Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Характеристика стану лляного комплексу

Протягом багатьох десятиліть Україна традиційно була одним з найбільших світових виробників й експортерів льоноволокна й продукції льонопереробки. На початку 90-х років середньорічна площа посівів льону складала 162,7 тисяч гектарів, більш ніж на 100 тисячах гектарів застосовувалась інтенсивна технологія вирощування льону-довгунця.

Валовий збір волокна та насіння складав, відповідно, 106,5 і 46,5 тисяч тонн, врожайність волокна становила 9,5 центнерів, насіння - 2,9 центнерів з одного гектара. Значною мірою цьому сприяла державна підтримка галузі. До 1991 року здійснювались державні дотації сільгосппідприємствам до 40-45 відсотків виробничих витрат, існувала система доплат за реалізацію льонотрести у відповідні календарні строки. Рентабельність виробництва насіння льону в цілому по Україні складала 144-150%, трести - 132-146%.

Була створена ціла мережа льонозаводів і льононасіннєвих станцій (47 льонозаводів й 21 станція). Розвиток одержала текстильна промисловість, що працює на льоноволокні. Великі льонокомбінати були побудовані в м. Житомир і м. Рівне. На льоні працювали Кіровоградська фабрика кручених виробів, Одеська фабрика технічних тканин, Харківський канатний завод, багато інших підприємств.

В 1995 році відбувся стрімкий обвал льонопромисловості. Найбільш прибуткова культура Українського Полісся й Прикарпаття (займаючи 6-8% у структурі посівів, льон давав до 70% грошових доходів рослинництва), де невеликі можливості для одержання сталих врожаїв зернових й інших культур, льон для більшості аграрних господарств став збитковим.

Як наслідок, кризова ситуація склалася на підприємствах текстильної промисловості. У порівнянні з початком 90-х років виробництво продукції підприємствами легкої промисловості скоротилося в 7-10 разів, її частка в структурі промислової продукції зменшилася з 10 до 1,1%. З 245 підприємств більше 30% простоюють, виробничі можливості інших використаються лише частково. Обсяги виробництва тканин склали лише 6% від обсягів 1990 року. Основні причини, що призвели до кризового стану лляного комплексу:

1) розпад сформованих економічних, виробничих і технологічних зв’язків між окремими галузями й підприємствами лляного комплексу, який виник під час переходу економіки від твердого планування до ринкових умов;

2) вкрай високий диспаритет цін між вартістю матеріально-технічних ресурсів і вартістю льоносировини, що склався в умовах нерегульованої ринкової економіки;

3) трудомісткість льону як аграрної культури, витрати праці на виробництво одного центнера льоноволокна в сім-вісім разів вище витрат на виробництво центнера зерна;

4) відсутність виробництва на Україні спеціалізованих машин, необхідних для збиральних і післязбиральних операцій (льонокомбайнів, льоноворохосушилок та інш.), а також устаткування для первинної обробки льону;

5) скорочення й нераціональне застосування мінеральних добрив, засобів захисту й інших доданків урожайності;

6) особливість кінцевої продукції сільгоспвиробника - льоносоломи або льонотрести, яка полягає в тому, що вона не може вільно реалізовуватися на ринку та вимагає подальшої обов’язкової переробки на льонозаводах;

7) низька ефективність переробних підприємств, що дозволяє одержувати тільки 25-30% тіпаного льону від загальної маси виробленого льоноволокна;

8) різке скорочення сировинної бази, що призвело до кризового рівня зниження обсягів виробництва продукції з льону і, як наслідок, до втрати значної частини внутрішніх та зовнішніх ринків текстилю.

Загальний стан лляного комплексу України - однієї з найбільш рентабельних галузей економіки в країнах з розвинутою текстильною промисловістю - можна характеризувати на даний час як післякризовий та такий, що потребує цільової державної підтримки.

У структурі легкої промисловості перше місце за вартістю валової продукції займає текстильна промисловість. До її складу входять первинна обробка сировини, бавовняна, лляна, вовняна, шовкова, нетканних матеріалів, конопледжутова, сітков’язальна, текстильно-галантерейна, трикотажна, валяльно-повстяна галузі (підгалузі і виробництва).

Текстильна промисловість виробляє продукцію груп А та Б. До групи А належать: бавовна, льон, вовна, шовк, що використовуються для одержання тканин, тканини для пошиття одягу. До групи Б належать: тканини, нитки, вата, трикотаж та ін., що реалізуються в торгівлі.

Текстильні волокна - це тверді, гнучкі тіла, які мають дуже малий поперечний переріз, обмежену довжину та придатні для виготовлення пряжі і текстильних виробів. їх поділяють на елементарні і технічні. Елементарні волокна одиничні, неподільні на мілкіші (бавовна, вовна, шовк, хімічні волокна). Технічні волокна поділяються на елементарні, що з’єднані між собою (конопляні і лляні). Довжина волокон вимірюється в мм, поперечний переріз в мкм.

Із волокон одержують нитки (пряжу) - елементарні (це елементарне волокно в декілька десятків і сотень метрів) і текстильні. Текстильні нитки - це тонкі, гнучкі і міцні тіла дуже великої довжини, утворенні при з’єднанні разом елементарних волокон або ниток і придатні для виготовлення текстильних виробів. їх одержують при скручуванні послідовно розміщених елементарних або комплексних волокон. Таку нитку називають пряжею.

Текстильні волокна повинні володіти такими властивостями: прядильною здатністю, значною міцністю, гігроскопічністю, гнучкістю, опором стиранню, певною щільністю, відносним видовженням. Крім того, вони мають бути розсипчастими (легко ділитися), малоелектризуючими, мати мало дефектів.

Залежно від призначення текстильні волокна поділяють на натуральні та хімічні. Натуральні формуються в природі (льон, конопля, бавовна, вовна, натуральний шовк, азбест), хімічні одержують із природної (штучні) і хімічної (синтетичні) сировини. Натуральні волокна є тваринного, рослинного і мінерального походження.

Текстильні волокна - це високомолекулярні сполуки. їхні макромолекули можуть мати лінійну (бавовна, льон, шовк, хімічні) та тривимірну (вовна, синтетичні) структуру.

Бавовна - важливе текстильне волокно, яке одержують із бавовника. Довжина волокна досягає 25-40 мм, діаметр близько 20 мкм. Волокну властива висока гнучкість, міцність і зносостійкість, воно добре фарбується. Із бавовни можна одержувати різну пряжу - від товстої, для меблевих тканин, до дуже тоненької, для батисту і маркізету.

Луб’яні волокна містяться в стеблах, листі, оболонці плодів різних рослин. У текстильній промисловості використовують найчастіше волокна льону. Волокна розміщені в корі льону (чи коноплі) пучками. Для відділення волокна від кори рослини вимочують, піддають термічній або хімічній обробці, миють і тріпають. Процес цей складний і тривалий. Луб’яні волокна мають високу міцність, значну довжину, більшу товщину. Тканини, одержані із цих волокон, грубіші. Із таких волокон виготовляють рушники, столову і спальну білизну, технічні тканини, одежні, канати, тарні і мішковинні тканини.

Вовна — це волокно, яке покриває шкіру овець, кіз, верблюдів. Ці волокна довші від бавовняних, достатньо пружні, але менш міцні. Вони зносостійкі, мало зминаються, здатні добре підтримувати форму виробу. На їх поверхні є лусочки, спрямовані в одну сторону, через це вони добре зберігають тепло. З цієї ж причини, при багаторазовій механічній дії у зволоженому стані тканини збиваються. Це має значення при виготовленні фетру, повсті, опорядженні сукняних тканин.

Із вовняних волокон виготовляють два види пряжі - товсту, м’яку, що має невелику міцність і використовується для пальтових і драпових тканин і камвольну (тонку, рівну, міцну), що використовується для виготовлення трикотажних і костюмно-платтяних тканин. Шовк - тонкі волокна, що виділяє гусениця метелика тутового шовкопряда. На відповідній стадії розвитку гусениця для утворення кокона випускає тоненьку ниточку (волокно). Для одержання цього волокна кокон розмочують і розмотують. Розмотати кокони вдається лише наполовину. Друга частина утворює відходи, які переробляються в пряжу на шовкопрядильних фабриках. Розведення і утримання гусениць є складним, трудомістким і дорогим процесом. Тому натуральний шовк дорогий. Шовкові волокна мають довжину до 600 мм, діаметр 15 мкм. Ці волокна міцні, рівні, пружні, приємні на дотик. Із шовкових ниток виготовляють легкі платтяні і технічні тканини.

Штучні хімічні волокна одержують із целюлози деревини, бавовняного пуху, відходів бавовни (природної сировини). До цих волокон належать віскозне, ацетатне, триацетатне, мідноаміачне та ін. Віскозне волокно в текстильній промисловості переробляється у вигляді штапелю. Це короткі волокна (35-40мм). Волокна добре переробляються, фарбуються, рівні, але неміцні (особливо мокрі). Використовують їх здебільшого з бавовною, рідше в чистому вигляді.

Синтетичні хімічні волокна одержують у результаті синтезу продуктів переробки нафти, кам’яного вугілля і природного газу. Капрон, лавсан, нітрон та ін. - синтетичні хімічні волокна. Ці волокна міцні, можуть буги різної лінійної щільності і мають велику довжину. Із них виготовляють платтяні, трикотажні, технічні тканини. їх можна змішувати з іншими волокнами. Синтетичні волокна не вбирають вологу. Тому при механічних діях накопичують статичні заряди.

Технологія одержання пряжі

Після первинної обробки на очисних підприємствах волокна поступають на текстильні комбінати, їх переробляють у вироби. Спочатку на прядильних фабриках одержують пряжу -нескінченно довгу нитку, що складається зі з’єднаних між собою силами зчеплення і крутки текстильних волокон. При скручуванні волокна притискаються одне до одного і розміщуються відносно осьової лінії під відповідним кутом, утворюючи гвинтові лінії.

Переробка волокон у пряжу відповідної товщини і міцності називається прядінням. Сукупність машин і процесів, за допомогою яких волокна переробляють у відповідний вид пряжі називають системою прядіння.

Розрізняють кардну, апаратну, гребінну і меланжеву системи прядіння. Вони відрізняються числом переходів, їх призначенням, видом і якістю сировини та якістю готової пряжі. Основною системою прядіння є кардна. За цією системою волокна обробляють у декілька стадій (розглянемо на прикладі бавовни): розрихлення, змішування і тріпання; кардочесання; складання і витягування стрічки; передпрядіння і прядіння.

На текстильні підприємства (прядильні фабрики) бавовна поступає в спресованому вигляді (тюками). Волокна містять велику кількість дрібних домішок, пошкоджені (короткі) волокна, окремі волокна переплутані, зчеплені між собою у вигляді клаптів.

На першій стадії волокна піддають обробці на розрихлювально-тріпальних машинах. Спресована маса розривається на клапті (голками, зубцями), очищається від домішок і змішується. На цих машинах формується тонка волокниста стрічка відповідної товщини. Волокна розміщені хаотично, бавовна містить дрібні домішки і сміття.

На другій стадії відбувається чесання. Стрічка подається на спеціальну чесальну машину, де проходить розчісування клаптів бавовни на окремі волокна з одночасним очищенням від коротких волокон і домішок. Після чесання отримується рихла стрічка діаметром 1 - 3 см. У стрічці волокна розчесані, майже не зв’язані між собою, але не випрямлені і слабо зорієнтовані відносно осі стрічки. Сама стрічка по довжині нерівномірна.

На третій стадії стрічки складають і витягують для зменшення поперечного перерізу до початкових стрічок. При цьому волокна випрямляються і стрічки вирівнюються в поперечному перерізі по довжині.

Завдання четвертої стадії - зменшити товщину стрічки до розмірів, придатних для одержання пряжі. Цю операцію виконують на рівничних машинах, де на витяжному пристрої проходить зменшення товщини стрічки. Ця тонка стрічка називається рівницею. Для надання їй незначної міцності роблять невелику підкрутку.

Заключна стадія проходить на прядильних машинах. Тут рівниця витягується до товщини пряжі і скручується. Одержується нитка відповідної товщини і міцності. Процес прядіння найчастіше проводять на кільцевих прядильних машинах з веретенами і бігунками. Рівниця витягується до потрібної товщини і скручується за допомогою веретена. Готова пряжа намотується на шпулю, утворюючи починок.

Більш ефективним методом одержання пряжі є безверетенне прядіння на пневмомеханічних машинах. На таких машинах значно вища продуктивність, їм потрібні менші виробничі площі, нижча собівартість.

Пряжу класифікують за різними ознаками. Залежно від сировини пряжа буває бавовняна, вовняна, шовкова, віскозна, бавовнянолавсанова та ін. За способом виготовлення пряжу поділяють на кардну, апаратну, гребінну, меланжеву. Крім того, вона може бути однониточна, кручена і фасонна. Розрізняють також пряжу для тканин, трикотажну, подальшого скручування (для ниток), для спеціальних виробів (сіток).

Пряжа повинна забезпечувати такі вимоги:

- мати задану лінійну щільність з мінімальними відхиленнями і бути рівною по довжині;

- володіти заданою міцністю з мінімальними відхиленнями міцності по довжині;

- мати задану крутку і бути рівномірною за круткою;

- володіти заданим видовженням та жорсткістю при розтягуванні з мінімальними відхиленнями цих показників по довжині;

- бути чистою з мінімальною кількістю забруднень і дефектів.

Із основної і пітканної пряжі, підготовлених певним чином, на ткацькому верстаті виготовляють тканину (рис. 5.2).

Рис. 5.2 – Схема ткацького верстата

Навій 1 встановлюється в гнізда верстата. Основні нитки 2 змотуються з навою 1, огинають валик (скало) 3, проходять через ламелі 4 і галіва ремізок 5. За допомогою ремізок основні нитки розділяються на дві частини, утворюючи простір - зів. Далі нитки проходять у зубці решітки берда 6, що рівномірно розподіляє їх по ширині верстата. Частина основних ниток, що проходять через вічка однієї ремізки, періодично піднімається або залишається на місці, а друга їх частина, що проходить через вічка другої ремізки, у той же час опускається. В утворений між нитками зів швидко прокидається човник 7 і залишає там пітканну нитку. Далі пітканна нитка за допомогою берда 6 прибивається до краю тканини 8. У наступний момент піднімається ремізка, що внизу, і опускається та, що була зверху. В утворений зів прокидається човник. Такі операції повторюються. Вироблена тканина відводиться постійно із зони її утворення вальяном 10, огинаючи при цьому спеціальну опору - грудницю 9. Після цього тканина намотується через натяжний валик 11 на товарний вал 12.

Ткацькі верстати є різні. їх групують за різними ознаками -за принципом формування тканин, за способом прокладання пітканної нитки, залежно від конструкції окремих механізмів тощо.

Техніко-економічні показники.

Процеси одержання тканин високопродуктивні, з високим ступенем автоматизації. Сучасні ткацькі верстати дають змогу одержувати тканини високої якості, з малою кількістю дефектів. Ефективними є безчовникові верстати. В них відсутній човник, а прокладання пітканної нитки здійснюється струминою води, повітря, рапірами, малорозмірними ниткопрокладачами. Такі верстати мають високу продуктивність. Перспективним є застосування ткацьких верстатів з електронними системами управління, автоматизованих виробництв з використанням робототехнічних засобів і мікропроцесорної техніки.

Важливим напрямком вдосконалення текстильного виробництва є забезпеченність сировиною, поліпшення її якості, переорієнтація на використання іншої сировини, запровадження прогресивних технологій, виробництво тканин, що відповідають сучасним запитам.

Тканини, їх будова, властивості, опорядження

Тканини за призначенням поділяють на побутові, технічні та спеціальні. Побутові тканини використовують для виготовлення одягу і предметів домашнього вжитку. Технічні тканини використовують для виготовлення транспортерних стрічок, пасів, корду та інших технічних виробів. Спеціальні тканини використовують в оборонній промисловості, для захисту від шкідливих дій та ін.

Асортимент побутових тканин дуже різноманітний. їх поділяють на класи (одежні, декоративні, вологопоглинальні), підкласи (бавовняні, лляні, вовняні, шовкові, хімічні), групи, артикули. Одежні тканини бувають пальтові, костюмні, платтяні, білизняні, підкладочні та ін. Залежно від обробки (опорядження) тканини можуть бути суровими, строкатими тощо. Крім цього тканини розрізняють за їх масою, шириною та іншими властивостями.

Техніко-економічні характеристики тканин.

1.Лінійні розміри тканин. Тканини бувають метражні і штучні тканні вироби. Метражні тканини випускають у вигляді кусків (відрізків, довжиною в декілька десятків метрів). Штучні вироби випускають окремими закінченими виробами (скатертини, ковдри, хустки та ін.). Ширина тканини залежить від ї призначення і коливається в межах 80-150 см. Тканні вироби шириною до 30 см називають стрічками і тасьмою. Довжина кусків може бути 50-150 м і більше.

2. Щільність тканин. Розрізняють щільність за основою і за пітканням. Щільність тканин за основою - це кількість ниток основи, що припадають на 1 або 10 см ширини тканини, щільність за пітканням - кількість пітканних ниток, які припадають на 1 або 10см довжини тканини. Якщо щільність за основою і за пітканням однакова, тканину називають рівнощільною (врівноваженою), якщо щільність різна, тканина неврівноважена.

3. Міцність - здатність тканини чинити опір розриванню. Для визначення міцності смужки тканини шириною у 5см розривають на спеціальному приладі.

4. Видовження - збільшення довжини зразка при дії на нього розтягуючих сил. Оцінюється у відсотках від початкової довжини.

5. Усадка - зменшення розмірів тканини при експлуатації (прання, прасування). Велика усадка тканин є негативним явищем.

6. Жорсткість - опір тканин до змін форм. Найбільше значення має жорсткість при згинанні.

Крім того, тканинам властиві деякі інші характеристики, наприклад, драпірування, зминання, гігроскопічність, опір стиранню, водопоглинання, повітропроникність, водопровідність, теплостійкість тощо.

Будова тканин. Будова тканин характеризується: лінійною щільністю основної і пітканної пряжі; щільністю тканин за довжиною і шириною; переплетенням пряжі у тканині. При заданих параметрах пряжі і щільності тканин, за рахунок різних переплетень можна отримати тканини, що відрізняються зовнішнім виглядом, фізико-хімічними та експлуатаційними властивостями.

Переплетенням тканин називають порядок перехрещування в ній основних і пітканних ниток. У результаті перехрещування цих ниток на поверхні тканини виступають або основна, або пітканна нитка. Місце, де основна нитка проходить над пітканною, називається основним перекриттям, а те, де пітканна нитка проходить над основною - пітканним перекриттям. Перекриття можуть по-різному чергуватися, створюючи відповідний малюнок переплетення. Малюнок переплетення тканини, що повторюється, називається раппортом.

Для зображення переплетення використовують папір у клітинку. Там, де основне перекриття, клітинку замальовують, де пітканне - вона чиста (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Малюнки переплетення тканин

Усі ткацькі переплетення поділяють на чотири класи:

- головні або прості (полотняне, саржове, атласне, сатинове);

- складні (багатошарові, мішковинні, петельні, ворсові, ажурні);

- дрібноузорчасті (репс, саржа посилена, рубчик, вафелька та ін.);

- крупноузорчасті (жакардові, складні узори).

Тканина, вироблена на ткацькому верстаті, називається суровою. У такому вигляді її використовують рідко. Основна маса тканин облагороджується, тобто піддається опорядженню.

Технологічний процес опоряджувального виробництва включає в себе декілька переходів. Для кожної тканини він залежить від її характеристики і призначення. Проте у будь-якому випадку, кожне опоряджувальне виробництво поділяється на основне і допоміжне.

Основне виробництво включає такі операції технологічного процесу:

1. Підготовка сурових тканин до фарбування і друкування. Цей процес включає декілька переходів. Спочатку сурові тканини на складі приймають із ткацьких фабрик, проводять контроль і встановлюють процент браку, підбирають партії. Далі проводять обпалювання, мета якого видалити із поверхні тканини кінчики волокон і вузлики. Для цього застосовують спеціальні машини, де швидкість руху тканин 50 - 250 м/хв. Після обпалювання проводять розшліхтування, тобто видалення із тканини шліхти. Для цього тканину просочують розчином сірчаної кислоти або лугу при температурі 30^Ю°С, залишають на 12-18 год. і промивають водою. Для видалення залишків крохмалю, воскоподібних, жирових, пектинових та азотомістких речовин тканини відварюють. Після вибілювання тканина готова до випуску або направляється на наступні операції.

2. Фарбування тканин. Це процес, при якому тканині надають забарвлення відповідного кольору шляхом нанесення барвників і їх фіксації. Для покращення якості тканин, при фарбуванні використовують допоміжні матеріали, так званні поверхнево-активні речовини. Процес фарбування проводять на спеціальних машинах.

3. Друкування тканин. Це нанесення на тканину барвника у вигляді малюнка, тобто багатоколірне зображення окремих ділянок тканини. За своєю суттю хімічні процеси, що протікають при фарбуванні і друкуванні, подібні. Проте, для нанесення барвника методом друкування, потрібні відповідні умови й обладнання. Малюнок повинен мати чіткі границі, окремі елементи малюнка повинні щільно прилягати один до одного, без просвітів.

Асортимент швейних виробів

Швейна промисловість у структурі легкої промисловості України посідає друге місце. За чисельністю зайнятих працівників вона є найбільшою серед інших галузей легкої промисловості.

До швейних виробів належать: одяг (побутовий і виробничий); предмети домашнього вжитку; технічні вироби і спорядження.

Одяг виник як засіб захисту тіла людини від різних дій навколишнього середовища (спека, холод, волога, пил та ін.). Сьогодні одягом називають різні предмети із матеріалів рослинного, тваринного і штучного походження, що захищають людину від несприятливих дій середовища, підтримують нормальний здоровий стан організму і служать прикрасою. Одяг є одним з елементів матеріальної культури людини. Зміна форм одягу проходить на кожному історичному етапі розвитку суспільства. Такі зміни відображають вимоги суспільного ладу, розвитку техніки, національної культури, особливостей побуту, художні смаки, традиції людей.

Побутовий одяг - це одяг для носіння в різних побутових і громадських умовах. Його поділяють на повсякденний, святковий, домашній, спортивний. Крім того, є верхній одяг, натільна білизна, корсетні вироби, пляжний одяг, головні убори.

За видами одяг характеризується наступними ознаками: назвою (пальто, куртка, плащ); статтю; віком; сезонністю (зимовий, літній, демісезонний, позасезонний та ін.); призначенням (робочий, вихідний, парадний). Кожен вид одягу має різновиди.

Виробничий одяг служить для носіння у виробничих умовах. Він поділяється на:

- спеціальний - виробничий одяг для захисту від дії небезпечних і шкідливих виробничих факторів (плащі, куртки, штани, костюми, халати, фартухи, головні убори);

- санітарний - одяг для захисту предметів від працюючого і працюючого від загальних виробничих забруднень;

- формений - одяг для військовослужбовців, робітників спеціальних відомств, транспорту, учнів.

Асортимент швейних виробів постійно поновлюється, що пов’язано із покращенням якості сировинної бази швейної промисловості. Вимоги до сучасного одягу визначаються рівнем його якості, що здійснюється шляхом порівняння показників якості моделі з базовими показниками, які фактично досягнуті у цій галузі.

Основні етапи виготовлення швейних виробів

Виробничий процес виготовлення одягу складається із таких етапів:

1. Створення моделей, розробка конструкцій і технічної документації.

2. Підготовка матеріалів до розкроювання і розкрій.

3. Пошиття виробів і їх опорядження.

Послідовність виробничого процесу визначається технічною підготовкою виробництва. Система технічної підготовки виробництва включає розробку технологічної і технічної документації на весь процес виробництва виробів і підготовку засобів технологічного оснащення.

Перед початком запуску нової моделі у виробництво експериментальний цех повинен мати її зразок, лекала всіх розмірів у повному комплекті і технічну документацію. Технічна документація включає: малюнок моделі, її прейскурантний номер і дату затвердження художньою радою; специфікацію деталей; рекомендовані матеріали верху, підкладки і фурнітури; основні вимоги до розкроювання і пошиття; табель вимірів лекал і готового виробу; дані про площу лекал деталей верху, підкладки і докладу виробу; норму витрати тканини на виріб і мініатюрні зарисовки розкладок лекал із зазначенням міжлекальних відпадків (%).

На кожну нову модель виготовляють зразки (або невеликі дослідні партії). При цьому кінцево уточнюють конструкцію моделі і технічні умови її розкроювання і пошиття. За розробленими і уточненими кресленнями деталей крою виготовляють лекала (шаблони), спочатку на середній розмір, а потім на решту виробів.

Одяг в процесі його виготовлення на швейному підприємстві проходить через експериментальний, підготовчо-розкрійний і швейний цехи.

В експериментальному цеху відтворюють моделі одягу за взірцями Будинку моделей для показу на ярмарку оптової реалізації. Взірці моделей, розписані торговельними організаціями оптової реалізації одягу, є взірцями для випуску виробів у масовому виробництві. В цьому цеху займаються підготовкою моделі до запуску у виробництво.

В підготовчому відділенні приймають і зберігають тканини, перевіряють їх якість і розміри, підсортовують, підбирають в настили, наносять малюнок елементів крою на верхніх полотнах настилів.

В розкрійному відділенні настеляють настили тканин (8-200 полотен), розсікають настили на частини, вирізають деталі виробу, контролюють якість крою, комплектують деталі крою.

У швейному цеху вироби шиють. Цей процес здійснюється на технологічних потоках. Потоки можуть бути одно- і багатофасонні, одно- і багатоасортиментні. Деталі одягу з’єднують ниточним, клеєвим, зварним і комбінованим методами.

З урахуванням структури швейного виробництва, машини та обладнання можна поділити на: машини для технічної підготовки виробництва; розкрійні машини; машини для процесів з’єднання деталей виробів; машини для процесу формування; машини для опорядження.

Обладнання для технічної підготовки - це, насамперед, пристрої для розмноження (градуювання) лекал, для розмноження і підготовки конструкторських матеріалів, для складання технологічних схем тощо. Для цього застосовують копіювальні кільця, кругові градуювальні пристрої, пристрої для розмноження лекал, пантографи (для зменшення деталей крою), оптичні пристрої і системи (для одержання малюнків розкладок лекал), телевізори, спеціальні пристрої для визначення браку в матеріалі (різновідтінності та ін.), настилаючі машини (для настилання тканин, натягування їх при настиланні, вирівнювання країв), затискуючі пристрої, маркери (для розмічування виточок, кишень, петельок тощо).

Розкрій тканин проводять розрізанням ножицями, ножем, пилениям, вирубуванням. Ножиці бувають ручні та електричні (розрізують до 3-5 полотен). Машини для розкроювання тканин -різних конструкцій і принципу роботи - з прямим ножем, з обертовим ножем, дисковим, стрічковим. Є стрічкові розкрійні машини. Машини для розкроювання - стаціонарні і пересувні. Існують некласичні способи розкрою - стисненим повітрям, електроіскрою, лазером, плазмою, водою та ін.

Для з’єднання деталей виробу найчастіше застосовують швейні машини. Вони бувають різними за конструкцією і призначенням. Є машини побутові, для промисловості, для ремісничих виробництв, машини неавтоматичної і напівавтоматичної дії, важкі, середні, легкі. Залежно від виконуваних операцій - змітуючі, окантовочні, вишивальні, запошивочні, обметувальні, для ажурної строчки та ін.

З метою підвищення продуктивності праці, зниження витрат часу на з’єднувальні операції і поліпшення якості оброблюваних деталей у швейних цехах використовують засоби малої механізації - лінійки, обмежувальні лапки, пристрої для підгинання країв деталей, для оброблення відкритих зрізів тощо.

Обладнання для волого-теплової обробки може мати електричний, електропаровий і паровий нагрів. Розрізняють п’ять основних груп обладнання для волого-теплової обробки: універсальне пресове обладнання; спеціальне пресове обладнання; гладильні столи; праски; допоміжне обладнання.

Використання пресів дає змогу механізувати найбільш трудомісткі операції, поліпшити якість обробки, підвищити продуктивність. Преси обладнано спеціальними подушками, між якими обробляють деталі або вироби. Форми подушок різні. Кожен прес має дві подушки - верхню і нижню.

В опоряджувальному відділенні застосовують машини для фіксації, дублювання (склеювання великих поверхонь), для виготовлення плісе та інших операцій.

Для розвитку текстильної промисловості в Україні, можна запропонувати наступні заходи:

1) Захист українського виробника.

Більшість країн світу імпортує ті товари, яких не має на власному ринку. Крім того, встановлюються квоти на імпорт таких товарів, які виробляються в країні. У нашій країні існує нагальна потреба в розробці таких законів.

2) Орієнтація виробництва текстильного одягу на громадян з середнім рівнем доходів.

Оскільки дешева продукція користується попитом у населення. То існує конкуренція з боку дешевих товарів із Турції, Китаю. У вітчизняної продукції з’явився ще один конкурент - одяг “Секонд хенд” (тільки минулого року він займав об’єм ринку, який дорівнює приблизно 51,000 тонам або Euro 120 млн. Імпорт “Секунд хенд”: здебільшого (80%) завозиться з Західної Європи. Як наслідок цього бачимо, що “Секунд хенд” став важливим фактором спаду продажів українських виробників, навіть на внутрішньому ринку.

3) Повернення на свій внутрішній ринок та закріплення на ньому.

4) Співпраця з міжнародними фірмами на таких умовах, які б забезпечували отримування прибутку і нашому виробнику і іноземній фірмі.

5) Українські підприємства мають розробити маркетингову стратегію своєї поведінки на ринку.

5) Підвищення фінансової обізнаності робітників сектору.

Для нормальної роботи текстильній галузі, потрібні інвестиційні ресурси.

ЛЕКЦІЯ 6. Техніка і технологія металургійної промисловості

Анотація

Загальні відомості про метали і металургію. Способи виробництва металів і сплавів. Технологія доменного процесу. Продукція доменного виробництва. Технологічні процеси виробництва сталі. Технологічні процеси виробництва кольорових металів. Продукція металургійної промисловості, її характеристика, області ефективного використання. Структура та особливості протікання технологічних процесів одержання чавуну, сталі, алюмінію, їх техніко-економічні показники. Шляхи підвищення якості і зниження собівартості металопродукції. Основні пріоритетні напрямки розвитку та вдосконалення технологій металургійної промисловості.

План лекції

6.1. Загальні відомості про метали і металургію.

6.2. Способи виробництва металів і сплавів.

6.3. Технологія доменного процессу.

6.4. Продукція доменного виробництва

6.5. Технологічні процеси виробництва сталі.

6.6. Технологічні процеси виробництва кольорових металів.

Більшість елементів таблиці Мендєлєєва – метали. Деякі метали вико-ристовуються в технічно чистому виді. Наприклад: залізо, алюміній, мідь – в електротехніці, радіотехніці, електроніці, гальванотехніці.

Деякі з них, такі як тантал, ніобій, гафній, цирконій використовуються в надчистому вигляді – в приладобудуванні, атомній енергетиці, обчислю-вальній техніці.

Але більш поширене застосування мають металеві сплави, яких налічується десятки тисяч марок. Найбільшого промислового застосування набули сплави заліза. Їх називають чорними металами. До них належать: чавун, сталь і феросплави.

Чорні метали є головними конструкційними матеріалами в машино-будуванні та будівельній індустрії.

Усі інші метали і сплави відносять до групи кольорових. Їх виробляє кольорова металургія.

Кольорові метали прийнято поділяти на легкі (щільність до 3г/см³) і важкі. Виділяють також благородні (золото, платина) і рідкоземельні метали (ніобій, гафній). Серед кольорових металів велике промислове значення набули мідь, алюміній, магній, свинець, цинк, олово, титан.

Вартість кольорових металів значно вища (в середньому на порядок) ніж вартість чорних металів.

Як чорна, так і кольорова металургія обіймає деякі види підготовки сировини (іноді збагачення руд), процеси отримання металів, очищення їх (рафінування), виготовлення сплавів, виробництво прокату.

Залежно від виду енергії, яка використовується в основних процесах, розрізняють пірометалургію і гідрометалургію.

В пірометалургії метали і сплави отримують і рафінують при високих температурах за рахунок згоряння палива або електронагрівання.

В гідрометалургії метали отримують із руд шляхом вилужування і виділення із розчинів без нагрівання до високих температур.

Основними вихідними матеріалами чорної металургії є чавун і сталь. Це сплави заліза з вуглецем з незначними домішками марганцю, кремнію, фосфору і сірки. Найбільший вплив на властивості чорних металів має вуглець. Сплав, що містить до 2,14% вуглецю називають сталлю, сплав з більшим вмістом вуглецю, називають чавуном.

На сучасних комбінатах чорної металургії застосовується трьохстадійна схема виробництва сталі:

- перша стадія – виробництво чавуну (доменний цех);

- друга – переплавка чавуну в сталь (сталеплавильний цех);

- третя – виробництво стального прокату (прокатний цех).

Сталеплавильних і прокатних цехів на металургійному комбінаті може бути декілька. Деякі комбінати мають у своїй структурі цехи по виготов-ленню феросплавів, які використовують як добавки при виплавці легованих чавунів і сталей.

Метали та сплави отримують різними способами. Найчастіше використовують пірометалургійний (від грецьк. «піро» - вогонь і металургія).

1. Пірометалургійний спосіб. За цим способом виробництво металів і сплавів грунтується на використанні теплової енергії, яка виділяється в процесі згоряння палива або протікання хімічних реакцій у сировині. Під час згоряння палива виділяється теплова енергія й утворюється СО. Теплову енергію використовують для розігрівання і розплавлення сировини, а СО - для відновлення металів із їх сполук (оксидів). Пірометалургійним способом отримують чавуни у домнових печах, сталі у мартенівських печах тощо.

2. Електрометалургійний спосіб. У процесі електрометалургійного способу метали та сплави отримують у дугових, індукційних та інших типах електричних печей. В електричних печах сировину нагрівають до вищих температур, ніж у ході пірометалургійного способу. Сировина плавиться дуже швидко.

3. Плазмовий спосіб. Суть плазмової металургії полягає в тому, що за температури 10000°С оксиди металу перетворюються на плазму з певним ступенем йонізації. Оскільки енергія йонізації атомів металів менша від енергії йонізації атомів кисню, то в такій плазмі атоми металу йонізуються, а атоми кисню залишаються нейтральними. З отриманої суміші за допомогою магнітного поля вилучають йони металу. У плазмових печах отримують вольфрам, молібден, синтезують карбіди титану тощо. Цей спосіб використовують для отримання дуже якісних металів і сплавів.

4. Хіміко-металургійний спосіб. Цей спосіб поєднує хімічні і металургійні процеси. Таким способом виробляють титан: з титанової руди отримують чотирихлористий титан (ТіС1₄), який відновлюють за допомогою магнію (Мg).

5. Гідрометалургійний спосіб. За цим способом метали з руд, концентратів і відходів виробництва вилучають за допомогою розчинників. Потім з цих розчинів електролізом отримують метали. Так виробляють і рафінують кольорові метали: мідь, цинк, нікель, кобальт, хром, срібло, золото тощо. Виробництво металів гідрометалургійцним способом складається з таких стадій: підготовлення руди до розчинення; розчинення руди або концентрату у розчиннику; очищення отриманого розчину від шкідливих для електролізу домішок; електроліз.

6. Порошкова металургія. Цей спосіб поєднує процеси, унаслідок яких виготовляють порошки металів і неметалевих сполук, з яких пресуванням (для надання форми і розмірів) із подальшим спіканням виготовляють вироби (заготовки, деталі тощо).

7. Космічна металургія. Виробництво металів і сплавів у космосі називають космічною металургією. Оскільки в космосі не діють сили тяжіння, то плавлення металів і отримання сплавів проводять без тиглів (нім. «Тіеgеl від грецьк. - сковорода, каструля). Під дією сили поверхневого натягу розплав набуває форми кулі й вільно зависає в просторі. Використовуючи електромагнітне поле, розплаву можна надати довільної форми.

За умов космосу компоненти сплавів добре перемішуються. У разі невагомості гази добре розчиняються в розплавах, а після кристалізації отримані сплави мають вигляд «губки» з рівномірно розподіленими комірками заповненими газом. Такі сплави називають металогазами. Ці сплави надзвичайно легкі, наприклад сплав, який складається з 87% газу та 13% сталі, плаває на воді як коркове дерево. Металогази дуже перспективні для літако- та ракетобудування, а також для космічної техніки.

Заслуговує на увагу також технологія отримання композиційніх волокнистих матеріалів і виробів литтям. За земних умов отримати якісні вироби з цих матеріялів неможливо.

Великі можливості відкриває космічна металургія для отримання надчистих сплавів з рівномірним (наперед заданим) розподілом домішок, що важливо в процесі виробництва напівпровідникових матеріалів. Отримані напівпровідникові матеріали можуть бути використані також у процесі розв’язання проблеми енергетики.

Крім описаних способів отримання металів і сплавів існує електро-променевий спосіб та інші.

Вихідні матеріали доменного процесу. Найбільш поширеними вхідними матеріалами при виробництві чавуну є руди, паливо і флюси.

1. У чорній металургії застосовують такі рудні матеріали:

звичайний залізняк Fe₂О₃ містить 50-66% заліза. Його супроводжують пусті породи, найчастіше кварцит SiO₂_.Чистий гематит (після збагачення) вміщує 70% заліза; магнітний залізняк Fe₃О₄ – 50-70% заліза; бурий залізняк Fe₂О₃*nH₂O – 30-50% заліза; шпатовий залізняк FeCO₃ – 30-40% заліза. У невеликих кількостях використовують також марганцеві руди MnO₃, MnO_2,Mn₂O₃_.

Окрім перелічених руд, у доменному процесі використовують такі високопродуктивні напівфабрикати, як офлюсований агломерат і офлюсовані окатиші. Використовують також прокатну окалину, металобрухт та колошниковий пил.

2. Паливо. Звичайне кам’яне вугілля добре горить при відсутності протягів. А в доменній печі завжди існують протяги, бо там застосовують повітряне або кисневе дуття. Тому для доменного виробництва кам’яне вугілля не придатне. У якості палива у доменному виробництві застосовують кокс, який отримують на коксохімічних заводах у вигляді міцних пористих кусків, що мають високу питому теплоту горіння і не згасають навіть при великих протягах. Для зменшення витрат коксу в доменну піч вдувають також природний газ, мазут, вугільний пил.

3. Флюси. Флюси – це речовини мінерального походження, які вводяться в доменний процес з метою полегшення відділення пустої породи від металу, сплавлення пустих порід і шкідливих домішок і утворення шлаку. Основним флюсом доменного процесу є вапняк CaCO₃.

Вхідні продукти у певному процентному співвідношенні, що призначені для завантаження у піч, називають шихтою. Шихту завантажують у піч періодично, порціями, які називають колошами. Приблизне співвідношення компонентів в одній колоші таке: три вагонетки рудного металу плюс дві вагонетки палива плюс одна вагонетка флюсу.

Колошу завантажують у піч через колошник, який розташований у верхній її частині. Чавун варять у печах-домнах, які є складовою частиною одного з елементів технологічної системи виробництва чавуну.

Технологічна система, схему якої зображено на рис. 1, складається з шести елементів. В агрегаті кожного елемента відбуваються певні фізико-механічні або фізико-хімічні процеси, внаслідок яких сировина перетворюється на чавун.

Руда

Флюси

Домений газ

Шлак

Чавун

Паливо

Рис. 6.1. Спрощена схема технологічної системи виробництва чавуну:

1 – подрібнення руди вальцями або у млинах, 2 - сортування руди за розмірами на решетах і ситах, 3 – збагачення руди промиванням водою, гравітацією, магнетацією, флотацією у спеціальних машинах-сепараторах, 4 - грудкування на грануляторах, 5 - виготовлення офлюсованого агломерату на агломераційних машинах, 6 – плавка чавуну

Доменна піч – це спеціальна металева споруда, обкладена всередині вогнетривкою цеглою. Вона складається (зверху вниз) з колошникового устрою, шахти, розпару, заплічників і горна.

Рис. 6.2 – Схема роботи доменної печі

1 – вагонетка для подачі колош із бункера, 3 - льотка для випускання чавуну, 4 – горн, 5 - фурма для вдування повітря під тиском, 6 – заплечики, 7 – розпар, 9 – приймальна воронка засипного аппарату, 10 - малий конус, 11 – чаша, 12 - великий конус, 13 – колошник, 14 - шахтапечі, 18 - льотка для випускання шлаку.

Домна працює за принципом зустрічних потоків: шихта рухається згори вниз, а гарячі потоки газу, який утворився внаслідок згоряння палива, - назустріч, тобто знизу вгору.

Чавун випускають із горна через чавунну льотку через кожні 4-8 годин, шлак через шлакову льотку – через 30-40 хвилин.

Доменна піч працює безперервно протягом 5-6 років. Потім вона зупиняється на капітальний ремонт, при якому повністю замінюється футерівка. Для цього необхідно 4-6 місяців. Після ремонту піч просушують і задувають за спеціальною технологією.

Період безперервної роботи печі називають кампанією. В період кампанії за її температурним режимом стежать радіоактивні давачі.

Доменне виробництво – високоавтоматизоване.

Найпотужнішу у світі доменну піч протягом доби обслуговує 4 бригади по 25 чоловік. Тривалість робочої зміни однієї бригади – 6 годин. Керує роботою печі диспетчер, який знаходиться за пультом управління, прилади на пульті (близько 400) висвітлюють усі показники роботи печі.

Для безперебійної роботи довкола печі на подвір’ї розташовані обслуговуючі служби: рудний двір, підйомні та завантажувальні механізми, ливарні двори, нагрівачі повітря (каупери), вітродувні машини, машини (гармати) для закриття та відкорковування льоток. Різноманітні прилади та пристрої для контролю роботи і управління процесами.

Основні процеси, що відбуваються в доменній печі. В доменній печі відбуваються такі процеси:

а) горіння палива:

C + O₂ ® CO₂ + Q;

CO₂+ С ® 2CO - Q.

б) відновлення заліза:

1) окисом вуглецю:

3Fe₂O₃ + CO ® 2Fe₃О₄ + CO₂ + Q;

Fe₃O₄+ С ® 3Fe O + СО₂- Q;

FeО + СО ® Fe + СО₂+ Q.

2) воднем:

Н₂О + С ® Н₂+ СО;

(вода є у складі мінералів і в повітрі дуття)

3Fe₂O₃ + Н₂® Fe₃О₄ + Н₂ О + Q;

Fe₃O₄+ Н₂® 3Fe O + Н₂О - Q;

Fe О + Н₂® Fe + Н ₂О - Q.

Оксидом вуглецю і воднем відновлюється 60-80% заліза. Таке відновлення називають непрямим відновленням. Решта заліза відновлюється твердим вуглецем в зоні розпару при температурі 1700⁰С.

Fe О + С ® Fe + СО - Q.

Відновлення за такою реакцією називають прямим.

Доменна піч працює найбільш ефективно, якщо відбувається, як пряме, так і непряме відновлення, а це в значній мірі залежить від температури повітря, що вдувається в доменну піч.

в) насичення заліза вуглецем:

3Fe + 2СО ® Fe₃С + СО₂;

або3Fe + С ® Fe₃С.

Карбід заліза Fe₃С може розчинятись у залізі. В розчинному стані можуть також знаходитись у незначних кількостях марганець, кремній, форсфор та сірка. Уся ця суміш і називається чавуном.

г) шлакоутворення

FeS + СаО + С ® Fe + СаS + СО,

СаS – це і є шлак.

1. Переробний чавун, тобто такий, що йде на переробку в сталь. Марки П1 і П2. Це так звані білі чавуни, тому що на зламі вони мають сріблясто–білий колір. У білому чавуні весь вуглець знаходиться в складі карбіду заліза Fe₃С.

2. Ливарний чавун. Після застигання перетворюється в чушки, які відправляють на машинобудівні заводи, де в ливарних цехах їх розплавляють, заливають у спеціальні форми і отримують виливки, що служать заготовками при виговленні багатьох деталей машин.

Ливарні чавуни називають ще сірими. На зламі сірі чавуни мають сірий колір. Сірий чавун відрізняється від білого підвищеним вмістом кремнію і меншим вмістом сірки. Окрім того у сірому чавуні більша частина вуглецю знаходиться у вигляді графіту. Завдяки цьому ливарні чавуни мають високі ливарні якості.

3. Феросплави. Феросплави – це чавуни з підвищеним (більше 10%) вмістом одного або декількох легуючих елементів. Наприклад: марганцю, кремнію, хрому та ін. На Україні виробляють феромарганець, який у вигляді чушок поставляють на машинобудівні заводи, а також продають за кордон.

Металургія України випускає: переробного чавуну – 85-90%, ливарного – 9-12%. Феросплави складають менше 1%.

4. Доменний газ. Містить у собі СО, Н₂, N, СО₂. Він має високу теплоту згорання. Використовується в нагрівачах повітря, яке вдувають у доменну піч, а також для нагрівання коксових батарей у якості палива. Перед застосуванням доменний газ очищують від пилу, який потім застосовують при виготовленні агломерату.

5. Шлак. Шлак із доменної печі по жолобу стікає в ківш. Потім його гранулюють струмом повітря або пари над водяним басейном.

Шлак потім використовують у будівництві для виготовлення цементу, шлакобетону, шлакової цегли, шлаковати та ін.

Сировина для виробництва сталі. Сировиною для виробництва сталі є переробний чавун, скрап, флюси, окиснювачі та легуючі елементи (у процесі виробництва легованих сталей).

Основу шихти складають чавун (80%) і скрап. Вони становлять понад 90% шихти.

Джерелом теплової енергії, необхідної для розплавлення шихти, є паливо (мазут, природний, домновий і коксовий гази, кам’яновугільний пил тощо). Для отримання теплової енергії крім палива використовують також хімічну, електричну та інші види енергії.

Вибір сировини, її підготовлення до плавлення, а також вибір сталеварного агрегату, з яким пов’язано спосіб отримання сталі, істотно впливають на якість і собівартість сталі.

Основне призначення переробки чавуну в сталь – це зниження вмісту в ньому вуглецю, кремнію, марганцю і фосфору шляхом окислення і переводу їх у шлак або гази. Вуглець чавуну, з’єднуючись з киснем, перетворюється на газ СО і звітрюється. Інші домішки перетворюються у шлак. Існує три основних способи отримання сталі: конверторний, мартенівський і електроспосіб.

Конверторний спосіб отримання сталі. Виплавка сталі, яка здійснюється в спеціальних печах-коверторах отримала назву конверторної технології (рис. 6.3).

Рис.6.3. Схема кисневого конвертера

Схема кисневого конвертера: 1- льотка для виливання сталі, 2 - вогнетривка доломітова цегла, 3 – фурми для подачі кисню, 4 – шихта.

В конвертор спочатку завантажують скрап (металевий лом), потім заливають рідинний чавун (при температурі 1300 С⁰), засипають вапно, залізну руду і окалину. Потім здійснюють продувку технічним киснем під тиском 1,6 – 1,8 МПа. Під час продувки кисень окислює домішки. Реакції окислення протікають дуже швидко, з виділенням великої кількості теплоти. Температура в конверторі підвищується до 2500С⁰. Після продувки сталь готова. Її випускають.

На 1 т розплаву протягом 1 хв. витрачається 1,8-4 м³ кисню. Залежно від об’єму конвертера час продування киснем становить 1,5-25 хв.

Завантаження печі триває 5 хвилин, продувка 12...20 хвилин, взяття проб – 6 хв., виливка сталі і шлаку – 5...10 хв. На весь цикл витрачається 35...40хв. Це найбільш продуктивний і найдешевший спосіб виплавки сталі. Але якість сталі невисока. Конверторна сталь йде в основному на невідповідальні будівельні конструкції.

Конверторним способом виплавляють біля 20% сталі.

Виробництво сталі в мартенівських печах. Спосіб виробництва сталі в мартенівських печах є універсальним з точки зору складу шихти. Але він менш продуктивний. Сталь - більш якісна, ніж конверторна. Використовується в основному у машинобудуванні.

По виду вихідних матеріалів відрізняють декілька видів плавки:

- скрап процес – плавка на твердому чавуні і металевому ломі;

- рудний процес – плавка на рідкому чавуні з добавкою руди для окис-лення;

- скрапрудний процес – плавка на рідинному чавуні, скарпі і руді.

Рис.6.4 Схема однованної мартенівської печі

1 – ванна, 2 – склепіння, 3 – плавильний простір, 4 – вікна ванни, 5 – регенератори для нагрівання повітря та палива.

Усі ці процеси здійснюють у полум’яних печах. Паливом для мартенівських печей є природний газ або мазут, які подаються у плавильний простір через паливні головки. При згоранні палива в печі виникає факел з температурою 1800-1900С⁰. При цьому тверді складові частини розплавляються. В цей час відбувається процес окислення домішок і вони переходять у шлак.

Головний процес, який протікає в мартенівський печі – це кипіння металу, що відбувається внаслідок окислення вуглецю.

Тривалість однієї плавки – 6-10 годин.

Ємкість мартенівських печей – 180-600 т.

Мартенівським способом виплавляють близько 70% сталі.

Виробництво сталі в електропечах. Цей процес найбільш досконалий. Він дозволяє отримувати сталь найвищої якості, яка використовується у машинобудуванні для особливо відповідальних деталей. Цим способом виплавляють близько 10% сталі. Разом з цим, цей спосіб найбільш дорогий.

Існує два види печей для плавки – єлектродугові та індукційні.

В дугових печах в якості шихти використовують металевий скрап (відходи металургійного, ковальського і прокатного виробництва, сталевий брухт) – 90%, рідинний чавун – 5-10%, окатиші – до 5%, вапно – 1-2%.

Між графітовими електродами і скрапом виникає електродуга. Температура у зоні дуги сягає 4000С⁰.

При електроплавці широко застосовують продування киснем (особливо при виплавці легованих сталей).

Тривалість плавки – 3-6 год., а з продувкою – 2-4 години.

Ємкість дугових печей коливається від 1,5 до 250т.

Індукційні печі мають ємкість від 60кг до 25т. Температура у цих печах підвищується завдяки дії індукційних струмів, що виникають навколо індуктора при проходженні змінного струму. В індукційних печах переробляють чисті шихтові матеріали точно заданого складу. При цьому способі переважно виробляють високоякісні леговані сталі, очищені від домішок. Але повністю позбавитись домішок практично неможливо. Тому для отримання очищених сталей застосовують вакуумування сталі, при якому сталь майже повністю звільняється від водню, азоту, сірки та фосфору.

Розливка сталі. Виплавлену в тих чи інших печах сталь випускають у ківш, із якого її розливають у виливниці для отримання зливків. Іноді розливку сталі здійснюють під вакуумом, при якому сталь дегазується і рафінується.

Розливку сталі у виливниці залежно від маси зливка здійснюють зверху або знизу. Крім того, використовують також безперервну розливку.

Виливниці виготовляють із жаростійкого чавуну. Маса зливка може коливатись від 10т до 100т.

Розливку сталі зверху використовують для отримання великих зливків. Це простий і дешевий спосіб, але якість зливка невисока.

Розливку знизу (сифонна розливка) використовують для отримання дріб-них і середніх за масою зливків. Для цього сталь випускають з ковша в центральний стояк, звідки вона по ливниковим каналам заповнює знизу одночасно декілька виливниць (від двох до восьми). Зливки у цьому випадку більш якісні, оскільки виливниці заповнюються повільно.

Найбільш прогресивним є спосіб безперервної розливки сталі, при якому зовсім немає потреби у виливницях. Струмінь сталі при виході з ковша охолоджується, переходить у твердий стан, обтискається валками і одразу перетворюється в прокат. Винахід цього способу належить СРСР. Але першими застосували його японці, потім американці і лише після цього – ми.

Але повернемось до зливків.

Зливок має певну будову. Він неоднорідний за якістю, бо застигання металу в ньому відбувається неодночасно.

Найбільш якісна сталь – на периферії зливку, де має місце дрібно-зерниста структура. У середині зливка – структура крупнозерниста. Можуть утворюватись пухкості, а у верхній частині – навіть усадочні раковини. Потім верхню частину зливка (~15 % за масою) відрізають автогеном і знову пускають у переплавку.

У подальшому гарячі зливки направляють у прокатний цех для виготовлення прокату. І лише 10% зливків охолоджують і направляють на машинобудівні заводи, де з них в ковальських цехах кують заготовки крупногабаритних деталей, або переплавляють для виготовлення сталевого лиття.

Прокатка сталі. Приблизно 90% всієї виплавленої на металургійних комбінатах сталі перетворюють у прокат.

Прокатка здійснюється у прокатних цехах з допомогою прокатних станів. Основними елементами прокатного стану є валки, які можуть бути гладкими, або профільними. З допомогою гладких валків шляхом багаторазового прокатування зливка отримують листовий прокат (листи, штаби, стрічки) товщиною від 100 до 0,1 мм.

З допомогою профільних валків отримують профільний прокат різного поперечного перерізу. Це круглі, квадратні, шестигранні, труби, кутники, рейки, швелери, таври, двутаври та інші спеціальні профілі.

В кінці потокової лінії листи обрізають до певних розмірів за стандартом. Профільний прокат розрізають на куски певної довжини, теж за стандартом. Частіш за все довжина профільного прокату дорівнює 6 метрам. Але можуть бути і інші довжини.

Існують також волочильні стани з допомогою яких виготовляють дріт різних діаметрів.

Штаби, стрічки і дріт закручують у рулони.

Прокат поступає:

- на машинобудівні підприємства для виготовлення з нього заготовок деталей машин і металевих конструкцій;

- на підприємства будівельної індустрії – для виготовлення різнома-нітних будівельних конструкцій і використання у якості арматури при виготовленні залізобетону.

Вивчення цього питання необхідно розпочати з ознайомлення з електрохімічним методом відновлення металів. Після цього слід зупинитися на розгляді технологій електрохімічного добування алюмінію із алюмінієвих руд, міді з сульфідних руд, магнію з карналіту.

Розглядаючи виробництво алюмінію, необхідно звернути увагу на те, що до алюмінієвих руд належать боксити, нефеліни, апатити, алуніти, а алюміній знаходиться в них у вигляді глинозему АІ₂О₃ або гідроксидів Аl(ОН)з та АlО(ОН). Далі слід зупинитися на розгляді технологічного процесу виробництва алюмінію, який складається з трьох етапів:

- одержання глинозему з алюмінієвих руд;

- електроліз розплавленого глинозему;

- одержання первинного алюмінію та його рафінування.

На першому етапі для з одержання глинозему застосовують технологію вилуговування. Для цього подрібнений боксит піддають дії концентрованим розчином лугу NaOН:

АlО(ОН) + NaОН = NaАІО₂ + Н₂О;

АІО(ОН)з + NaОН = NaАІО₂ + 2Н₂О.

При цьому добре розчинний алюмінат натрію NaАlO₂ переходить у розчин, а домішки (оксиди заліза, титану тощо) випадають у осад. Потім алюмінат натрію NaАlO₂ розкладають і одержують гідроксид алюмінію АІ(ОН)з, при прожарюванні якого утворюється глинозем:

2АІ(ОН)з = АІ₂О₃ + ЗН₂О,

На другому етапі утворений глинозем розчиняють у кріоліті - флориді алюмінію і натрію Na₃АlF₆, і піддають електролізу в електролізерах (рис. 4.8), де при проходженні струму (4,0-4,5 В, 75-150 кА) електроліт нагрівається до температури 950°С і частково у вигляді кірки відкладається на стінках електролізера та навкруги анодів. На неї періодично насипають чергову порцію глинозему. При цьому катіон Аl³⁺ розряджається на катоді - дні ванни - і утворює рідкий алюміній, а аніон О^2-- на аноді.

Дисоціація кріоліту і глинозему проходить за такими реакціями:

NaAlF₆ = 3Na⁺ + АlF₆^-;

2Аl₂О₃= ЗАl³⁺ + ЗАlO₂^-;

АlO₂^- = Аl³⁺+2О²-.

При цьому вуглець аноду окислюється до СО і СО₂. Рідкий алюміній раз в 1-2 доби зливають за допомогою сифона або вакуум-ковша. Продуктивність електролізера - близько 350 кг алюмінію на добу. Щоб добути 1т алюмінію, треба витрати 15-17 тис. кВт/год електроенергії.

Далі слід розглянути схему електролізера для виробництва алюмінію зображену на рис. 6.5.

На третьому етапі відбувається процес одержання первинного алюмінію та його рафінування. Рафінування алюмінію полягає в продуванні рідкого металу хлором протягом 10-15 хв. Утворюваний при цьому пароподібний хлористий алюміній АlСl₃ адсорбується на поверхні неметалевих домішок і вони спливають у вигляді шлаку. Хлор також сприяє видаленню розчинених газів (О₂, СО₂).

Рис. 6.5. Схема електролізера для виробництва алюмінію:

1 –аноди, 2 – шини, 3 – електроліт, 4 - сталевий кожух, 5 - катодна шина

Після рафінування та відстоювання протягом 30-45 хв алюміній досягає чистоти 99,5-99,85%. При більш високих вимогах до алюмінію з чистоти, його піддають ще й електролітичному рафінуванню. Такий алюміній має чистоту до 99,99%.

Продовжуючи розгляд технологій виробництва кольорових металів, слід розглянути технологію виробництва міді. Сировиною для виплавки міді є мідні руди. Мідь в них знаходиться у вигляді сірчистих сполук СuS, Сu₂S або СuFеS₂, оксидів СuО і Сu₂О, карбонатів. Поряд з міддю ці руди часто містять нікель, цинк, свинець, золото, срібло та інші метали.

Добувають мідь з сульфідних руд пірометалургійним способом. Технологічний процес виплавляння міді складається з чотирьох етапів: збагачення, випалу руди, виплавка напівпродукту - штейну, одержання чорнової міді. Для очистки від домішок чорнову мідь рафінують.

1. Збагачують мідні руди методом флотації, основаним на різному змочуванні водою сполук міді та пустої породи. У флотаційній машині подрібнена руда, вода та флотаційні реагенти (наприклад, смерекове масло) утворюють пульпу. Флотаційні реагенти адсорбуються на частинках руди у вигляді погано змочуваної водою плівки. При продуванні пульпи бульбашки повітря концентруються на поверхні цих частинок і піднімають їх наверх, утворюючи шар піни, а змочувана водою пуста юрода осідає на дно ванни. Після фільтрації та сушіння зібраної піни, утворюється концентрат із вмістом 15-35% міді.

2. Випалюють концентрат при 750-850°С в повітряній атмосфері з метою окислення сульфідів і зменшення вмісту сірки. Прогресивним є випал у "киплячому" шарі. Подрібнений концентрат завантажують у піч крізь вікно 3 (рис. 4.6). Знизу в піч каналом 2 через отвори в піддоні 1 поступає повітря. Тиск повітря встановлюється таким, щоб частинки концентрату знаходились в завислому ("киплячому") стані. Випалений концентрат "переливається" через поріг печі 5 у вигляді недогарка. Сірчисті гази, що відходять, очищають в циклонах 4 і направляють у сірчанокислотне виробництво.

3. Штейн виплавляють із концентрату в полум’яних відбивних
печах. Такі печі будують завдовжки 40 м і місткістю до 100 т шихти. Опалюють піч мазутом, пилом вугілля або газом. Максимальна температура в головній частині печі 1550°С поступово зменшується до хвостової частини до 1250 - 1300°С. Шихту завантажують вагонеткою крізь отвір в склепінні печі.

У процесі плавки відбуваються такі реакції:

2Сu₂S + 2СuS = 6Сu + 5О₂;

2Сu + FеS = Сu_2S + Fе;

СuО₂ + FеS = Сu_2S + FеО.

У результаті цих реакцій на піддоні печі скупчується розплавлений мідний штейн - сплав сульфідів Сu₂S і FеS, який містить 20-60% Сu, 10-60% Fе і до 25% S. Силікати заліза, що утворюються при плавці, розчиняють інші оксиди та спливають у вигляді шлаку.

4. Чорнова мідь утворюється при продуванні розплавленого штейну
повітрям у конвертері (рис. 6.6) - горизонтально розташованій посудині з
листової сталі завдовжки 5 - 10 м і діаметром 3 - 4 м, футерованій
магнезитовою цеглою. Повітряне дуття підводиться трубами 3 і подається
всередину конвертера 2 крізь 40 - 50 фурм 4, розміщених по його твірній.

Рис. 6.6. Випалювання рудного концентрату

Для заливання штейну в горловину 1 і виливання продуктів плавлення
конвертер повертають на роликах 5. Конвертування проходить за два періоди. У першому періоді (5 - 25 год) окислюються сульфіди заліза і міді:

2FеS + ЗО₂=2SО₂;

2Сu₂_S + ЗО₂ = 2Сu₂О + 2SО₂.

Оксид заліза FеО зв’язується флюсом - кремнеземом SіО₂ і виділяється в шлак 2FеО₂ SіО₂.

У другому періоді (2-3 год) окислюються сульфіди міді та відновлюється мідь:

2Сu₂_S + ЗО₂ = 2Сu₂О + 2SО₂.

Сu₂_S + 2Сu₂О = 6Сu + SО₂.

Рис. 6.7– Конвертер для одержання чорнової міді.

У другому періоді (2-3 год) окислюю

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Особливості територіальної організації підприємств текстильної промисловості	\|	Характерні особливості податку

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.061 сек.