна, в нее входят также трубопрокатные заводы.

Расположение таких производств зависит от близости к источникам вторсырья и потребителям готовой продукции. В случае с машиностроительными заводами – это одно лицо, поскольку они и потребители, и источники металлолома.

Для малой металлургии, являющейся частью предприятий машиностроения, как понятно из расположения, основной ориентир – потребители.

Изготовление ферросплавов и электростали также входит в состав черной металлургии.

Первые – сплавы с легирующими металлами такими, как ферросилиций, феррохром. Их производят на передельных предприятиях (чугун-сталь, чугун) либо заводах полного цикла.

Они важны для развития качественной металлургии. Получение их происходит электрометаллургическим путем на специализированных заводах, но при этом расходуется большое количество электроэнергии – на 1 тонну нужно до 9 тыс. кВт-ч. Изготовление электросталей наиболее развито в областях необходимого скопления металлолома и источников энергии.

В современном машиностроении, которое нуждается в металле разных марок, высокого качества, ограниченных партиях особым спросом пользуется продукция мини-заводов. Они не требуют больших мощностей, способны в оперативном порядке осуществить выплавку конкретного металла в небольшом количестве.

Их преимущество – быстрая реакция на изменения конъюнктуры рынка, максимальное удовлетворение потребительских запросов и высокое качество получаемой стали, особенность плавки прогрессивным электродуговым методом.

Получение и применение чугуна и стали

Металлургические базы: характеристики и размещение

Металлургические предприятия, пользующиеся общими ресурсами – топливом и рудой, обеспечивающие страну нужным объемом металла называются металлургическими базами. Старейшая из них расположена на Урале. Она еще с XVIII века выплавляет наибольший объем чугуна, стали в России и по сей день остается лидером.

Следующие позиции занимают Центральный и Северный район, а также Сибирь и Дальний Восток. Кроме того, за пределами основных, расположены другие центры черной металлургии – «Северсталь» (Череповец) комбинат полного цикла, а также передельного типа – в Поволжье, на Северном Кавказе.

Уральская черная металлургия использует привозное топливо – кузнецкий, карагандинский уголь, а ископаемые, добываемые в Кизеловском бассейне, могут применяться лишь в смеси.

Поставки сырья осуществляются из Казахстана, а также с Курской магнитной аномалии. Собственная сырьевая база представлена, перспективно развивающимися, Качканарским и Бакальским месторождением.

На Урале много железной руды, которая содержит легирующие компоненты, а также в месторождении «Полуночное» имеются залежи марганцевых руд.

Ведущая роль в этом районе у предприятий полного цикла, при этом сохранились и развиваются мелкие заводы.

Предприятия неполного цикла преимущественно расположены на западных склонах. Особенность региона в том, что только там производят выплавку природно-легированных металлов и чугуна на древесном угле.

Центральная металлургическая база пользуется привозным топливом. Добыча руды преимущественно осуществляется в Курской, Белгородской области. Большая часть стали, чугуна выплавляется Новолипецким комбинатом – в одном из самых крупных и технологически развитых в России.

Особый интерес представляет завод, расположенный в Старом Осколе, на котором железо и электросталь изготовляют из железорудного концентрата посредством химического восстановления, при этом минуя этап выплавки чугуна.

Особенности метода

Этот прогрессивный метод не требует использования кокса, большого водопотребления, что важно для района с дефицитом пресных вод и собственных топливных ресурсов. К крупным чугунолитейным, сталелитейным и сталепрокатным металлургическим заводам относятся:

Новотульский;
«Электросталь»;
предприятие в Орле;
Косогорский.

Менее мощные сталелитейные заводы в Волго-Вятском районе: Выксунский, Кулебакский, Омутнинский. Центральный район славится малой металлургией и имеет огромный плюс – расположение рядом с железорудным бассейном, а также соседство с центрами машиностроения и другими потребителями.

Сибирская и Дальневосточная металлургические базы работают на кузбасском угле, а также железных рудах Горного Алтая, Приангарья.

Там расположены заводы, комбинаты полного цикла – Кузнецкий и Западно-Сибирский.

Передельные заводы работают в следующих городах:

Красноярк;
Комсомольск-на-Амуре;
Забайкальск;
Новосибирск.

Занимающийся выпуском строительных и машиностроительных профилей металлопроката «Западно-Сибирский металлургический комбинат» производит 44% общего объема арматуры и 45% – проволоки, а также отправляет продукцию на экспорт в 30 стран мира.

Выплавка ферросплава – ферросилиция происходит на крупнейшем в России Кузнецком заводе ферросплавов.

Процесс производства черной металлургии

Состояние рынка и тенденции развития отрасли

В России объем экспорта в черной металлургии превосходит внутреннее потребление. На долю производства непосредственно влияет возможность экспорта, а также уровень конкуренции и торговой политики импортеров.

Если снижается экспорт, происходит и сокращение инвестиционной активности, а соответственно активное развитие этой сферы. При таких обстоятельствах отрасль больше зависит от внутреннего спроса – производств, нуждающихся в этой продукции.

Основной тенденцией перспектив отрасли становится переход к более качественной и чистой черной металлургии.

Приходит время экономно-легированных сталей, отличающихся большим пределом прочности.

Изготовляемые конструкции получаются металлоемкими и имеют длительный срок эксплуатации.

В развитии сферы черной металлургии актуальными становятся следующие направления:

Модернизация, использование новейших технологий, переориентация предприятий, чья продукция неконкурентоспособна. Основными производителями останутся Череповецкий, Магнитогорский, Нижнетагильский, Кузнецкий, Новолипецкий, Челябинский и другие крупные трубные заводы.
Рост доли передельных металлургических производств, поскольку такой металл дешевле. Перспективно создание мини-заводов, максимально ориентированных на нужды потребителей. Они способны обеспечить высококачественными металлами, быть узкоспециализированными и выполнять небольшие заказы.
Ориентация на потребителей, что связано с развитием научно-технического прогресса, усовершенствованием методов обогащения руд, большим скоплением вторсырья в старопромышленных районах.
Строительство заводов вдали от густонаселенных районов, так как большее значение уделяется мероприятиям по охране природы и экологической безопасности.
Закрытие заводов, где на «нижних» этажах до сих пор используется устаревшее оборудование.
Усиление специализации заводов для улучшения качества сталей, сложных видов проката. Начнется активность производств металла для транспортной, строительной, автомобильной и электронной отраслей.

Технологии и безопасность производства

Темпы технологического перевооружения российской черной металлургии превышают другие промышленные отрасли.

Проведенная в последние годы модернизация базовых переделов позволила снизить издержки производства, что и является основным конкурентным преимуществом.

А также повысилась энергоэффективность, потребность в ресурсах, что привело к снижению энергозатрат на экологически вредной мартеновской выплавке стали, которая теперь производится на конверторных, а также электросталеплавильных мощностях.

Одна из насущных проблем на этой стадии развития металлургии – это рациональное природопользование и обеспечение безопасности окружающей среды. При работе оборудования, применяемого при производстве черных металлов, осуществляются вредные выбросы в атмосферу, что негативно влияет как на окружающую природу, так и на здоровье людей.

По объему выбросов в воздух эта отрасль стоит на третьем месте, перед ней только энергетическая область и цветная металлургия.

Среди основных источников загрязнения вредными веществами являются дробильно-размольная техника, машины – агломерационные, а также обжига окатышей. Опасными также являются места, где происходят погрузочно-разгрузочные работы, пересыпка материалов.

В городах, где функционируют крупные комбинаты, которые занимаются переработкой, выплавкой и выпуском товаров этой отрасли, в воздухе наблюдается уровень загрязнения различными примесями с высоким классом опасности.

Особо высокую концентрацию примесей фиксируют в Магнитогорске, где этилбензол, диоксид азота имеют угрожающие показатели, а также аналогичная ситуация в Новокузнецке с диоксидом азота.

Рост производства провоцирует увеличение сбросов отходов, то есть происходит загрязнение вод. По результатам исследований, каждый девятый кубометр сточных вод, получающийся при работе российских промышленных предприятий, это отходы черной металлургии.

Хотя эта проблема стоит достаточно остро, в нынешней ситуации всевозрастающей конкуренции с производителями из СНГ маловероятны широкомасштабные работы, требующие серьезных финансовых вливаний, направленных на решение экологических проблем. Значение черной металлургии часто превышает важность экологии в стране. Предприятия, специализирующиеся на производстве стали, редко задумываются о чистоте окружающей среды. Поэтому и возникает фирма, которая специализируется на проверке работы предприятий черной.

Важность металлургии

Что такое металлургия, какую роль она играет в жизни человечества? Эта отрасль является фундаментом и основой всей промышленности. Большая часть всех сфер производства пользуются результатами металлургического производства. Каково значение металлургии?

Понятие металлургии

Металлургия играет большую роль во всех отраслях.

Под этим термином принято понимать отрасль в науке и технике, которая занимается получением, добычей металлов и руд. Без металлургии технический прогресс представить невозможно. Это мощнейшая промышленная отрасль, которая совершенствует каждый год способы добычи, изучает состав и свойства металлов, развивает границы их применения.

Что включает в себя металлургия:

производство металла;
обработка изделий из металла в горячем и холодном виде;
сварка;
нанесение металлических покрытий.

Кроме того, металлургия включает в себя некоторые аспекты:

науку, теоретическое изучение;
познание химических процессов;
исследование свойств металла.

Металлургический комплекс объединяет все предприятия, который занимаются добычей, переработкой металлов. Это предприятия, которые занимаются обогащением руды, прокатным производством, переработкой вторичного сырья.

Какая бывает металлургия? Отрасль разделяется на два основных вида. Виды металлургии:

От того, как в стране развивается металлургический комплекс, зависит уровень экономики и благосостояние населения.

Металлы и сплавы обладают рядом полезных свойств. К ним относится:

упругость;
способность к деформации;
высокая прочность;
теплопроводность.

За счет своих свойств металлы и сплавы относятся к важнейшим материалам, которые применяются в создании современных машин, техники. Центральное место занимает железо, его доля в металлургической продукции составляет более 90%.

Но железо в чистом виде применяется в небольших количествах. Основная масса используется в виде сплавов.

Чаще всего используется сталь и чугун, которые относятся к черным металлам. Сталь является основным видом металла в черной металлургии, она обладает высокой прочностью и износостойкостью. А сталь хорошо поддается сварке.

Черная металлургия

К черной металлургии относят отрасль тяжелой промышленности, включающая в свою технологию саму добычу материала, обработка сырья, наполнение производства вспомогательными материалами и топливом.

Кроме того, к черной металлургии относится окончательный выпуск продукции и его переработка. К этому виду отрасли относят:

получение основного сырья;
обогащение первичного материала (марганцевой и железной руды);
выплавка чугуна, а также высококачественной стали;
выполнение огнеупорных материалов;
наполнение производства вспомогательными материалами (известняк);
производство изделий из металла для собственного пользования.

Черная металлургия – это основа всей промышленности машиностроения. Черные металлы широко применяются в строительстве и для нужд человека.

По концентрации черного металла Россия занимает лидирующую позицию в мире по сравнению с другими промышленно развитыми странами.

В структуре черной металлургии важное место занимает этап производства чугуна и стали до момента проката. Кроме этого, производство основывается на подготовке самой руды к переплавке, а также проведению обогащения.

Для производства чугуна, кроме руды, требуется подготовка топлива, огнеупорных материалов, которые помогают добиться у металла его высокопрочных качеств. К технологическому топливу чаще всего относят кокс, для его производства используется коксующий уголь высокого качества.

Тонкости производства

Расположение предприятий, связанных с добычей и переработкой черных металлов, напрямую зависит от фактора сырья. Именно на него приходится 90% затратных средств при переплавке чугуна.

В состав металлургического комплекса России входят три основные базы:

центральная;
сибирская;
уральская.

В последние годы Центральная база наращивает темпы производства и перегоняет Уральскую. Она полностью обеспечивает коксующим углем и рудами всю Центральную часть России. Основную часть металла производят в Череповце и Липецке.

Центром сибирской базы является город Новокузнецк. Эта база имеет перспективное значение, так как полностью основана на своих ресурсах.

Уральская база располагается в непосредственно близости с богатыми топливом Сибирью и Казахстаном. Такое местонахождение обеспечивает низкую себестоимость продукции. Кроме того, большим преимуществом является расположение вблизи к Уральским горам. Они очень старые, и в настоящее время многие из них разрушаются. Поэтому добыча ведется практически на поверхности.

Большинство металлов и руды могут добываться открытым способом.

Но в этом месторасположении есть минус. Здесь отсутствует коксующий уголь, его приходится завозить из соседних регионов.

Большую значимость имеют в стране металлургические заводы с небольшой мощностью. Именно они могут обеспечить быструю выплавку металла в небольшом количестве. Небольшие заводы быстрее крупных предприятий реагируют на изменение рынка, способны быстро подстроиться под запросы потребителей.

Новым направлением в отрасли сегодня является бездоменная или бескоксовая металлургия. Такое предприятие построено в России, а, точнее, в г. Старый Оскол – Оскольский электрометаллургический комбинат.

Традиционный процесс, при котором руда плавится при температуре 1,6 тыс. градусов вместе с коксом, служащим химическим восстановителем, отличается от этой технологии.

Новый метод существенно экономит кокс, получается металл экологически чистый высокого качества. Процессы, связанные с коксующим углем, становятся с каждым годом все нерентабельнее.

Уголь дорожает, процесс коксования очень сложный, он требует дополнительных затрат, строительство дополнительных очистных сооружений.

Новые установки практически безвредны для окружающей среды. Кроме того, сталь, произведенная по новой технологии, служит в пять раз дольше.

Цветная металлургия

Под цветной металлургией понимается добыча и обогащение металлов, а также их переработка, прокат и сплавы. Эта отрасль носит такую же важную роль в экономике страны, как и черная металлургия. Россия находится на первом месте по количеству месторождений цветных металлов.

Цветная металлургия подразделяется на две группы:

основная тяжелая – основана на добыче первичного сырья, переработка меди, качественного цинка, а также олова;
легкая – к ней относится алюминий, магний, титан.

Металлургию цветной отрасли подразделяют на несколько видов:

оловянную;
титано-магниевую;
золотодобывающую;
алюминиевую;
медную;
серебродобывающую.

А также в отрасль цветной металлургии входят предприятия, занимающиеся добычей алмазов.

Расположение предприятий, занимающихся переработкой и добычей цветных металлов, зависит от ряда природных и экономических факторов. Основными из них считаются:

Сырьевой показатель – от этого фактора больше всего зависит отрасль тяжелой группы. Добыча цветных металлов напрямую связана с геологоразведочными работами.
Топливно-энергетический фактор влияет на расположение как тяжелой, так и легкой отрасли.

В регионах государства сосредоточенны различные группы цветной промышленности.

Цветная металлургия

Медная промышленность

Предприятия по добыче и переработке меди расположены на Урале, в Свердловской области, в Гае Оренбургской области. Продукция металлургии из меди обладает высокой электропроводностью, сам металл хорошо поддается ковке.

Широкое применение продукция находит в машиностроении, при установке линий электропередач. Используется в сплавах с другими металлами.

Предприятия медной промышленности сконцентрированы в регионах, отвечающих сырьевому фактору. Крупные предприятия по добыче и переработке находятся в Норильске и Мончегорске. На Урале функционируют предприятия по производству черной меди.

Никель-кобальтовая промышленность

Эта группа очень зависит от источника сырья. Основные металлургические заводы расположены:

Кольский полуостров – заложение сульфидно-никелевых руд.
Низовье Енисея – громоздится крупный завод, в Норильске. На нем занимаются производством платины, никеля, меди, кобальта.
Предприятия, расположенные на хребте Урала, занимаются прежде всего переработкой окисленных руд.

Алюминиевая промышленность

Крупной отраслью в цветной металлургии считается алюминиевая промышленность. В России все центры производства алюминия расположены на небольшом расстоянии от гидроэлектростанций.

Алюминий обладает высокими конструктивными свойствами, он легкий и прочный. Благодаря этому он широко используется в машиностроении, строительстве. Сплавы из алюминия по своей прочности не уступают стали.

Алмазодобывающая и золотодобывающая промышленность

Добыча алмаза – это одна из важных статей доходов государства. Ежегодно Россия получает до 1,5 миллиардов долларов от продажи алмазов. Основные места добычи расположены в Якутии. Алмазы были найдены и в районах Восточной Сибири.

К одной из значительных отраслей металлургии для бюджета страны относится добыча золота.

Россия занимает пятое место в мире по добыче этого металла. По разведанным запасам государство находится на второй позиции.

Акцент при поиске местонахождения делается на разработку коренных залежей. Основные места концентрации золота находятся в Сибири, на Дальнем Востоке и на Урале.

Основными приисками считаются:

Соловьевский – старый, но значительный прииск в Амурской области;
Невьяновский – был открыт еще в 1813 году;
Градской – здесь был найден первый в России алмаз;
самый молодой прииск Кондор был открыт в 60-х годах, здесь ведется добыча как золота, так и платины;
Алтайский.

Лидирующую позицию по добыче занимает компания «Полюс золото». У нее открыты прииски в Иркутской области, Амурской и Магаданской областях.

Государственный итог

В настоящее время Россия занимает лидирующие позиции по запасам железной руды и никеля. В стране производится более 70 разнообразных металлов и элементов. Металлургическое производство имеет большое хозяйственное значение.

Отрасли металлургии – это одни из самых динамично развивающихся отраслей. Несмотря на высокую конкуренцию со стороны крупных развивающихся стран, России удается сохранить лидерство за счет низкой себестоимости производства.

Чтобы сохранить позиции разрабатываются стратегические, антикризисные планы. Металлургия служит источником валютных поступлений в страну. Она обеспечивает стабильное нахождение России на мировом рынке.

В металлургическом комплексе есть и свои проблемы. Рост производства на большинстве предприятиях происходит только при создании новых производственных мощностей. Большинство из них созданы больше 50 лет назад, но они уже исчерпали свой резерв.

Особенности технологии порошковой металлургии

Порошковая металлургия – отрасль промышленности, включающая в себя определенный набор способов производства металлических порошков, а также изготовление деталей из этих материалов. Это направление металлургии как способ получения готовых изделий начало активно развиваться около ста лет назад.

Плюсы производства

Такой способ производства деталей имеет ряд преимуществ, которые позволяют ему вытеснять более дорогие методы обработки металлов: литье, ковку и штамповку.

Существующий ряд преимуществ:

Экономичность – исходным материалом для изготовления порошков являются разного типа отходы, например, окалина. Этот отход металлургического производства больше нигде не используется, а методы порошковой металлургии позволяют компенсировать такие технологические потери.
Точность геометрических форм деталей. Изделия, изготовленные методом порошковой металлургии, не нуждаются в последующей обработке резанием. Следовательно, производство осуществляется с низким процентом отходов.
Высокая износостойкость изделий.
Простота технологического процесса.

Технология производства методом порошковой металлургии имеет много общего с изготовлением керамических изделий.

Эти процессы объединяет то, что сырьевой материал (в одном случае это песок и глина, в другом – металл) погружается в раскаленную печь. В итоге получается пористая структура материала. Такая схожесть технологических процессов привела к тому, что детали, изготовленные методом порошковой металлургии, называют металлокерамическими.

Технологический процесс производства порошков

Получение металлокерамической детали начинается с изготовления порошков. Порошки бывают разных фракций и различных размеров. Отсюда – различие в способах их производства.

Существуют две группы принципиально разных методов получения порошков:

Физико-механические методы – измельчение посредством механического воздействия на металлические частицы в твердой или жидкой фазе. Эти методы основаны на комбинировании статических и ударных нагрузок.
Химико-металлургические методы – изменение фазового состояния исходного сырья. Это восстановление окислов и солей, электролиз, термическая диссоциация карбонильных соединений.

Имеются ключевые моменты применяющихся способов производства металлических порошков:

Шаровой способ – мелкие металлические обрезки со стружкой дробятся и перетираются в шаровой мельнице.
Вихревой способ – нагнетание в специальных мельницах (при помощи вентиляторов) сильного воздушного потока, приводящего к взаимному столкновению частиц металла. На выходе получается качественно измельченный порошок, с блюдцеобразной формой зерен.
Применение специальных дробилок. Принцип действия таких устройств основан на измельчении металлических частиц с помощью ударного воздействия падающего груза.
Распыление – легкоплавкий металл, находящийся в жидкой фазе, распыляется потоком сжатого воздуха. После этого его отправляют для размельчения к быстровращающемуся диску.
Электролиз – металл восстанавливается из расплава под воздействием электрического тока, что делает его хрупким. Это свойство дает ему возможность легко перемалываться в мельнице до состояния порошка. Форма зерен порошка при этом дендритная.

Физико-механические методы

Порошок требуемых фракций получают в центробежных мельницах разного типа.

Первичное измельчение – промежуточный этап производства порошков. Его осуществляют в конусных и валковых дробилках. В этих устройствах получат мелкие частицы металла с размером, не превышающим 1 см.

Процедура измельчения может длиться, в зависимости от применяемой технологии, от одного часа до 3–4 суток. Когда требуется сократить этот процесс, применяются уже не шаровые, а вибрационные мельницы.

В таких мельницах интенсивность процесса возрастает за счет присутствия усилий резания и создания переменных напряжений. Окончательный размер порошковых частиц составляет от 0,009 мм до 1 мм.

С целью повышения производительности процесса измельчения, его осуществляют в условиях жидкостного воздействия – для недопущения распыления металла. Объем задействованной жидкости составляет 40% от массы измельчаемых частиц.

Для измельчения твердосплавных частиц применяют планетарные центробежные мельницы. Отрицательной стороной работы такого устройства считается периодичность ее работы.

Физико-механические методы не подходят в случае необходимости измельчения цветных металлов, обладающих высокой пластичностью. Пластичные металлы измельчаются вихревыми мельницами, их принцип действия основан на измельчении частиц путем их взаимных ударов.

Химико-металлургические методы

Чаще остальных применятся метод восстановления железа. Выполняется он из рудных окислов или окалины, образующейся в процессе горячей прокатки. Во время реакции восстановления металла нужно постоянно отлеживать количество газообразных соединений в составе порошка.

Превышение предельно допустимой нормы их содержания, приведет к повышенной хрупкости порошка. А это, в свою очередь, делает невозможным операцию прессования. Если избежать этого превышения не удалось, применяют вакуумную обработку, удаляющую большое количество газов.

Способ, основанный на распылении и грануляции – самый дешевый и простой при получении порошков. Дробление происходит под воздействием струй расплава или инертного газа. Распыление осуществляется с помощью форсунок. Регулируемые параметры процесса распыления – температура и давление газового потока. Охлаждение – водяное.

Применение электролиза как метода производства порошков наиболее целесообразно для задачи получения медных порошков, которые имеют высокую степень чистоты.

Производство порошковых изделий

Свойства металлических порошков

Порошки, как и любой другой материал, имеет ряд стандартных свойств, которые влияют на его технологическую пригодность. Специалисты к ним относят следующие свойства:

плотность порошков, именуемая пикнометрической, определяется химической чистотой порошка и степенью его пористости;
насыпной плотностью порошков называется его масса, полученная при свободном наполнении емкости определенного объема;
текучестью порошков считается быстрота наполнения емкости определенного объема. Это очень важный технологический параметр, потому как от него зависит производительность последующего прессования;
пластичность – свойство порошков принимать заданную форму и сохранять ее после прекращения нагрузки.

Получение изделий из порошков

В независимости от метода получения металлических порошков, его дальнейший путь лежит через обработку давлением с помощью специальных пресс-форм.

Для формообразования изделий из порошков применяют прессование с применением пресс-форм, прокатку и шликерную формовку.

Последняя является аналогом литья расплавленного металла в форму. Таким способом изготавливаются детали, имеющие форму тел вращения.

Формовка

Формование порошков – подготовительная операция, предваряющая процесс прессования. Включает в себя термообработку, подготовку смеси и дозировку. Повысить свойства пластичности порошков помогает термический отжиг.

Термообработка проходит в среде защитных газов при температуре от 40 до 60 процентов от температуры плавления металла. Для получения однородности состава порошков, они подвергаются обязательно операции сепарирования: просеивания металлических частиц через специальные сита. Только после того, как порошок просеян, следует переходить к приготовлению смеси порошков нужного состава.

Прессование

Суть процесса прессования заключается в плотном соединении частичек металлического порошка друг с другом. Рабочее давление механического пресса при этом составляет от 1 до 6 тыс. кг на квадратный сантиметр.

Изделия, полученные прессованием, не имеют высоких прочностных характеристик. Поэтому им требуется термообработка, заключающаяся в спекании порошков. Частицы металла в процессе расплавления образуют между собой крепкие межатомные связи, делая деталь однородной по своей структуре.

Стоит отметить, что часто операции прессования и спекания объединены в одну – горячее прессование.

Причем нагрев в этом случае осуществляют токами высокой частоты.Производство деталей из порошков методом горячего прессования значительно сокращает время, затрачиваемое на их изготовление.

Этот фактор позволяет экономить энергетические ресурсы и снижает себестоимость производства изделий.

Области применения деталей порошковой металлургии

Порошковая индустрия как способ изготовления и обработки металлов очень разнообразен по своим технологическим методам. Это дает возможность получать детали требуемого состава и необходимых свойств.

Применяя методы порошковой металлургии производства, специалисты могут производить новейшие композитные материалы, получения которых традиционными методами невозможно. Производство деталей машин и механизмов из металлических порошков дает существенную экономию на материале, за счет получения низкого расходного коэффициента.

Металлокерамические изделия применяются в широком спектре областей приборостроения, радиоэлектроники и машиностроения. Применяются порошки и в производстве режущего инструмента: резцов, сверл.

Производство изделий из металлических порошков в настоящий момент имеет высокую степень автоматизации. Технологическая простота операций позволяет применять работников без высокой квалификации. Эти факторы благоприятно отражаются на себестоимости продукции порошковой металлургии.

При уровне пористости порошков, который не превышает норму, они не уступают по показателю коррозионной стойкости. Особенно деталям, изготовленными стандартными способами.

Изделия порошковой металлургии обладают способностью хорошо переносить резкие скачки температур. Поэтому они применяются в средах, работающих в таких условиях.

Детали узлов трения

Специфика применения металлокерамических изделий обусловлена их свойством хорошо удерживать смазочные материалы. Эта их особенность определяется пористой структурой.

Это свойство способствует изготовлению из порошков деталей, испытывающих в своей работе трение: подшипники скольжения, направляющие втулки, вкладыши, щетки электродвигателей.

Пористая структура подшипников из порошков позволяет пропитывать их маслом. Впоследствии смазка попадает на трущиеся поверхности. Такие подшипники получили название самосмазывающиеся.

Они имеют следующие достоинства:

экономичность – применение таких подшипников позволяет уменьшить расход масла;
износостойкость;
экономия на материале. Замена дорогостоящей бронзы и баббита на железо.

Свойство пористости металлокерамических деталей специалисты могут усилить, если при изготовлении добавлять в них графит, который, как известно, обладает высокими смазывающими свойствами. Подшипники с повышенным содержанием графита не нуждаются в применении масла.

Композитные материалы

Большое развитие порошковая индустрия получила с развитием высокотехнологичной техники, требующей изделий из композитных материалов. Отличие композитов от сплавов состоит в возможности получать прочные соединения разнородных металлических и неметаллических компонентов.

Выплавка традиционным способом в металлургических печах не создает растворов, например, вольфрама и меди. После возникновения композитных материалов эта проблема была решена.

Достигается такой результат обыкновенным смешиванием нужных компонентов, приданием формы на прессе с последующим спеканием.

Ядерное топливо также является композитным материалом.

Твердые сплавы

Твердосплавные изделия получают методами металлокерамики. Повышенная твердость достигается включением в состав карбидных включений. Как известно, с увеличением доли углерода в металле, возрастает его твердость.

Карбидные соединения дают высокую вязкость, сохраняя прочностные свойства порошка. Металлокерамические детали нужны там, где необходима их высокая износостойкость. Чаще всего, это режущий инструмент, а также твердосплавные матрицы и пуансоны для листовой штамповки.

Порошковая металлургия

Контактные материалы

Изделия из электроконтактных материалов. Порошковая индустрия незаменима для производства электрических контактов, применяемых в электронике и радиотехнике. В этих отраслях применяются так называемые ферромагнитные порошки.

Другие сферы применения порошков

Еще одним полезным свойством порошков является их жаростойкость, что позволяет применять их в различных тормозных механизмах. Жаростойкие свойства металлокерамики возрастают с добавлением в ее состав хрома, никеля и вольфрама.

Практически все современные магнитные детали производятся из металлических порошков. Технология порошковой металлургии позволяет получить соединения железа с различными силикатами.

Применяют металлокерамические изделия также для фильтрации газов и горючих веществ.

Недостатки порошков

Среди недостатков методов порошковой металлургии следует выделить невозможность изготовления деталей, имеющих сложную геометрическую форму, а также относительно небольшой размер изделий. Прочность и однородность структуры порошков уступает деталям, изготовленным методами объемной штамповки, горячей ковки и волочения.

Детали, изготовленные из порошков, имеют более низкую плотность, в сравнении с деталями, изготовленными обработкой металлов давлением. Этот фактор имеет повышенное значение, когда нужно облегчить какой-либо узел механизма. Это дает возможность инженерам-конструкторам решать задачи уменьшения расхода металла, не теряя эксплуатационных свойств деталей.

Порошковая металлургия требует строго соблюдения мер пожарной безопасности. Склонность к самовозгоранию порошков – опасный производственный фактор, требующий четкого соблюдения правил техники безопасности.

Будущее порошковой металлургии

Развитие порошковой металлургии обязано преследовать цель увеличения номенклатуры изделий, которые мастера могут изготовить этим способом.

Детали сложных конфигураций, которые сейчас получают на заводах только обработкой резанием, должны в будущем изготавливаться методами порошковой металлургии. Это позволит уменьшить материалоемкость производства сложных деталей.

Дальнейшая автоматизация производственного процесса – отличительная черта современных промышленных предприятий. Касается она и производства изделий из металлических порошков.

Снижение влияния человеческого фактора на технологический процесс, повышает точность изготовления деталей.

Качество изделий порошковой металлургии с течением времени должно конкурировать с передовыми технологиями производства деталей машин и механизмов. Повышение качества и снижение себестоимости готовой продукции – приоритетная задача предприятий порошковой металлургии.

Читайте также: