Методы зонной плавки и направленной кристаллизации

Методы зонной плавки и направленной кристаллизации основаны на различной растворимости примеси в жидкой и твердой фазах и отличаются только техническим вариантом решения для получения металлов повышенной чистоты.

На рис. 12.8 представлены две диаграммы (а) и (6) с различной характеристикой примеси В. В случае а примесь — легкоплавкая. С увеличением се содержания температура системы «А — В» падает. В случае 6 примесь тугоплавкая и увеличение ее в составе сплава естественно приводит к повышению температуры плавления сплава А — В. Растворимость примеси в любом из этих сплавов разная и оценивается коэффициентом растворимости К = Ствж. При К > 1 примесь обогащает твердую фазу, а при К < 1 — жидкую. На этом и основаны методы зонной очистки и направленной кристаллизации.

На рис. 12.9 представлена схема зонной плавки.

Слиток 2 находится в лодочке 1 (тигле) и расплавляется локально кольцевым индуктором 4. Образующаяся зона 5 расплавленного металла последовательно перемещается (в нашем случае

Диаграммы состояния «металл — легирующий элемент» с различной характеристикой примеси В

Рис. 12.8. Диаграммы состояния «металл — легирующий элемент» с различной характеристикой примеси В

Схема зонной очистки

Рис. 12.9. Схема зонной очистки:

  • 1 лодочка; 2 — слиток; 3 — кварцевая трубка; 4 — кольцевой нагреватель;
  • 5 — расплавленная зона; 6 — закристаллизовавшаяся часть слитка

справа налево) за счет перемещения лодочки или индуктора. На границе зоны расплавленного металла с исходным, например, легкоплавкая примесь сконцентрируется в правой части слитка < 1), а тугоплавкая — в левой > 1).

Таким образом, появляется возможность изменить содержание примеси в той или иной части слитка и использовать ту его часть, где вредной примеси меньше. Для достижения большей степени очистки перемещение зоны можно осуществлять многократно.

Метод направленной кристаллизации заключается в использовании этого же эффекта в целях повышения чистоты металла. Так, если кристаллизация слитка происходит с нижней его части, то легкоплавкая примесь, обогащая жидкую фазу, распределится по высоте слитка неравномерно: в верхней его части примеси будет больше. Нижняя часть будет, таким образом, представлять собой более чистый металл. Этот процесс проявляется и при некоторых других способах повышения чистоты металла, например электро- шлаковом. Метод направленной кристаллизации на одном и том же слитке можно проводить только один раз: при повторном расплавлении всего слитка его состав вновь становится однородным.

Контрольные вопросы и задания

  • 1. Назовите основные этапы металлургического процесса.
  • 2. Каковы предпосылки формирования металлурги и как науки?
  • 3. Каковы основные отличия мартеновского и конвертерного производства стали?
  • 4. На каких принципах основано получение сталей более высокого качества?
  • 5. Как изменяется технология выплавки алюминия в зависимости от количества SiC>2 в бокситах?
  • 6. Каковы особенности получения магния более высокой чистоты?
  • 7. С какой целью осуществляется промежуточная стадия получения титана хлорированием ТЮ2?
  • 8. Укажите на общие элементы в технологиях производства меди и никеля.
  • 9. Как могут изменяться технологические свойства металлов при повышении их чистоты? Назовите отрасли промышленности, где особенно важно иметь такие металлы.
  • 10. Каков механизм получения глинозема электролизом?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >