Архив номеров НиТ

Ответить на комментарий

Металлургия невозможного

Рубрика журнала:

Номер журнала НиТ: 

Вольфрамовая нить крупным планом



В далекие 60-е годы в нашей школе на уроках труда изучалось слесарное дело. Однажды, получив очередной циркуляр от министерства образования, преподаватель, учивший нас слесарить, поспешил, согласно инструкции, занять нас техническим творчеством. Мне с напарником «выпала честь» изготовить мощные ножницы для резки металла. Режущими деталями должны были стать рессоры от грузовика. Для этого нужно было по шаблону высверлить заготовки этих деталей. Перемычки разрубить зубилом. И начались наши мучения. Сверла, которые выдавал нам преподаватель, ломались после первого же отверстия. После того, как мы узнали, откуда у нас растут руки и кто мы вообще такие, сверла стали доживать до пятой дырки. В конце концов, так и не закончив высверливание первой выкройки, преподаватель был вынужден прекратить наши мучения. Запас сверл кончился.
Есть мудрая народная пословица: «скупой платит дважды»...

Металлургия стали как производство возникла примерно три с половиной тысячи лет назад в районе Суэцкого залива (Сирия, Египет). Железо в те времена получали так называемым сыродутным процессом. Температура, достигаемая в этом процессе, не позволяла получить расплавленный металл. Губчатая масса проковывалась, из нее «выжимались» примеси, отдельные кусочки чистого железа сваривались в единый монолитный слиток. Эти технологические приемы можно считать предшественниками порошковой металлургии. Шло время, металлургия совершенствовалась. На рубеже ХIII и ХIV вв. н. э. получило развитие получение стали путем рафинирования чугуна: началась эпоха ее массового производства. О сыродутном процессе забыли. 1855 г., 1864 г., 1877 г. (бессемеровский, мартеновский, томасовский) — один за другим изобретаются процессы, позволяющие производить просто ошеломляющее количество стали. Металлургические заводы превращаются в монстров, потребляющих бессчетное количество сырья, топлива, рабочей силы. И наконец — открытие электродугового процесса (1900), затем кислородно-конверторного (1952) привели к тому, что заводы стали выпускать миллионы тонн стали в год, а сами занимать площади, сравнимые с городскими. Ночью над этими монстрами полыхает огненное зарево, днем они окутываются дымом самых причудливых цветов: от ядовито-желтого до ржаво-бурого. Жить рядом с такими заводами становится вредно для здоровья.

«Пусть будет больше чугуна и стали на душу населения страны». Может быть, изобилие дешевой стали и породило самые кровавые войны, которые уносили миллионы этих душ в могилу.
Двухступенчатый процесс производства стали, когда сначала мы из руды получаем чугун, а потом из чугуна выплавляем сталь, при всех своих достоинствах обладает рядом серьезных недостатков. Ведь что мы делаем. Сначала, как и в сыродутном процессе, восстанавливаем из руды железо. И тут же в доменной печи начинаем нашпиговывать его нужными и ненужными примесями. Углерод, марганец, кремний и абсолютно нежелательные сера и фосфор. Затем в сталеплавильном цехе принимаемся все эти примеси выжигать кислородом. Опять же и нужные, и ненужные. Полупродукт, который льется из конвертера или мартеновской печи — это пока еще не сталь. В нем нет нужных элементов, зато в избытке растворенного в металле кислорода. Сталь, говорят сталевары, надо раскислить. Забрать из металла лишний кислород, а заодно и добавить необходимые легирующие элементы. И вот тут-то сталеплавильщикам и приходится считаться с недостатками традиционной металлургии. Некоторые легирующие элементы (марганец и кремний) хорошо усваиваются сталью, а другие, такие как титан или алюминий, почти полностью переходят в шлак. Третьи, хотя и не переходят полностью в шлак, зато в металле ведут себя не лучшим образом, например, образуют ликвационные области. Плюс ко всему, легирующие элементы, которые забрали у стали кислород и превратились в комочки шлака, не всегда успевают всплыть на поверхность и образуют в твердом металле так называемые «неметаллические включения», которые существенно ухудшают ее качество.

Традиционная металлургия оказалась зажата в тисках своих собственных технологических приемов. Многие металлы оказалось невозможным сплавить друг с другом в тех пропорциях, когда они наиболее эффективно объединяют свои свойства. А некоторые металлы традиционная металлургия соединить абсолютно не в силах.

Конечно, процессы и приемы совершенствовались, особенно в электрометаллургии, но со временем ясно обозначились пределы для всех этих мелких и малосущественных разработок.
Наличие мощной, но очень инертной отрасли, производящей гигантское количество недорогой, хотя зачастую и низкокачественной продукции, тормозило развитие очень перспективного направления, которое едва угадывалось в позабытом всеми сыродутном процессе.

Перейти к полному тексту статьи

Ответить

7 + 2 =
Solve this simple math problem and enter the result. E.g. for 1+3, enter 4.

Другие материалы рубрики