Выплавка алюминия в России

Автор: Пользователь скрыл имя, 22 Мая 2012 в 13:31, реферат

Краткое описание

Алюминиевая промышленность — отрасль цветной металлургии, объединяющая предприятия по выработке металлического алюминия. По масштабам производства и потребления алюминий занимает первое место среди подотраслей цветной металлургии, а среди отраслей металлургии по объёму уступает лишь производству стали. Важнейшими потребителями продукции алюминиевой промышленности являются: авиационная, электротехническая, автомобильная и ряд других отраслей машиностроительной и металлообрабатывающей промышленности, а также строительство, железнодорожный транспорт, химическая, пищевая промышленность.

Оглавление

Выплавка алюминия в России.
Двухванные печи.
Азотирование.
Станки для механической обработки с программным управлением.
Литьё по выплавляемым моделям.
Сварка электрозвуковая.

Файлы: 1 файл

кр по технологии мет.doc

— 122.50 Кб (Скачать)

СОДЕРЖАНИЕ 
 

  1. Выплавка  алюминия в России.
  2. Двухванные печи.
  3. Азотирование.
  4. Станки для механической обработки с программным управлением.
  5. Литьё по выплавляемым моделям.
  6. Сварка электрозвуковая.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Вопрос  №1. Выплавка алюминия в России.

     Алюминиевая промышленность — отрасль цветной металлургии, объединяющая предприятия по выработке металлического алюминия. По масштабам производства и потребления алюминий занимает первое место среди подотраслей цветной металлургии, а среди отраслей металлургии по объёму уступает лишь производству стали. Важнейшими потребителями продукции алюминиевой промышленности являются: авиационнаяэлектротехническаяавтомобильная и ряд других отраслей машиностроительной и металлообрабатывающей промышленности, а также строительствожелезнодорожный транспортхимическаяпищевая промышленность.

     Основным природным сырьём для получения глинозёма с целью последующего получения из него алюминия, являются бокситы. Для производства одной тонны металлического алюминия требуется примерно 1930 кг глинозёма, 50 кг фтористых солей, 550 кг угольных электродов (анодной массы или обожжённых анодов) и до 18 000 квт-ч электроэнергии. Алюминиевая промышленность — одна из наиболее энергоёмких отраслей промышленности, поэтому важнейшим условием её развития является наличие мощных источников дешёвой электроэнергии.

     Самым крупным предприятием по производству алюминия является Братский алюминиевый завод, который первым в мире стал производить более 1 миллиона тонн алюминия в год. Завод производит 30% российского алюминия и 4% мирового. Завод потребляет 75% электроэнергии, вырабатываемой Братской ГЭС.

      Россия  располагает значительными запасами алюминиевых руд. Кроме бокситов, большие месторождения которых  находятся на Урале и в Башкирии, богатым источником алюминия является нефелин, добываемый на Кольском полуострове. Много алюминия находится и в месторождениях Сибири.

      Алюминий  получают из оксида алюминия Al2Oэлектролитическим методом. Используемый для этого оксид алюминия должен быть достаточно чистым, поскольку из выплавленного алюминия примеси удаляются с большим трудом. Очищенный Al2Oполучают переработкой природного боксита.

      Основное  исходное вещество для производства алюминия - оксид алюминия. Он не проводит электрический ток и имеет  очень высокую температуру плавления (около 2050 oC), поэтому требуется слишком много энергии.

      Необходимо снизить температуру плавления оксида алюминия хотя бы до 1000 oC. Такой способ параллельно нашли француз П. Эру и американец Ч. Холл. Они обнаружили, что глинозем хорошо растворяется в раплавленном криолите - минерале состава AlF3 .3NaF. Этот расплав и подвергают элктролизу при температуре всего около 950 oC на алюминиевых производствах. Запасы криолита в природе незначительны, поэтому был создан синтетический криолит, что существенно удешевило производство алюминия.

      Гидролизу подвергают расплавленную смесь криолита Na[AlF] и оксида алюминия. Смесь, содержащая около 10 весовых процентов Al2O, плавится при 960 oC и обладает электропроводностью, плотностью и вязкостью, наиболее благоприятствующими проведению процесса. Для дополнительного улучшения этих характеристик в состав смеси вводят добавки AlF3, CaFи MgF2. Благодаря этому проведение электролиза оказывается возможным при 950 oC .

      Эликтролизер  для выплавки алюминия представляет собой железный кожух, выложенный изнутри  огнеупорным кирпичем. Его дно (под), собранное из блоков спресованного угля, служит катодом. Аноды (один или несколько) располагаются сверху: это - алюминиевые каркасы, заполненные угольными брикетами. На современных заводах электролизеры устанавливаются сериями; каждая серия состоит из 150 и большего числа электролизеров.

      При электролизе на катоде выделяется алюминий, а на аноде - кислород. Алюминий , обладающий большей плотностью , чем исходный расплав, собирается на дне эликтролизера, откуда его периодически выпускают. По мере выделения металла, в расплав добавляют новые порции оксида алюминия. Выделяющийся при электролизе кислород взаимодействует с углеродом анода, который выгорает, образуя CO и CO2.

      Первый  алюминиевый завод в России был  построен в 1932 году в Волхове. 

      Вопрос №2. Двухванные печи.

     В двухванных печах выплавляют, стали  широкого сортамента, в том числе низколегированные, не уступающие по качеству сталям, выплавляемым в мартеновских печах

     Распространение двухванных печей определилось их преимуществами в сравнении с мартеновскими печами: малым удельным расходом огнеупоров (4–5 кг в сравнении с 12–15 кг на мартеновских печах), меньшим объемом ремонтов, значительным облегчением условий труда ремонтных рабочих, в 3–5 раз меньшим   расходом топлива, более высокой стойкостью, достигающей 800–1000 плавок.

     Производительность  двухванных печей в 3–4 раза выше, чем мартеновских; их устанавливают на месте существующих мартеновских печей без реконструкции здания и изменения грузопотоков в цехе.

     Для лучшего использования СО и частичного улавливания пыли в самом рабочем пространстве создана двух ванная сталеплавильная печь (рис. 121).

     Рабочее пространство такой печи разделено  переводом на две ванны. Обе ванны  имеют общий свод, так что продукты сгорания, образующиеся в одной ванне, проходят вторую часть рабочего пространства.

       

     Рис. 121. Двух ванная печь 2x300 т:

     1 – ванны печи; 2 – фурмы; 3 – шлаковики; 4 – водоохлаждаемая заслонка; 5 – амбразура для отбора воздуха из вертикального канала; 6 – футерованный воздухопровод; 7 – амбразура в своде печи; 8 – эжектор.

     Печь  работает следующим образом: в одной  ванне (горячей) происходит плавление и доводка с интенсивной продувкой металла кислородом, а во второй ванне (холодной) в то же время идет завалка и прогрев твердой шихты. Газы из горячей части печи направляются в холодную и состоят до 35% из оксида углерода. В холодной части печи СО догорает до СО2 и за счет выделяющегося тепла происходит нагрев твердой шихты. Недостающее для процесса нагрева тепло восполняется подачей природного газа через горелки, установленные в своде печи. Сгорание природного газа и догорание СО совершаются за счет дополнительного кислорода.

     Когда готовую сталь из первой ванны  выпускают, во вторую ванну заливают жидкий чугун. После заливки чугуна тут же начинают продувку ванны кислородом. Заканчивается продувка за 5–7 мин до выпуска. С выпуском металла из первой ванны цикл плавки заканчивается и начинается новый. В то же время с помощью перекидных шиберов изменяется направление движения газов. Теперь бывшая холодная ванна становится горячей. Первую ванну заправляют и производят завалку шихты, и цикл повторяется.

     Двух  ванная печь должна работать таким  образом, чтобы было равенство холодного и горячего периодов, протекающих одновременно в разных ваннах. В холодный период входит выпуск, заправка, завалка, прогрев, заливка чугуна; в горячий период – плавление и доводка. Например, для печи с садкой каждой ванны 250 т общая продолжительность плавки составляет 4 ч, каждый период длится по 2 ч. Металл выпускается также через каждые 2 ч. Раскисление стали, производят в ковше.

     Металл  продувают кислородом в каждой ванне  через две–три кислородные фурмы с интенсивностью 20–25м3/ч" на 1 т металла. Каждая часть печи оборудована сводовыми кислородными фурмами и газокислородными горелками. Горелки необходимы для сушки и разогрева печи после ремонтов, а также для подачи дополнительного топлива.

     Современные двухванные печи работают на техническом кислороде без вентиляторного воздуха, поэтому регенераторы отсутствуют. Холодная ванна печи частично выполняет роль регенераторов, аккумулируя тепло газов, покидающих горячую часть печи с температурой ~1700°С, и частично улавливает плавильную пыль, тем самым выполняет роль шлаковиков. Тем не менее количество пыли в продуктах сгорания, покидающих печь, составляет большую величину (20–40 т/м ). Пыль состоит на 85–90 % из окислов железа.

     Дымовые газы, покидающие рабочее пространство печи с температурой около 1500 °С, поступают  по вертикальному каналу в шлаковик, в котором охлаждаются водой до температуры 900–1000 °С, а затем направляются в боров. В борове за счет подсоса холодного воздуха происходит дальнейшее понижение их температуры до 700 °С. 
 
 

     Вопрос  №3. Азотирование.

     Азотирование — это технологический процесс химико-термической обработки, при которой поверхность различных металлов или сплавов насыщают азотом в специальной азотирующей среде. Поверхностный слой изделия, насыщенный азотом, имеет в своём составе растворённые нитриды и приобретает повышенную коррозионную стойкость и высочайшую микротвёрдость. По микротвёрдости азотирование уступает только борированию, в то же время превосходя цементацию и нитроцементацию (незначительно).

   Металлы и сплавы, подвергаемые азотированию

  • Стали углеродистые и легированные, конструкционные и инструментальные.
  • Высокохромистые чугуны, высокохромистые износоустойчивые сплавы, хром.
  • Титан и титановые сплавы.
  • Бериллий.
  • Вольфрам.
  • Ниобиевые сплавы.
  • Порошковые материалы.

   Назначение азотирования: упрочнение поверхности; защита от коррозии; повышение усталостной прочности

   В зависимости от назначения используемые технологические процессы азотирования могут существенно отличаться.

   Для проведения газового азотирования используются преимущественно шахтные, ретортные и камерные печи. Для подготовки аммиака перед подачей в печь используется диссоциатор.

   Для проведения каталитического газового азотирования используются преимущественно шахтные, ретортные и камерные печи, оснащенные встроенными катализаторами и кислородными зондами для определения насыщающей способности атмосферы.

   Для проведения процессов ионно-плазменного  азотирования применяются специализированные установки, в которых происходит нагрев изделий за счёт катодной бомбардировки и, собственно, насыщение.

   Для азотирования из растворов электролитов применяются установки для электрохимико-термической  обработки. 

   Вопрос  №4. Станки для механической обработки с программным управлением.

  Токарный станок  с оперативной  системой  управления  предназначен  для

механической  обработки деталей тел вращения в полуавтоматическом цикле.

      Станок может  не  пользоваться  при  обработке  различных  деталей  из

различных материалов таких  как  жаропрочные,  легированные,  алюминиевые  и магниевые  сплавы,  а  также  для  обработки  стали  и  чугуна.  Выполняемые операции на станке разнообразны контурное  точение,  растачивание,  подрезка торцов, сверление осевых отверстий  деталей,  обработки  поковок,  нарезания различных резьб, как наружных так и внутренних с различным шагом (включая  с увеличивающем и уменьшающем шагом), а также поперечные резьбы.

Информация о работе Выплавка алюминия в России