Металлургия в машиностроении реферат

Обновлено: 02.07.2024

Установившаяся технология производства чугуна, стали и проката к началу XX века принципиально сохранилась до настоящего времени, хотя агрегатное оформление стало другим. Доменная печь за первые 50 лет XX века приобрела современный профиль, ее объем возрос от нескольких сотен кубических метров до 1-2 тысяч, а за следующие 50 лет до 5 и более тысяч куб. м. За это время доменная печь получила современную систему загрузки, подготовленное сырье, высокую температуру дутья с добавкой кислорода, природного газа и других заменителей кокса, повышенное давление. Основным сталеплавильным агрегатом была мартеновская печь, работали бессемеровские и томасовские конвертеры, появились электрические печи. В XX столетии мартеновские печи, бессемеровские и томасовские конвертеры были заменены кислородными конвертерами и дуговыми печами. В мире примерно две трети стали выплавляют в конвертерах, а одну треть в дуговых электропечах. В России и других странах СНГ еще сохранились мартеновские печи. Получила широкое применение внепечная обработка жидкой стали, активно расширяется непрерывная разливка стали. Много новых агрегатов появилось в прокатном производстве.

В начале века черная металлургия в России была сосредоточена на Урале, в центре и на Украине, а подготовка инженерных кадров в Петербурге, Екатеринбурге и Екатеринославле, а несколько позже и в Москве. Металлургическая наука в этот период формируется путем синтеза производственной деятельности и теоретических изысканий - синтеза теории и практики.

Во главе ее Михаил Александрович Павлов и Владимир Ефимович Грум-Гржимайло. В 1920 г. он создает кафедру металлургии стали и теории печей в Уральском политехническом институте, которой заведовал до 1924 г.

Научные интересы В.Е. Грум-Гржимайло охватывали весь цикл от производства чугуна и стали до готового проката: в 1908 г. он использовал законы физической химии к объяснению процессов, происходящих в бессемеровском конвертере и в стальной ванне мартеновской печи; 1905-12 гг. - создается гидравлическая теория печей; 1910 г. - он изучает свойства огнеупоров, разрабатывает теорию перерождения динаса; 1925 г. - выходит книга "Пламенные печи", 1933 г. - "Металлургия стали", "Прокатка и калибровка".

Первая четверть XX века характеризуется успешным развитием металлургической науки и образования в России. Россия занимает ведущее место в мире. Металлургическая же отрасль в России и старом мире отстает от американской. Виной тому мировая война, революционные потрясения и гражданская война в России.

Если В.Е. Грум-Гржимайло и М.А. Павлов были металлургами широкого профиля, то после них стали развиваться теоретические подходы к отдельным частям металлургической технологии. Уже в самом начале века были две кафедры: металлургии чугуна (М.А. Павлова) и металлургии стали и теории печей (В.Е. Грум-Гржимайло), а не одна кафедра металлургии, хотя интересы обоих заведующих выходили за пределы их кафедр.

Бурное развитие черной металлурги в СССР в 50-60 годах требовало быструю подготовку научных и инженерных кадров. Проводится много научных конференций по доменному производству, сталеплавильному, прокатному и другим производствам, они способствовали развитию науки и образованию, техническому прогрессу в металлургии, но, к сожалению, не обсуждались общие проблемы черной металлургии в целом.

В 50-х годах металлурги получают технический кислород и природный газ в больших количествах, мощное средство для радикального изменения металлургической технологии. К этому времени была известна идея замены доменного процесса, высказанная Д.К. Черновым в 1899 году, им были предложены и твердофазный и жидкофазный прямые способы получения железа из руд. Но в это время не стоял так остро, как сейчас, вопрос об экологическом неблагополучии доменного, агломерационного и коксохимического производства. Была упущена возможность разработать новую технологию без кокса и агломерата. Основное количество кислорода и природного газа было направлено в доменную печь. Сталеплавильщики кислород используют в мартеновских печах, делаются попытки сжигать топливо в чистом кислороде. Основная посылка - интенсификация теплообмена. Металлурги тогда не знали, что они создают мощные генераторы по производству оксидов азота.

Металлургия и машиностроение: взаимосвязь

Отношения металлургической отрасли с иными отраслями обуславливается снабжением этих отраслей металлом и конечными изделиями металлургии. Около пятидесяти процентов использования продукции металлургии приходится на машиностроительную и металлообрабатывающую отрасли. До двадцати пяти процентов проката подвергается дальнейшей обработке. Примерно двадцать процентов потребляется строительной областью. И до десяти процентов использует транспортная промышленность.

Машиностроительная отрасль является самым крупным потребителем металлургии. В то же самое время изделия машиностроительной отрасли потребляются металлургической отраслью, поэтому эти две отрасли тесно связанны друг с другом. Самым металлоемким считается отрасль тяжелого машиностроения, которая потребляет большое количество металлопродукции. Предприятия, которые производят технику для металлургической промышленности сосредоточены в областях производства продукции металлургии. Машиностроительная отрасль снабжает металлургическую отрасль таким оборудованием, как оборудование для доменного, прокатного и дробильного производства, а также горнодобывающее оборудование.

Металлургия чёрных и цветных металлов

В мире сложилось исторически разделение металла на чёрный (сплавы на основе железа и само железо) и прочие - то есть цветной металл. Поэтому, металлургию разделяются на цветную и чёрную. В состав чёрной металлургии входит добыча и обогащение руды чёрного металла, а также изготовление сталей, чугуна и ферросплавов. Чёрная металлургия также изготавливает прокат чёрных металлов, изделия из стали и чугуна. В состав цветной металлургии входит добыча, обогащение руды цветных металлов, а также изготовление продукции, которая содержит цветные металлы и их сплавы. Согласно своим физическим свойствам и предназначению, цветные металлы делятся на тяжёлые и лёгкие.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Сотрудничество металлургии с другими отраслями

Черная металлургия непосредственно сотрудничает с горнодобывающей, угольной, энергетической и химической промышленностями. На сегодняшний день прирост черной металлургии снизился, так как ёмкость рынка России сильно уменьшилась. Потребность в продукции черной металлургии на текущий момент приблизительно семьдесят процентов от объема производства продукции, и двадцать процентов снабжается с помощью импортных поставок. Можно сделать вывод о нацеленности черной металлургии на внешний рынок.

Экспортная часть черной металлургии более сорока процентов, цветная металлургия отправляет на экспорт примерно пятьдесят процентов своей продукции. Долю экспорта можно уменьшить, увеличив потребление продукции на внутреннем рынке такими отраслями, как машиностроительная и строительная. Самые большие поставки на экспорт, — это поставки чугуна и железной руды. Основная экспортная продукция уменьшается в своих объёмах поставок. Это наталкивает на выводы, что деятельность металлургии, которая направлена на внешнюю экономику очень сильно подвергается рискам, а эти риски сильно воздействуют на производство продукции. На сегодняшний день потребление машиностроительной отраслью продукции черной металлургии, насчитывает не более тридцати процентов. И это намного меньше, чем во времена Советского Союза. А спрос на продукцию цветной металлургии снизился почти в 2 раза.

Выводы, которые можно сделать, говорят о том, что от развития машиностроения, зависит рост металлургической отрасли производства. И хотя в машиностроении наблюдается относительный рост, но он не настолько значителен для подъёма металлургии. Низкое инвестирование в машиностроение, не даёт существенных результатов рост в других отраслях, в том числе и в металлургической отрасли.

Проблемы металлоемких отраслей машиностроения

В машиностроительных областях, которые требуют большого потребления металла сложилась относительно тяжёлая ситуация. С две тысячи второго года начался прирост стоимости на продукцию черной металлургии. Это привело к снижению рентабельности предприятий, и соответственно снизило конкурентоспособности продукции машиностроительной отрасли. Для того, чтобы решить данную проблему, необходимо слаженное взаимодействие машиностроительной и металлургической отраслей.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Взаимодействие этих отраслей создаст благоприятные условия по расширению рынка внутри России. И с помощью развития машиностроительной отрасли произойдёт рост и в металлургии. Обновление производства потребует больших капиталовложений. Но доходы металлургической отрасли смогут покрыть затраты на инновационные перевооружения машиностроения и завершённое перевооружение производства за десять лет.

В случае если внешнеэкономическая политика не испытает существенных перемен, тогда расходы на переоборудование металлургической отрасли будут менее пятидесяти процентов от полученного дохода. Потенциал металлургической и машиностроительной отраслей стеснены изнашиванием промышленных активов и низким профессионализмом сотрудников.

Развитие металлургии

В машиностроении рост с две тысячи пятого по две тысячи седьмой год составил порядка двадцати процентов. А с две тысячи восьмого по две тысячи двенадцатый год рост уменьшился до семи процентов. В то время как много техники для модернизации металлургического производства была закуплена за границей, а не внутри страны. Большой рост производства в металлургическом комплексе возможен только с увеличением финансирования и уровня нагрузки на машиностроительную отрасль.

Отсутствие денежных средств замедляет процессы разработки и изготовления высококлассной техники и аппаратуры, которые не уступают своими параметрами иностранным моделям. Следовательно, не более семнадцати процентов требуемого оборудования возможно произвести на территории Российской Федерации, а прочие предприятия будут вынуждены покупать за границей. Спрос на инвестиционную технику неуклонно растёт, поэтому необходимость машиностроения в металлургической отрасли будет тоже расти. Но есть смысл заметить, что ни одного нового завода не было построено за предыдущие 30 лет с применением продукции металлургической отрасли.

В предыдущем конспекте рассмотрена география таких отраслей промышленности как Топливно-энергетический комплекс. В настоящем конспекте — металлургия и машиностроение. В следующем конспекте — география таких отраслей как химическая, лесная и лёгкая промышленность.

Черная и цветная металлургия

Основные центры производства чугуна, стали и проката — Череповец, Липецк, Волгоград, Челябинск.

Более половины железных руд в России добывается на Курской магнитной аномалии (КМА). Это крупнейший в мире железорудный бассейн, Расположен в пределах Курской, Белгородской и Орловской областей.

Металлургические базы России

Уральская Cтарейшая и крупнейшая в стране, здесь производится более половины чугуна, стали и проката. Функционирует на основе руды, добытой из Качканарского, Кустанайского месторождений и КМА. Крупнейшие центры: Магнитогорск, Челябинск, Нижний Тагил, Екатеринбург, Серов, Златоуст.

Центральная Вторая по значимости. Функционирует на основе руды, добытой из КМА и месторождений Кольского полуострова. Крупнейшие центры : Липецк, Старый Оскол, Тула.

Сибирская Молодая, переживает стадию формирования. Функционирует на основе руды, добытой из Ангаро-Илимских месторождений, месторождений Горной Шории и Абаканского месторождения. Крупнейшие центры : Новокузнецк, Новосибирск, Гурьевск, Красноярск, Петровск-Забайкальский, Комсомольск-на-Амуре.

Районы добычи и переработки цветных металлов

Алюминий Северный, Уральский и Восточно-Сибирский. Лидеры: Красноярск, Братск, Саяногорск, Новокузнецк, Иркутск, Ачинск, Каменск-Уральский, Волгоград, Самара, Кандалакша.

Никель Восточно-Сибирский и Уральский. Лидеры: Норильск, Мончегорск, Верхний Уфалей, Орск, Реж

Медь Уральский (Гайское, Красно-уральское, Ревдинское, Сибайское месторождения), Восточно-Сибирский. Лидеры: производство чёрной меди — Кировоград, Красноуральск, Карабаш, Ревда; рафинирование меди — Верхняя Пышма, Кыштым.

Свинец и цинк Северо-Кавказский, Западно-Сибирский, Восточно-Сибирский, Дальневосточный. Лидеры по цинку: Челябинск, Белово; по свинцу: Дальнегорск; по свинцово-цинковому производству: Владикавказ.

Олово Дальневосточный. Лидеры: Новосибирск, Подольск, Дальнегорск

Машиностроение

В России действует более 2000 предприятий машиностроения. При этом около 87,5 % машиностроительной продукции производится в европейской части страны. Основу машиностроения составляет производство транспортных средств.

Главные центры машиностроения :

станкостроение — Москва, Санкт-Петербург, Коломна, Стерли-тамак, Астрахань, Краснодар, Ульяновск, Рязань, Иваново, Самара, Тольятти, Кимры, Пенза, Владимир и др.;
тяжёлое машиностроение — Екатеринбург, Иркутск, Красноярск, Новосибирск, Санкт-Петербург, Волгодонск;
автомобилестроение — Тольятти (АвтоВАЗ), Москва (ЗИЛ), Лики-но-Дулёво (ЛиАЗ), Нижний Новгород (ГАЗ), Набережные Челны (КАМАЗ), Ижевск (ИЖ), Ульяновск (УАЗ), а также Миасс, Калининград, Серпухов, Елабуга, Владивосток, Новоуральск и др.;
железнодорожное машиностроение — Мытищи, Торжок, Санкт-Петербург, Калининград, Нижний Тагил, Тверь;
сельскохозяйственное машиностроение — Ростов-на-Дону, Таганрог, Челябинск, Чебоксары, Воронеж, Владимир, Санкт-Петербург, Волгоград, Липецк, Петрозаводск, Барнаул и др.;
авиастроение — Комсомольск-на-Амуре, Москва, Воронеж, Самара, Саратов, Смоленск, Казань, Нижний Новгород и др.;
судостроение — Санкт-Петербург Выборг, Калининград, Северодвинск, Нижний Новгород, Астрахань, Хаба

Не все материалы пригодны ля изготовления машиностроительных изделий. Например, гранит характеризуется высокой твёрдостью, но чрезвычайно сложен в обработке, а керамика обладает повышенной хрупкостью. Материалы в машиностроении – это вещества искусственного или естественного происхождения, которые способны обрабатываться любыми способами без нарушения своей целостности.

Металлы и сплавы, используемые в машиностроении

Материалы, которые находят применение в качестве сырья для любого вида строительства или производства организованным способом инженерного применения, известны как инженерные материалы. Например, компьютер, соковыжималка, станок или ручка, которые мы используем, производятся с помощью контролируемых инженерных процессов. При этом используются такие материалы, как разнообразные пластмассы, медь, алюминий, олово и т. д.

Всё, что мы используем в повседневной жизни, может быть адаптировано для использования в конкретных случаях. Это можно сделать эффективно, если нам заранее известны свойства каждого материала. Таким образом, любое вещество тщательно тестируется на предмет характерных ему свойств, после чего может быть отнесено к одной из следующих групп:

металлы;
неметаллы;
полимеры;
нановещества;
композиты.

По совокупным свойствам представителей этих групп можно узнать о сферах их целесообразной применимости. Преобладающее положение в этой структуре занимают металлы – чёрные и цветные, а также их сплавы.

Металлы обычно характеризуются чётко выраженной кристаллической структурой и связаны между собой характерными связями, устойчивость которых поддерживается электронным облаком. Оно, в частности, определяет высокую электро- и теплопроводность, блеск, твёрдость и, в большинстве случаев – высокую пластичность.

Чугун

Чугун - это сплав железа с углеродом, при содержании последнего в металлической матрице свыше 2,14 %. Кроме углерода, в чугуне содержится также 1…3% кремния и ряд второстепенных элементов. Чугун также можно модифицировать путём легирования небольшими количествами марганца, молибдена, церия, никеля, меди, ванадия и титана, которые добавляются в исходное сырьё перед литьём.

В зависимости от содержания кремния в чугуне он подразделяется на белый или серый чугун, а также ковкий чугун, который отличается повышенной механической обрабатываемостью.

Широкое применение чугуна обусловлено его отличными литейными характеристиками и дешевизной. Кроме того, свойства чугуна можно легко изменить, регулируя состав и скорость охлаждения без значительных изменений в технологии производства.

Чугун имеет ряд преимуществ перед обычной сталью, среди которых:

простота обработки;
виброустойчивость;
стойкость против коррозии;
прочность на сжатие.

Для увеличения коррозионной стойкости чугун легируют кремнием, никелем, хромом, молибденом и медью.

Машиностроительные материалы на основе серого чугуна используются при изготовлении блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания, массивных маховиков, картеров коробок передач, трубопроводов, роторов дисковых тормозов, кухонной посуды.

Из белого чугуна производят шламовые насосы, шаровые мельницы, подъемные штанги, экструзионные форсунки, миксеры для цемента, фитинги, фланцы, дробилки и пр. Благодаря хорошему пределу прочности на разрыв, вязкости и пластичности ковкий чугун используется для изготовления электрической арматуры и оборудования, ручных инструментов, шайб, кронштейнов, сельскохозяйственного оборудования, оборудования для горнодобывающей промышленности и т.п.

Сталь

Сталь - общий термин для большого семейства железоуглеродистых сплавов, которые являются пластичными в определённом температурном диапазоне сразу после затвердевания из расплавленного состояния.

Сталеплавильное производство - это процесс рафинирования передельного чугуна, а также чугунного лома путём удаления нежелательных элементов из расплава.

Первичной реакцией в большинстве сталеплавильных производств является соединение углерода с кислородом с образованием газа. Если растворённый кислород не удалить из расплава, то газообразные продукты продолжат выделяться во время затвердевания. Чтобы избежать этого, сталь раскисляют добавляя необходимые раскисляющие элементы. Тогда газ не выделяется, и такую сталь называют спокойной. Соответственно при неполном раскислении стали называют полуспокойными. Степень раскисления влияет на некоторые свойства стали.

Помимо кислорода жидкая сталь содержит соизмеримые количества растворённого водорода и азота. Для некоторых марок сталей могут использоваться специальные методы раскисления, а также вакуумная обработка, уменьшающие количество и состав растворённых газов.

Стали также содержат различные количества других элементов, в основном марганец (который действует как раскислитель и облегчает обработку), кремний, фосфор и серу. Последние два химических элемента считаются примесями, и их количество при выплавке ограничивают.

Все марки сталей отличаются отличными литейными характеристиками и деформируемостью. Поэтому технология машиностроения, материалы в которой изучаются наиболее тщательно, считает сталь наиболее универсальным продуктом.

Твердые сплавы

Твёрдые сплавы - это металлические композиции на основе Fe, Ni или Co, которые содержат до 50 % твёрдой фазы. Это делает их идеальными для изготовления изделий, которые подвергаются значительным эксплуатационным нагрузкам, например, рабочих деталей металлорежущего и штампового инструмента.

Твёрдые сплавы получают методами порошковой металлургии, что позволяет в широких пределах изменять гранулометрический состав и фракционирование конечного продукта.

Алюминий и алюминиевые сплавы

Уникальное сочетание свойств делает алюминий и его сплавы одним из самых универсальных инженерных и строительных материалов. Простое перечисление эксплуатационных характеристик впечатляют: лёгкость, прочность, коррозионная стойкость, нетоксичность.

Алюминий и его сплавы обладают хорошей электро- и теплопроводностью, а также высокой отражательной способностью для тепла и света. Данные металлы пластичны и легко принимают широкий спектр отделки поверхности.

Прочность чистого алюминия относительно невысока, поэтому для отвественных применений используют сплавы алюминия с марганцем, цинком, медью и кремнием, а также упрочняют полуфабрикат в процессе его пластической деформации или термообработки.

Другие металлы

Из остальных металлов применение в машиностроении находят:

Медь и её сплавы (электротехническое и электронное машиностроение).
Свинец (атомная энергетика).
Олово (точное приборостроение).
Хром, никель, молибден (производство нержавеющих сталей, энергетическое машиностроение).
Титан (аэрокосмическая промышленность).
Вольфрам (оборонная промышленность).

В качестве легирующих добавок используют также ванадий, ниобий, кобальт и ряд других металлов.

Неметаллические материалы в машиностроении

В основном, используются искусственно созданные композиции, например, полимеры. Они аморфны по природе, поэтому не имеют кристаллической структуры, отличаются низкой теплопроводностью, являются диэлектриками.

Полимеры термостойки и эластичны, при высокой молекулярной массе имеют низкую плотность. Находят применение в электротехнике, машиностроительных узлах, действующих в условиях повышенного трения, при производстве приборов.

Из материалов естественного происхождения необходимо выделить слюду, которая широко используется в радиоприборостроении.

Важно: все материалы, применяемые в машиностроении, должны отвечать экологическим нормам.

В бесплатных рефератах по металлургии, собранных в разделе, затрагиваются вопросы из разных областей знания: физики, химии, геологии, математики – так или иначе связанных с процессом производства и обработки металлов. Темы самые разные: литье; сплавы и их свойства; технологии плавки, резки, проката; изготовление чугуна, стали, алюминия и т. д.

Рефераты по металлургии с подробной информацией и точными данными, схемами и таблицами помогут подготовиться к докладу, презентации, семинару.

Каталог готовых рефератов

Выберите предмет

Четко определите цель работы в рамках заданной темы.
Исходя из цели, определите в общих чертах содержание будущего реферата, составив предварительный план.
Составьте список литературы или других источников, соответствующих теме реферата.
Изучая литературу (другие источники), отмечайте все, что войдет в работу.
Составьте окончательный подробный план, указывая для каждого пункта источник, из которого будет взят материал.
Во вступлении реферата раскройте значимость его темы, укажите цель реферата.
Раскройте все пункты плана, используя конкретные факты, примеры, цитаты из первоисточников.
Сделайте промежуточные выводы по каждой смысловой части работы.
Выразите собственное аргументированное мнение по теме реферата (факультативный пункт).
В подстрочных сносках укажите источники цитат, фактов.
Сделайте обобщающий вывод.
Перечитайте реферат, проверьте логичность деления текста на абзацы; если нужно, удалите повторы информации; убедитесь в том, что тема раскрыта, а цель работы достигнута.

Обзорный реферат (или сводный) – это обобщающая характеристика нескольких первоисточников, касающихся определенной темы.
Реферат-экстракт – составляется из наиболее важных в смысловом отношении фраз, взятых из анализируемого текста. Отобранные и в случае необходимости отредактированные предложения должны точно передавать общее содержание первоисточника. Чаще всего используется в информационных службах и библиотеках при составлении каталогов.

Любое использование материалов сайта допускается исключительно с согласия редакции при установке активной ссылки на первоисточник. Информация, представленная на сайте, получена из открытых и общедоступных материалов. Ее достоверность подлежит проверке у первоисточника. Редакция не несет ответственности за какие-либо действия, либо за возможный ущерб (как материальный, так и моральный), полученный в результате прочтения материалов. Пользователь сайта принимает решения самостоятельно и несет за них полную ответственность.

Читайте также: