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.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я