Технологические процессы в отраслях промышленности

К новым технологическим процессам в черной металлургии относятся: технологический процесс получения синтетического чугуна в индукционных печах и бескоксовый, бездоменный процесс прямого восстановления железа. Новый технологический процесс получения синтетического чугуна в индукционных печах основан на использовании отходов, образующихся на машиностроительных заводах. Качество чугуна, выплавляемого таким способом, высокое, что обеспечивается изотермической выдержкой расплава при достаточно высоких температурах. Выплавка чугуна в индукционных печах расширяет возможности производства высокопрочного чугуна различных марок и назначения, а также получения чугуна с шаровидным графитом. Механические свойства такого чугуна почти на 100% выше, чем серого. Достоинствами данного метода являются высокая производительность, снижение себестоимости (по сравнению с традиционными способами) на 15 -- 25%, уменьшение безвозвратных потерь от угара в 6 - 7 раз.

Рассмотрим бескоксовый, бездоменный, метод прямого восстановления железа из железорудных концентратов с помощью водорода или природного газа. Суть этой технологии состоит в том, что мелкораздробленный железный концентрат, смешанный с водой, в виде пульпы подают с помощью насосов по трубе с месторождения на металлургический комбинат. Вода отделяется в специальных отстойниках и вновь поступает в водооборот. Из руды благодаря специальным добавкам и обработке во вращающихся барабанах получают окатыши -- комки сферической формы размером 2 - 30 мм. Эти окатыши направляются в шахтную печь. Там в процессе взаимодействия с водородом (или природным газом) оксиды железа восстанавливаются до металла. В результате образуется губчатое железо -- полуфабрикат, содержащий до 85% основного компонента, который отправляется на переплавку в электропечах. Так получают высококачественную сталь. В результате сокращается технологический цикл (отсутствует доменное и коксохимическое производство), экономятся ресурсы, уменьшается потребность в воде, практически отсутствую вредные выбросы.

Среди принципиально новых методов, позволяющих получать конструкционные материалы, в частности сталь несравненно более высокого качества, с большой надежностью и долговечностью, являются специальные методы рафинирования расплава. Это -- электрошлаковый переплав (ЭШП), вакуумно-дуговой переплав (ВДП), плазменно-дуговой (ПДП) и электронно-лучевой переплав (ЭЛП), вакуумная индукционная плавка и плазменная плавка. Общая особенность процессов специальной электрометаллургии состоит в том, что создаются благоприятные условия для рафинирования жидкой стали с использованием расплавленного токопроизводящего шлака (при ЭШП), вакуума (при ВДП, ВИП и ЭЛП), инертной атмосферы (при ПДП) и перегрева жидкой стали в любом процессе. Электрошлаковый переплав позволяет значительно повысить пластичность стали, в результате чего упрощается процесс и сокращается трудоемкость горячей обработки давлением, в том числе прокатки труб, штамповки и прессовки давлением, в том числе прокатка труб, штамповка и прессование изделий из жаростойких и жаропрочных сталей. С помощью ЭШП снижается металлоемкость, экономятся затраты живого труда.

19. Технология заготовительного производства в машиностроении

Производство заготовок осуществляется двумя методами:

-- метод пластической деформации;

-- метод литья.

Изготовление заготовок методами пластической деформации. Для получения деталей применяют различные заготовки. Металлические заготовки изготавливают литьем, прокаткой, ковкой, штамповкой и другими способами. Методами пластической деформации получают заготовки из стали, цветных металлов и их сплавов, а также пластмасс, резины, многих керамических материалов и др. Широкое распространение методов пластической деформации обусловливается их высокой производительностью и высоким качеством изготавливаемых изделий. Обработка металлов давлением основана на пластичности обрабатываемого материала. Пластичность -- это способность материала изменять свою форму необратимо и не разрушаясь под действием внешних сил. При обработке давлением изменяется форма заготовки без изменения ее массы.

Прокатка является наиболее распространенным методом обработки давлением. Прокатке подвергают около 90% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов и сплавов. Суть прокатки состоит в пластическом деформировании заготовки между вращающимися валками прокатного стана. Геометрическая форма поперечного сечения прокатного изделия называется его профилем, совокупность профилей разных размеров -- сортаментом. Сортамент прокатанной продукции отличается огромным разнообразием и делится на пять групп:

1. Сортовой прокат, который подразделяется на две подгруппы:

а) профили простой геометрической формы (прямоугольник, квадрат, круг и др.);

б) профили сложной фасонной геометрической формы (швеллер, рельс, двутавровая балка и др.).

2. Листовой прокат, который также подразделяется на две подгруппы:

а) тонколистовой (для стали толщиной 0,2 - 4 мм; для цветных металлов -- 0,05 - 2 мм);

б) толстолистовой (4 - 60 мм для стали и до 25 мм для цветных металлов). Листовой прокат толщиной менее 0,2 мм называется фольгой.

3. Трубный прокат разделяется на:

а) бесшовные трубы (для стали диаметром 30 - 650 мм);

б) сварные трубы (для стали диаметром 10 --1420 мм).

4. Периодический прокат. Профили этой группы проката представляют собой заготовку, геометрическая форма и площадь поперечного сечения которой периодически изменяется по ее длине. Периодический прокат применяется как заготовка для последующей штамповки.

5. Специальный прокат. Сюда относятся колеса, кольца, бандажи, шарики для шарикоподшипников и другая продукция законченной формы.

К широко распространенным методам обработки металлов давлением относятся ковка и объемная штамповка. Это способы изготовления изделий, называемых поковками. Ковка -- единственно возможный способ изготовления крупных изделий весом более 250 т типа валов гидрогенераторов, турбинных дисков, коленчатых валов судовых двигателей, валков прокатных станов и т.п. При получении изделий методом объемной штамповки применяют специальную оснастку -- штампы. Штампы -- это металлическая пресс-форма, имеющая полость, размеры и конфигурация которой соответствуют размерам и конфигурации будущей детали. Объемная штамповка имеет ряд преимуществ по сравнению с ковкой.

Объемной штамповкой можно получать поковки сложной конфигурации, более высокой точности размеров и качества поверхности. Кроме того, штамповка во много раз производительнее ковки. Поэтому объемную штамповку экономически целесообразнее применять в серийном и массовом производстве. Кроме объемной штамповки, существует листовая. Исходной заготовкой при листовой штамповке служит листовой прокат. Для изготовления деталей из тонколистового проката применяют холодную штамповку, при толстолистовой исходной заготовке (более 10 мм толщиной) -- горячую.

Достоинствами листовой штамповки являются: высокая производительность (30 000 -- 40 000 деталей в смену с одного штампа), высокие точность размеров и качество поверхности получаемых деталей, широкие возможности автоматизации технологического процесса. К обработке металлов давлением относится также процесс волочения. Волочением называют процесс пластического формирования заготовки путем ее протягивания через отверстие волоки или волочильной доски волочильного стана. В результате обрабатываемая заготовка приобретает сечение, размеры и форма которого соответствует размерам и форме этого отверстия.

Технологические процессы получения заготовок методами литья. Литье является одним из важнейших и распространенны способов изготовления заготовок и деталей машин. Литье получают заготовки различной конфигурации, размеров массы из различных металлов и сплавов -- чугуна, стали, алюминиевых, медных, магниевых и др. сплавов. Литье -- это наиболее простой и дешевый, а иногда и единственный способ получения изделий. Процесс литья заключается в том, что расплавленный металл заливается в заранее приготовленную литейную форму, полость которой по своим размерам и конфигурации соответствует форме и размерам будущей заготовки. После охлаждения и затвердевания заготовка (или деталь) извлекается из формы.

Продукция литейного производства называется отливкой. В зависимости от того, в какую форму (постоянную или разовую) заливается металл и каким способом происходит заливка, существует тот или иной метод литья. В настоящее время до 60% чугунных и стальных отливок получают методом литья в песчано-глинистые формы. Для получения отливок высокой точности размеров, хорошего качества поверхности и лучшей структуры металла применяют специальные методы литья (в кокиль, под давлением, центробежным способом, по выплавляемым моделям и др.).

-Технологический процесс получения отливок в песчано-глинистых разовых формах включает ряд продолжительных операций, связанных с приготовлением формовочных и стержневых смесей, изготовлением модельной оснастки, стержней, сушки их, формовки и т.д. Несмотря на то, что в настоящее время трудоемкие операции этого метода механизированы и автоматизированы, он все же остается сравнительно низкопроизводительным и трудоемким методом литья. Поэтому литье в песчано-глинистые формы применяют в основном, в единичном и опытном производстве, а также в тех случаях, когда изделие другими способами получить невозможно или трудно.

-Литье в кокиль -- один из распространенных способов получения отливок в металлических постоянных формах. Кокиль изготавливают из чугуна, стали, алюминия. По конструкции кокили бывают неразъемные и разъемные. Преимуществами литья в кокиль по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы являются: более высокая точность размеров и качество поверхности отливок; лучшие механические свойства, что связано с повышенной скоростью охлаждения отливки и получением более тонкой структуры; более высокая производительность.

-Литье под давлением -- высокопроизводительный метод получения отливок высокой точности размеров из сплавов цветных металлов (алюминиевых, цинковых, медных, магниевых). Суть метода состоит в заполнении металлической пресс-формы расплавленным металлом под давлением поршня.

-Центробежное литье -- производительный метод изготовления отливок, имеющих поверхности тел вращения, с центральным отверстием -- труб, втулок и др., а также деталей фасонного литья. Сущность метода заключается в заполнении расплавленным металлом вращающейся формы. Под действием центробежных сил жидкий металл отбрасывается к стенкам формы и затвердевает. В результате получается плотная структура отливки без усадочных раковин. Неметаллические включения собираются на внутренней стороне отливки, и удлиняются при дальнейшей механической обработке. Достоинствами центробежного литья являются: высокие производительность, экономичность (не требуется затрат на приготовление формовочной смеси, изготовление стержней и др.) и качество получаемых отливок.

-Литье по выплавляемым моделям применяется для получения отливок высокой точности размеров и качества поверхности из любых литейных сплавов. С его помощью можно получать изделия сложной конфигурации с тонкими сечениями. Однако технологический процесс данного метода литья отличается высокой трудоемкостью и высокой стоимостью применяемых материалов.

-Оболочковое литье применяют в массовом и крупносерийном производстве для изготовления фасонных отливок из стали, чугуна, алюминиевых и медных сплавов. Сущность метода состоит в том, что на поверхность предварительно нагретой до 200°С металлической модели, прикрепленной к подмодельной плите, насыпают формовочную смесь (кварцевый песок и 6 - 7% бакелитовой синтетической смолы), затем все вместе прокаливают при температуре 300 °С в течение 1 - 2 мин. Смола расплавляется и необратимо затвердевает, образуя песчано-смоляную оболочку толщиной 5 - 8 мм. Литье в оболочковые формы обеспечивает высокую точность размеров отливки, малую шероховатость поверхности, высококачественную структуру металла. Для выбора метода литья при получении заготовок необходимо учитывать все факторы, влияющие на технико-экономические показатели процесса.

20. Основные технологические методы обработки заготовок и сборочного производства в машиностроении

1) Обработка заготовок осуществляется преимущественно механическим способом и независимо от ее вида заключается в снятии лишнего слоя металла с обрабатываемой поверхности.

Обработка резанием. Технологический процесс обработки конструкционных материалов резанием состоит в снятии с заготовки слоя металла (припуска на механическую обработку) режущим инструментом для придания ей (заготовке) требуемых точности размеров и качества поверхности. В качестве конструкционных материалов широко применяются стали, сплавы цветных металлов, пластмассы, керамика, композиционные материалы, резина, древесина, стекло и др.

Обработка заготовок деталей машин резанием ведется в механических цехах машиностроительных заводов. Заготовками для механических цехов являются: прокат (круглый, квадратный, полосовой и др.), поковки, штамповки и отливки.

Выбор заготовки зависит от материала, размеров и формы детали, условий ее работы, типа производства.

Сущность процесса резания заключается в возникновении под действием режущего инструмента упруго-пластических деформаций, в результате которых срезаемый пластически деформированный слой металла отделяется в виде стружки.

Точение -- процесс обработки металлов резанием наружных, внутренних и торцовых поверхностей тел вращения цилиндрической, конической, сферической и фасонной форм, а также процесс нарезания наружной резьбы на заготовках, растачивание отверстий.

Инструментом при точении служат токарные резцы. Разновидности точения следующие:

- черновое точение -- обдирка, отрезка и подрезание торцов заготовки; получистовое точение;

- чистовое точение;

- тонкое точение;

- растачивание.

Строгание -- грубый низкопроизводительный вид обработки резанием с большой толщиной срезаемого слоя металла.

Этим методом обрабатывают в основном крупные тяжелые заготовки и производят строгание горизонтальных и наклонных плоскостей, фасонных и цилиндрических поверхностей шпоночных канавок. Инструмент -- строгальные резцы.

Сверлением получают глухие и сквозные отверстия в сплошном материале, а также обрабатывают предварительно полученные отверстия для увеличения их размеров, повышения точности и снижения шероховатости поверхности. Кроме того, производят нарезание резьбы в отверстиях. Инструментом при сверлении служат: сверла, зенкеры, развертки, метчики и др.

Фрезерование -- высокопроизводительный метод обработки резанием, осуществляемый многолезвийным инструментом, называемым фрезой. Фрезерование применяется как при грубой, так и при тонкой обработке. Этим методом обрабатывают горизонтальные плоскости заготовок, вертикальные плоскости, комбинированные поверхности, уступы и прямоугольные пазы, фасонные пазы и фасонные поверхности.

Шлифование -- это процесс обработки резанием поверхностей деталей абразивными инструментами. Удаление припуска с заготовки при шлифовании производится огромным множеством миниатюрных резцов -- абразивных зерен, соединенных связкой (шлифовальный круг) так, что между ними имеется пространство для размещения стружки.

3) Сборочное производство -- завершающая стадия машиностроительного производства, в которой аккумулируются результаты всей предыдущей работы, проделанной конструкторами и технологами по созданию машин или механизмов.

От качества сборки зависят эксплуатационные показатели изделия, его надежность, работоспособность и долговечность. В ряде случаев сборка является наиболее трудоемким процессом: для многих машин, приборов, аппаратов трудоемкость сборки составляет от 40 до 60% общей трудоемкости изготовления. Технологический процесс сборки заключается в координировании и последующем соединении деталей в сборочные единицы, механизмы, машины в целом в соответствии с техническими требованиями.

Деталь является простейшей сборочной единицей. Характерным признаком детали служит отсутствие каких-либо соединений: деталь изготавливается из единого однородного куска материала. Две или несколько деталей, соединенные между собой каким-либо способом, образуют узел.

Все операции технологического процесса сборки подразделяются на:

- подготовительные -- связанные с расконсервированием деталей, их зачисткой, подачей к месту сборки;

- собственно сборочные операции -- координирование деталей относительно друг друга, соприкосновение их базовыми плоскостями, соединение в узлы, группы, механизмы, изделия;

- вспомогательные операции -- подгонка, регулировка;

- контроль и испытания.

Сборочные работы производятся на сборочных участках и в сборочных цехах заводов.

Основными видами сборки являются: стационарная сборка и подвижная сборка.

При стационарной сборке изделие неподвижно, а бригады сборщиков переходят от одного изделия к другому и совершают сборочные операции. Все детали и узлы в соответствии со сборочным комплектом подаются к рабочему месту. При подвижной сборке изделия принудительно перемещаются от одного поста к другому, на каждом из которых выполняется определенная сборочная операция.

С точки зрения организационных форм сборка подразделяется на концентрированную и дифференцированную.

При сборке по принципу концентрации операции весь технологический процесс сборки изделия выполняется одним сборщиком или одной бригадой сборщиков. Это низкопроизводительный процесс сборки, требующий высокой квалификации сборщика, большого количества сложного инструмента, приспособлений. Он применяется в единичном и опытном производстве, при сборке уникальных изделий.

Дифференцированная сборка подразделяется на общую и узловую. При сборке по принципу дифференцирования операций сборку узла или машины производят на нескольких рабочих местах, к которым подаются сборочные единицы. Подвижная дифференцированная сборка применяется в серийном и массовом производстве.

21. Химическая промышленность. Виды продукции химической отрасли

Химическая промышленность объединяет производства, в которых преобладают химические методы переработки сырья и материалов. Сюда входят предприятия, производящие неорганические кислоты, соли, щелочи, минеральные удобрения, каучуки, смолы, пластические массы и многие другие продукты. В настоящее время трудно найти область народного хозяйства, где бы ни использовались достижения химической промышленности. Химические материалы широко применяются в машиностроении (пластмассы, лаки, клеи, герметики, резины), сельском хозяйстве (удобрения и ядохимикаты), здравоохранении (лекарства, витамины, материалы для хирургии) и т.д.В отрасль химической промышленности входят разнообразные предприятия, отличающиеся как технологическими процессами, так и конечными продуктами производства.

Всю химическую продукцию можно разделить на следующие классификационные группы:

1. Неорганические вещества, включающие следующие основные продукты: аммиак; неорганические кислоты (серная, азотная, соляная); содовые продукты; щелочи; минеральные удобрения и ядохимикаты; силикаты (строительная керамика, вяжущие вещества, стекло).

2. Органические вещества: продукция переработки твердых топлив; продукция переработки жидких топлив; продукция переработки газообразных топлив.

3. Продукты органического синтеза: пластические массы; химические волокна; каучук и резина; лакокрасочные материалы.

4. Химические реактивы и особо чистые вещества.

5. Медикаменты и химико-фармацевтическая продукция.

22. Технология производства серной кислоты

По объему производства и области применения серная кислота занимает одно из первых мест среди химической промышленности. Серная кислота используется в самых разнообразных отраслях производства. Она служит одним из главных продуктов, определяющих развитие химической промышленности, вот почему ее часто называют "хлебом химии". В химической промышленности серную кислоту используют для производства удобрений, получения красителей, пластмасс, химических волокон, при производстве нефтепродуктов -- жидких топлив, смазочных масел и др. По химическому составу серная кислота представляет собой соединение серного ангидрида S0₃ с водой.

В настоящее время в промышленности серную кислоту получают двумя способами -- нитрозным и контактным. В обоих случаях сущность процесса сводится к окислению сернистого газа S02 до серного S0з и соединению трехокиси с водой.

В обычных условиях сернистый газ кислородом воздуха не окисляется, поэтому процесс окисления осуществляется либо при помощи азота, либо в присутствии твердого катализатора. Способ окисления и определяет технологию процесса. При нитрозном способе двуокись окисляют до S0з при помощи нитрозной смеси, состоящей из окиси и двуокиси азота, взятых в соотношении 1:1. Контактный способ состоит в окислении двуокиси в присутствии твердого катализатора.

Более старым является нитрозный способ производства серной кислоты. Нитрозный способ трудно поддается автоматизации. Кроме того, получаемая кислота имеет концентрацию не более 75-- 77% и загрязнена примесями. Эти недостатки привели к тому, что нитрозный способ производства серной кислоты все больше утрачивает свое значение, а преимущественное развитие получает контактный метод.

Технология контактного процесса предусматривает окисление сернистого газа в присутствии твердых катализаторов. До 20--30-х годов в качестве катализатора использовали платину. Затем она была заменена значительно более дешевым и устойчивым катализатором, изготавливаемым из пятиокиси ванадия V2O5.

При контактном способе производства может быть получена серная кислота практически любой концентрации и высокой степени чистоты. Такая серная кислота может быть использована в любом производстве.

Нитрозная кислота, выпускаемая по устаревшей технологии, используется при производстве сельскохозяйственных удобрений, где не требуется высокой концентрации и чистоты исходных продуктов

23. Место и роль промышленности строительных материалов в экономике страны

В состав промышленности строительных материалов входит 23 подотрасли, объединяющие в настоящее время около 10 тыс. предприятий, из них 2, 5 тыс. крупных и средних предприятий с общей численностью работников около 700 тыс. человек. За годы реформ в промышленности строительных материалов практически ликвидирована монополия государства на собственность. Получило развитие малое предпринимательство. Около 7,5 тыс. предприятий отрасли относятся к сфере малого бизнеса. На них занято 110 тыс. человек (15% среднесписочной численности работающих в отрасли). Наряду с этим в отрасли развиваются процессы интеграции. Создаются концерны, ассоциации, акционерные общества, холдинговые и лизинговые компании, крупные торгово-посреднические структуры. Промышленность строительных материалов и изделий является одной из наиболее топливо- и энергоемких, а также грузоемких отраслей народного хозяйства.

Промышленность строительных материалов и изделий относится к крупнейшим горнодобывающим отраслям экономики России. Объем горных работ в отрасли превышает объем аналогичных работ в черной и цветной металлургии. Минерально-сырьевая база промышленности строительных материалов насчитывает более 7 тыс. зарегистрированных месторождений общераспространенных полезных ископаемых. На большинстве из них расположено несколько тысяч карьеров по добыче природного сырья и объединенные с ними технологически и организационно предприятия по его обогащению и переработке. Инфраструктура рынка строительных материалов и изделий диктует предприятиям-изготовителям уровень цен на их продукцию и условия сбыта. Цены на отечественную продукцию постоянно растут, приближаясь к мировым, что является следствием высоких удельных расходов и затрат при ее производстве, особенно на топливно-энергетические ресурсы

24. Классификация строительных материалов. Классификация вяжущих материалов

Все строительные материалы по техническим признакам подразделяются на следующие группы:

1. Природные каменные материалы: рыхлые (песок, щебень, глина); штучные (мрамор, туф);

2. Неорганические вяжущие материалы (полученные на основе минерального сырья - портландцемент, известь, гипс).

3. Строительные растворы и бетоны на основе неорганических вяжущих: кладочные растворы, штукатурные растворы и т.д.

4. Керамические материалы и изделия, полученные из глин и обожженные (черепица, керамический кирпич, керамзит)

5. Материалы из минеральных растворов (минеральная вата)

6. Теплоизоляционные и акустические материалы и изделия как штучные, так и рыхлые (теплоизоляционный бетон, ячеистый - силакпор)

7. Битумные и дегтевые материалы и изделия на их основе для кровли и гидроизоляции (толь, рубероид)

8. Полимерные строительные материалы (лаки, краски, линолеум, плёнки)

Неорганические вяжущие материалы подразделяются на:

1. Воздушные - которые при затворении их водой образуют пластичное тесто, а со временем твердеют и набирают прочность только на воздухе.

2. Гидравлические - которые при затворении их водой образуют пластичное тесто и со временем твердеют и набирают прочность, как на воздухе, так и в воде.

25. Вяжущие материалы: воздушная известь. Технология производства. Применение

Строительная воздушная известь - это продукт обжига кальциево-магниевых пород (СаСО₃, MgСО₃), состоящих преимущественно из оксидов Са: t = 1050 - 1250 ^оС

СаСО₃ >СаО + СО₂

Температура выше обозначенной приводит к спеканию частиц и снижению качества извести. Оксид кальция (СаО) называется комовой известью-кипелкой (негашеная известь).

Другой вид извести -- гашёную, получают путем взаимодействия оксида кальция с водой:

СаО + Н₂О= Са (ОН)₂ + Q

Гашённая (гидратная) известь бывает трёх видов:

1. Если СаО гасится малым количеством воды (например, парами воды), то получается гидратная известь в виде лёгких частиц - известь-пушенка.

2. Если СаО затворить водой до образования сметанообразной массы, то полученную массу называют известковое тесто.

3. При затворении водой СаО до получения литой массы, образовавшийся материал называют известковым молоком.

Основные технологические операции изготовления извести-кипелки следующие:

- добыча сырья;

- подготовка сырья и топлива к обжигу, состоящая в основном из его дробления и помола;

- обжиг - основная и самая дорогостоящая технологическая операция;

- охлаждение полученного материала.

Для получения гидратной (гашеной) извести добавляется операция гашения: затворение водой в соответствующем количестве или обработка паром. Известь широко применяется практически во всех отраслях народного хозяйства (табл. 1.)

Таблица 1. Применение известняка и извести

Отрасль	Цель применения
Промышленность строительных материалов (23%)	Силикатные строительные материалах (силикатный кирпич, силикат, бетон)
Строительство (25,5%)	Различные виды растворов и водорастворимых красок
Черная металлургия (23%)	При флюсовании руд
Цветная металлургия (12,2%)	При флюсовании руд
Химическая промышленность (10%)	Производство соды, карбида кальция, гипохлорита
Пищевая промышленность (5%)	При производстве сахара
Целлюлозно-бумажная промышленность (около 0,5%)	Для регенерации (восстановления) шлама
Сельское коммунальное хозяйство (около 0,8%)	Для обработки почвы (кислые золы, песок) для чистки и дезинфекции

26. Вяжущие материалы: строительный гипс. Технология производства. Применение

Строительный гипс. Гипсовые вяжущие вещества - это тонко измельченные продукты тепловой обработки двуводного сульфата кальция. Гипс получают в основном из горной породы, которая называется природный гипсовый камень (СаSО₄ · 2Н₂О).

В результате тепловой обработки при температуре 160 - 180 ^оС получается полуводный гипс: 160 - 180 ^оС

СаSО₄ > 2Н₂О СаSО₄ + 2Н₂О

Технология производства гипсовых вяжущих включает в себя следующие основные операции:

1. Подготовка сырья (измельчение гипсового камня).

2. Тепловая обработка (используются шахтные печи, варочные котлы и вращающиеся печи).

3. Охлаждение, расфасовка и складирование.

Строительный гипс используют как добавку в растворы, в бетоны, в качестве вяжущего материала, в гипсокартонных изделиях, при заливке полов, изготовлении сантехкабин.

Преимущества строительного гипса:

- простота технологического процесса;

- быстрое схватывание и твердение, способствующее сокращению производственного цикла;

- низкая себестоимость продукции.

К недостаткам следует отнести низкую его водостойкость и невысокую прочность.

27. Портландцемент: сырьевые материалы и компоненты

Портландцемент -- это продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера и гипса (от 1,5-5% от массы клинкера). Гипс добавляют для регулирования сроков схватывания портландцемента.

Портландцементный клинкер -- это продукт спекания(1450 ^оС) сырьевой смеси из карбонатных горных пород (СаСО3, MgСО3 ? 75%) и глины (25%). В качестве сырья может использоваться природный материал называемый мергель, вещественный состав которого близок требуемому соотношению сырьевых компонентов.

Наряду с природными сырьевыми материалами при производстве портландцемента широко использую отходы промышленности, самым распространенным из которых является доменный гранулированный шлак.

Кроме основных сырьевых материалов при производстве портландцемента используют так называемые корректирующие добавки, которые восполняют дефицит определенных химических элементов в сырьевой смеси: пиритные огарки, бокситы и т.д.

В результате рационально подобранной и обожженной смеси образуются минералы портландцементного клинкера, придающие портландцементу вяжущие свойства:

1. Алит (3CaO * SiO2);

2. Белит (2CaO * SiO2);

3. Трехкальциевый алюминат (3CaO * Al2O3)

4. Четырехкальциевый алюмоферрит (4СаО* Al2O3* Fe2O3)

28. Основные способы производства портландцемента

Технология производства портландцемента зависит от способа его изготовления. Выбор того или иного способа производства зависит от вида сырьевых материалов и от общего технического уровня производства:

Рис. 1

1.Сухой (измельчение сырья без воды).

2. Мокрый (измельчение сырья в присутствии воды).

3. Комбинированный (смешанный) - измельчение сырьевых компонентов в присутствии воды и последующее ее отфильтровывание.

Самый важный и дорогой процесс при изготовлении портландцемента это обжиг. Он осуществляется во вращающихся печах. На рис. 1 приведены основные технологические переделы изготовления портландцемента.

29. Портландцемент: основные свойства и область применения

Свойства портландцемента:

1. Тонкость помола (2800-3800 г/см²);

2. Водопотребность (необходимое количество воды в процентах от массы цемента, для получения цементного теста нормальной густоты);

3. Сроки схватывания (определяются с момента затворения портландцемента водой и до того момента, когда соответствующие приборы зафиксируют начало и конец схватывания);

4. Прочность портландцемента на сжатие и изгиб;

5. Активность и марка портландцемента

Портландцемент применяют:

- в бетонных и железобетонных конструкциях (блоки, стеновые, фундаментные, плиты стеновые, колоны, балки и т.д.).

- для бетонирования поверхностей;

- для замоноличевания стыков;

- для заделки различных скважин (нефтяных, газовых) и др.

управление металлургия машиностроение

30. Бетон: классификация и основные сырьевые материалы

Бетон - искусственный каменный материал, полученный в результате твердения рационально подобранной и тщательно перемешанной сырьевой смеси, состоящей из вяжущего материала, крупного и мелкого заполнителей, воды и необходимых добавок.

Классификация бетона осуществляется по следующим признакам:

1. По плотности:

- особо тяжелый, (_m свыше 2500 кг/м³⁾;

- тяжелые бетоны (?_m в пределах 1800 ? 2500 кг/м³);

- легкие бетоны на пористых заполнителях, ячеистые бетоны (?_m = 500 - 1800 кг/м³);

- особо легкие бетоны ( ?_m = 500 кг/м³).

2. По виду вяжущего бетоны подразделяются на:

- цементные бетоны;

- силикатные бетоны;

- шлакощелочные бетоны;

- гипсовые вяжущие;

- полимербетоны;

- бетоны на смешанных видах вяжущих и др.

3. По крупности используемого заполнителя бетоны бывают:

- крупнозернистые бетоны;

- мелкозернистые бетоны;

- крупнопористые бетоны;

- малощебеночные бетоны.

31. Основы технологии производства тяжёлого бетона

Основы технологии производства бетона.

Бетон - искусственный каменный материал, полученный в результате твердения рационально подобранной и тщательно перемешанной сырьевой смеси, состоящей из вяжущего материала, крупного и мелкого заполнителей, воды и необходимых добавок.

Технология производства тяжелого бетона включает следующие основные технологические переделы:

Рис. 2

32. Научно-технический прогресс и технологическая революция

Научно-технический прогресс (НТП) -- это процесс совершенствования средств труда, являющийся исходной основой развития производительных сил общества. НТП в своем историческом развитии выступает в двух формах -- эволюционной и революционной. Если эволюционная форма предполагает постепенное развитие и изменение техники, то революционная -- качественный скачок, переход к новому типу средств труда, базирующийся на принципиально новых открытиях науки. Революционная форма НТП -- это научно-техническая революция (НТР), которая обусловлена общественными потребностями и уровнем развития производительных сил крупного машинного производства. Одной из разновидностей качественных скачков в ходе последовательно сменяющих друг друга этапов НТР является технологическая революция.

Технологическая революция - это качественный скачок в развитии технологии переработки и преобразования информации, энергии и вещества, базирующийся на освоении новых структурных уровней организации материи, форм ее движения. Среди таких базовых технологий можно выделить следующие: механическую, физическую, химическую и биотехнологическую.

33. Взаимосвязь НТП и качества продукции

Электронизация народного хозяйства позволяет обеспечить все сферы производства наиболее передовыми средствами вычислительной техники. В результате электронизации кардинально повышается производительность труда, происходит экономия ресурсов, материалов и энергии, ускорение научно-технического прогресса в народном хозяйстве, резкое сокращение сроков научных исследований, качественная перестройка непроизводственной сферы. Создание широкой гаммы разнообразных приборов, датчиков, контрольно-измерительных средств на основе передовых достижений микроэлектроники для неразрушающего контроля деталей машин и строительных конструкций, измерения состава и структуры материалов, ускоренного проведения научных исследований, позволяющих повысить эффективность производства, надежность и качество продукции.

Микропроцессоры, которые расположены в различных частях технологических систем, позволяют автоматизировать и оптимизировать сложнейшие процессы, управление которыми от одного процессора потребовало бы чрезмерного усложнения систем. Создание единой системы передачи цифровой информации, обеспечивающей резкое повышение пропускной способности и надежности системы связи и унификации применяемых технических систем. Создание массовых средств вычислительной техники, персональных ЭВМ с развитым программным обеспечением для широкого насыщения отраслей народного хозяйства, научно-исследовательских и конструкторских организаций, компьютеризация сферы образования и быта. Создание супер-ЭВМ нового поколения с быстродействием более десяти миллиардов операций в секунду, с использованием принципов искусственного интеллекта. Реализация этих и других задач по данному приоритетному направлению НТП позволит значительно увеличить темпы роста национального дохода, снизить материалоемкость, энергоемкость продукции в 1,5--2 раза, сократить в 2--3 раза сроки разработки и реализации научных программ и технических проектов, повысить качество продукции и снизить производственные затраты.

34. Прогрессивные технологии: атомная, электронно-лучевая, плазменная, лазерная, биотехнология, нанотехнологии

Главная цель ускоренного развития атомной энергетики - глубокая качественная перестройка энергетических хозяйств, повышение эффективности и надежности электроснабжения, сокращение использования органического топлива, охрана окружающей среды и рациональное использование энергии. Осуществление поставленной задачи по данному приоритетному направлению позволит обеспечить наращивание энергетического потенциала страны, снизит капиталовложения в топливодобывающие отрасли промышленности, высвободит значительное количество топлива для других нужд, расширит ресурсную базу ядерной энергетики, повысит надежность и безопасность АЭС. ускоренное развитие атомной энергетики необходимо сочетать с расширением использования альтернативных или нетрадиционных источников энергии - солнечной, геотермальной, ветровой, приливной.

Такие источники являются возобновляемыми: они не загрязняют окружающую среду, экономически эффективны, позволяют создавать комплексные производства (использование геотермальных вод для получения энергии будет сочетаться с извлечением содержащихся в них полезных ископаемых). Нанотехнология является системообразующим фактором экономики 21 века - экономики, основанной на знаниях, а не только на использовании природных ресурсов или их переработке. Сущность нанотехнологии состоит в способности работать на атомном, молекулярном и супрамолекулярном уровне и создавать материалы с новыми свойствами и функциональными возможностями благодаря малым размерам элементов их структуры.

Нанотехнология - это искусство использования в соответствующих целях структур веществ размером от одного до ста нанометров, обладающих полезными функциями. Один нанометр равен миллионной части одного миллиметра, для сравнения: атомы всего лишь в десять раз меньше одного нанометра. Новые подходы к проблеме получения материалов с заданными свойствами привлекают все большее внимание специалистов в медицине, фармакологии, энергетике, электронике, химической и нефтехимической промышленности, материаловедении, оптике, экологии, при создании новых видов топлива, новых методов химической и биологической защиты и др.

По прогнозам на ближайшие 10-15 лет, нанотехнологическая продукция будет занимать ведущее место.

Ускоренное развитие биотехнологии позволит резко увеличить запасы продовольственных ресурсов, освоить новые возобновляемые источники энергии, обеспечить предупреждение и эффективное лечение тяжелых болезней, дальнейшее развитие безотходных производств и сокращение вредных воздействий на окружающую среду.

Среди множества принципиально новых технологий лазерная технология является одной из самых перспективных. Благодаря направленности и высокой концентрации лазерного луча удается выполнять технологические операции, вообще невыполнимые каким-либо другим способом. С помощью лазера можно вырезать из любого материала детали сложнейшей конфигурации, причем с точностью до сотых долей миллиметра, раскраивать композитные и керамические материалы, тугоплавкие сплавы, которые вообще не поддаются резке каким-либо другим способом. Лазерный инструмент все чаще применяют вместо алмазного. Он дешевле и во многих случаях может заменять алмаз.

Приготовление легких бетонов включает следующие процессы: складирование и при необходимости дробление и сортировку легких заполнителей; дозировку составляющих легкого бетона и загрузку их в смеситель; смешивание легкобетонной смеси и выгрузку готовой смеси на транспортные средства; доставку и загрузку бетонной смеси в формы; уплотнение бетонной смеси; твердение бетона (в естественных условиях или с термообработкой) - из влечение изделий из форм.

Рис. 3

Размещено на Allbest.ru

...