ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ, извлечение из руд, выплавка и обработка металлов и сплавов в плазменных реакторах и плазменных печах, а также использование плазменного нагрева для интенсификации существующих способов плавки. П. м. начала развиваться в 50-х гг. 20 в. в СССР, Японии, США, ГДР, ФРГ и др. странах.

Переработка руд (окислов и др.) осуществляется путём их термической диссоциации в плазме; они либо подаются в плазменную струю в виде порошка, либо образуют в смеси с электропроводным материалом, напр. углеродом, расходуемый электрод плазматрона. Для предупреждения обратных реакций применяют восстановители (углерод, водород и др.), резкую "закалку" газообразных продуктов диссоциации на выходе из плазменного реактора (см. Плазмохимия) либо получают промежуточные продукты, напр. хлориды. При обработке сложных соединений важной задачей является разделение получаемых продуктов.

Выплавка сталей и сплавов производится в плазменнодуговых печах (ПДП). Инертная атмосфера и отсутствие обычных для электродуговой плавки источников загрязнения металла дают возможность получать из обычной шихты с высоким содержанием отходов чистый металл, напр. особонизкоуглеродистые нержавеющие стали высокого качества. При частичной замене аргона азотом в плазмообразующем газе или непосредственно в атмосфере печи получают легированный азотом металл без применения азотированных сплавов.

Переплав металлов и сплавов с целью повышения их чистоты или легирования производится в ПДП с металлич. водоохлаждаемым кристаллизатором. Глубокому рафинированию металла способствуют инертная или восстановительная проточная атмосфера, большая поверхность взаимодействия металла с газовой фазой, обработка металла шлаком. Кристаллизацией металла в таких ПДП можно управлять, раздельно регулируя скорость плавления металла и тепловой поток на ванну. В пром. условиях осуществлены (по отдельности и комплексно) различные варианты процесса: рафинирующий переплав в атмосфере инертных газов; совмещение переплава с плазменноводородным раскислением металла или насыщением его азотом; плазменнодуговой переплав со шлаком. Проведение процесса при повышенном или нормальном давлении обеспечивает предотвращение потерь летучих легирующих элементов (хрома, марганца и др.), насыщение сплава азотом, а при пониженном давлении - более глубокую дегазацию металла (напр., титана). Переплав в ПДП применяют для повышения качества спец. легированных сталей, прецизионных и жаропрочных сплавов, тугоплавких металлов, для получения аустенитных сталей с повышенным содержанием азота, не достижимым при иных способах плавки, для снижения потерь летучих и легкоокисляющихся элементов.

Применение плазменнодугового нагрева при индукционной плавке сокращает длительность расплавления шихты и существенно улучшает рафинирование металла благодаря перегреву шлака дугой. Плазматроны можно использовать как вспомогат. источники тепла в доменных и мартеновских печах, в термич. печах при обработке полуфабрикатов, а также при выращивании монокристаллов.

Лит.: Фарнасов Г. А., Фридман А. Г., Каринский В. Н., Плазменная плавка, М., 1968; Краснов А. Н., Шаривкер С. Ю., Зильберберг В. Г., Низкотемпературная плазма в металлургии, М., 1970; Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов, М., 1973. А. Г. Фридман.

ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА, обработка материалов низкотемпературной плазмой, генерируемой дуговыми или высокочастотными плазматронами. При П. о. изменяется форма, размеры, структура обрабатываемого материала или состояние его поверхности. П. о. включает: разделительную и поверхностную резку, нанесение покрытий, наплавку, сварку, разрушение горных пород (плазменное бурение).

П. о. получила широкое распространение вследствие высокой по пром. стандартам темп-ры плазмы (~ 104 К), большого диапазона регулирования мощности и возможности сосредоточения потока плазмы на обрабатываемом изделии; при этом эффекты П. о. достигаются как тепловым, так и механич. действием плазмы (бомбардировкой изделия частицами плазмы, движущимися с очень высокой скоростью - т.н. скоростной напор плазменного потока). Удельная мощность, передаваемая поверхности материала плазменной дугой, достигает 105-106 вmlcм2, в случае плазменной струи она составляет 103-104 вт/см2. В то же время тепловой поток, если это необходимо, может быть рассредоточен, обеспечивая "мягкий" равномерный нагрев поверхности, что используется при наплавке и нанесении покрытий.

Резка металлов осуществляется сжатой плазменной дугой, к-рая горит между анодом (разрезаемым металлом) и катодом плазменной горелки. Стабилизация и сжатие токового канала дуги, повышающее её темп-ру, осуществляются соплом горелки и обдуванием дуги потоком плазмообразующего газа (Ar, N2, H2, NH4 и их смеси). Для интенсификации резки металлов используется химически активная плазма. Напр., при резке возд. плазмой О2, окисляя металл, даёт дополнит. энергетич. вклад в процесс резки. Плазменной дугой режут нержавеющие и хромоникелевые стали, Си, А1 и др. металлы и сплавы, не поддающиеся кислородной резке. Высокая производительность плазменной резки позволяет применять её в поточных непрерывных производств. процессах. Мощность установок достигает 150 квт. Неэлектропроводные материалы (бетоны, гранит, тонколистовые органич. материалы) обрабатывают плазменной струёй (дуга горит в сопле плазменной горелки между её электродами). Нанесение покрытий (напыление) производится для защиты деталей, работающих при высоких темп-pax, в агрессивных средах или подверженных интенсивному механич. воздействию. Материал покрытия (тугоплавкие металлы, окислы, карбиды, силициды, бориды и др.) вводят в виде порошка или проволоки в плазменную струю, в к-рой он плавится, распыляется, приобретает скорость ~ 100-200 м/сек и в виде мелких частиц (20-100 мкм) наносится на поверхность изделия. Плазменные покрытия отличаются пониженной теплопроводностью и хорошо противостоят термич. ударам. Мощность установок для напыления 5-30 квт, макс. производительность 5-10 кг напыленного материала в час. Для получения порошков со сферич. формой частиц, применяемых в порошковой металлургии, в плазменную струю вводят материал, частицы к-рого, расплавляясь, приобретают под действием сил поверхностного натяжения сферич. форму. Размер частиц может регулироваться в пределах от неск. мкм до 1 мм. Более мелкие (ультрадисперсные) порошки с размерами частиц 10 нм и выше получают испарением исходного материала в плазме и последующей его конденсацией.

Свойство плазменной дуги глубоко проникать в металл используется для сварки металлов. Благоприятная форма образовавшейся ванны позволяет сваривать достаточно толстый металл (10-15 мм) без спец. разделки кромок. Сварка плазменной дугой отличается высокой производительностью и, вследствие большой стабильности горения дуги, хорошим качеством. Маломощная плазменная дуга на токах 0,1-40 а удобна для сварки тонких листов (0,05 мм) при изготовлении мембран, сильфонов, теплообменников из Та, Ti, Mo, W, al.

Лит. см. при ст. Плазматрон.

В. В. Кудинов.




Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

ПЛАЗМЕННАЯ ПЕЧЬ →← ПЛАЗМЕННАЯ ГОРЕЛКА

Смотреть что такое ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ в других словарях:

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

        извлечение из руд, выплавка и обработка металлов и сплавов в плазменных реакторах (См. Плазменный реактор) и плазменных печах (См. Плазменная п... смотреть

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

[plasma metallurgy] — металлургия с использованием низкотемпературной плазмы, генерируемой в плазматронах, для осуществления и интенсификации технологических процессов, например извлечения из руд, плавки и обработки металлов. Теоретическая основа плазменной металлургии — термодинамика и кинетика высокотемпературных процессов, базирующихся на положениях равновесной и неравновесной плазмохимии. Применение низкотемпературной плазмы как источника тепловой энергии обеспечивает существенное повышение температуры в реакционной зоне, что наряду с наличием в плазме высокоактивных заряженных частиц и радикалов значительно интенсифицирует физико-химические процессы. Плазменная технология позволяет перерабатывать вещество в любом агрегатном состоянии с получением целевых продуктов в требуемом агрегатном состоянии и форме (рис.). Возможно использование предварительно подготовленных смесей компонентов для производства сложных продуктов, соединений, сплавов, композитных материалов и т.п. В России успешно реализован ряд процессов плазменного восстановления, синтеза, рафинирования переплава (Смотри Плазменно-дуговой переплав), переработки комплексных руд и промотходов. При этом не только обеспечены высокие технико-экономические показатели, но в ряде случаев получены продукты, изготовление которых практически невозможно традиционными способами (например, ультрадисперсные порошки Смотри также Плазменная технология); <p><img src="https://words-storage.s3.eu-central-1.amazonaws.com/production/article_images/5a3a25c82685b2001728cbd2/a94f8443-b2cc-4b73-b477-06c4a70c934c" alt="ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ фото" http: class="responsive-img img-responsive" title="ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ фото">металлургия"&gt;<br> <i><b>Схема пламенно-металлургических процессов</b></i> <br><br>Смотри также:<br> — Металлургия<br> — черная металлургия<br> — цветная металлургия<br> — порошковая металлургия<br> — металлургия полупроводников<br> — космическая металлургия<br> — вакуумная металлургия<br> — бескоксовая металлугрия<br> — атомная металлургия<br></p>... смотреть

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

ПЛАЗМЕННАЯ металлургия, металлургические процессы и обработка металлов и сплавов с использованием плазменного нагрева. Плазменно-дуговые печи для выплавки сталей и сплавов имеют инертную атмосферу, что позволяет получить из обычной шихты более чистый металл, чем при дуговой плавке. Плазменная металлургия возникла в начале 60-х гг. 20 в. <br>... смотреть

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

, металлургические процессы и обработка металлов и сплавов с использованием плазменного нагрева. Плазменно-дуговые печи для выплавки сталей и сплавов имеют инертную атмосферу, что позволяет получить из обычной шихты более чистый металл, чем при дуговой плавке. Плазменная металлургия возникла в начале 60-х гг. 20 в.... смотреть

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

использование плазмы для осуществления металлургич. процессов. П. м. включает выплавку металлов и сплавов (напр., в плазменнодуговых печах), плазменнод... смотреть

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ, извлечение из руд, плавка и обработка металлов и сплавов с использованием плазменного нагрева.

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ - извлечение из руд, плавка и обработка металлов и сплавов с использованием плазменного нагрева.

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ , извлечение из руд, плавка и обработка металлов и сплавов с использованием плазменного нагрева.

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ, извлечение из руд, плавка и обработка металлов и сплавов с использованием плазменного нагрева.

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

- извлечение из руд, плавка и обработка металлов исплавов с использованием плазменного нагрева.

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

пла́змова металургі́я

T: 225