Техника - молодёжи 1976-09, страница 30

КОНЕЦ XX ВЕКА

t>i6oo°c;> 100 ^т/чТ/ КОНЕЦ XIX ВЕКА

КОНЕЦ XVIII ВЕКА

ваемук> низкотемпературную плазму — с температурой порядка 10— 20 тыс. градусов (см. статью инженера Ю. Федорова «Вакуумная металлургия» в «ТМ» N9 6, 1969 г. — Прим. ред.). Плазма привлекает про-изводственникоЕ многими своими преимуществами. Ее струю можно сравнительно легко и точно регулировать в широких лределах. Например, можно изменять температуру от тысяч до десятков тысяч градусов, а мощность — от киловатт до мегаватт.

Плазменный нагрев практически снимает ограничение по верхнему пределу температуры, применяемой в агрегате. Это позволит расширить возможности столь важного интенсифицирующего фактора металлургии. Ведь при переводе веществ в газообразное состояние химические реакции длятся микросекунды!

Рассмотрим условия производства металла в зависимости от температуры и парциальных давлений. Для получения железа методом термической диссоциации (разъединения) его окислов температура должна превышать 4000° С. Такой процесс вполне может идти в низкотемпературной плазме. Однако тут возможно последующее взаимодействие кислорода с железом. Этого нетрудно избежать при низкой температуре и давлении кислорода 5 . 10—⁶ атм., но тогда процесс замедляется, что неэкономично для массового 'производства.

В то же время при высоких температурах (10 000—50 000° С) связи в молекулах настолько ослабевают, что они частично или полностью диссоциируются и ионизируются. В результате возрастает константа (постоянная) растворимости. Например, константа растворения азота в металле при переходе от обычной плавки к плазменной увеличивается в 10 раз. Соответственно повышаются и скорости других реакций: обезуглероживание окислительными газами, раскисление водородом. Уже при температуре 12 000° С испаряются все вредные примеси.

Итак, руду при 'высоких температурах можно быстро превратить в пар, состоящий из ионизированных атомов. И ничто не мешает сконденсировать их, извлечь элементы из плазменной струи. Таковы принципиальные основы плазменной металлургии. Она позволяет получить материалы с улучшенными и особыми свойствами, интенсифицировать и иногда упростить технологический процесс, сохранить высокие технико-экономические показатели агрегата, несмотря на тенденцию переработки бедного сырья.

Этапы развития металлургии железа и стали.

За счет организации непрерывных автоматизированных процессов с использованием низкотемпературной плазмы можно обеспечить значительный объем производства при минимальных размерах реакционного пространства, сократить площади, занятые оборудованием, уменьшить габариты агрегатов.

Советские ученые активно ведут работы в столь перспективном направлении. В 1973 году в Институте металлургии имени А. А. Байкова проходил Всесоюзный семинар по плазменным процессам в металлургии и технологии неорганических материалов. В докладах сообщалось, что за 15-летний период развития плазменной техники появился ряд новых технологических процессов, которые уже широко и эффективно используются в промышленности. Плазменные покрытия, получение тонкодисперсных порошков с помощью плазмы, плазменный переплав — все это позволяет резко улучшить качество стали и тугоплавких сплавов.

Подчеркивалась отличительная

черта плазменно-дугового переплава: повышение энергии газовых частиц, взаимодействующих с жидким металлом, что интенсифицирует металлургические процессы. Перегрев поверхностных слоев расплава и шлака приводит к глубокой десуль-фурации металла и дает возможность легко раскислять его. Делался вывод: на основе плазменной техники можно подойти к решению проблемы комплексного использования сырья и осуществления прямых способов получения металла.

Анализируя достижения электрошлакового, электронно-лучевого и других переплавов, следует отметить усложнение технологии. На смену двухступенчатому процессу (чугун — сталь) пришел трехстадийный: чугун — сталь — готовый металл. Если на современном этапе это оправдывается тем, что стали высокого качества требуется все-таки ограниченное количество, то в дальнейшем такой «поблажки» ожидать не приходится. Так называемый «рядовой металл» также нуждается в повышении качества, ибо тут кроются многие экономические возможности совершенствования техники. Однако рассчитывать на то, что всю сталь станут пропускать через разного рода переплавы, нереально. Задачи на будущее таковы: необходимо создать прямые способы получения металла из руды с помощью плазмы, использовать непрерывные процессы и полную автоматизацию.

Коренные качественные изменения, выражающиеся в замене прежних технических средств принципиально иными, составляют содержание научно-технической революции в металлургии.

XIV В Е К

СЫРОДУТНЫЙ ПРОЦЕСС

1^7000 -1300 С;0.5

II-1 ТЫСЯЧЕЛЕТИЕ ДО Н.Э.