Основы металлургического производства. Основы технологии производства заготовок и деталей машин из неметаллических и композиционных материалов

Вывод по вопросу №3: изучили производство стали в мартеновских печах, виды плавки стали, рассмотрели устройство и работу мартеновской печи.

Вопрос № 4. Производство стали в электропечах

Преимущества - быстрый нагрев; точная регулировка температуры; создавать окислительную, восстановительную, нейтральную атмосферы или вакуум; выплавлять стали и сплавы любого состава; более полно раскислять сталь; получать высококачественные стали и сплавы.

Дуговые электроплавильные печи - в качестве источника тепла используется электрическая дуга, возникающая между электродами и металлической шихтой. Печь питается трехфазным электрическим током и имеет три графитовых электрода. Емкость дуговых электропечей 0,5-400 т. В металлургических цехах обычно используют дуговые электропечи с основной футеровкой, а в литейных - с кислой (рис. 3).

Рисунок 3 - Схема дуговой плавильной электропечи

Например, технология плавки в основных дуговых печах. Два вида - на шихте из легированных отходов с низким содержанием фосфора метод переплава (выплавляют легированные стали); на углеродистой шихте - метод окисления примесей (конструкционные углеродистые стали).

Два периода плавки:

1) окислительный начинается сразу после завалки шихты и пропускания тока через электроды. За счет кислорода воздуха, окислов шихты и окалины окисляются кремний, марганец, углерод, железо. После нагрева металла и шлака до 1500-15400С в печь загружают руду и известь. Происходит интенсивное окисление углерода, начинается кипение ванны жидкого металла. Печь наклоняют и выпускают вспенившийся шлак в чашу. Руду и известь добавляют 2-3 раза. Содержание фосфора в стали снижается до 0,01 %. Когда содержание углерода становится меньше заданного на 0,1 %, кипение прекращают и полностью уда лают из печи шлак.

2) восстановительный - это раскисление стали, удаление серы и доведения стали до заданного хим. состава. В печь подают ферромарганец, в требуемом по хим. составу количестве, производят при необходимости науглероживание. Затем нагружают флюс: известь, плавиковый шпат и шамотный бой. После его расплавления вводят раскислительную смесь: известь, плавиковый шпат, молотый кокс, ферросилиций. При этом в шлаке происходят реакции:

FeO + C = Fe + CO, 2FeO + Si = Fe + SiO2.

Количество закиси железа в шлаке снижается и она из металла переходит в шлак по закону распределения (диффузионное раскисление). Из металла удаляется сера:

металлургический пластмасса сталь чугун

FeS + CaO = CaS + FeO.

По ходу восстановительного периода, берут пробы для определения химического состава стали. Когда достигнут заданный состав, проводят конечное раскисление стали и выпускают металл в ковш.

При выплавке легированных сталей легирующие элементы вводят в виде ферросплавов. Порядок ввода определяется сродством легирующего элемента к кислороду: никель и молибден вводят в период плавления или в окислительный период (обладают меньшим сродством к кислороду, чем железо), хром легко окисляется, поэтому его вводят в восстановительный период; кремний, ванадий и титан - перед выпуском металла в ковш, т.к. они легко окисляются.

Технико-экономические показатели - емкость печи, расход электроэнергии (чем больше емкость, тем расход электроэнергии на 1 т выплавляемого металла меньше). Для интенсификации выплавки используют: электромагнитное перемешивание металла, кислород для продувки ванны стали в окислительный период. Для выплавки легированных марок сталей применяют дуплекс-процесс: выплавка стали в основном кислородном конвертере с последующим рафинированием и доводкой по химическому составу в электропечи.

Индукционные печи - состоят из водоохлажлаемого индуктора (3), внутри него тигель (4) с металлической шихтой. Тигель из огнеупорных материалов: кислый - кварцит или основной - магнезит. Через индуктор проходит однофазный переменный ток повышенной частоты (500-100 кГц), который создает переменный магнитный поток, пронизывающий куски металла в тигле, наводит в них мощные вихревые токи Фуко, металл (1) нагревается до расплавления (рис.4).

Рисунок 4 - Схема индукционной тигельной плавильной печи

Вывод по вопросу № 4: изучили процесс производства стали в электропечах, рассмотрели принцип действия и устройство электропечей.

Вопрос № 5. Способы разливки стали

Из плавильных печей сталь выпускают в ковш, который мостовым краном переносят к месту разливки стали. Из ковша сталь разливают в изложницы или кристаллизаторы машины для непрерывного литья заготовок. В изложницах или кристаллизаторах сталь затвердевает и получают слитки, которые подвергаются прокатке, ковке.

Изложницы - чугунные формы для изготовления слитков. Изложницы выполняют с квадратным, прямоугольным, круглым и многогранным поперечными сечениями.

Слитки с квадратным сечением переделывают на сортовой прокат: двутавровые балки, швеллеры, уголки. Слитки прямоугольного сечения - на листы. Слитки круглого сечения используются для изготовления труб, колёс. Слитки с многогранным сечением применяют для изготовления поковок.

Спокойные и кипящие углеродистые стали разливают в слитки массой до 25 тонн, легированные и высококачественные стали - в слитки массой 0,5…7 тонн, а некоторые сорта высоколегированных сталей - в слитки до нескольких килограммов. Сталь разливают в изложницы сверху (рис.5.а), снизу (сифоном) (рис.5.б) и на машинах непрерывного литья.

Рисунок 5 - Разливка стали в изложницы: а - сверху; б - снизу (сифоном)

В изложницы сверху сталь разливают непосредственно из ковша 1. При этом исключается расход металла на литники, упрощается подготовка оборудования к разливке. К недостаткам следует отнести менее качественную поверхность слитков, из-за наличия пленок оксидов от брызг металла, затвердевающих на стенках изложницы. Применяется для разливки углеродистых сталей.

При сифонной разливке одновременно заполняются несколько изложниц (4…60). Изложницы устанавливаются на поддоне 6, в центре которого располагается центровой литник 3, футерованный огнеупорными трубками 4, соединённый каналами 7 с изложницами. Жидкая сталь 2 из ковша 1 поступает в центровой литник и снизу плавно, без разбрызгивания наполняет изложницу 5. Поверхность слитка получается чистой, можно разливать большую массу металла одновременно в несколько изложниц. Используют для легированных и высококачественных сталей.

Непрерывная разливка стали состоит в том, что жидкую сталь из ковша через промежуточное разливочное устройство непрерывно подают в водоохлаждаемую изложницу без дна - кристаллизатор, из нижней части которого вытягивается затвердевающий слиток.

Перед заливкой металла в кристаллизатор вводят затравку - стальную штангу со сменной головкой, имеющей паз в виде ласточкиного хвоста, которая в начале заливки служит дном кристаллизатора. Вследствие интенсивного охлаждения жидкий металл у стенок кристаллизатора и на затравке затвердевает, образуется корка, соединяющая металл с затравкой. Затравка движется вниз при помощи тяговых роликов , постепенно вытягивая затвердевающий слиток из кристаллизатора. После прохождения тяговых роликов , затравку отделяют. Скорость вытягивания составляет в среднем 1 м/мин. Окончательное затвердевание в сердцевине происходит в результате вторичного охлаждения водой из брызгал . Затем затвердевший слиток попадает в зону резки, где его разрезают газовым резаком , на куски заданной длины. Слитки имеют плотное строение и мелкозернистую структуру, отсутствуют усадочные раковины.

Вывод по вопросу № 5: изучили способы разливки стали.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сущность любого металлургического передела чугуна в сталь - снижение содержания углерода и примесей путем их избирательного окисления и перевода в шлак и газы в процессе плавки. Исходными материалами для производства стали служат передельный чугун и скрап.

Процесс производства стали осуществляется в три этапа. В зависимости от степени раскисления получают: спокойную, полуспокойную или кипящую сталь.

Основными способами производства стали являются кислородно-конвертерный, мартеновский и выплавка стали в электропечах. выделяют два вида разливки стали: разливка стали в изложницы (сверху и сифоном) и на машинах непрерывного литья.

Задание на самоподготовку

1.Оценить технико-экономические показатели и качество получаемой стали при различных методах производства.

2. Рассмотреть последовательность ввода легирующих элементов по степени сродства к кислороду в процессе выплавки стали.

Лекция 4. Производство цветных металлов

Цели лекции:

1.Учебные:

- сформировать понятие о цветных металлах;

- изучить особенности производства цветных металлов;

- изучить последовательность производства меди, титана.

2. Воспитательные:

- воспитать аккуратность;

- воспитать сознательное отношение к учебным обязанностям;

- формировать интеллектуальные умения и способности.

3. Развивающие:

- развить внимание;

- развить память;

- развить мышление.

Метод занятия: лекция

Время: 80 мин.

Место проведения: лекционный зал

Материальное обеспечение:

Плакат “Схема получения цветных металлов”

Литература, использованная при подготовке к лекции

1 Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия: Учеб. для вузов. - М.: Металлургия, 1998. - 758 с.

2 Колесов С.Н., Колесов И.С. Материаловедение и технология конструкционных материалов. - М.: Высш. шк., 2004. - 519 с.

3 Технология конструкционных материалов: Учеб. для машиностроит. спец. вузов/ А.М. Дальский, И.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова и др.; Под общ. ред. А.М. Дальского. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 448 с.

4 Циммерман Р., Гюнтер К. Металлургия и материаловедение: Справ. изд. / Пер. с нем. Б.И. Левина, Г.А. Ашмарина; Под ред. П.И. Полухина, М.Л. Бернштейна. - М.: Металлургия, 1982. - 479 с.

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Организационная часть лекции: принимается рапорт о готовности слушателей к занятию, отмечаются в журнале отсутствующие (время 3-5-мин.)

2. Вступление (5 мин)

3. Вопросы лекции:

1. Особенности производства цветных металлов (10 мин).

2. Последовательность получения меди (20 мин).

3. Последовательность получения титана (25 мин).

4. Последовательность получения алюминия и магния (15 мин).

4. Заключение (3 - 5 мин).

5. Задание на самоподготовку (5 мин).

ВСТУПЛЕНИЕ

Разделение металлов на черные и цветные весьма условным. И если под черными понимают материалы, в основном, на железной основе, то цветные разделяют на четыре группы:

1) тяжелые металлы (Cu, Ni, Zn, Pb, Sn);

2) легкие металлы (Al, Mg, Be, Li);

3) благородные металлы (Au, Ag, Pt и ее природные спутники Ro, Ir, Os);

4) редкий металлы:

- тугоплавкие (Mo, W, V, Ti, Nb, Ta, Zr, Cr);

- легкие (Sc, St, Ru);

- радиоактивные (U, Th, Ra);

- редкоземельные

Наиболее широко в машиностроении применяют Cu, Al, Mg, Ti, Zn, Ni, Pb и Sn, которые используют в чистом виде и в составе многих сплавов.

Цветные металлы имеют решающее значение для развития современного машиностроения и обеспечивают прогресс в развитии новой техники. Однако они весьма дороги, и когда это возможно, их заменяют на черные или неметаллические материалы.

Из всех рассмотренных цветных металлов по объемам производства в металлургии важнейшими считаются Cu, Al, Mg и Ti.

Вопрос № 1. Особенности производства цветных металлов

Методы производства цветных металлов очень разнообразны. Многие металлы получают пирометаллургическим способом с проведением избирательной восстановительной или окислительной плавки, часто в качестве источника тепла и химического реагента используют серу, содержащуюся в рудах.

Пирометаллургический процесс основан на том, что энергия или тепло, необходимое для выплавки, получают за счет сжигания жидкого, твердого или газообразного топлива.

Ряд металлов с успехом получают так называемым гидрометаллургическим способом с переводом их в растворимые соединения и последующим выщелачиванием.

Гидрометаллургический процесс основан на получении металлов из руд путем выщелачивания и последующего выделения металлов из раствора без нагревания до высоких температур.

Часто оказывается наиболее приемлемым электрический процесс водных растворов или расплавленных сред.

Металлы получают электролизом. Этот способ основан на диссоциации содержащего металл сырья в электролите и последующем осаждении металла на катоде. Электролиз ведут не из водного раствора, а из расплава. Это обусловлено тем, что в растворе на катоде осаждается водород, как более положительный ион, а чистый металл выделить невозможно, образуются лишь его соединения (гидраты окислов). Оборудование - электролизер, имеющий катодное и анодное устройство. Катодное устройство - ванна из огнеупорного материала, в которой находится расплавленный металл и электролит (криолит Na3AlF6 для производства алюминия, хлористый магний MgCl для производства магния и т.п.). Катодом служит либо расплавленный металл, как в случае получения алюминия, либо стальные пластины, как при получении магния. Анод - как правило угольные стержни или пластины. В процессе электролиза происходит разряжение ионов металла на катоде и осаждение металла.

Иногда применяют металлотермические процессы, используя в качестве восстановителей производимых металлов другие металлы с большим сродством к кислороду.

Металлотермия - восстановление соединений металла (хлоридов или окислов) другими металлами. Например производство титана. Титановый шлак (продукт доменного производства) хлорируют:

TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO.

TiCl4 очищается от остальных побочных продуктов за счет различной температуры кипения в конденсационных и фильтрационных установках, затем восстанавливается в реакторах: 2Mg + TiCl4= Ti = 2MgCl2.

Титан и магний обычно производят на одном заводе, т.к. MgCl2 - побочный продукт при получении титана служит сырьем для получения магния, а магний и хлор используют при производстве титана. Также используются такие способы, как химико-термический, цианирование и хлорид-возгонка.

Вывод по вопросу №1: были рассмотрены и изучены способы производства цветных металлов.

Вопрос № 2. Последовательность получения меди

Для производства меди используют пирометаллургический способ, так как он позволяет извлекать из руд попутно с медью другие металлы, в том числе и драгоценные. Производство меди осуществляется в следующей последовательности (рис. 1):

1. Для плавки применяют медные руды, содержащие 1 - 6 % Cu, в виде, главным образом, сернистых соединений (CuFeS2, Cu2S, CuS), а также отходы меди.

2. Для обогащения применяют метод флотации, позволяющий получить концентрат с содержанием Cu ~ 10 - 35 %.

Флотация - процесс обогащения, основанный на избирательном прилипании частиц минералов, дисперсированных в жидкой среде, к поверхности раздела двух фаз (жидкость - газ, жидкость - жидкость и др.).

3. Для уменьшения содержания серы в руде (концентрате) проводят окислительный обжиг при Т = 750 - 8000 С. В присутствии кислорода сульфиды окисляются и содержание серы уменьшается почти в 2 раза. Отходящие газы в виде SO2 (сернистый газ) идут на производство H2SO4.

Для бедных руд, с содержанием Cu 8 - 25 %, обжиг проводят.

Богатые руды, с содержанием Cu 25 - 35 %, плавят без обжига.

4. В специальных печах при Т = 1250 - 13000 С происходит плавка концентрата, при которой расплавленная масса за счет соответствующих химических реакций разделяется на две части: штейн, состоящий из сульфидов Cu2S и FeS, и шлак, состоящий из окислов и силикатов.

Штейн - промежуточный продукт производства цветных металлов (Cu, Ni, Pb и др.), представляет сплав сульфидов этих элементов с FeS.

5. Продукт плавки выпускают из печи в виде сплава - штейна, который содержит 20 - 60 % Fe и 20 - 25 % S. В расплавленном состоянии (Тпл = 950 - 10500С) штейн поступает в конвертеры.

6. В конвертерах расплавленный медный штейн продувают воздухом (конвертируют) для окисления сульфидов Cu и Fe с образованием оксидов Cu и Fe. Оксиды железа выводятся в шлак и на первом этапе продувки образуется штейн, содержащий в основном, только сульфиды меди (белый штейн).

7. На втором этапе продувки в конвертере образуется черновая медь за счет окисления сульфида меди и перевода серы в SO2. Черновая медь содержит 98,4 - 99,4% Cu (МК1), 0,01 - 0,04% Fe и 0,02 - 0,1% S и др. примеси (Ni, Sn, Sb, Au, Ag). Эту медь через ковш разливают в изложницы на чушки или плиты. Для удаления вредных примесей черновую медь рафинируют.

8. Для очистки черновой меди от примесей применяют двойное рафинирование огневым и электролитическим способом.

9. Огневое рафинирование применяют для удаления примесей с большим сродством к кислороду за счет продувки воздухом расплавленной черновой меди. Окисляют S, Fe, Ni, As, Sb, Zn и переводят их в шлак. Затем с использованием технологии сухой перегонки древесины, погруженной в расплав меди, удаляют газы и восстанавливают остатки Cu2O. В результате получают медь чистотой 99,0 - 99,5%. Эта медь в виде чушек идет на производство сплавов меди (латуней, бронз), а в виде плит на электролитическое рафинирование.

10. Электролитическое рафинирование проводят для получения чистой от примесей меди (не менее 99,95% Cu). Электролиз ведут в ваннах, где электролитом служит водный раствор CuSO4 (10 - 16%) и H2SO4 (10 - 16%). Аноды делают из меди огневого рафинирования, а катоды - из листов чистой (электролитической) меди. Анод при постоянном токе растворяется и ионы меди через раствор переходят и осаждаются на катоде. Примеси (Sb, As, Bi, Au, Ag) осаждаются на дно ванны и после выгрузки перерабатываются для извлечения этих металлов. Катоды переплавляют в электропечах.



Рисунок 1 - Последовательность получения меди

Вывод по вопросу № 2: изучили производство меди, рассмотрели поэтапное, последовательное ее получение.

Вопрос № 3. Последовательность получения титана

Наиболее распространенным сырьем для получения титана являются следующие руды:

- ильменит FeO ? TiO2;

- рутил TiO2;

- титаномагнетит FeTiO3 ? Fe3O4.

Наибольшее количество титана получают из минерала ильменит (FeO ? TiO2), содержащего до 60 % TiO2.

Сущность процесса получения металлического титана заключается в восстановлении четыреххлористого титана (TiCl4) магниетермическим способом. Титан и магний обычно производят на одном заводе, так как хлористый магний (MgCl2) - побочный продукт при получении титана, служит сырьем для получения магния.

Производство титана осуществляется в следующей последовательности (рис. 2):

1. Руда титана содержит от 10% TiO2 (титаномагнетит) до 90 - 100% TiO2 (рутил). Поэтому бедные руды обогащают магнитной сепарацией или флотацией. Получают ильменитовый концентрат, содержащий: 40 - 45% TiO2, около 30% FeO, около 20% Fe2O3, остальное примеси. Рутил используют без обогащения.

2. Ильменитовый концентрат плавят в смеси с древесным углем и антрацитом (восстановителем) в специальных руднотермических печах (электродуговых). При Т = 1600 - 18000С оксиды Fe восстанавливаются. Образующееся железо науглероживается и получается чугун, а низшие оксиды титана переходят в шлак. Основной продукт - титановый шлак содержит до 80 - 90% TiO2, 2 - 5 % FeO и примеси - SiO2, Al2O3, CaO и др. Шлак совместно с древесным углем брикетируют, спекают и отправляют на хлорирование. Побочный продукт - чугун используют в металлургическом производстве.

3. Хлорирование титанового шлака проводят в специальных печах с электронагревом и герметизацией рабочего пространства. Брикеты титанового шлака через специальные фурмы продуваются газообразным хлором. При Т = 800 - 12500С в присутствии углерода образуется четыреххлористый титан, также другие хлориды: CaCl2, MgCl2 и др. Четыреххлористый титан отделяется и очищается от других хлоридов благодаря различию температур кипения этих хлоридов методом ректификации в специальных установках. Для более полной очистки от твердых частиц конденсат отстаивают и фильтруют. Жидкий тетрахлорид титана направляют на восстановление.

4. Титан восстанавливают в реакторах при Т = 950 - 10000С. В реактор загружают чушковый магний, откачивают воздух и заполняют реактор аргоном. Затем внутрь подают парообразный TiCl4. Жидкий Mg и TiCl4 взаимодействуют по реакции:

2Mg + TiCl4 = Ti + 2MgCl2

с образованием чистого титана в виде спеченной массы - губки с очень высокой пористостью. Губка титана пропитана Mg и MgCl2 в количестве до 35 - 40 %, поэтому ее подвергают последующему вакуумированию. Жидкий MgCl2 через летку удаляют из реактора.

5. Для удаления из губки MgCl2 и других примесей ее нагревают до Т = 900 - 9500С в вакууме. Все примеси возгоняются и в виде паров конденсируются в специальных конденсаторах реактора.

6. Титановую губку на слитки плавят в вакуумно-дуговых печах. Вакуум в печах предохраняет титан от окисления и способствует очистке его от примесей. Полученные слитки из-за высокой пористости губки имеют большое количество дефектов - раковин, пор. Для получения плотного металла их подвергают второму вакуумно-дуговому переплаву, используя как расходуемые электроды. После этого чистота титана составляет 99,6 - 99,7%. Слитки после второго переплава используют для прокатки на лист, профиль, ковки, штамповки заготовок и т. д.



Рисунок 2 - Последовательность получения титана

Для получения сплавов титана с другими металлами (Al, Mg, V и др.) эти металлы примешивают к губке перед первым переплавом. После второго переплава получают плотные с равномерным составом сплавы.

Вывод по вопросу № 3: изучили производство титана, его последовательное получение

Вопрос № 4. Последовательность получения алюминия и магния

Производство алюминия.

Основной способ изготовления алюминия - электролиз из расплава криолита (Na3AlF6) с добавлением AlF3 и Na. Перед электролизом проводят подготовку расплава и подготовку алюминиевых руд, а затем путем электролиза и рафинирования получают чушковый алюминий. Последовательность получения алюминия (рис. 3).

Рисунок 3 - Последовательность производства алюминия

2 Производство магния.

Также, как и алюминий, магний получают электролизом из его расплавленных солей. Основным сырьем для производства магния являются: карналлит, магнезит, доломит. Последовательность получения магния (рис. 4).

Рисунок 4 - Последовательность получения магния

Вывод по вопросу № 4: изучили последовательность производства магния и алюминия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цветные металлы подразделяют на тяжелые, легкие, благородные и редкие.

Методы производства цветных металлов очень разнообразны: пирометаллургический, гидрометаллургический, электролиз, металлотермия и др.

Для производства меди используют пирометаллургический способ, так как он позволяет извлекать из руд попутно с медью другие металлы, в том числе и драгоценные.

Сущность процесса получения металлического титана заключается в восстановлении четыреххлористого титана (TiCl4) магниетермическим способом.

Получение всех цветных металлов осуществляется поэтапно, в определенной последовательности.

Задание на самоподготовку

Самостоятельно рассмотреть схемы технологии процесса производства магния и алюминия.

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ

ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ

И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

УРАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ

Кафедра общетехнических дисциплин

Курс лекций по дисциплине

“Материаловедение и технология материалов”

Часть 1 Технология материалов

Тема 3 Основы технологии производства заготовок и деталей машин из неметаллических и композиционных материалов

Авторы:

проф., д-р тех. наук Гузанов Б.Н.

доц., канд. тех. наук Пугачева Н. Б.

студ. гр. КМ - 507 Бурова М.В.

Екатеринбург 2006

Лекция 10. Основы технологии производства заготовок и деталей машин из неметаллических материалов

Цели лекции:

1.Учебные:

- сформировать понятие о неметаллических материалах;

- изучить способы получения неметаллических материалов;

- изучить методы производства изделий из неметаллических материалов.

2. Воспитательные:

- воспитать аккуратность;

- воспитать сознательное отношение к учебным обязанностям;

- формировать интеллектуальные умения и способности.

3. Развивающие:

- развить внимание;

- развить память;

- развить мышление.

Метод занятия: лекция

Время: 80 мин.

Место проведения: лекционный зал

Материальное обеспечение:

Плакат “Строение полимеров” (классификация)

“Способы получения изделий из пластмасс”

Литература, использованная при подготовке к лекции

1 Губарева Э.М. Полимерные материалы: Учеб. пособие/ Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 2002. - 80 с.

2 Композиционные материалы: Справочник/ В.В. Васильев, В.Д. Протасов, В.В. Болотин и др. - М.: Машиностроение, 1990. - 512 с.

3 Материалы в машиностроении. Выбор и применение: Т. 5. Неметаллические материалы. Колл./ авт. под ред. Попова В.А., Сильвестровича С.И., Шейдемана И.Ю. - М.: Машиностроение, 1969. - 543 с.

4 Технология конструкционных материалов: Учеб. для машиностроит. спец. вузов/ А.М. Дальский, И.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова и др.; Под общ. ред. А.М. Дальского. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 448 с.

5 Циммерман Р., Гюнтер К. Металлургия и материаловедение: Справ. изд. / Пер. с нем. Б.И. Левина, Г.А. Ашмарина; Под ред. П.И. Полухина, М.Л. Бернштейна. - М.: Металлургия, 1982. - 479 с.

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Организационная часть лекции: принимается рапорт о готовности слушателей к занятию, отмечаются в журнале отсутствующие (время 3-5-мин.)

2. Вступление (5 мин)

3. Вопросы лекции:

1. Особенности строения и классификация неметаллических материалов (10 мин).

2. Полимеры и их классификация (10 мин).

3. Технология производства изделий из пластмасс (15 мин).

4. Резина (10 мин).

5. Композиционные материалы (15 мин).

4. Заключение (3 - 5 мин).

5. Задание на самоподготовку (5 мин).

ВСТУПЛЕНИЕ

Неметаллическими называют материалы, состоящие из конденсированных веществ с неметаллической химической связью (ковалентной (направленной), ионной или молекулярной).

Не только неорганические, но и органические неметаллические материалы имеют полимерное строение.

Поэтому одним из основных отличий неметаллических материалов от металлов, сплавов и графита, имеющего также металлическую связь между плоскостями металлической решетки, являются их тепло- и электроизоляционные свойства.

Другим важнейшим отличием основной массы неметаллических материалов от металлов и сплавов являются существенно меньшие значения их плотности.

Получение деталей из неметаллических материалов в большинстве случаев сводится к пластической деформации исходной сырой композиции или расплава и закрепления полученной формы последующей термообработкой или охлаждением. Такая, практически лишенная отходов, технология выгодно отличается от получения металлических деталей путем механической обработки заготовок.

Вопрос № 1 Особенности строения и классификация неметаллических материалов

Все неметаллические материалы подразделяются на два больших класса:

1) органические, т. е. на основе химических соединений (синтез) атомов углерода с H2; O2; N2 и другими элементами; а также атомов кремния и углерода с другими элементами (кремний органические):

- С - С - С - С - С - - C - Si - C - Si - C - Si - C -

органические кремний органические

Эти материалы применяют в качестве конструкционных материалов при изготовлении корпусов микросхем, футляров, ручек управления, декоративных деталей, каркасов, подложек, колодок, стоек и т. д.

Существуют следующие материалы органического происхождения:

- полимеры;

- пластмассы;

- каучуки и резины;

- лаки и эмали;

- клеи и герметики.

2) материалы неорганического происхождения - оксиды металлов и соединения различных оксидов, т. е. материалы на основе минеральных веществ. Эти материалы не взаимодействуют с O2, негорючи, обладают высокой механической прочностью (гораздо больше, чем органические).

Их применяют для изготовления деталей электротехники с высокими диэлектрическим свойствами и высокой механической прочностью при высоких температурах: основания микромодулей, высокотемпературные резисторы, подложки микросхем и т. д.

К материалам неорганического происхождения относятся:

1. Графит - одна из полимерных модификаций углерода (гальванические элементы, электроды, предохранители, осветительные угли, электрощетки).

2. Стекла - аморфные вещества, получаемые переохлаждением жидких расплавов высокой вязкости кислых и основных окислов.

Стекла обрабатывают:

- полировкой;

- стравливанием поверхности.

Внутреннюю структуру улучшают за счет создания стеклокристаллических материалов - ситаллов. Их получают путем полной или частичной кристаллизации. Это промежуточные материалы между стеклом и керамикой.

3. Керамика - неорганические кристаллические материалы, получаемые специальной обработкой минеральных композиций с последующим спеканием отформованного изделия (температура спекания 1500 - 25000С).

Вывод по вопросу №1: рассмотрели строение неметаллических материалов, изучили их классификацию и отличия друг от друга.

Вопрос № 2. Полимеры и их классификация

Полимеры (высокомолекулярные соединения) - это вещества, молекулы которых состоят из очень большого количества повторяющихся одинаковых элементарных звеньев, соединенных между собой химическими связями.

Полимеры получают из мономеров - исходных веществ.

Соединение мономеров в полимер происходит при определенных давлении, температуре и в присутствии катализатора (т. е. вещества, способствующего протеканию реакции полимеризации).

 H H неполярный

| | гомоцепный

этилен [ - С - С - ]_n

поли пропилен | |

бутадиен H H

стирол

О полиамид (капрон, нейлон)

| гетероцепный,

[- С - N - ]_n полярный

|

Н

Н H поливинилхлорид

| | гомоцепный

[ - С - С - ]_n полярный

| |

Н Cl

F F фторопласт

| | гомоцепный

[- C - C - ]_n неполярный

| |

F F

H гетероцепный

| неполярный

[- C - O -]_n полиформальдегид

|

H

По методам получения полимеры подразделяют на:

1) полимеризационные, т. е. получаемые без выделения побочных продуктов n ? A' > [ - A - ]n

Полимеризация - это процесс соединения мономерных молекул в макромолекулы за счет перераспределения связей в молекуле мономера.

Например: этилен, мономолекула (CH2 = CH2)

n(CH2 = CH2) > CH2 - CH2 - CH2 - CH2 > ( - CH2 - CH2 - )n

H H H H

| | | |

n ( C = C ) > ( - C - C - )_n n - степень полимеризации

| | | |

H H H H

2) поликонденсационные, т. е. получаемые с выделением побочных продуктов n ? A' > [- B ]n + n ? C

Конденсация - образование высокомолярных соединений из низкомолярных с выделением побочных веществ (воды, хлора, аммиака и др.). В название добавляется слово “смола”, например, фенол + формальдегид = фенолформальдегидная смола.

Полимеры классифицируют по форме макромолекулы (рис. 1):

а) линейные;

б) разветвленные (полиизобутилен);

в) лестничные (кремний органические полимеры);

г) сетчатые (высокая хрупкость);

д) пространственные (не способны размягчаться).



Рисунок 1 - Макромолекулы полимера

(а) и (б) - термопластичны, т. е. обратимо изменяют свойства при изменении температуры, т. е. их можно многократно переводить из жидкого (мягкого) состояния в твердое при сохранении исходных свойств. Хорошо растворяются в растворителях.

(в), (г) и (д) - термореактивные, т. е. необратимо меняют свойства при изменении температуры. Нерастворимы в растворителях.

Основной недостаток полимеров - разрушение основной цепи макромолекулы (деструкция) под действием внешних факторов (тепла, света, кислорода, радиации, механического воздействия).

Вывод по вопросу № 2: изучили полимеры, их строение, а также методы получения полимеров.

Вопрос № 3. Технология производства изделий из пластмасс

Пластмассы - это органические материалы на основе органических и синтетических полимеров и целевых добавок (наполнителей, стабилизаторов, красителей и т. д.), способные при нагреве размягчаться и под давлением принимать определенную форму.

Виды пластмасс:

1. Простые (ненаполненные).

2. Сложные (композиционные).

Простые - это термопластичные (полиэтилен, полистирол).

Сложные состоят из полимера и ряда специальных добавок, обеспечивающих необходимый комплекс свойств.

Полимеры в композиционных пластмассах выполняют роль связующего.

Наполнители, как правило, твердые (в виде порошка, волокон или листов).

- оксиды Ti, Zr, Si, и др.

- слюда, тальк, стекло

- древесина, лен, хлопок, целлюлоза.

Отличия от производства изделий из сталей и сплавов

Стали, сплавы	Пластмассы
1. Многостадийность технологии выплавка > литье > ОМД > ТО > сварка	1. Одно- или двухстадийность технологии плата электротехническая за один прием
2. Значительные потери металла (отходы)	2. Высокий коэффициент использования материала (0,85 - 0,95 %)
3. Высокая трудоемкость	3. Низкая трудоемкость (в 5 - 6 раз меньше, чем у металлов)
4. Высокая стоимость технологии изготовления	4. Относительно малая стоимость технологии изготовления (в 2 - 9 раз меньше, чем металлов)
5. Зависимость метода преработки от химического состава и требуемых свойств.	5. Зависимость метода переработки от физического состояния при нагреве.

Три физических состояния аморфного полимера в зависимости от температуры (рис.2).

1. Стеклообразное (хрупкое) состояние от комнатной температуры до температуры ТС (стеклования).

2. Высокопластичное (от ТС до ТТ (текучести)).

3. Вязкотекучее состояние.

Рисунок 2 - Термомеханическая кривая аморфного полимера

Подготовительные операции проводят перед переработкой для улучшения технологических свойств. Это:

1) смешение - получение однородной массы полимерных композиций из различных ингредиентов в измельченном виде. Как в жидкой, так и в твердой фазе; смесители;

2) вальцевание - на валковых машинах многократное пропускание массы через зазор между валками для придания пластичности и однородности;

3) таблетирование - для получения из пресс-порошков или пресс-волокнитов прочных таблеток, что увеличивает точность дозировки и уменьшает потери сырья;

4) сушка и предварительный подогрев для повышения сыпучести и удаления излишней влаги и летучих веществ;

5) гранулирование (та же цель, что и у таблетирования).

Методы переработки пластмасс в вязкотекучем состоянии

Сущность переработки - нагрев до температуры больше ТТ, формообразование при этой температуре за счет приложения давления и фиксации полученной формы.

1. Экструзия - получение сырья в виде гранул, порошка или расплава изделий бесконечного типа заданного профильного сечения (труб, листов, лент, пленок, оболочек для кабелей и т. д.) путем непрерывного продавливания через формующий инструмент. Перерабатывают все полимеры.

2. Литье под давлением.

3. Центробежное литье.

4. Каландирование (то же, что и вальцевание) получают листовые и пленочные изделия, а также наносят полимерные покрытия на ткани, нанесение тиснений и рельефного рисунка на пленки и слоистые материалы.

5. Прессование - самый распространенный способ реактопластов; в горячей пресс-форме.

6. Метод формования - из жидкой фазы с помощью отверждающихся смол.

7. Метод полива (кино- и фотопленки, целлофан) - непрерывно льют на движущуюся транспортную ленту, проходящую через специальную тепловую камеру. При этом удаляется растворитель и формируется пленка, которая затем сматывается в рулоны.

Формование крупногабаритных изделий из стеклопластиков и армированных различными волокнами пластмасс

1) традиционные методы, основанные на совместном движении связующего и коротковолокнистого связующего в каналах и полостях формующего инструмента, т. е. это прессование, литье под давлением, экструзия;

2) специфические методы формования крупногабаритных изделий (оболочек, труб, цистерн, кровли, строительных панелей, кузовов автомобилей, корпусов лодок и судов, самолетов, ракет и др.)

- контактное формование (пропитка связующим волокнистого наполнителя, который неподвижен);

- формование с помощью эластичной диафрагмы;

- напыление;

- пропитка под давлением в замкнутой форме;

- намотка;

- центробежное формование;

- протяжка.

Методы получения деталей из пластмасс в твердом состоянии

1. Холодное формование листовых заготовок.

2. Объемная штамповка листовых термопластов.

3. Разделительная штамповка (вырубка, пробивка, зачистка).

4. Обработка пластмасс резанием (сверление, шлифование, полирование).

5. Сварка (нагретым газом, нагретым инструментом, ультразвуком, инфракрасным излучением).

6. Склеивание с помощью клея или растворителя.

Вывод по вопросу № 3: изучили органические материалы - пластмассы, рассмотрели отличия их производства от сталей и сплавов, изучили методы переработки пластмасс и способы получения деталей из пластмасс.

Вопрос № 4. Резина

Резина - это продукт химической переработки каучуков.

Каучуки - это высокомолекулярные соединения, линейные полимеры с очень большой молекулярной массой. Отличаются способностью к большим обратимым деформациям при обычных и пониженных температурах. Бывают:

натуральные - сок (латекс) каучуковых растений - гевея;

искусственные, синтетические.

Резина - это пластмассы с редкосетчатой структурой, в которых связующим является высокопластичный полимер - каучук.

 CH₃ CH₃ S

| | |

- CH₂ - C = CH - CH₂ + S > - CH₂ - C - CH - CH₂

|

S

Сущность вулканизации - химическое взаимодействие каучука с серой (вулканизирующим веществом) по месту двойной связи.

Резины способны выдерживать большие пластические деформации (до 1000%) - эластичность.

Пластическая деформация - это изменение размеров изделия под действием нагрузки без разрушения, которая сохраняется после снятия нагрузки.

В процессе эксплуатации на резину могут воздействовать внешние факторы (свет, тепло, холод, озон, вакуум и т. д.), что может привести к необратимым изменениям ее свойств. Для повышения стойкости к воздействию внешних факторов в резины добавляют различные вещества:

1) поверхностно-активные вещества;

2) наполнители (сажа, оксиды, мел, тальк, ткани, проволоку и т. д.);

3) пластификаторы (мягчители) - для улучшения формования;

4) красящие вещества.

Технологический процесс изготовления резиновых изделий

1. Изготовление резиновых смесей:

а) каучук нарезают на куски и пропускают через нагретые до 40 - 500С валки (вальцевание);

б) смешивают в определенных пропорциях и последовательности с другими ингредиентами

1 - противостарители

2 - вулканизаторы (S, Ce, Na (металлический) и перекиси)

3 - ускорители процесса вулканизации (ZnO, PbO, MgO, полисульфиды и др.);

в) каландрирование полученной массы => получают сырую (не вулканизированную) резину.

2. Изготовление изделий из резины:

1) прорезинивание ткани в каландрах;

2) выдавливание (трубки, шнуры, полосы);

3) прессование (на гидравлических прессах Р = 5 -10 МПа);

4) литье под давлением: форма заполняется предварительно разагретой смесью под давлением Р = 30 - 150 МПа - самый прогрессивный метод.

3. Армирование стальной проволокой, сеткой, капроновой или стеклянной нитью для прочности и долговечности.

4. Вулканизация - это всегда завершающая стадия технологического процесса. Проводят в котлах или прессах под давлением 130 - 1500С. Среда - горячий воздух, водяной пар, горячая вода, расплав соли.

При вулканизации линейная структура каучука преобразуется в пространственную.

Можно проводить вулканизацию при tкомн. В этом случае в составе сырой резины не должно быть серы, а изделие обрабатывают в растворе или парах дихлорида серы SCl2 или в атмосфере сернистого газа SO. Можно использовать сверхвысокочастотный или г - излучатели.

В результате вулканизации повышаются прочность и упругость резины, сопротивление старению, действию органических растворителей, изменяются электроизоляционные свойства.

Вывод по вопросу № 4: изучили структуру и свойства резины, изучили технологию изготовления резины, процесс вулканизации.

Вопрос № 5. Композиционные материалы

Композиционными называют материалы, состоящие из двух и более компонентов, объединенных различными способами в монолиты и сохраняющих при этом индивидуальные особенности.

Для композиционных материалов характерна следующая совокупность признаков:

· состав, форма и распределение компонентов материала определены заранее;

· материалы состоят из двух и более компонентов различного химического состава, разделенных в материале границей;

· свойства материалов определяются каждым из его компонентов;

· материал обладает свойствами, отличными от свойств компонентов, взятых в отдельности;

· материал однороден в макромасштабе и неоднороден в микромасштабе;

· материал не встречается в природе, а является созданием человека.

Существующие композиционные материалы можно разделить на три основных класса, отличающиеся микроструктурой: дисперсно-упрочненные, упрочненные частицами и армированные волокном.

Все эти материалы представляют собой матрицу из какого-либо вещества или сплава, в которой распределена вторая фаза - обычно более жесткая, чем матрица, которая служит для улучшения того или иного свойства. В основе разделения трех упомянутых классов композиционных материалов лежат особенности их структуры.

Для дисперсно-упрочненных композиций характерной является микроструктура, когда в матрице равномерно распределены мельчайшие частицы размером от 0,01 до 0,1 мкм в количестве от 1 до 15 об.%.

В композициях, упрочненных частицами, размер последних превышает 1 мкм, а содержание - 20-25 об.%. Для структуры армировано-упрочненных композитов характерны значительная анизодиаметричность армирующих волокон - их диаметр колеблется от долей микрона до десятков микрон, а длина - от микрон до непрерывных волокон практически неограниченной длины при содержании от нескольких процентов до 70-80 об.%.

Компоненты композиционного материала различны по геометрическому признаку. Компонент, который обладает непрерывностью по всему объему, является матрицей. Прерывный компонент, разделенный в объеме композиционного материала, считается армирующим (упрочняющим).

В качестве матриц в композиционных материалах могут быть использованы металлы и их сплавы, а также полимеры органические и неорганические, керамические, углеродные и другие материалы. Свойства матрицы определяют технологические параметры процесса получения композиции и ее эксплуатационные характеристики: плотность, удельную прочность, рабочую температуру, сопротивление усталостному разрушению и воздействию агрессивных сред.

В качестве матрицы в композиционных материалах на неметаллической основе используют отвержденные эпоксидные, полиэфирные, фенольные, полиамидные и другие смолы. Наиболее распространены композиции, армированные стеклянными, углеродными, органическими, борными и другими видами волокон.

Композиционные материалы с полимерной матрицей обладают целым рядом достоинств: высокие удельные прочностные и упругие характеристики, стойкость к воздействию агрессивных сред, хорошие антифрикционные и фрикционные свойства наряду с высокими теплозащитными и амортизационными свойствами. Недостатки: низкая прочность и жесткость при сжатии и сдвиге, снижение прочности при повышении температуры до 100...2000С, изменение физико-механических характеристик при старении и под воздействием климатических факторов.

Технология изготовления изделий из материалов с полимерной матрицей

Технология производства изделий с полимерной матрицей, армированной волокнами, включает следующие основные операции:

1) подготовка упрочняющих волокон:

- удаление замасливателя;

- нанесение на поверхность водоотталкивающих покрытий;

- основание, т. е. перемотка и укладывание волокон (лент) в однонаправленную полосу - ровнину;

2) приготовление связующего:

- проверка компонентов связующего;

- приготовление смеси компонентов (компаунда);

3) пропитка:

- пропитка волокон связующим;

- подсушивание и частичное отверждение;

4) формование;

5) отверждение;

6) удаление оправки;

7) контроль качества изделий;

8) механическая доработка и соединение с другими деталями.

Применение композиционных материалов.

Стеклопластики (стекловолокниты, стеклотекстолиты) содержат в качестве наполнителя стеклянные волокна. По применению делят на конструкционные, электротехнические и радиотехнические. Однонаправленные стеклопластики применяют для изготовления труб и различных профилей, неориентированные - в производстве корпусов лодок, автомобилей, катеров, мебели, силовых деталей электрооборудования, с перекрестным армированием - в конструкциях типа оболочек, в секциях крыльев, хвостового оперения фюзеляжа самолетов, плиты, трубы, корпуса ракет и др.

Углепластики (карбоволокниты) получили широкое распространение как конструкционный материал в авиации, космонавтике, ядерной технике: лопасти несущего винта вертолетов, корпуса компрессора и вентилятора, панели солнечных батарей баллоны высокого давления, теплозащитные покрытия.

Бороволокниты используют в конструкциях деталей летательных аппаратов: балок, стрингеров, стоек шасси; широко используют в качестве подкрепляющих усиливающих элементов металлических силовых конструкций, банадажных дисков и роторов компрессоров газотурбинных двигателей.

Органоволокниты используют в элементах несущих и вспомогательных конструкций современных самолетов и вертолетов, применяют для обшивки самолетов и вертолетов, лопастей несущих винтов вертолетов, подкрепляющих элементов балок, в панелях пола, в сотовых конструкциях.

Вывод по вопросу № 5: изучили композиционные материалы, их структуру и применение, а также технологию производства изделий из композиционных материалов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Композиционными называют материалы, сочетающие в себе свойства, присущие порознь нескольким материалам.

Все композиционные материалы независимо от их происхождения являются результатом объемного сочетания разнородных компонентов, один из которых пластичен (связующее, матрица), а другой обладает высокой прочностью и жесткостью (наполнитель, арматура), и при этом композиции имеют свойства, которых не имеют отдельные составляющие.

Существует три основных класса композиционных материалов, отличающихся микроструктурой: дисперсно-упрочненные, упрочненные частицами и армированные волокном.

Существуют следующие виды полимерных композиционных материалов: стеклопластики, углепластики, бороволокниты, органоволокниты.

Задание на самоподготовку

Дать сравнительную оценку свойств различных неметаллических материалов (твердость, прочность, пластичность, теплостойкость, стойкость к агрессивным средам).

4 ДИДАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕМАМ “ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА” И ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ЗАГОТОВОК И ДЕТАЛЕЙ МАШИН ИЗ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ И КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Для разработки тестовых заданий были выбраны наиболее значимые вопросы темы.

ИНСТРУКЦИЯ

к выполнению дидактического теста для проведения контрольного опроса по дисциплине “Материаловедение и технология материалов”.

Уважаемый испытуемый!

Вашему вниманию предоставляется дидактический тест для контроля знаний по дисциплине “Материаловедение и технология материалов”.

Внимательно читайте указания к каждому разделу теста. Выполняя задания, вносите ответы в бланки ответов, соблюдая следующие рекомендации:

При выполнении заданий с указанием «Выберите номер правильного ответа», Вы должны выбрать правильные ответы из предложенных и проставить их номера в соответствующую позицию в бланке ответов.

При выполнении заданий с указанием «Дополните утверждения» Вы должны определить пропущенную информацию и внести ее в соответствующую позицию бланка ответа.

При выполнении заданий с указанием «Установите соответствие» Вы должны найти однозначные связи между позициями левого и правого столбиков и заполнить бланк ответов по предлагаемой форме.

Желаем успеха!

ДИДАКТИЧЕСКИЙ ТЕСТ

Для проведения промежуточного контроля по теме “Основы металлургического производства” дисциплины “Материаловедение и технология материалов”

УКАЗАНИЕ

В заданиях с 1 по 12 выберите номера правильных ответов и проставьте их в бланке ответов, в задании 13 дополните утверждение, в заданиях 14, 15 установите соответствие.

1. Основной продукцией производства черной металлургии является:

а) стальные слитки; б) лигатуры;

в) слитки цветных металлов; г) передельный чугун.

2. Какой процесс основан на получении тепла для выплавки в дуговых, индукционных и других электропечах?

а) пирометаллургический; б) гидрометаллургический;

в) электрометаллургический; г) химикометаллургический.

3. Двухступенчатая схема включает:

а) доменную выплавку чугуна и его передел в сталь;

б) выплавку стали и процесс ее разливки;

в) производство цветных металлов и процесс их рафинирования.

4. Какая концентрация углерода в чугуне?

а) более 2,14 %; б) менее 2, 14%; в) 2,14%; г) 1,5 %.

5. Основным процессом при доменном производстве является:

а) восстановление окислов железа;

б) частичное восстановление марганца;

в) образование шлака.

6. Для передела в сталь в конвертерах или мартеновских печах используют:

а) передельный чугун; б) литейный чугун.

7. При каком способе производства стали источником тепла является электрическая дуга:

а) кислородно-конвертерный;

б) мартеновский;

в) в электропечах.

8. Назовите вид разливки стали, при котором одновременно заполняется несколько изложниц:

а) разливка в изложницы сверху;

б) сифонная разливка;

в) непрерывная разливка.

9. Изложницы - это:

а) сталеразливочные ковши:

б) чугунные формы для получения стальных слитков;

в) рычажный механизм.

10. Процесс восстановления металлов из соединений другими металлами это:

а) электролиз;

б) металлотермия;

в) пирометаллургический процесс;

г) гидрометаллургический процесс.

11. При окусковании используют:

а) агломерацию; б) гравитацию; в) дробление руд; г) окатывание;

д) сортировку руд.

12. Производство алюминия включает следующие процессы:

а) получение глинозема из бокситов;

б) плавка на штейн;

в) огневое рафинирование;

г) электролиз расплавленного глинозема.

13. Флюсы - это _________, которые загружают в плавильную печь для образования ______________ с пустой породой, золой, концентратом.

...