Вопрос №27. Нагревание, плавление
ПЛАВЛЕНИЕ — процесс перехода в-ва из кристаллич. (тв.) сост. в жидкое с поглощ. теплоты. Гл. хар-ки п. чистых в-в: темп-ра плавл. (Тт) и необх. теплота (Qm, Дж/моль). Темп-pa п. зависит от внеш. Р. П. сплавов и тв. р-ров происх., как правило, в интервале темп-р. окислительное плавление— технологич. период плавки металла или сплава, при к-ром его примеси (С, Si, Mn, Сг и др.) интенс. окисл. вводимыми газообразными или тв. окислителями; снижает содерж. фосфора, обесп. удаление газов и неме-таллич. включений, нагрев металла. Практич. присут. во всех сталеплав. процессах; в отд. этап технологии выдел, при плавке в дуг. электропечи. НАГРЕВ металла — технологич. операция повышения темп-ры металла. Цель н. м. перед обработкой давлением— придание ему необход, пластичности, а при термич. или химико-термич. обработке — измен, его механич., физич. или химич. св-в. Н. м. осуществ. гл. обр. либо подводом тепла извне в нагреват. или термич. печах, либо генерацией тепла непосред. в металле, пропуская электрич. ток или возбуждая в нем ток индукцией. При нагреве в печах тепло поступает на поверхность металла, а затем распостран. внутрь. При пропускании электрич. тока через металл тепло выделяется во всем его объеме, в рез-те чего нагрев можно вести с высокой скоростью. Этот метод нагрева пригоден для изделий неб. попереч. сечения и значит, длины. При индукц. н. м. тепло генерир. в тонком поверх, слое, откуда, как и при нагреве в печах, распростран. внутрь. Показатель кач-ва н. м. — равномерность темп-р по поверхности и объему металла. двухстадийный нагрев -последоват. нагрев металла в двух печах с резким изменением темп-рно-скоростного режима. Д. н. используют при прокатке легированных и высококачеств. сталей с целью уменьш. обезуглерож. и потерь металла; индукционный нагрев - нагрев металла в индукц. поле за счет возбужд. в нем вихревых токов. И. н. наз. нагрев токами высокой частоты (ТВЧ). Примен. для пластич. и термич. обраб. высоколегиров. сталей и мн. цв. металлов; конвективный нагрев — н. преимущ. конвективно подвод, теплом; осуществ. в печах с конвект. режимом теплообмена; радиационный нагрев - н. к-вом теплоты, передав, металлу преимущ. излучением: осуществл. в печах с радиац. режимом теплообмена; пламенный нагрев - н. металла в печах теплоотдачей открытого пламени, получ. при сжигании топлива , струйный нагрев — н. теплоотдачей струй нагрет, газа, ударяющих в поверхность нагреваемого материала; электроконтактный нагрев - электрич. н. при пропускании элект-рич. тока через нагреваемое тело. Часто электроконтактный н. наз. кондукционным; электронно-лучевой нагрев— н. за счет энергии пучка эл-нов, удар, в поверхность материала .
ОХЛАЖДЕНИЕ— 1. Естеств. или принудит, отвод теплоты от к.-л. тела или его части. 2. Естеств. или принудит, сниж. темп-ры к.-л. тела или его части: водяное охлаждение — о. металлургич. агрегатов и продуктов произ-ва водой. Системы в. о. подразделяют: о. холодной технич. водой; о. горячей хим. очищ. водой; испарит, о.; испарит, о. в комплексе с использ. тепла отход, газов; замкнутое о. с паро-образов. вне детали. При в. о. теплоносителем является технич. или хим. очищ. вода. Наиб, сложные системы в. о. имеют металлургич. комбинаты с полным циклом произ-ва; воздушное охлаждение— о. эл-тов металлургич. агрегатов и продуктов пр-ва струями или потоками воздуха; вторичное охлаждение, при непрерывной разливке — о. водой или водовоздушной смесью непрерывнолитой заготовки после ее выхода из кристаллизатора; испарительное охлаждение— водяное о. эл-тов металлургич. агрегатов с помощью хим. очищ. воды, нагрев, при охлажд. объекта до > 100 °С. В кач-ве охлажд. жидкости м. б. использ. спец. масла, ртуть, расплавл. соли, их смеси, органич. вещ-ва. Системы и. о. использ. в водоохлажд. эл-тах домен, печей, клапанов горяч, дутья воздухонагревателей домен, печей, наиб, теп-лонапряж. участках (частей) мартен, печей, металлургич. агрегатов ЦМ; охлаждение в «кипящем слое» — о. металлич. изделия после нагрева для закалки с использ. мелкозернистого сыпучего материала, продув, вход, потоком воздуха;
струйное охлаждение — о. эл-тов металлургич. агрегатов и продуктов произ-ва струями газа, воздуха или воды.
КОНДЕНСАЦИЯ - экзотермич. переход в-ва из газообр. в жидкое или тв. состояние. При этом если Р и Т выше, чем в тройной точке для данного в-ва, образуется жидкость, если ниже — тв. вещ-во. При к. в объеме пара конденсир. фаза образ, в виде мелких частиц, центрами к-рых м. служить мелкие капельки жидкости, пылинки или частицы, несущие электрич. заряд (ионы); при отсутствии центров к. пар может длит, находиться в пересыщ. сост.
При к. пара с Р выше тройной точки на пов-ти тв. тела, хорошо смачив. конденсатом, образ, сплошная пленка жидкости (пленочная к.); на пов-ти, несмачив. конденсатом или смачив. частично, — отд. капли (капельная к.); на пов-ти с неоднород. св-вами — зоны, покрытые каплями и пленкой конденсата (смешанная к.). К. используется для рафинир. металлов или раздел, многокомпонент. паровых систем на фракции или чистые компоненты; при восстан. летучих металлов из руд и концентратов, получ. тонких пленок с задан, св-вами, в электронике. Обьемн. к. использ. для получ. дисперсных порошков металлов.
Вопрос №28. ВЫПАРИВАНИЕ,Экструзия.
Выпаривание осущ-ют для концентрирования р-ров, выделения растворенного в-ва или получения чистого р-рителя. Вып-ю подвергают в основном водные р-ры нелетучих или малолетучих в-в. В. происходит благодаря подводу теплоты и непрерывному удалению образующегося при кипении р-ра пара, наз. вторичным.
Движущая сила В. - разность т-р греющего пара и кипящего р-ра, наз. полезной. Указанное различие в т-рах, наз. физ.-хим. депрессией, определяется хим. природой р-ра и часто достигает больших значений, возрастая с увеличением концентрации и внеш. давления. Для проведения процесса применяют выпарные аппараты, работающие под атмосферным и избыточным (до 0,6 МПа) давлением или разрежением (до 0,008 МПа). При работе под избыточным давлением повышается т-ра кипения р-ра. Разрежение в В. создается в ре-те конденсации вторичного пара в спец. конденсаторах, охлаждаемых водой или исходным р-ром, и удаления неконденсирующихся газов с помощью вакуум-насоса. В зависимости от способа нагревания концентрируемого р-ра делят на поверхностные (теплота передается от теплоносителя к р-ру через стенку) и контактные, в к-рых происходит непосредственное соприкосновение теплоносителя с р-ром.
Процесс получения изделий путем продавливания расплава через формующее отверстие называется экструзия с целью получения изделия с поперечным сечением нужной формы. Такой метод экструзии представляет собой непрерывный ТП, заключающийся в продавливании материала с высокой вязкостью в жидком состоянии, через формующий инструмент. В пром-ти методом экструзии изготавливают погонажные изделия - трубы, листы, пленки, профили. Пр-во различных видов изделий экструзией осуществляется путем подготовки расплава в экструдере и придания экструдату той или иной формы. Данная экструзия позволяет получать изделия различной конфигурации и размеров. Широкое распространение, которое получила экструзия объясняется высокой производительностью, непрерывностью и автоматизацией процесса. Применяется экструзия и при создании систем и конструкций в строительстве.