Вступ

Металургійний комплекс включає: видобуток, збагачення й агломерування залізних, марганцевих і хромітових руд, виробництво чавуну, сталі й прокату, феросплавів, повторне використання металевої сировини, коксування вугілля, виробництво вогнетривів та допоміжних матеріалів для них (флюсових вапняків тощо). Провідна роль у цьому комплексі належить металургійній переробці (чавун–сталь–прокат). Решта виробництв забезпечують основний технологічний процес, проте деякі з них набувають тепер самостійного значення.

Територіальна організація чорної металургії залежить від багатьох економічних і природних факторів. У розташуванні підприємств чорної металургії особливо велику роль відіграють сировина й паливо, на які припадає приблизно 85–90% витрат.

Галузі притаманна висока концентрація виробництва. Україна, Росія та Японія за рівнем концентрації виробництва чорних металів випередили низку інших країн. Понад 75% чавуну й 60% сталі у цих країнах випускаються підприємствами зі щорічною продуктивністю понад 3 млн т кожне. Для галузі характерне виробниче комбінування. Сучасні великі підприємства за своїми технологічними зв’язками з іншими галузями є комбінатами металоенергохімічного профілю.

Істотне значення має районотвірна функція чорної металургії. До типових супутників належать теплова енергетика, металомістке машинобудування, хімічна промисловість.

1. Поняття про металургійний завод і комбінат

У металургійний комплекс входять чорна і кольорова металургія, які охоплюють усі стадії технологічних процесів: від добування та збагачення сировини до одержання готової продукції у вигляді чорних і кольорових металів та їх сплавів. Металургійний комплекс – це взаємообумовлене поєднання наступних технологічних процесів:

– добування і підготовка сировини до переробки (добування, збагачення, агломерування, одержання необхідних концентратів та ін.);

– металургійна переробка – основний технологічний процес з одержання чавуну, сталі, прокату чорних і кольорових металів, труб та ін.;

– виробництво сплавів;

– коксохімічне виробництво;

– утилізація відходів основного виробництва й одержання з них вторинних видів продукції [2, c. 85].

Основним видом технологічних зв’язків та формою суспільної організації виробництва в галузі є комбінування. Тому провідним видом металургійних підприємств є комбінати. Залежно від поєднання цих технологічних процесів виділяють такі типи виробництв у металургійному комплексі:

– комбінати повного циклу, в яких одночасно діють усі названі стадії технологічного процесу;

– комбінати неповного циклу – це підприємства, в яких здійснюються не всі стадії технологічного процесу (видобуток та збагачення руди, виробництво сталі та прокату або ж чавуну та прокату окремо). Підприємства неповного циклу (“малої металургії”) називаються переробними.

Комбінати, на яких відбувається видобуток і збагачення руди, називаються гірничо-збагачувальними (ГЗК).

Металургійний комплекс – основа індустрії. Чорні метали називають хлібом промисловості. Чорні та кольорові метали широко використо-вуються в машинобудуванні, будівництві, транспорті й усіх без винятку галузях народного господарства, витримуючи гостру конкуренцію з боку пластмас, кераміки та інших сучасних матеріалів. Та на противагу недалекому минулому, нині вже за рівнем виробництва чавуну, сталі і прокату не судять про економічну могутність країни.

Винятково велике комплексо- та районо-утворююче значення металургійного комплексу в територіальній структурі господарства України. Він відіграє відчутну роль у міжнародному поділі праці. Частка неблагородних металів та виробів складає 30% експорту України. Та з погляду на міжнародний попит необхідно поліпшити якість металопродуктів, забезпечивши їх конкурентоспроможність на дуже вимогливому світовому ринку, збільшити частку електросталі та феросплавів, труб тощо [1, c. 93].

2. Прокатне виробництво

Прокатка (вальцювання) – заключний етап повного металургійного циклу. Вона основана на використанні ефекту пластичної деформації, яка полягає в зміні первісної форми і розмірів твердого тіла під дією прикладених до нього зовнішніх механічних сил.

Здатність до пластичної деформації у різних металів і сплавів неоднакова, вона залежить від хімічного складу, структури, температури, величини і направлення діючих сил. Для пластичної деформації необхідно, щоб навантаження, які прикладені до металу перевищували його межу текучості, але не досягали межі міцності. Якщо опір матеріалу руйнуванню вище межі його текучості на достатньо значну величину, то під дією навантаження він здатний деформуватися. Метали, у яких межа текучості близька до межі міцності (напр., чавун), не мають пластичності і не піддаються обробці тиском.

Процес прокатки полягає в пропусканні металу в гарячому або холодному стані між двома валками, що обертаються назустріч один одному (рис.). Силою тертя, що виникає між металом і валками, притиснутий до валків метал захоплюється і протягується між ними, при цьому метал деформується і здобуває необхідну форму. Мета прокатки – надання обробленому металу такої форми і товщини, які в подальшому дозволять використати метал з найбільшим ефектом. При прокатці змінюється внутрішня будова і поліпшуються механічні властивості металу.

У листопрокатному виробництві нагріті зливки спочатку прокочують на міцних обтискних станах – слябінгах, які крім двох горизонтальних валків можуть мати й два вертикальних валка для обтиску бокових поверхонь металу, що прокочується. Робоча поверхня валків – гладенька. Товщина прокату визначається зазором між валками. Обтиснутий на слябінгу зливок перетворюється в плоский брусок прямокутного перетину – сляб. Така форма найзручніша для подальшої прокатки в лист (жерсть, автолист, броньова, трансформаторна сталь і ін.).

В сортопрокатному виробництві обтискні стани – блюмінги. На блюмінгу зливок обтискується в брус з квадратним перетином – блюм, що призначений для подальшої переробки на фігурний прокат. Для придання блюму необхідного профілю в поверхнях валків, що стикаються робляться вирізи відповідної форми.

Продукція прокатного виробництва може являти собою закінчені вироби (напр., рейки), вироби, що потребують подальшої обробки (напр., балки, труби) і матеріали (листи, прутки) [7, c. 103-104].

3. Кольорова металургія

Кольорова металургія в Україні, порівняно з чорною, менш розвинена, в першу чергу через відсутність розвіданих до промислових категорій сировинних ресурсів. У добу НТР кольорові метали посідають особливе місце серед мінеральних ресурсів. Нові й новітні галузі промисловості – радіотехніку, електротехніку, авіаційну, електроніку – неможливо уявити без цих металів.

Загальні особливості сировинної бази кольорової металургії:

– низький у кількісному відношенні вміст корисних компонентів у сировині: для 1 т міді потрібно переробити 100 т руди, нікелю – до 200 т; витрати сировини на 1 т готової продукції в сотні раз перевищують об’єм готового виробу, а при виробництві рідкісних металів – у десятки і навіть сотні тисяч раз;

– багатокомпонентність сировини. Наприклад, алюмінієва промисловість випускає кристалічний кремній, алюмінієво-кремнієві сплави, п’ятиоксид ванадію, металевий галій та ін.;

– велика тепло-, електро- та водоємність процесів переробки сировини (для виробництва нікелю, наприклад, потрібно до 55 т палива, глинозему – до 12 т і т.д.; 1т алюмінію – до 17 тис. кВт годин електроенергії).

Тому особливості географії сировинної та паливно-енергетичної баз значно впливають на розміщення кольорової металургії. До джерел сировини тяжіють виплавлення ртуті, нікелю, рідкисних металів. Алюмінієве, титано-магнієве і цинкове виробництво розміщуються у місцях одержання дешевої електроенергії.

В Україні відомі численні родовища мінеральних ресурсів для кольорової металургії: алюмінієвої сировини (алуніти Закарпаття, боксити Черкащини, ніфеліни Приазов’я), поліметалів, ртуті, нікелю, титану, цинку тощо. Але рівень їх вивченості – не достатній [5, c. 86-87].

Провідними галузями кольорової металургії є алюмінієва, цинкова, магнієва, титанова, ртутна, феронікелева.

У структурі виробництва кольорових металів України перше місце посідає алюмінієва промисловість, яка працює на довізних бокситах і складається з виробництва глинозему та алюмінію. На випуск цієї продукції припадає майже 20% усього виробництва кольорової металургії. Алюміній з орієнтацією на джерело дешевої електроенергії і довізний з Миколаєва глинозем (вироблений з імпортних бокситів Угорщини і Гвінеї) виплавляється в Запоріжжі. У Свердловську (Луганська обл.) виробляють алюмінієві сплави.

На Донбасі (електроенергетичний фактор) з імпортної сировини виплавляють цинк (центром є м. Костянтинівка, Донецька обл.). Також виробляють свинець, мідний і латунний прокат (м. Артемівськ, Донецька обл.).

Титано-магнієва промисловість має власну сировинну базу: калійно-магнієві солі Прикарпаття (у Стебнику, Калуші), мілководні водоймища Приазов’я і Причорномор’я (Сиваш) та ільмініти Придніпров’я. Потужний титано-магнієвий комбінат працює у Запоріжжі (довозять магнієву сировину зі Стебника, Калуша, Сиваша; титанову – з Іршанського гірничо-збагачувального комбінату Житомирської області). Тут виробляють титан, напівпровідниковий германій, магній, калійні добрива, пігментний двооксид титану, фасонне титанове литво. Титан також виплавляють на Верхньодніпровському гірничометалургійному комбінаті, розташованому у м. Вільногірську (Дніпропетровська обл.).

Виробництво ртуті з місцевих покладів кіновару – давня спеціалізація Донецької області (м. Микитівка). Нещодавно створено Закарпатський розвідувально-експлуатаційний ртутний комбінат.

Побузький нікелевий завод (Кіровоградська обл.) переробляє місцеві окислені залізно-нікелеві руди. Основна його продукція – нікель і феронікель – використовується на металургійних і машинобудівних заводах Придніпров’я і Донбасу.

В Україні налагоджено виробництво й інших кольорових металів – цирконію, кобальту, ніобію, гафнію. Їх виробляють у Києві, Одесі, Донецьку, Харкові. Нещодавно відкрито по п’ять родовищ золота промислового значення поблизу Кривого Рогу та в Донецькій області, а також невелике родовище у Закарпатській області. За попередніми прогнозами, Україна на перспективу зможе видобувати від 15 до 25 тонн золота щороку. Для цього потрібно 800 млн. дол. інвестицій.

Налагоджено випуск золота, платини та срібла із вторинної сировини. На південному машинобудівному заводі у Дніпропетровську, об’єднанні “Свема” у Шостці, на хімзаводі у Дніпродзержинську в 1996 р. отримали майже 0,5 т золота і кілька тонн срібла із вторинної сировини.

У просторовій структурі кольорової металургії України виділяються Донецький район (цинк, ртуть, прокат), Запорізький (алюміній, титан, магній) та Побузький (нікель) центри, які взаємодіють з районами чорної металургії, утворюючи потужні вузли загальнометалургійного міжгалузевого комплексу.

При розміщенні галузей кольорової металургії обов’язково потрібно враховувати екологічний фактор (галузь є одним з найбільших забруднювачів природного середовища у промисловості).

В останні роки металургійний комплекс переживає глибоку кризу, викликану застосовунням застарілих технологій, низьким технічним рівнем, перебоями у постачанні підприємств коксівним вугіллям, металобрухтом, електроенергією, недостатньою фінансовою забезпеченістю впровадження необхідних інновацій.

Основна лінія подальшого розвитку комплексу – модернізація та реконструкція металургійного устаткування, удосконалення та зміна виробничих відносин в умовах ринку [1, c. 88-89].

4. Технологія порошкової металургії

Порошкова металургія займається виробництвом порошків і виробів з них. Порошковою металургією отримують нові конструкційні матеріали, які називають металокерамікою.

З наявних різноманітних способів обробки металів порошкова металургія займає особливе місце, тому як дозволяє отримувати не тільки вироби різних форм і призначень, а й створювати принципово нові матеріали, які іншим шляхом одержати або дуже важко або неможливо. У таких матеріалів можна отримати унікальні властивості, а в ряді випадків істотно підвищити економічні показники виробництва. При цьому способі в більшості випадків коефіцієнт використання матеріалу складає близько 100%.

Порошкова металургія знаходить найширше застосування для різних умов роботи деталей виробів. Методами порошкової металургії виготовляють вироби, що мають спеціальні властивості: антифрикційні деталі вузлом тертя приладів і машин (втулки, вкладиші, опорні шайби і т.д.), конструкційні деталі (шестерні, кулачки і ін.), фрикційні деталі (диски, колодки та ін.), інструментальні матеріали (різці, пластини різців, свердла та ін.), електротехнічні деталі (контакти, магніти, ферити, електрощітки та ін.) для електронної та радіотехнічної промисловості, композиційні (жароміцні та ін.) матеріали.

Основні переваги використання порошкової металургії:

— знижує витрати на подальшу механічну обробку, яка може бути виключена або істотно зменшена. Отримує готовий виріб точне за формою і розмірами. Забезпечує високу якість поверхні виробу.

— використовує енерго- та ресурсозберігаючі технології. Зменшує кількість операцій в технологічному ланцюгу виготовлення продукту. Використовує більш ніж 97% стартового сировини. Реалізує багато наступних складальні етапів ще на стадії спікання.

— дозволяє отримувати вироби з унікальними властивостями, використовуючи багатокомпонентні суміші, об’єднуючи металеві і не металеві частини. Вироби різної пористості (фільтри) з регульованою проникністю; Підшипники ковзання з ефектом самосмазки.

— отримує більш високі економічні, технічні та експлуатаційні характеристики виробів в порівнянні з традиційними технологіями.

— спрощує часто виготовлення виробів складної форми.

— забезпечує прецизійне виробництво [3, c. 114-115].

В даний час використовують велику кількість методів виробництва металевих порошків, що дозволяє варіювати їх властивості, визначає якість і економічні показники.

Умовно розрізняють два способи виготовлення металевих порошків:

1) фізико-механічний; 2) хіміко-металургійний.

При фізико-механічному способі виготовлення порошків перетворення вихідного матеріалу в порошок відбувається шляхом механічного подрібнення в твердому або рідкому стані без зміни хімічного складу вихідного матеріалу. До фізико-механічними способів відносять дроблення і розмел, розпорошення, грануляцію та обробку різанням подрібнюємо матеріалу.

При хіміко-металургійному способі змінюється хімічний склад або агрегатний стан вихідного матеріалу. Основними методами при хіміко-металургійному виробництві порошків є: відновлення оксидів, електроліз металів, термічна дисоціація карбонільних з’єднань.

Подрібнення твердих матеріалів — зменшення початкових розмірів часток шляхом руйнування їх під дією зовнішніх зусиль. Розрізняють подрібнення дробленням, помелом або стирання. Найбільш доцільно застосовувати механічне подрібнення крихких металів і їхніх сплавів таких, як кремній, сурма, хром, марганець, феросплави, сплави алюмінію з магнієм. Розмел вузьких пластичних металів (мідь, алюміній і ін.) утруднений. У разі таких металів найбільш доцільно використання як сировини відходів утворюються при обробці металів (стружка, обрізання та ін.)

При подрібненні комбінуються різні види впливу на матеріал статичне — стиск і динамічне — удар, зріз — стирання, перші два види мають місце при отриманні великих часток, другий і третій — при тонкому подрібненні. При подрібненні твердих тіл витрачається енергія виконує роботу пружного та пластичного деформування і руйнування, нагріву матеріалів, що беруть участь я процесі роздрібнення.

Для грубого роздрібнення використовують щокові, валкові і конусні дробарки і бігуни; при цьому отримують частинки розміром 1-10 мм, які є вихідним матеріалом для тонкого подрібнення, що забезпечує виробництво необхідних металевих порошків. Вихідним матеріалом для тонкого подрібнення може бути і стружка.

Розпилення і грануляція рідких металів є найбільш простим і дешевим способом виготовлення порошків металів з температурою плавлення до 1600 З: алюмінію, заліза, сталі, міді, цинку, свинцю, нікелю та інших металів і сплавів.

Сутність подрібнення розплаву полягає в дробленні струи розплаву або високоенергонасищенним газом або рідиною, або механічним розпиленням, або зливання струменя розплаву рідку середовище (наприклад воду). Основною частиною технологічного вузла є форсунка.

Для розпилення метал плавлять в електропечах. У залежності від властивостей розплаву і вимог до якості порошку розпорошення здійснюють повітрям, азотом, аргоном, гелієм, а для захисту від окислення — інертним газом.

При роботі з порошками враховують їх токсичність і пірофорних. Практично всі порошки надають шкідливу дію на організм людини однак і компактному вигляді (у вигляді дрібних частинок порошку) більшість металів нешкідливо. Пірофорних, тобто здатність до самозаймання при контакті з повітрям, може призвести до займання порошку і навіть вибуху. Тому при роботі з порошками суворо дотримуються спеціальні заходи безпеки. Фізичні властивості частинок характеризують; форма, розміри і гранулометричний склад, питома поверхня, щільність і мікротвердість [7, c. 102-104].

Висновки

Металургійна промисловість є основою розвитку машинобудування, металообробки і будівництва.

Сучасна чорна металургія посідає одне з чільних місць у народному господарстві країни і є матеріальною базою всього комплексу важкої індустрії України.

Чорна металургія впливає на розвиток усіх галузей народного господарства України як найголовніший споживач палива й електроенергії, води. До складу чорної металургії належать видобуток, збагачення та агломерація залізних, марганцевих і хромітових руд; виробництво чавуну, доменних феросплавів, сталі й прокату, електроферосплавів, вогнетривів, металів промислового значення, вторинна переробка чорних металів і коксування вугілля, видобуток допоміжних матеріалів.

Чорна металургія з повним технічним циклом виробництва є важливим районотворчим чинником. її супроводять ряд галузей промисловості, що використовують відходи, які утворюються при виплавленні чавуну і коксуванні вугілля. Найтиповішими з них є теплова енергетика і металомістке машинобудування. Потреба раціонального використання праці жінок у металургійних районах України зумовлює розвиток легкої і харчової промисловості. Отже, чорна металургія впливає на формування таких потужних промислових районів і підрайонів, як Донбас, Придніпров’я, Криворіжжя.

Розвиток чорної металургії зумовив і стимулював зростання виробництва в ряді галузей промисловості, особливо в залізорудній і кам’яновугільній, у видобутку мінеральної сировини.

Список використаної літератури

1. Вельбой В. Системи технологій: Посіб. для студ. екон. спец. вищих навч. закл.. — Хмельницький : ТУП, 2003. — 339с.
2. Демченко М. Системи технологій: Навч. посіб. / Донецька держ. академія управління. — Донецьк : Видавництво ДонДАУ, 2001. — 314с.
3. Дичковська О. Системи технологій галузей народного господарства: навч. посіб. для студ. вуз. / Ольга Василівна Дичковська,; Ольга Дичковська ; М-во освіти України. Ін-т системних досліджень освіти; Тернопільська акад. народного господарства. — К. : ІСДО, 1995. — 311 с.
4. Дубровська Г. Системи сучасних технологій: навчальний посібник / Галина Дубровська, Анатолій Ткаченко, ; М-во освіти і науки України, Черкаський інженерно-технологічний ін-т. — 2-е вид., перероб. і доп. — К. : Центр навчальної літератури, 2004. — 351 с.
5. Осауленко І. А. Системи технологій: Конспект лекцій. — Черкаси : Черкаський ЦНТЕІ, 2004. — 79с.
6. Руденко П.О., Романенко В.П. Системи технологій. Конспект лекцій. Чернігів. 2002. — 155 с.
7. Смирнов В. О., Білецький В. С. Фізичні та хімічні основи виробництва. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2005