| 11652078 12288 3054 948 1Йоркского, Колумбийского, Чикагского и др. ун-тов; в Великобритании - металлургич. ф-ты и колледжи ун-тов Кембриджа, Бирмингема, Манчестера, Лидса и Шеффилда; в ФРГ -Горная академия в Клаустале, высшие технич. школы в Ахене, Кёльне, Гамбурге и др.; во Франции - Центральные н.-и. ин-ты металлургии в Париже и Сент-Этьенне, Высшая нац. школа электрохимии и электрометаллургии в Гренобле и др. В развивающихся странах М. о. осуществляют: в Индии - Бомбейский, Кхарагпурский и Канпурский технологич. ин-ты, Бенгальский инж. колледж, инж. колледжи в Пуне и Варанаси; Бирме - Рангунский технологический ин-т; АРЕ - Каирский ун-т, Эт-Таббинский металлургический ин-т; Алжире - Аннабский горно-металлургический ин-т и др.
Лит.: Высшие учебные заведения горной и металлургической промышленности СССР, М., 1948; Полухин П. И., О подготовке специалистов-металлургов в США, "Вестник высшей школы", 1958, № 3; е г о же, Новый этап в развитии советской высшей школы, М., 1960; его же, Высшее металлургическое образование в СССР за 50 лет, "Известия вузов. Чёрная металлургия", 1967, №10;Веселова А. Н., Среднее профессионально-техническое образование в дореволюционной России, М., 1959. См. также лит. при ст. Горное образование.
П. И. Полухин.
МЕТАЛЛУРГИЯ (от греч. metallurgeo-добываю руду, обрабатываю металлы от metallon - рудник, металл и ergon-работа), в первоначальном, узком значении - искусство извлечения металлов из руд; в совр. значении - область науки и техники и отрасль пром-сти, охватывающие процессы получения металлов из руд или др. материалов, а также процессы, связанные с изменением хим. состава, структуры, а следовательно, и свойств металлич. сплавов. К М. относятся: предварительная обработка добытых из недр земли руд, получение и рафинирование металлов и сплавов; придание им определённой формы и свойств.
В совр. технике исторически сложилось разделение М. на чёрную и цветную. Чёрная металлургия охватывает произ-во сплавов на основе железа: чугуна, стали, ферросплавов (на долю чёрных металлов приходится ок. 95% всей производимой в мире металлопродукции). Цветная металлургия включает производство большинства остальных металлов (см. Металлы в технике). В связи с использованием атомной энергии развивается произ-во радиоактивных металлов. Металлургич. процессы применяются также для производства полупроводников и неметаллов (кремний, германий, селен, теллур, мышьяк, фосфор, сера и др.); нек-рые из них получают попутно с извлечением металлов. В целом совр. М. охватывает процессы получения почти всех элементов периодической системы, за исключением галоидов и газов.
Возникнойение М., как показывают археологич. находки, относится к глубокой древности (см. рис. 1). Обнаруженные в 50-60-х гг. 20 в. в юго-зап. части М. Азии следы выплавки меди датируются 7-6-м тыс. до н. э. Примерно в это же время человек познакомился с самородными металлами: золотом, серебром, медью, а затем и с метеоритным железом. Сначала металлические изделия изготовляли путём обработки металлов в холодном состоянии. Медь и железо с трудом подвергались такой обработке и поэтому не могли найти широкого применения. После изобретения горячей кузнечной обработки (ковки) медные изделия получили более широкое распространение (эпоха энеолита). Овладение искусством выплавки меди из окисленных медных руд и придания ей нужной формы литьём (5-4 тыс. до н. э.) привело к быстрому росту произ-ва меди и к значит, расширению её применения. Однако ограниченное кол-во месторождений окисленных медных руд обусловило необходимость освоения гораздо более сложного процесса переработки сульфидных руд с применением предварит, обжига руды и рафинирования меди путём повторного плавления. Возникновение этого процесса относится примерно к сер. 2-го тыс. до н. э. (Бл. Восток, Центр. Европа).
Во 2-м тыс. до н. э. начали широко применяться изделия из б р о н з ы (сплава меди с оловом), к-рые по качеству значительно превосходили медные. Бронзовые орудия труда, оружие и др. предметы отличались большей устойчивостью против коррозии, упругостью, твёрдостью, остротой лезвия. Кроме того, бронза имела более низкую темп-ру плавления, чем медь, и лучше заполняла литейную форму. Из неё легче было отливать всевозможные изделия. Вытеснение меди бронзой означало переход к бронзовому веку. В кон. 3-го и во 2-м тыс. до н. э. крупным центром М. меди и бронзы на территории СССР был Кавказ.
Рис. 1. Плавка металла в Древнем Египте (дутьё подаётся мехами, сшитыми из шкур животных).
Примерно в сер. 2-го тыс. до н. э. человек начинает овладевать и искусством получения железа из руд. Сначала для этой цели использовали костры, а затем спец. плавильные ямы - сыродутные горны (см. Сыродутный процесс). В горн, выложенный из камня, загружали легковосстановимую руду и древесный уголь. Дутьё, необходимое для горения угля, подавалось в горн снизу (первое время естеств. тягой, а впоследствии при помощи мехов). Образующиеся газы (окись углерода) восстанавливали окислы железа. Относительно низкая темп-pa процесса и большое кол-во железистого шлака препятствовали науглероживанию металла и позволяли получать железо только с низким содержанием углерода. Процесс был малопроизводительным и обеспечивал извлечение из руды лишь около половины содержащегося в ней железа. М. железа развивалась очень медленно, несмотря на то, что железные руды гораздо более распространены, чем медные, а темп-ра их восстановления ниже. Причина первоочередного развития М. меди заключается в том, что сыродутное железо по качеству значительно уступало меди. Это объясняется прежде всего тем, что при достижимых в то время темп-pax процесса медь получалась в расплавл. состоянии, а железо - в виде тестообразной массы с многочисл. включениями шлака и несгоревшего древесного угля. В связи с низким содержанием углерода сыродутное железо было мягким - изготовленные из него оружие и орудия труда быстро затуплялись, гнулись, не подвергались закалке; они уступали по качеству бронзовым. Для перехода к более широкому произ-ву и применению железа необходимо было усовершенствовать примитивный сыродутный процесс, а главное - овладеть процессами науглероживания железа и его последующей закалки, т. е. получения стали. Эти усовершенствования обеспечили железу в 1-м тыс. до н. э. главенствующее положение среди материалов, используемых человеком (см. Железный век). К нач. н. э. М. железа была почти повсеместно распространена в Европе и Азии.
На протяжении почти 3 тысячелетий М. железа не претерпела принципиальных изменений. Постепенно процесс совершенствовался: увеличивались размеры сыродутных горнов, улучшалась их форма, повышалась мощность дутья; в результате горны превратились в небольшие печи для произ-ва сыродутного железа - домницы (рис. 2). Дальнейшее увеличение размеров домниц привело в сер. 14 в. к появлению небольших доменных печей (см. Доменное производство). Увеличение высоты этих печей и более интенсивная подача дутья способствовали повышению темп-ры и значительно более сильному развитию процессов восстановления и науглероживания металла. Вместо тестообразной массы сыродутного железа в доменных печах получали уже высокоуглеродистый железный расплав с примесями кремния и марганца - чугун. Росту произ-ва чугуна способствовало изобретение в 14 в. способа передела его в ковкое железо -т. н. кричного передела. Переплавляя чугун в кричном горне, его рафинировали от примесей путём окисления их кислородом дутья и специально загружаемого в горн железистого шлака. Кричный процесс постепенно вытеснил прежние малопроизводит. способы получения стали на основе сыродутного железа, несмотря на достигнутое с их помощьючрезвычайно высокое качество металла (см. Булат, Дамасская сталь). Т. о., возник двухстадийный способ получения железа, сохранивший своё значение и являющийся основой совр. схем произ-ва стали. След, этапом развития М. стали в Европе было появление в Англии в 1740 тигельной плавки (задолго до того известной на Востоке) и в последней четв. 18 в.- пудлингования. Тигельный процесс был первым способом производства литой стали. Её выплавляли в тиглях из огнеупорной глины, к-рые устанавливались в спец. печи. В пудлинговом процессе, как и в кричном, получали т. н. сварочное железо. Для этого чугун рафинировали от углерода и др. примесей на поду отражательной печи.
Рис. 2. Домница (штюкофен) в Германии 15-16 вв.
Несмотря на большое значение для развития техники своего времени, тигельный и пудлинговый процессы не могли удовлетворить потребности в стали. М. чугуна развивалась опережающими темпами. Этому способствовало внедрение водяных воздуходувных труб (рис. 3), мехов с приводом от водяного колеса (с 15 в.), паровых воздуходувных машин (1782). В кон. 18 в. в доменном произ-ве начали широко использовать кам.-уг. кокс (1735); к 19 в. относится начало применения нагретого дутья и тщательной подготовки руды к доменной плавке. Отставание сталеплавильного произ-ва проявлялось в том, что кол-во выплавляемого чугуна долгое время (до нач. 20 в.) превышало кол-во производимой стали. Гл. роль в наступившем переломе сыграло изобретение трёх новых процессов произ-ва литой стали: в 1856-бессемеровского процесса, в 1864 - мартеновского (см. Мартеновское производство) и в 1878 - томасовского процесса. Распространение этих процессов (в первую очередь мартеновского, к-рому свойственно использование большого кол-ва металлич. лома) привело к тому, что к сер. 20 в. выпуск чугуна составлял уже только 70% от выплавки стали.
Рис. 3. Каталонский горн с водяной воздуходувной трубой: 1 -клапан; 2 - отверстия для воздуха;3 - труба;
4 - слив воды; 5 -дутьё; 6 - фурма; 7 -руда и древесный уголь: S - крица; 9 - шлак; 10 - выпуск шлака.
Дальнейшее развитие сталеплавильного произ-ва во 2-й пол. 20 в. связано с существенным увеличением ёмкости и производительности агрегатов, широким применением кислорода для повышения эффективности металлургич. процессов, появлением нового, быстро развивающегося способа получения стали в кислородных конвертерах (см. Кислородно-конвертерный процесс), с развитием внепечного рафинирования жидкой стали в вакууме, обработки стали синтетич. шлаками и инертным газом, с внедрением непрерывной разливки стали, широкой механизацией и автоматизацией производств, процессов. Большое значение в совр. М. железа имеет выплавка вы-сококачеств. и в т. ч. легированной стали, к-рая с нач. 20 в. производится в основном в электропечах (см. Электросталеплавильное производство). Со 2-й пол. 20 в. для получения нек-рых цветных металлов, а также стали особо ответств. назначения начали применять дополнит, переплав металла в дуговых вакуумных печах, электрошлаковых, электроннолучевых и плазменных установках (см. Электрошлаковый переплав, Электроннолучевая плавка, Плазменная металлургия). В области извлечения железа из руд наряду с доменным произ-вом, к-рое продолжает расширяться, развиваются разнообразные способы прямого получения железа. Этим процессам, позволяющим получать железо, пригодное для выплавки стали в электропечах, принадлежит большое будущее.
Кроме железа, в древнем мире добывали и применяли золото, серебро, медь, олово, свинец, ртуть. Мн. др. металлы (в т. ч. неизвестные древним) использовались в сплавах, минералах или соединениях.
Золото в виде песка и самородков добывали в доисторич. времена из россыпей путём промывки. Для получения изделий золотой песок подвергали горячей ковке (кузнечной сварке) или переплавляли в тиглях. При этом обычно получали сплавы золота с серебром и др. элементами, что обусловливало разнообразные вариации цвета, а также литейных и механич. свойств металла. Рафинирование золота и отделение его от серебра началось во 2-й пол. 2-го тыс. до н. э., но до 6 в. до н. э. распространялось довольно медленно. Удаление примесей (вместе со свинцом, добавляемым для улучшения процесса) производили путём окисления их воздухом. Отделение серебра осуществляли путём хлорирования сплава при нагреве в присутствии поваренной соли, с последующей отгонкой летучих хлоридов или их растворением. Др. способ отделения серебра заключался в переводе его в сульфиды при нагревании сплава с сернистыми материалами и древесным углём. Применение азотной кислоты для о |
