Теми по индустриални технологии

2 Раздел. 

Основни сведения за индурстриалното 

производство.Основни суровини и материали.

2.1

 Основни материали образувани в индурстриалното 

производство.

2.1.1

(Тема 1)

 Квалификация на материалите

.

Тази   квалификация   се   определя   от   признака,   въз   основа   на   който   материалите   се 
причесляват към различни групи.
В   зависимост   от   агрегатното   си   състояние   биват   –   твърди   ,   течни   и   газообразни.В 
материалното   производство   преобладават   твърдите.Течните   материали   във   вид   на 
разтвори на киселини, основи и соли също се използват широко.Газообразните намират 
приложение   най   –   вече   във   високо   технологични   производства.Твърдите   материали 
имат  

кристален

  и  

аморфен   строеж

.

Кристалния   строеж

  представлява   правилно 

разположени   атоми   ,   йони   или   молекули   в   така   наречената   кристална   решетка.В 
материалите   с   аморфен   строеж   градивните   частици   са   в   хаотично   ,неподредено 
състояние.Материалите с кристален строеж са изградени от по – големи или по –малки 
кристални образования.Тяхната структура е 

поликристална

.Използват се и материали с 

хомогенен кристален строеж в целиян си обем.Това са така наречените 

монокристали

.

Отделните кристали имат плоски стени, които образуват правилни геометрични тела. 
Кристалните   решетки   биват  

атомни,   молекулярни   ,   йонни  

и  

метални

.   Атомната 

кристална   решетка

  се   изгражда   от   разположени   в   нейните   възли   атоми   ,свързани 

помежду си с общи електрони от най – външните им орбити.Ковалентните връзки са 
много   здрави.Всички   електрони   и   атомни   ядра   са   здраво   свързани   помежду 
си.Качеството им да притежават проводимост се държи на внесените атоми от други 
елементи.Такъв атом вграждащ се в решетката ,създава зона с недостиг на електрон и 
освобождава един излишен електрон.Здравите връзки определят механична твърдост на 
материала.Такава   напр.   е   структурата   на   диаманта.

Молекулярната   кристална 

решетка

  има   разположени   във   възлите   си   молекули.Връзките   между   тях   са 

сравнително   слаби.   Ако   молекулите   са   с   полярен   строеж   връзките   се   подсилват   от 
силите на електрическо взаимодействие. 

Йонната кристална решетка

 е характерна за 

съединения с йонен характер на молекулата.Във възлите на решетката са разположени 
отделни йонни свързани помежду си чрез силите на електростатично взаймодествие. 
Връзките   са   по   –   здрави   от   молекулната   решетка.Електропроводимост   има   само   в 
разтопено   състояние.  

Метална   кристална   решетка

  е   характерна   за   металите   и 

сплавите   и   се   състои   от   разположени   в   нейните   възли   йонизирани   атоми.В 
решетъчното пространство свободно се движат електрони.Това движение е подчинено 
на газовите закони и затова е възприето понятието електронен газ. Независимо от вида 
на   кристалната   решетка   всички   тела   с   кристален   строеж   са  

анизотропни

.Това 

означава ,че свойствата им зависят от различните посоки на кристалната решетка.Тези 
посоки са три 

: по направление на ръбовете, по посока на диагоналите на стените, по  

посока на обемния диагонал.  

Аморфният строеж

  представлява структура с хаотично 

разположение   на   градивните   частици   в   обема   на   веществото.На   това   се   дължи 
изотропния характер на аморфните материали. Това например е строежа на стъклото и 
керамиката.Такъв материал е полимера.Той бива естествен и изкуствен полимер.
Процесите   на   свързване   на   мономера   в   полимер   биват   –  

полимеризация

  и 

поликондензация

.

2.1.2 

(Тема 2) 

Физико – технически качества на материалите 

Основните  

Физико   –   технически   качества   на   материалите   са   свързани   тяхната 

якост   ,термична   устойчиваст   ,степен   на   чистота   ,топлинна   и   електрическа  
проводимост

  и   т.н.  

Якосни   качества

  определят   способнастта   на   материалите   да 

издържат   на   механични   натоварвания.Такива   натоварвания   магат   да     бъдат   опън 
,натиск   ,срязване   усукване   ,   огъване   или   комбинация   от   тях.   Якоста   на   опън   се 
проверява   върху   изработен   от   съответния   материал   детайл   с   подходяща   форма   и 
размери, който се захваща от челюстите на специална изпитваща машина.Получената 
зависимост   има   характерен   вид   и   се   изразява   в   относителни   единици.Зоната   на 
натоварване над оптималното е наречена  

зона на пластичните деформации

  ,защото 

след   прекратяване   на   опъна   детайлът   не   възвръща   първоначалната   си   дължина. 
Металите   и   сплавите   са   материали   ,чийто   якосни   качества   не   зависят   от   обемното 
направление на натоварването. 

Твърдостта

 е показател ,който има голямо значение за 

устойчивостта на материалите срещу въздействието на други материали върху тяхната 
повърхност. Най – мек от всички е талкът, а най – твърд е диамантът. Обикновено 
твърдите материали са 

крехки

.Това е свойство бързо да се разрушават напостредствено 

след надвишаване на натоварването извън зоната на еластичност. 

Термоустойчивост

 е 

свойство   ,   което   определя   температурния   диапазон,   в   който   материалите   запазват 
качествата   си   и   не   променят   недопустимо   химическия   си   състав   и   вътрешната   си 
структура. Различава се  

статична и динамична термоустойчивост.

  При  

статичната 

температурните промени настъпват бавно и равномерно в целия обем на материала.При 
висока темпаратура металите и сплавите омекват ,а при понижаване на температурата 
се втвърдяват.  

Динамичната

  термоустойчивост е качество на материала да издържи 

резки промени в температурата.  

Чистота на материала

  се определя от процентното 

съдържание   на   нежелани   примеси   към   основния   състав   на   съответния   материал.В 
редица случаи дори малко количество от тези примеси влошават техническите качества 
и   дори   се   пречина   материалите   да   не   могат   да   се   използват   за   определена 
цел.Първоначалният добив на материалите не гарантира висока степен на чистота За да 
се   определят   вредните   примеси   в   състава   на   материала   се   изполдват   различни 
технологии   ,които   оскъпяват   пречистените   материали.

Топлинна   и   електрическа 

проводимост и магнитни свойства на материалите

.Тези качества са характерни за 

специфична група материали. Електрическата проводимост и магнитните свойства има 
съществено значение за електротехниката Материалите с различна топлопроводимост 
се   използват   за   различни   топлоизолации.   Това   свойство   е   особенно   важно   за 
текстилните тъкани.

2.1.3 

(Тема 3)

 Специфични особенности на металите и сплавите

Физико – техническите качества разглеждани дотук зависят в много голяма степен от 
съдържанието на страничните примеси е от допълнителните технически процедури при 
металите.Металургичните процеси протичат в сложни условия ,при които в стопилката 
попадат примеси.Въглерода е неизманен примес в добива на желязо. Други естествени 
примеси   са   фосфорът   ,сярата   ,   силицият   и   д.р,   които   са   вредни   защото   влошават 
якосните качества на желязото. Ето защо металите , получени първоначално от рудите , 
се подлагат на процеси за прочистване.Част от отделните примеси са ценни странични 
продукти като златото , среброто, сярата и д.р.В машинстроителното производство не 
се   използват   чисти   метали.Те   намират   приложение   в  някои   по   специални   случай.В 
зависимост от тази структура се разграничават случаите на  :  

Пълна неразтворимост 

която е характерна за стопилки от матали със значителна разлика между специфичната 
им маса.Стопилката се разслоява в два напълно разграничени слоя – долен на по – 
тежката  и  горен  на  по  – леката  стопилка.Типичен  случай   на  неразтворими  в течно 

състояние стопилки е сместа на алумивия и оловото.

Частична разтворимост

.Такъв е 

случаят  при двукомпонентна  система  ,при които металът А може да разтвори само 
определено   количество   от   метала   В  (и   обратното).   Това   разтворимо   количество 
нараства   при   повишане   на   температурата.Останалото   неразтворено   количество   от 
металите се разслоява.  

Неограничена разтворимост

  е течно състояние са металните 

смеси  ,при които  отделните  съставки  са равномерно  разпределени  в целия  обем  на 
стопилката.Такива   системи   са   всъщност   обикновените   сплави.   При   понижаване   на 
температурата   под   определена   линия   в   стопилката   настъпва   принасищане,   поради 
което започва кристализационен процес.Металните кристални решетки имат различна 
форма. При различни температурни деапазони един и същ метал притежава различна 
метална   решетка.   Процесите   на   прекристализация   са   свързани   с   отделяне   или 
поглъщане   на   топлина   така,   както   протичат   процесите   на   топене   и   изпарение. 
Например при нормалта температура калаят е бял и пластичен , а при понижаване на 
температурата   става   сив   и   крехък.   Процесите   се   усложняват   при   наличието   на 
въглеродни атоми.Ето  защо загряването  и охлаждането с определени  скорости  и до 
определени температурни диапазони е основата на термообработката на желязото.

2.1.4 

(Тема 4)

 Кратки бележки за желязо – въглеродните сплави

Качеството на желязо – въглеродните сплави зависи съществено от количеството на 
съдържащия   се   в   тях   въглерод.В   зависимост   от   въглеродното   съдържание   те   се 
групират   както   следва: 

Феритът

  е   чисто   желязо   с   нищожни   следи   от   въглерод, 

Стоманите

 са сплави с процентно съдържание на въглерод до 1.7 %, 

Чугуните

 са с по 

– високо от 1.7 % въглеродно съдържание.При тази граница настъпва рязка промяна на 
свойствата – докато стаманата е ковка и еластичка , чугуните са твърди и крехки

. Сив 

чугун  - 

основната част от въглерода е под  форамата на графитни кристали ,които му 

придават тъмно сив цвят и го пряват лесен за обработка с режещи инструменти.

Бял 

чугун

 – въглеродът е свързан изцяло в карбид, което е пречина за високата твърдост и 

крехкост на белият чугун.
В   зависимост   от   съотношението   между   желязо   и   въглерод   и   съответветния 
температуран   диапазон   ,   желязо   –   въглеродните   сплави   пригежават   различни 
структурни   качества.

Цементитът

  има   кристална   структура   ,електропроводим   е   и   е 

много   твърд.Бива   първичен   ,вторичен   и   третичен   в   зависимост   от 
температурата.

Аустенитът

  е   твърд   разтвор   на   въглерод   и   желязо,   при   който 

въглеродният   йод   заема   централно   място.

Перлитът

  се   характерезира   с   въглеродно 

съдъражание от 0.83 %.Структурата му е изградена от ферити и цементитни частици 
,които   имат   формата   на   финни   пластинки   или   зърна.

Ледеборитът

  има   въглеродно 

съдържание 4.3 %. 

Графитът

 е въглерод ,който при определени условия  се отделя в 

желязо – въглеродните сплави ,като образува кристални графитни гнезда ,равномерно 
разположени в целия им обем.Вторична кристализация се наблюдава само при сплави с 
по – ниско от 4.3 % съдържание на въглерод – т.е само в тези който съдържат аустенит. 
Той има нестабилна  кристална  структура.

Техническо  чистото желязо

  има феритна 

структура със следи от третичен цементит.  

Подевтектоидните стомани

  са изградени 

от   ферит   и   перлит.

Евтектоидната   стомана

има   перлитна   структура. 

Надевтектоидните   стомана

представлява   перлит   и   вторичен   цементит. 

Подевтектоидните   чугуни

съдържат   перлит   ,вторичен   цементит   и 

ледеборит.

Евтектичния чугун

  представлява ледеборит.

Надевтектичните чугуни

  се 

състоят от ледеборит и вторичен цементит.При леенето на стоманата участъците от 
стопилката в близост до стените на формата се охлаждат и втвърдяват много по – бързо 
от   вътрешната   зона.   Това   е   причина   за   различния   структурен   строеж   в   обема   на 
отливката. След изстиване се получават разлики в специфичните обеми на различните 

зони на отливката  .Външно те се проявяват във вид на всмукнатини , а вътре като 
шупки.  Твърдостта  на сплавите  зависи  не  само от  въглерода  ,но и  от скоростта  на 
охлаждане при отливане.Твърдите структури са чупливи.В много случай се налага да се 
придаде висока твърдост и устойчивост срещу изтриване на повърхностния слой на 
детайлите. Технологията ,която осигурява тези качества се нарича 

закаляване.

2.1.5 

(Тема 5) 

Сведения за полимерните материали

Естествените полимерни материали – кожи , дървесина ,вълна и т.н. са използвани още 
в древността.Със стечение на времето се е наложила нуждата и от изкуствени полимери 
като   синтетичен   каучук   ,   изкуствени   влакна   и   кожи.Те   понякога   играят   ролята   на 
заместители на металите и сплавите в машиностроенето.Изкуствените полимери ,които 
са основата на производството на пластмаса се делят на две групи : 

Термореактивните 

материали

 имат две състояния на висока и на ниска степен на полимеризация. Процеса 

е   необратим.Материалите   с   нискополимерно   състояние   представляват   синтетични 
смоли , поради което са известни  

термореактивните смоли

. Структурното състояние 

се   наричат  

резол

.   След   като   преминат   във   високополимерно   състояние  (структурно 

състояние   наречено  

резит

)  стават   твърди.Не   се   разтварят   във   вода   и   органични 

разтворители   и   при   разгряване   не   се   размекват.   Втория   вид   е  

термопластични 

материали

.При   тях   процеса   на   полимеризация   е   обратим.   При   загряване   дългите 

полимерни молекули се накъсват ,материалът се размеква .След охлаждане по – късите 
полимерни молекули се свързват с по – дългите и материалът се втвърдява. Основните 
материали в състава на пласмасите са изкуствени полимери ,но в него влизат добавки 
,които   подобрява   екплоатационите     качества   и   понижават   себестойността   им. 
Използват   се   следните   групи   добавки  : 

пълнители

  –   те   понижават   значително 

себестойността им и понижават механичните , електрическите и топлинните показатели 
на пластмасата, 

пластификаторите

 – повишават удароустойчивостта  и пластичността 

на материалите, 

пигменти

 – оцветяват материалите и им предават по – добър външен 

вид,  

фунгициди

  –   отрови   ,които   защитават   детайлите   от   вредното   въздействие   на 

плесени   ,   гъбички   и   насекоми.   През   последните   години   се   работи   усилено   за 
създаването  и приложението  на т.н  

композитни  материали

. В преобладаващата  си 

част те са на базата на полимерните материали ,доближават се от якостта на металите 
,но са много по – леки , евтини с притежават висока коразионна устойчивост. 

2.2  Организация на материалното производство и първична 
преработка на суровините

2.2.1  

(Тема  6)

  Сведения   за   организацията   на   материалното 

производство 

Съвременното производство е силно специализирано ,както по видове изделия така и 
по етапите на преработка на използваните материали.Началото на процесите започва от 
добива   на   суровини   преминава   през   преработката   във   вид   на   материали   и 
полуфабрикати   ,за   да   се   завърши   с   производстовото   на   крайни   изделия.За   много 
материали и полуфабрикати до окончателното им вграждане в крайните изделия пътят 
е по – дълъг и преминава през по – голям брой производставени процеси ,за други е по- 
кратък.   По   –   лесно   е   последователните   производствени   процеси   да   се   проследят   в 
обратна   посока   –   от   крайните   изделия   към   добива   на   основните   първоначални 
суровини.

2.2.2 

(Тема 7) 

Видове суровини за промишлеността

Ресурсите  добивани  от  земната  кора   или  от   селското  и  горското   стопанство  ,които 
захранват   цялата   верига   на   индустриалното   производство,   се   наричат   първични 
суровини.Те   представляват   по   –   прости   или   по   –   сложни   структури   ,създадени   от 
различни съединения , изградени от различни химични елементи.Първо място се заема 
от кислорода , който се съдържа във въздуха ,водата , оксидите ,солите на различни 
киселини   и   редица   други   съединения.   Желязото   също   е   в   началото   на   редицата   ,а 
въглерода   чиято   употреба   е   много   широка   всъщност   се   намира   в   по   –   ограничено 
количество.
Суровините ,които са необходими за индустриалното производство ,се разделят на две 
основни   групи  : 

първични   суровини

    -   това   е   групата   на   суровините   природни 

материали ,които се придобиват от земната кора или представляват първични продукти 
от селското и горското стопанство, 

вторични суровини

  - получават се като отпадъци 

или   като   странични   продукти   ,които   се   получават   в   течение   на   производствените 
процеси.  Като   към  тях   се  пречисляват   голяма  част   от  битовите  отпадъци   ,която   се 
насочва  към  рециклиране   ,а така  също  и  материалите   от  износените   и  извадени  от 
експоатация машини и съоръжения.

Материалните суровини

  са първични суровини 

,които се добиват от земната кора ,формират групата на т. нар.  

минерални суровини

. 

Най – често те представляват хомогенни смеси от различни минерали ,чието процентно 
съдържание   варира   в   широки   граници.Те   се   делят   на   следните   групи  :  рудни 
изкопаеми ,топлинно – енергийни минерални суровини, химични суровини ,материали 
за строителната промишленост и хидроминерални суровини.
Твърдите минерални суровини се устойчиви на продължително съхранение и се срещат 
в значително количество във вид на залежи.Течните и газовите суровини се съхраняват 
в   големи   резервоари   или   в   подземни   хранилища.  Минералните   суровини   са 
невъзобновяеми (с изключение на водите). Непрекъснато нарастващия добив изчерпва 
находищата и обрича идните поколения на суровинен глад.Суровините от растителен с 
животински произход също са първични суровини.За разлика от минералните суровини 
обаче те са възстановяеми ,а енергията която е необходима за кръговрата на основните 
ги изграждащи химични елементи е за сметка на слънчевото лъчение. Добивът на тези 
суровини   е   сезонен   и   зависи   от   климатичните   условия.   Те   са   нетрайни   и   за 
съхранението им се изисква необходима предварителна обработка.

2.2.3 

(Тема 8)

 Добив и първична обработка на суровини  

В   този   въпрос   се   разглежда   добива   и   първичната   обработка   само   на   минерални 
суровини.Тези с растителен и животински произход не са тема на тази дисциплина.
Днес минералните суровини се добиват по един от следните два основни начина 

: чрез 

отворен   добив

  –   той   се   прилага   там   ,където   залежите   са   разположени   на   малка 

дълбочина под земната повърхност. Този способ се използва широко при добива на 
суровини за строителната промишленост ,но също така и за каменни въглища в някой 
случай   и   на   руди,  

закрития   добив

    се   извършва   в   мини   под   земята   ,при   сложни 

условия   на   труд.   Мините   се   изграждат   с   вертикални   шахти   и   хоризонтално 
разположени   спрямо   тях   галерии,   навлизащи   в  пластове   с   полезни   изкопаеми.   Към 
закрития добив следва да се причислят сондажните съоръжения за добив на нефт и 
природен газ. В последните години започва да се използва и т.нар. 

геотехнологически 

метод

  за добив на минерални суровини. Основният принцип се състой в замяната на 

минодобивното производство с изпомпване на суровините с помощта на сонди ,след 
предварителното им стапяне или довеждане в разтворено състояние.  

2.2.4 

(Тема 9)

 Първична обработка на суровините

Минералните суровини се подлагат на първична обработка непосредствено след добива 
им   ,най   –   често   в   рамките   на   минодобивното   предприятие.   Основната   цел   на 
първичната обработка е да освободи минералните суровини от непотребни съставки , 
да ги доведе в подходящ вид за следващите технологични процеси ,а при необходимост 
да ги направи по – устойчиви на съхранение. Първичната обработка на суровините има 
значителен   икономически   и   екологичен   ефект.Тя   обхваща   следните   три   групи 
дейности:  

раздробяване   на   непосредствено   добитите   късове   ,сортиране   на  

раздробените суровини , уедряване на прахообразни или дребни фракции 

и

 обогатяване 

на суровините

.

Раздробяването   на   едри   късове

  се   извършва   с   помощта   на   специална   трошачна 

машина.  

Сортирането   на   раздробените   суровини

  се   извършва   по   едрината   на 

парчетата чрез пресяване със сита с различни размери на отворите или чрез разделяне 
на отделни късове по физически признак. 

Уедряването на прахообразни или дребни 

фракции

 се извършва чрез

 брикетиране 

или 

агломерация

. Брикетирането е пресуване 

под   високо   налягане   на   прахообразния   материал   в   пресформи.  

Обогатяване   на 

суровините

 е първична преработка която има за цел да отстрани ненужните намеси и 

да   произведе   т.нар  

концентрат

  т.е   суровина   с   високо   съдържание   на   определена 

минерална съставка. В резултат на обогатяването винаги се получават три фракции  : 

концентрат

  ,

отпадък

  и  

междинен продукт

. Последният се връща за допълнителна 

преработка.   Както   бе   посочено   ,в   много   случай   при   сортиране   на   минералните 
суровини се получава и ефект на обогатяване.  Най – широко прилаганият метод за 
обогатяване   ,обаче   е  

флотацията

.   При   суровините   от   растителен   и   животински 

произход   има   голямо   разнообразие   на   технологиите   за   първичната   им   обработка 
,поради което тук не е възможно да бъдат разгледани.

3 Раздел. 

Металургични технологии

3.1 

(Тема 10)

 Общи бележки за металургичното производство 

Продуктите на металургията са в основата на всички производствени дейности. Може 
да се твърди ,че металите са една от опорите на съвременната цивилизация.
В   зависимост   от   вида   на   продукцията   ,металургията   се   дели   условно   на   следните 
направления  : 

черна   металургия   ,цветна   металургия,   металургия   на   благородните  

метали ,металургия на редките метали

.

Металургичната промишленост обхваща следните основни дейности : добив на метали 
и сплави ,първична преработка на метали и сплави в продукти с определен състав и 
форма.   Типични   продукти   на   металургичната   промишленост   са   слитъци   ,пръти   с 
различна форма на напречното сечение ,плочи, листове ,тръби, проводници и други. 
Формите   и   размерите   са   стандартизирани   и   се   описват   в   отделни   таблици. 
Стандартизиран е и съставът на сплавите ,както и допустимите примеси към чистите 
метали. В много случай се дава информация и за физико- – техническите им качества  - 
якост ,електропроводимост и др.

3.2.2 

(Тема 11)

 Структура на производството на черни метали

Съвременното производство на черните метали включва два основни етапа : добив на 
чугун   и преработка на чугуна в стомана. Самата стомана се подлагат на последваща 
обработка   чрез   валцуване.   По   този   начин   се   оформят   трите   основни   дейности   на 
черната   металургия.В   общата   структура   на   едно   металургично   предприятие   се 
включва: 

подготовка на суровините за добив на чугун ,добив на чугун , производство  

на феросплави ,стоманодобивно производство ,валцово производство ,допълнителни  
производства за обслужване на процесите  и други допълнителни дейности.

Тази   структура   не   включва   обогатяването   на   рудите.   Металургичните   предприятия 
,които   обхващат   всички   видове   основни   и   спомагателни   дейности   ,представляват 
комбинати   ,състоящи   се   от   рационално   разположени   върху   общата   производителна 
площадка заводи.

3.2.3 

(Тема 12)

 Производство на чугун 

Добивът   на   чугун   от   железни   руди   е   първият   производствен   етап   на   черната 
металургия.Технологическия   процес   протича   в   високи   пещи   ,известни   още   под 
наименованието  

доменни пещи

.Поради това той е наречен доменен процес.Основните 

суровини за него са 

железните руди, кокс и флюсообразуващи материали

.

Железните руди

  с най – голямо значение за доменното производство са  : 

хематит

  – 

Наименованието му се дължи на червеникавия свят,  

магнетит

  – той е с черно – сив 

цвят, 

хидроксидни руди

 – за разлика от хематита ,молекулите им съдържат различно 

количество вода.  

Коксът

 е основно гориво при добив на чугун.Той се добива от смлени на прах въглища 

при   температури   ,достигащи   постепенно   до   700   градуса.За   целта   се   използват 
множество високи и тесни  ,странично  загрявани  камери,  образуващи  т.нар.  

коксова 

батерия

.

Флюсообразуващите   материали

  понижават   температурата   на   топене   на   нерудните 

примеси ,които винаги се съдържат в обогатеният руден концентрат. Освен това те 
поглъщат остатъци от изгорелия кокс. Образувалата се в резултатът на това течна маса 
– 

шлака

 е по – лека и плува над разтопеният чугун.

Доменна пещ

 – Чугунът се добива чрез редукция на железнете руди ,която протича в 

доменните пещи.Съвремените пещи се обслужват от редица допълнителни системи и 
агларегати.Самата   доменна   пещ   представлява   кула   с   кръгло   сечение   ,изградена   от 
огнеупорни тухли и здраво облицовани със стоманени листове.Пещта има основини 
зони  : 

гърло

  (горна)  ,  

шахта

  (средна)  и  

огнище

  (долна зона).Пещта се зарежда от 

гърлото ,което е снабдено със специален механизъм ,който насочва газовите продукти 
да излизат през димоотводни тръби. Същевременно механизмът запределя насипните 
материали равномерно по цялото напречно сечение на пещта.Зареждането се извършва 
на дозирани порции агломерат ,кокс и флюс.Трите фракции образуват т.нар  

шихта

. 

Под въздействието на тежестта си тя се придвижва надолу ,докато към димоотворните 
тръби ,през шихтата преминават газообразните продукти на доменния процес. Има и 
фурми, през които преминава върдуха под налягане. Редукционните процеси ,при които 
желязото се отделя от рудата протичат в цялата зона на шахтата. През първият етап в 
горната зона на шахтата прониква въглероден диоксид. Той е резултат от реакцията 
между кокса и кислорода в по – долните слоеве. Желязото се стича във вид на капки 
надолу ,преминава през стопената шлака и се събира в долната част на огнището. Като 
преминава   през   шихтата   ,която   съдържа   все   още   неизгорял   кокс   ,то   поглъща 
значително количество въглерод и се превръща в чугун. Въглеродният диоксид като се 
предвижва нагоре ,реагира с въглерода до въглероден оксид и така „кръгът” се затваря. 

Получуният чугун и шлака се източват периодично ,през няколко часа през отвори , 
разположени на различна височена от дъното на огнището.Част от чугуна се отделя за 
допълнителна   обработка   до   пълучаване   на   леярски   чугун.Останалата   част   от 
полученият чугун се използва като основна суровина за добив на стомана.

3.2.4 

(Тема 13) 

Технологии за производство на стомана

Първоначално в примитивните пещи ,добиваното желязо е било с ниско съдържание на 
въглерод   и   други   химически   елементи   ,но   със   значително   количество   на   шлакови 
механични влючвания. Чугунът като основен продукт на доменния процес ,има високо 
съдържание на въглерод   - над 1.7 %.Производството на стомана всъщност е процес 
,при   който   това   съдържание   се   намалява   под   тази   граница.   Успоредно   с   това   е 
необходимо   да   бъде   намалено   количеството   на   вредните   примеси   под   определени 
допустими стойности. Стоманата се произвежда по една от следните технологии :

Конверторна   технология

  –   Въглеродът   в   разтопения   чугун   изгаря   до   въглероден 

диоксид при продухване на въздух или кислород през стопилката от чугун. Процесът 
протича в специален огнеупорен съд наречен 

басемеров конвертор. 

Той представлява 

стоманен цилиндричен съд с особенна форма в горната си част ,която го прави удобен 
за наливане на разтопения чугун -  в началото на процеса и за изливането на готовата 
стомана -  в края. Вътрешността е облицована с огнеупорни тухли ,а на дъното , през 
огнеупорите ,премиват фурми за продухване на въдух или кислород. Процесът поглъща 
топлина.   Излизащият   от   стопилката   въглероден   диоксид   изгаря   във   вид   на   бурен 
пламък над гърлото на конвертора.В последната  фаза съдържанието на въглерода в 
стопилката е силно намалено и пламъка става се по – малък и цветът му се променя към 
кафеникъв. Това означава ,че процесът е завършен.Следва завъртане на конвертора и 
изливане на стопилката. Процесът е кратък ,по- малко от 20 мин.

Мартенов   процес  

-     Неподстатъците   в   първия   процес   се   избягват   в   мартеновият 

процес.   Процесът   се   извърщва   в   т.нар   Сименс   –   Мартенова   пещ.   Тя   представлява 
обширно   „корито”   ,покрито   със   свод.   Вътрешността   и   е   облицована   с   огнеупорен 
материал.   От   двете   страни   на   пещта   са   разположени   по   две   двойки   отвори   –   през 
първата се вдухва гориво и горещ въздух , а през втората се отвежда образуваните от 
горенето и   от преработената стопилка газове. Пещта е снабдена с устройства ,чрез 
които горивото и въздуха , въздухвани от едната страна ,се пренасочват периодично 
към   другата   ,   а   през   двойката   отвори   ,   през   които   през   които   преди   това   са   били 
вдухвани ,се отвеждат отходните газове. Течният чугун се добавя по   - късно ,след 
достатъчно   загряване   на   шихтата.   Сотношението   между   отделните   съставки   се 
определя в зависимост от съдържанието на изходните материали и желаните качества 
на   крайния   продукт.   След   зареждане   на   шихтата   започва   интензивно   загряване   до 
температура ,малко по – висока от тази на топене на чугуна. Отделящата се топлена 
ускорява топенето на всички съставки на шихтата. Съдържащият се в чугуна силиций 
се окислява ,като поглъща кислород от рудата и от газовата среда в пещта. Продължава 
окислението   на   въглерода   и   мангана.   Фосфорът   също   се   окислява   ,   но   остава   в 
металната   стопилка.   Състоянието   на   стопилката   се   контролира   непрекъснато   чрез 
проби. Този процес е много по – дълъг и продължава с часове.

Електротермична   технология   за   производство   на   стомана

  –   Това   е   основното 

направление ,което постепенно измества другите видове производство.Използват се два 
вида   пещи   –   електродъгови   и   индукционни,   в   зависимост   от   начина   ,по   който 
електрическата   енергия   се   преобразува   в   топлинна.   Главните   предимства   на   това 
производство   са   интензивното   загряване   и   значително   по   –   доброто   използване   та 
суровините. Методът е много удобен за производство на качествени стомани ,легирани 
с хром, ванадий ,волфрам ,молибден и д.р.

Недостатъците на тази технология е високата консумация на електрическа енергия , по 
– малко допустим процент на чугуна в шихтата и по – високо съдържание на азот и 
водород в стоманата.

Съвременната   електродъгова   пещ

  е   трифазна   и   се   захранва   със   специален 

трансформатор. Най – често използваният стоманодобивен процес е окисляване. Чрез 
него се постига добро пречистване на фосфора и сярата ,които се съдържат в шихтата. 
От стопеният силициев диоксид и внесената вар се образува течен слой от шлака ,който 
предпазна металната стопилка от газовата среда в пещта. Следва етап на окисление на 
въглерода   и   силно   намаляване   на   съдържанието   на   фосфора   в   стопилката.   Чрез 
допълнителни операции – отсраняване на шлаката ,внасяне на друг вид флюси и на 
края – на легиращи елементи ,се получава желаната марка стомана.

Индукционните пещи

 се използват за производството на по – малки количества , но на 

още по – качествена стомана. Тук липсват електроди ,които неминуемо внасят въглерод 
в стопилката. Шихтата се загрява по индукционен път , вследствие на протичащия през 
металните   парчета   електрически   ток.   В   известен   смисъл   пускането   на   пеща   е 
затруднено   ,тъй   като   твърдите   парчета   метал   не   осигуряват   непрекъсната   среда   за 
протичане на тока. Поради това  в много случай чугунът се внася в разтопено състояние 
или   се   използват   различни   видове   горелки..В   някой   случай   ,за   производството   на 
специални   висококачествени   марки   стомани   ,се   използват   затворени   и   вакумирани 
индукциони пещи. 

3.3 

(Тема 14)

 Технорогии на цветната металургия 

Технологичните   процеси   на   цветната   металургия   са   много   по   –   сложни   и   по   – 
многообразни от процесите в черната металургия. Пречината е в по – сложния състав 
на рудите. Голяма част от рудите са серни съединения. От друга страна преобладават 
така наречените политални руди ,които съдържат съединения на две и повече метала. 
Съдържанието на цветни метали в съответните руди е значително по – малък от това на 
желязото в железните руди.

Добив на мед

 -  най – голям дял в добива на мед имат рудите съдържащи халкопирит. 

За създаването на мез суровините преминават през няколко етапа : 

Пържане на рудата 

- това е процес ,при който част от сярата съдържаща се в рудата се свързва с кислорода 
от   въздуха   до   серен   диоксид.   Окислението   на   сярата   протича   екзотермично   – 
отделената   топлина   е   достатъчна   за   подържане   на   пърженето.   Преработения   при 
пърженето руден прах ,наречен  „угарки” се извежда навън през друг страничен отвор. 
Той съдържа по – малко количество сяра от това на рудите. Въздуха премесен със серен 
диоксид ,излиза през горния отвор на пещта ,като увеличава със себе си част от праха. 

Топене на угарките 

– за целта се използват различни по принцинп на действие пещи 

,но тенценцияна е все по – широко използване на електропещи. Процесът протича на 
температура над 1300 градуса.  

Конвертиране

   - щайнът се подлага на преработка в 

специален   конвертор   в  присъствие   на   флюс.   Конвертора   за   добив   на   мед   е   твърде 
различен от конвертора на Бесемер. Той представлява голям хоризонтално разположен 
цилиндър   ,облицован   вътрешно   с   огнеупори   ,в   който   разтопеният   щайн   се   налива 
периодично  заедно   с  необходимият   флюс.  

Металургично  рафиниране

  –  чрез   него 

черната   мед   се   разтапя   в   пещи.   Тъй   като   примесите   имат   по   –   висока   реактивна 
способност от медта ,те се окисляват много по – интензивно ,а получените продукти в 
течно състояние преминават в шлаката.  

Електролитно рафиниране   -  

металургично 

рафинираната мед се подлага на електролитно рафиниране във вани с непрекъснато 
цирколиращ   електролит   –   воден   разтвор   на   сярна   киселина   и   меден   сулфат.   След 
преработката от шлаката се получават ценни „специфични” продукти.

Добив   на   алуминий

  –   Алуминият   е   най   –   разпространеният   метал   в   природата. 

Въпреки   ,че   присъства   във   вид   на   оксиди   във   всички   видове   глини   ,неговото 
производство е практическто приложение започнат много късно. Силен тласък за това е 
нуждата   от   леки   сплави   за   самолетната   индустрия.   Алуминият   се   получава   чрез 
електролиза в електолитни вани със специална конструкция.Процесът протича с много 
висока   температура.   За   да   се   създадат   условия   за   електролитна   дисоциация   на 
алуминиевия   оксид   до   йони   на   алуминия   и   кислорода   е   необходимо   изходният 
материал   да   премине   в   течно   състояние.   Производството   на   алуминий   е   силно 
енергоемко. У нас няма изградени мощности за производстово на алуминий.

3.4 

(Тема 15)

 Първична преработка на металите и сплавите 

След   като   бъдат   получени   и   пречистени   ,металите   и   сплавите   се   подлагат   на 
допълнителна обработка в металургичните предприятия ,за да бъдат доведени във вид 
на продукти с определена форма и размери.Освен това пак в тях ,пак в тях се получават 
сплави с определен състав. Добавки към стоманата от хром я правят по – неподатлива 
на корозия ,от волфрам – по-твърда ,от манган – по-устойчива на износване.

Технология за непрекъснато леене на стомана

 – За разлика от сплавите на цветните 

метали ,стоманените отливки са нехомогенни ,с множество вътрешни шупли .Това се 
дължи   на   последователните   процеси   на   прекристализация   по   време   на   изстиване   и 
втвърдяване на разтопената стомана. Стоманените слитъци са различни по размер и 
тежат по няколко тона. Изливат се във вертикални форми ,при което в горната част 
след изстиване се получават дълбоки всмукнатини. Участъка с всмукнатината трябва да 
се отреже и отново да се върне за претопяване ,което оскъпява производството. Този 
недостатък   се   премахва   при   технологията   за   непрекъснато   леене   на   стомана. 
Разтопената стомана се поставя в леярски кофи ,от които непрекъснато се излива в 
бункер.   От   него   стоманата   изтича   в   най   –   важният   елемент   на   системата   – 
кристализатора.   Той   представлява   тръба   с   напречно   сечение   ,което   представлява 
сечението на отливаната стомана. Тази тръба е с кухи стени и се изработна от дебели 
медни   листове.През   тези   кухи   стени   се   пропуска   студена   вода,   която   ги   охлажда. 
Попадайки в допир с тази стени стоманата се втвърдява и кристализира  - най – горе с 
тънък   слоя   ,който   става   се   по   –   дебел   надолу.   Течната   стомана   обградена   със 
застиналият втвърден слой се движи в същата посока и когато напуска кристализатора., 
дебелината на слоя е достатъчна ,за да не се пропука или раздуе прекомерно. След 
кристализатора  е поставено  устройство  за вторично  охлаждане  чрез  вода впръскана 
върху стените на движещият се надолу слитък. В края на това устройство слитакът е 
втвърден   по   цялото   се   напречно   сечение.   Той   непрекъснато   се   издърпва   ,   като   се 
оформа   от   система   от   валци   ,притискащи   го   то   всички   страни.   Слитъците   нямат 
всмукнатини тъй като са отрязани от непрекъснато излят блок.

Предварително   валцуване   на   стомани

  -     Валцуването   е   процес   на   пластична 

деформация на метали.  Подлежащите  на валцеване  стоманени  блокове се изгарят  в 
пещи в течение на няколко чака. След това се подлагат на предварително валцуване от 
мощни валцуващи машини. Горния вал може да се премества във вертикална посока 
,като   намалява   хлабината   между   него   и   долния   вал.   Блокът   се   предвижва   към 
валците,които   го   поемат   и   въртейки   се   го   деформират   ,като   го   разплескват   и 
удължават. В краят на процеса се получава дълъг блок   -  

блума

  – с малко напречно 

сечение и много добре уплътнена структура ,без вътрешни шупли и други дефекти.

Валцуване   на   крайни   продукти

  –   Блумите   се   преработват   в   пръти   с   различно 

напречно сечение и размери ,релси ,ламаринени листове и други.При производство на 
прът от блум процесят преминава  през поредица  от валци ,с по –малък и все по – 
близък формата и размера на пръта профил. Поради това при непрекаснат процес на 

валцуване   скороста   непрекъснато   се   увеличава   и   може   да   достигте   много   големи 
скорости.   Така   е   и   при   непрекаснато   валцуване   на   ламарина.След   достигане   на 
необходимите размери ,изходният продукт се нарязва с определена дължина ,пакетира 
се и е готов за продажба. Валцуването на цветните метали не се различава от това на 
стоманата. Те са по – меки и по – пластични ,което улеснява процеса и при някой 
случай се извършва без загряване.

4. Технологии в химичната индустрия 

4.1 (

Тема 16) 

Въведение в химичната индустрия и технологии

Заедно   с   металургията   ,химическата   индустрия   е   в   началото   на   производствената 
верига.Тя използва първично преработените от добивната промишленост ,минерални 
суровини   и   суровините   от   растителен   и   животински   произход.,произвеждани   от 
селското и горското стопанстно и го преработва в междинни продукти. Процесите в 
химическата промишленост  включват както химическите реакции , така  и фезико –
механичните   въздействия   ,свързани   със   размерите   и   агрегатните   състояния   на 
суровините   и   материалите.В   някой   случай   двата   вида   процеси   са   разграничени   ,но 
много   често   протичат   едновременно.   В   рависимост   от   материалите   химичните 
технологии   биват  

:  неорганични   и   органични   химични   технологии

.   Според 

предназначението   си   продуктите   на   химичната   индустрия   биват  : 

конструкционни 

материали   за   машиностроенето

  ,

специфични   материали   за   електротехниката   и  

електрониката , строителни материали, горива и смазочни материали, минерални  
торове   и   препарати,   лекарствени   форми   и   материали   за   текстилната   и   обувна  
промишленост

. Този списък съвсем не е пълен той не включва химическите продукти 

използвани в хранително – вкусовата промишленост като консервантите ,оцветителите 
и д.р.
Основните   процеси   в   химическата   индустрия   са  : 

окислително   –   редукционни

  , 

синтез

  ,  

пиролиза

  ,  

крекинизация

  и  

хидролиза

.   Голяма   част   от   процесите   имат 

непрекъснат   характер.   Това   означава   ,че   движението   на   суровините   на   входа   на 
съоръженията и на продуктите на изхода им е непрекъснато.

4.2 

(Тема 17) 

Представи 

на  автоматизацията  на 

непрекъснатите процеси 

Научно – техническият процес е неразривно свързан с процеса на освобождаване на 
човека от непоследственото  му участие  в производствения  процес. Първа стъпка  за 
това е заменянето на ръчните инструменти с механизми – това е т.нар  

механизация

. 

Автоматизацията  е  по – висока  степен  на  усъвършенстване  на производството  ,при 
която управлението на процесите се прехвърля на специални устройства за контрол и 
регулиране. Системите на автоматизация се делят на  : 

системи за управление

  ,при 

които   ,въз   основа   на   натрупаните   знания   е   установено   как   да   бъде   управляван 
процеса   ,за   да   протича   по   желания   начин,   това   са   отворени   системи

.   система   на 

регулиране

  – при тях състоянието на процеса се регулира от измерителни уреди – 

сензори

  ,а   въздействията   върху   него   се   изработват   въз   основа   на   разликата   между 

желаните     и   измерените   действителни   стойности   на   параметрите.Това   са   затворени 
системи с обратна връзка.Най – важният елемент на тези системи е т.нар регулатор. В 
зависимост   от   възложените   им   функции   ,регулаторите   са   три   вида  : 

регулатори   – 

стабилизатори 

,които се използват за подържането на параметрите на технологичният 

процес   в тесни   граници,  

програмни   регулатори

  ,които  изменят   по  желания  начин 

определен параметър във времето и 

следящи регулатори

 ,които трябва да реагират на 

предварително   извесни   и   случайни   промени   на   средата   ,в   която   протича 
производствения процес.
Съвременните системи за автоматизация са сложни и в много случай се управляват от 
компютри.   Оптимизацията   е   най   –   важното   направление   на   автоматизацията   на 
произвоствените процеси.Тя се основава на математическо моделиране на даден процес 
,при което най –желаният начин за неговото протичане се определя от така наречената 

целева функция

.Пречините ,които могат да въздействат върху нея ,при условие ,че са 

взаимно зависими се наричат фактори.Съществуват и така наречените ограничителни 
условия за оптимизиция ,които се задават чрез функции на ограниченията.

4.3 

(Тема 18)

 Структурна схема на инсталацията на химичен 

синтез

Представа за условията ,при които протичат химичните реакции може да се получи 
укато се разгледа структурната схема на една инсталация на химичен синтез. Синтезът 
протича въз основа на реакцията A + B = C , където А и В са химични реагенти ,а С е 
продукт и трите компанента са течности.
(ОБЯСНЕНИЯ НА ФИГУРАТА)
Входните  химични  реагенти  постъпват  в  

смесител  1  

,като  се  дозират  по подходящ 

начин.След това се изсмукват от 

помпа 2

 ,преминават през 

топлоприемник 3

 (където 

се   загряват   до   необходимата   за   протичане   на   синтеза   температура)    и   попадат   в 

реактор 4.

 От входа на реактора към 

ректификационна колона 5

 се подава течна смес 

,която включва придимно синтезираният краен продукт С ,но и значително количество 
от А и В. Стичащата се надолу през отворите на напречните прегради течност навлиза в 
зони с все по – висока темпаратури ,за да попадне в 

реактор 6

 на дъното на колоната 

,която   се   загрява   допълнително.Поради   това   част   от   течностите   се   изпаряват   ,в 
надигащите се нагоре пари пребладават съставки А и В.По този начин на дъното на 

реактор   6

  се   отделя   практически   чист   продукт   С.   След   като   бъде   охладен   в 

топлообменника   7   ,той   се   подава   към   разливащо   устройство   за   пълнене   в   пазарни 
опаковки.   В   горния   изход   на  

ректификационна   колона  

излизат   пари   с   високо 

съдържание   на   А   и   В   и   с   ниско   съдържание   на   С.Те     се   охлаждат   и   втечняват   в 
дефлагматора 8. Част от получената течност се връща ,за да бъде използвана повторно 
за синтез.

4.4 Примери да производство на важни химични продукти 

4.4.1 

(Тема 19)

 Производство на сярна киселина

Сярната   киселина   е   една   от   най   –   важните   продукти   на   „тежката”   химия.Тя   има 
изключително   широко   приложение     -   при   използването   на   минерални   торове 
,багрила   ,лекарства   ,взривни   вещества   ,в   текстилното   производство   и   д.р.Още 
алхимиците  са  умеели  да  получават   и са  използвали  сярната  киселина.  Днес   най  – 
широко приложение намира  т.нар контактен метод. Първоначално серният диоксид е 
получаван чрез горене на сярата. Тази реакция не трябва да се провежда при много 
висока температура ,защото обратния процес нараства много бързо. За да се увеличи 
относителният дял на преминаващият серен диоксид в триоксид , контакните апарати 
се   изграждат   с   няколко   зони   на   окисление.   Отделената   топлина   повишана 
температурата   до   стойности   ,при   което   обратният   разпад   се   увеличава   значително. 
Поради това е поставен охладителен топлопремник ,за да се охлади преминаващата 
надоло   предварително   загрята   газова   смес   и   въздух   към   втората   зона   на