Производство цинка и его сплавов. Способы обработки металлов давлением

Ванадий применяют в качестве материала для оболочек ядерных реакторов, производства сверхпроводящих сплавов. Оксид ванадия V2О5 - активный катализатор в производстве серной кислоты и некоторых реакций синтеза органических веществ. Химические соединения ванадия применяют в стекольной и керамической промышленности в качестве красителей.

Сплавы на основе титана обладают высокой удельной прочностью, поэтому основной областью их применения стала реактивная авиация и ракетно- космическая техника (75-80%). В последнее время титановые сплавы начинают использовать в судостроении, химическом машиностроении, в производстве медицинских инструментов. Карбид титана входит в состав инструментальных твердых сплавов (10-40% TiC; 85-50% WC, остальное Со). Карбид титана используют также для производства жаростойких и жаропрочных сплавов, идущих на изготовление элементов газовых турбин в реактивных двигателях.

Цирконий оказался наиболее подходящим материалом для изготовления элементов ядерных реакторов (труб, защитных оболочек и др.). В электронике используют способность циркония активно поглощать газы - для поддержания высокого вакуума в электронном устройстве. Более половины производимого циркония в виде ZrО2 и ZrSiО4 применяют в производстве огнеупоров, фарфора, эмалей и стекла.

Главная область применения гафния - ядерные реакторы, где он используется в регулирующих и защитных устройствах. Вторая область - производство тугоплавких и жаропрочных сплавов. Температуры плавления HfC- 3890°С, а твердого раствора 25% HfC и 75% ТаС- 4200°С.

Торий и его соединения используют для легирования сплавов железа и цветных металлов, как катализаторы в органическом синтезе. ThО2 - высокоогнеупорный материал. Торий может служить ядерным топливом (как заменитель урана).

Уран - основное горючее ядерных реакторов.

Скандий и его соединения применяют в производстве легких сплавов, в электронной технике, светотехнике, производстве специальной керамики. Возможности применения скандия ограничены высокой ценой. В 1988 г. оксид скандия стоил 2,8 долларов за 1 грамм, чистый скандий -15 долларов за грамм.

Тантал и ниобий используют в радиоэлектронике и электротехнике, производстве жаропрочных, сверхпроводниковых и твердых сплавов, легированных сталей, атомной энергетике и химическом машиностроении.

Галлий и индий имеют сходные области применения: полупроводниковая электроника, сплавы, припои для низкотемпературной пайки металлов. Их используют для солнечных батарей, приемников инфракрасного излучения, в лазерах. Индиевые покрытия обладают высокой отражательной способностью и не тускнеют. Их применяют для изготовления рефлекторов.

Главное назначение германия - полупроводниковая электроника (для изготовления выпрямителей и усилителей). В настоящее время на основе германия созданы выпрямители промышленного переменного тока. Они отличаются высоким КПД (95%) и малыми габаритами. Второй областью применения германия является производство оптического стекла (»40%).

Рений. Основная область применения - в химической и нефтяной промышленности в качестве катализаторов химических процессов (при крекинге нефти). Рений в чистом виде и в сплавах с вольфрамом применяется для производства изделий электроосветительной и электровакуумной техники; электрокоррозионно-стойких контактов. Значительное количество рения идет на выплавку жаропрочных сплавов (совместно с W, Мо, Та).

Селен и теллур применяются в основном в электро- и радиотехнике. Большая чувствительность селена к колебаниям интенсивности света используется в фототранзисторах, термоэлектрических устройствах, в солнечных батареях, люминофорах. Теллуриды свинца, олова, ртути и кадмия служат для изготовления инфракрасных излучателей, детекторов радиации. Селеном и теллуром легируют полупроводники.

Редкоземельные металлы, или лантаноиды, представлены 15 химически подобными элементами (с порядковыми номерами от 57 – лантан до 71 – лютеций), теоретически объединенными в одной основной группе периодической таблицы Менделеева. В коммерческой практике в эту группу включают еще два элемента, находящиеся в таблице над лантаном, – иттрий с порядковым номером 39 и скандий с номером 21 (его природные источники и области применения существенно отличаются от остальных редкоземельных металлов).

Редкоземельные элементы (РЗЭ) подразделяются на три группы: легкие, средние и тяжелые. В первую группу входят: лантан, церий, празеодим, неодим; во вторую – прометий (в природе не встречается), самарий, европий, гадолиний; в третью – тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций, иттрий и скандий.

Редкоземельные элементы в виде металлов, сплавов и химических соединений нашли применение в черной и цветной металлургии (лантан, церий), в производстве стекла и керамики (Се2О3), в атомной энергетике (гадолиний, самарий, европий)- оксиды этих металлов входят в состав регулируемых стержней и защитных керамических покрытий. Самариево-кобальтовые магниты превосходят другие сплавы (Fe-Ni-Co-Al) в 2-4 раза по величине магнитной энергии на единицу объема и в 5-10 раз по величине коэрцитивной силы. Использование РЗЭ в качестве люминофоров для кинескопов цветных телевизоров вызвало значительный рост их производства (иттрий, европий, тербий), РЗЭ широко используют в различных типах лазеров.

Возможности использования РЗЭ далеко не исчерпаны и расширяются по мере исследования свойств лантаноидов, их сплавов и соединений.

 

 

            Почти все твердые металлические элементы выпускаются серийно в виде порошков чистых металлов. Порошки чистых металлов составляют значительную и все возрастающую долю всего объема производства. Промышленное применение многих из них нуждается в дальнейшем развитии. Затраты на производство однородных порошков металлов с высокой степенью чистоты значительно выше, чем на производство оксидов металлов. По объему производства лидируют пять порошков – порошки железа, алюминия, меди, никеля и титана.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Начала металлургии: Учебник для вузов / В.И. Коротич, С.С. Набойченко,        А.И. Сотников, С.В. Грачев, Е.Л. Фурман, В.Б. Ляшков. // Екатеринбург: УГТУ, 2000. - 392 с.

На передовых рубежах науки и производства. /А.А. Богатов. // Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003. 85 с.

2. А.В. Кушнарев. Разработка и теоретическое исследование новых способов изготовления железнодорожных колес на ОАО «НТМК» / Научный консультант, профессор А. А. Богатов. // г. Нижний Тагил, 2009. - 47 с.
3. Ю.А. Гудим. Производство стали в дуговых печах. Конструкции, технология, материалы: монография / Ю.А. Гудим, И.Ю. Зинуров, А.Д. Киселев. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. - 547 с.
4. Современные технологии производства транспортного металла / под научной редакцией А.В. Кушнарева и А.А. Богатова. // Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 2008.
5. Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов /А.М. Дальский, Т.М. Барсукова и др.; Под  редакцией А.М. Дальского. – М.: Машиностроение, 2004. – 512 с.
6. Данилов Ф.А., Глейберг А.3., Балакин В.Г. Горячая прокатка и прессование труб, 3 изд., М., 1972.
7. А.А. Богатов, В.И. Степаненко. Формоизменение  металла  при  обработке  давлением (конспект лекций  по  программе  дополнительного профессионального  образования) / Екатеринбург,  УГТУ-УПИ, 2008.
8. Ботников С.А. Современные тенденции производства стали. Мини-заводы. Техническое описание современного мини-завода, на примере ЭСПК ОАО «ПНТЗ» (конспект лекции по программе опережающего обучения) / Первоуральск, ОАО «ПНТЗ», 2011.
9. Технология трубного производства: Учебник для ВУЗов / В.Н. Данченко, А.П. Коликов, Б.А. Романцев, С.В. Самусев. – М.: Интермет Инжиниринг, 2002. – 640 с.
10. Харитонов В.В., Соломеин В.А. Энциклопедия «Производство труб» (электронный вариант). – Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 1997-2009.
11. В.В. Поляков. Ресурсосбережение в черной металлургии / М.: Машиностроение, 1993. - 320 с.
12. Информация с различных Интернет-сайтов: http://www.bestpeopleofrussia.ru/ (Лучшие люди страны / Ученые и исследователи); www.ialon.de (Металлурги); www.ras.ru (Ученые Академии); Википедия – свободная энциклопедия; Ковка и штамповка (Техническая энциклопедия); Химические свойства металлов (Российский химико-технологический университет (РХТУ) им. Д.И. Менделеева) и др.

 

* Кроме скольжения деформация металлов в некоторых случаях может идти путем «двойникования».

* В России и других странах ведутся работы по созданию непрерывных сталеплавильных процессов.

* Поскольку при движении через слой чугуна кислород дутья расходуется практически полностью, то конечным продуктом реакции является СО (а не СО2).

* Деванадация - извлечение ванадия из жидкого чугуна, как правило, продувкой его газообразным кислородом.

* Промышленных месторождений криолита мало, поэтому его получают обычно искусственным путем.