| СОДЕРЖАНИЕ:
Введение
Почему желательно получать изделия непосредственно из расплава
Технологические принципы формообразования
Способы получения изделии непосредственно из расплава
Размеры и форма изделий, получаемых из расплава
Из каких материалов можно получать изделия
О возможности управления процессом
О скорости процесса.
Производительность процесса
Свойства изделий, получаемых из расплава
О составе материала получаемых из расплава изделий
Новые машины для обработки металлов
Новые технологические возможности
Заключение
Литература

Металл — основа современной цивилизации, фундамент тяжелой индустрии. Металл в значительной мере определяет жизнь человечества. Почти все стороны человеческой деятельности связаны с широким использованием металла. Количество производимого и перерабатываемого металла — один из важнейших показателей промышленной мощи страны. Металл добывается сейчас в огромных и все возрастающих количествах. Его производство во всем мире в данное время измеряется сотнями миллионов тонн в год. Хотя в жизни и в технике все большее применение находят новые материалы — различные полимеры,— не следует противопоставлять их металлу. И в далеком будущем металл сохранит свое исключительное положение.

Советское государство вкладывает большие средства в развитие металлургической и' металлообрабатывающей промышленности. В нашей стране получением и переработкой металла в изделия и различные полуфабрикаты занята значительная часть промышленности. Из сказанного видно огромное значение способов обработки металла в человеческой деятельности, необходимость непрерывного улучшения существующих и поиска новых, более эффективных.

Наука обработки металлов — одна из древнейших. Еще многие тысячелетия назад люди владели искусством получать и обрабатывать металлы. Приемы металлообработки постоянно развивались и в данное время достигли высокой степени совершенства. Но при этом интересно отметить, что основные современные приемы обработки металлов по сути дела основаны на принципах, которые были установлены еще в глубокой древности. Так, в настоящее время от 80 до 90% всего металла превращается в листы, трубы, прутки, профиля путем его механической обработки. Способов же обработки металлов, построенных на существенна новых основах и занявших равное положение с приемами обработки металлов. истоки которых уходят в далекое прошлое, сравнительно мало.

Чтобы в полной мере понять значение проблемы, рассмотрению которой посвящена эта книга, надо отчетливо представлять современные способы обработки металла на металлообрабатывающих заводах. Проиллюстрируем это на примере получения листа из алюминия и его сплавов. Указанный случай выбран потому, что производство алюминиевого листа хорошо освоено и этот вид металлической продукции в данное время изготовляется наиболее просто и легко.

Для изготовления изделия из металла надо прежде всего иметь металл, который получают разными способами. Например, из алюминиевой руды путем электролиза получают расплавленный алюминий. Из электролизных ванн его передают в специальную печь, еде в расплавленном состоянии подвергают очистке. И( этой печи алюминий разливают в мерные слитки-чушки определенного состава. Чушки — конечная продукция завода, производящего алюминий. Отсюда они отправляются на обрабатывающий завод. Но такие предприятия, как правило, находятся далеко от заводов, выпускающих алюминий. Вызвано это тем, что производство алюминия энергоемко, и его приходптся осуществлять вблизи крупных источников энергии, обычно мощных гидроэлектростанций. В свою очередь и переработка алюминия в изделия требует значительных людских и технических ресурсов, что часто бывает трудно обеспечить вблизи завода, производящего этот металл.
Итак, алюминиевые чушки попали на перерабатывающий завод, где они должны быть превращены в лист. Как это происходит?

Рассмотрим крупное современное предприятие по обработке алюминия, например завод в Трентвуде (США) производительностью 130 000 т алюминиевого листа в год. Территория его занимает около 200 га, в том числе 23 га застроены заводскими сооружениями. Завод изготовляет листы нз алюминиевых спл'авов толщиной от 0,25 до 2,9 мм, шириной до 1800 мм и длиной до 10 000 мм. Здесь четыре основных цеха: литейный, горячей прокатки, холодной прокатки и отделочный. Площадь производственных помещений составляет 155 000 м2. Мощность основных двигателей — 44 650 л. с.

В литейном цехе поступающий на завод алюминий отливают в прямоугольные слитки с закругленными краями следующих размеров: толщина 200—250 мм, ширина 810—1110 мм, длина 2150—2800 мм. Вес слитков — от 1350 до 1830 кг.

Слитки маркируют и рельсовыми тележками перевозят в отделение фрезерования. Здесь слиток подготавливают к прокатке: он фрезеруется и гомогенизируется (гомогенизация—отжиг, приводящий к большей однородности свойств слитка) при температуре 495—505°; этот процесс совмещают с нагревом перед прокаткой. Общее время гомогенизации слиткоз составляет 20 часов.

Горячую прокатку производят на огромном прокатном стане, который представляет собой сложный агрегат с целым комплексом механизмов общей длиной около 500 м. В этом комплексе объединены семь четырех-валковых прокатных станов, обжимной стан 3050, черновой стан 2840 и «епрерывнын пягиклетьевой стаи 2030 (числа, приводимые при названии прокатного стана, показывают длину его валков в миллиметрах). Все адЯ механизмы приводятся в движение восемью основными электродвигателями общей мощностью 28 650 л. с. Кроме того, около 500 электродвигателей установлено на роликах рояыанга. Общий вес оборудования линии — 14 000 г, а общая площадь цеха горячей прокатки — 28 300 м2.

На обжимном стане сляб толщиной 254 мм прокатывают до толщины 89 мм за 5—7 проходов. Затем слябы подогревают до температуры прокатки и на черновом стане за 3 прохода обжимают с 89 до 19 .и.и. После этого полоса поступает на пятиклетьевой чистовой стан и обжимается с толщины 19 мм до 2,5—3,2 мм. Затем в случае необходимости, определяемой требованиями к свойствам конечной продукции, полученные рулоны вдут в цех холодной прокатки, где их подвергают промежуточному отжигу.

Отожженные рулоны подают на холодную прокатку к одному из трех ленточных станов, из которых два двуклетьевые четырехвалковые и один одноклетьевой реверсивный четырехвалковый. Площадь цеха холодной прокатки составляет 28 400 м2. При производстве тонкой ленты необходимы один-два промежуточных отжига. Сплавы, не подвергающиеся закалке, нагартовываются во время последней холодной прокатки. В отдельном цехе площадью 52 500 м2 производятся следующие операции: а) резка рулонов на листы, б) термообработка, в) правка и окончательная резка, г) обезжиривание, д) окрашивание, е) анодирование (химическое оксидирование, повышающее коррозийную стойкость), ж) кон-кроль, маркировка ,и упаковка.

Сходен с этим по числу операций (при использовании другого оборудования) и существующий способ изготовления труб и профилей путем механической переработки слитка.

Из приведенных примеров видно, что переработка металла в изделия — листы, трубы, прутки, профиля—осуществляется весьма длинным и трудоемким путем. При этом требуются дорогое уникальное оборудование! (мощные прокат-ные станы, прессы и др.), большие затраты энергии на деформирование металла и длительный производственный цикл. Процесс сопровождается также значительными отходами металла.

Почему же избран такой трудный путь переработки металла? Почему нельзя получить изделие — лист, трубу, пруток — просто разливкой жидкого металла? Ведь металл из руды всегда получается в жидком состоянии, а жидкость, как известно, податлива, легко принимает любую форму. Почему же металл из податливого расплавленного состояния переводят в неподатливое твердое и лишь затем с большим трудом ему придается желаемая форма?

Дело в том, что, как показал огромный многовековой опыт обращения с металлом, обычные приемы литья в этом случае неприменимы из-за того, что листы, трубы, прутки, проволока и т. п. имеют малую толщину — это примеры «тонких» изделий. Изготовление отливок с тонкими стенками и хорошей поверхностью, нужной структуры, физико-химических свойств, постоянных размеров оказалось делом трудным и до сих пор не могло быть осуществлено, во всяком случае в масштабах современного производства.

Решение вопроса о получении изделий непосредственно из расплава требовало поиска и создания каких-то иных, новых путей и приемов-В силу этого уже давно, начиная с работ знаменитого английского металлурга Г. Бессемера, указавшего на большую выгоду получения металлического листа непосредственно из расплава и сделавшего в этом направлении первые попытки, инженерно-научная мысль интенсивно за* цималась проблемой получения изделий непосредственно из расплава. На этом пути уже имеются значительные успехи. Есть примеры промышленного производства полуфабрикатов из расплава. Большой вклад з эту область внесли советские ученые и инженеры. Работы других иссле^ дователей в области получения изделий из расплава не рассматриваются здесь ввиду ограниченного объема брошюры.

Однако все работы советских и зарубежных ученых по разным причинам не вышли за рамки экспериментирования большего или меньшего масштаба. Способы, которые могли бы быть противопоставлены современным приемам механической обработки — а основная масса металла (90—95%) механически перерабатывается в листы, трубы, прутки и т. п.,— еще находятся в периоде поиска и становления.

Накопленный со времен работ Г. Бессемера опыт суммирован в книге Э. Германца (см. стр. 48). Следует отметить, что в основном приведенные в ней работы не ставили целью выпуск готовых изделий, а были направлены на получение сравнительно толстостенных заготовок простой геометрической формы (лист, круглая труба, пруток). Для превращения эти* заготовок в изделие требуется большая механическая обработка, правда, значительно меньшая, чем та, которая нужна для получения изделия из большого слитка.

Ниже описаны методы получения изделий непосредственно из расплава, предложенные и обоснованные автором настоящей брошюры еще в 1938—1941 гг., а также разрабатываемые им в последующие годы совместно с сотрудниками. В этих работах впервые с наибольшей полнотой поставлена проблема получения изделий непосредственно из расплава и предложены возможные пути ее решения. Не исключено, что описываемые ниже приемы получения изделий из расплава в будущем окажутся в ряде случаев пригодными для переработки значительной доли получаемого металла.
5 ...