1236
.pdfМарка сплава |
Диаметр или |
Высота |
Скорость |
Температура |
сечение |
кристаллиза |
|||
|
слитка, мм |
тора, мм |
литья, м/ч |
литья, ®С |
Д 1 |
4 3 0 |
20 0 |
1 , 8 - 2 , 1 |
6 9 0 — 710 |
Д 1 6 |
6 5 0 |
20 0 |
1 ,2 — 1 ,5 |
6 9 0 - 7 1 0 |
2 0 0 |
155 |
6 ,0 |
6 9 0 — 7 1 0 |
|
А К 6 |
8 0 0 |
2 0 0 |
0 , 8 - 0 , 9 |
6 9 0 — 7 1 0 |
5 3 0 |
2 0 0 |
1 ,5 — 2 ,1 |
690— 71 0 |
|
А К 8 |
8 2 5 |
20 0 |
0 , 9 — 1 ,2 |
6 9 0 — 71 0 |
А К 4 |
5 3 0 |
2 0 0 |
1 , 2 - 1 , 5 |
72 0 — 740 |
В 9 5 |
3 3 0 |
120 |
1 ,8 — 2 , 4 |
6 8 0 — 700 |
|
6 7 0 |
2 0 0 |
0 ,6 — 0 ,7 |
6 9 0 — 7 1 0 |
|
2 2 5 — 8 2 5 |
180 |
3 , 6 — 4 ,2 |
6 8 0 — 70 0 |
плавки и литья, которые подбирают для каждого конкретного сплава.
В табл. 20 приведены режимы литья слитков некоторых алю миниевых сплавов.
Более широкое применение нашла вакуумная обработка жид ких алюминиевых сплавов, основанная на уменьшении раствори мости водорода и других газов с понижением внешнего давления. Зачастую алюминиевый расплав подвергается трехстадийной обработке: в момент плавки, перед и в процессе разливки.
Разливку металла из миксеров осуществляют с применением футерованной оснастки. Использование метода полунепрерывного литья улучшает механические свойства слитков и их деформируе мость. Так, слиток дуралюмина диаметром 200 мм, отлитый в во доохлаждаемую изложницу наполнительным методом, в нагретом состоянии поддается только прокатке и прессованию. Тот же слиток, полученный непрерывным способом, можно ковать.
Литая проволока, полученная быстрым охлаждением из жид кого сплава (метод Головкина), выдерживает даже холодное волочение. С повышением скорости охлаждения слитка и умень шением величины зерна механические свойства улучшаются.
Одной из технологических проблем при литье крупных слитков из высоколегированных алюминиевых сплавов является появление трещин из-за высоких термических напряжений. Практика пока зала, что образование трещин зависит от целого ряда причин, в частности от пластичности, интервала температурного затверде вания сплава и др. Кроме того, для алюминиевых сплавов, полу ченных полунепрерывным методом, характерна химическая неод нородность (зональная ликвация) по сечению слитков.
На поверхности слитков в процессе литья могут возникнуть оксидные плены, рванины и другие поверхностные дефекты. В по следнее время широко применяют отливку слитков в электромаг нитные кристаллизаторы, где слиток формируется электромагнит-
Т а б л и ц а 21. Режимы литья слитков с применением электромагнитного кристаллизатора
Марка |
Диаметрили |
сечение слитка,мм |
Скорость |
Температура литья,°С |
Марка |
Диаметрили сечение слитка,мм |
Скорость |
сплава |
|
|
литья, мм |
|
сплава |
|
литья, мм |
Температура литья, °С‘
Д1. АК6. |
190 |
90— 110 |
700— 730 |
АМц, |
100 |
80— 100 |
690— 730 |
АК8 |
290 |
70—80 |
700— 730 |
АМг2, - |
290 |
65— 75 |
690— 730 |
|
330 |
70—80 |
7 0 0 -7 3 0 |
АМгЗ, |
330 |
60— 70 |
690— 730 |
|
480 |
35— 40 |
700— 730 |
AMr5, |
480 |
50— 60 |
690— 730 |
Д 16 |
190 |
80—90 |
700— 730 |
АМгб |
300 х |
65— 75 |
|
|
X нх>и |
|
|
||||
|
290 |
45— 55 |
700— 730 |
АД1 |
|
690—720 |
|
|
330 |
40—50 |
700— 730 |
190 |
120— 140 |
||
|
680 |
20— 30 |
700— 730 |
|
290 |
83—90 |
690—720 |
300 х |
70— 90 |
700— 730 |
|
330 |
70— 80 690— 720 |
||
X |
1650 |
|
|
|
480 |
50— 60 |
690— 720 |
АК4 |
290 |
5 0 - 6 0 |
7 2 0 -7 4 0 |
|
300 X |
75— 85 |
690—720 |
|
330 |
40— 50 |
720^ 740 |
|
X 1650 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
480 |
20— 30 |
720— 740 |
|
|
|
|
ным полем, что позволяет полностью исключить механическое взаимодействие между слитком и кристаллизатором. Слитки, от литые в электромагнитные кристаллизаторы, не имеют поверх ностных дефектов и используются без механической обработки при горячем деформировании. Данные кристаллизаторы просты и удобны в обслуживании и, что очень важно, позволяют исполь зовать для охлаждения индуктора и слитка техническую воду. Индуктор служит одновременно и распределителем охлаждающей воды. Типичные режимы литья слитков с применением электро магнитного кристаллизатора приведены в табл. 2 1 .
Таким образом литье слитков в электромагнитном поле резко улучшает качество поверхности слитков и является крупным усо вершенствованием полунепрерывного метода литья.
Специальные методы литья
Развитие науки и техники требует разработки и реализации новых, более экономичных методов получения слитков и отливок, улуч шения их качества.
Одним из перспективных методов производства заготовок яв ляется бесслитковая прокатка. Сущность процесса формирования полосовой заготовки в валковом кристаллизаторе заключается в физическом совмещении в одном непрерывном технологическом процессе операций литья, кристаллизации и пластической дефор мации заготовки.
Весь процесс осуществляется во вращающихся валках, оси которых расположены либо в горизонтальной, либо в вертикаль-
ной плоскости. Во входной части зева валков, в которую посту пает жидкий металл, происходит кристаллизация. Выходная же часть зева валков обеспечивает обжатие полосы, во многом ана логичное обычной горячей прокатке.
Общая схема формирования металлической заготовки в валко вом кристаллизаторе (в данном случае валки расположены в го ризонтальной плоскости) представлена на рис. 66. В зоне форми рования заготовки имеются области жидкого состояния (У), жид ко-твердого (2 ), твердо-жидкого (3), твердого (4). Протяженность области каждого из этих состояний может колебаться в широких пределах, так как зависит от тех
нологических параметров |
процесса, |
|
|
|||||||
свойств |
отливаемого |
металла, ма |
|
|
||||||
териала |
бандажа |
водоохлаждаемо |
|
|
||||||
го валка. |
|
|
при |
литье |
в валко |
|
|
|||
Поскольку |
|
|
||||||||
вый |
кристаллизатор |
совмещаются |
|
|
||||||
в непрерывной |
|
последовательности |
|
|
||||||
литье, кристаллизация |
и |
деформа |
|
|
||||||
ция, |
то |
и |
весь |
очаг |
формирова |
|
|
|||
ния |
заготовки |
условно |
разделяют |
|
|
|||||
на три зоны: литья, кристаллиза |
|
|
||||||||
ции и деформации^ |
|
|
|
|
||||||
Рис. |
66. |
Схема |
формирования заготовки |
|
|
|||||
в валковом кристаллизаторе |
|
|
|
|||||||
Жидкий металл готовят обычным способом. Метод успешно |
||||||||||
применяют для |
получения заготовок |
н лент. Полученные |
полу |
|||||||
фабрикаты (ленты, полосы) сворачивают на специальных |
маши |
|||||||||
нах в рулоны. Масса |
рулонов достигает 8— 10 т (по алюминию). |
|||||||||
Широкие |
возможности улучшения |
технологических процессов |
и качества литого металла открывают методы электромагнитного воздействия на металл в процессе не только литья, но и при его плавке. Для этой цели созданы специальные установки емкостью 250 кг для алюминиевых сплавов. На этих установках металл пла вится, рафинируется и разливается по формам без соприкоснове
ния с воздухом. |
Сущность его состоит в том, что расплавленный |
в индукционной |
печи или электронным лучом металл удержи |
вается в вакууме во взвешенном состоянии силами электромагнит ного поля, не соприкасаясь ни с чем. Поэтому металл получается максимально чистым. Отливка может быть проведена как в обыч ную, так и в «электромагнитную» форму.
Своеобразный способ «литья вверх» состоит в том, что к noj верхности расплава прикасаются торцовой частью металлической затравки нужной формы и тут же начинают ее вытягивать. Жидкий металл благодаря молекулярным силам сцепления тянется
за затравкой вверх, точно повторяя ее профиль. И так непрерывно растет из ванны со скоростью 5—20 м/ч слиток или заготовка необходимого сечения.
Разработано много оригинальных методов заполнения форм, в ччастности метод выжимания. Сущность метода заключается в том, что плавно поднимающийся по форме сплошным потоком жидкий металл имеет сечение во много раз больше, чем сечение будущей отливки. Важным элементом формы являются две под вижные матрицы, при сближении которых металл выжимается из резервуара. Только в конце заполнения сечение потока жидкого металла приближается к сечению детали.
По мере того как металл выжимается вверх, у стенок обра зуются застывшие корки. Скорость сближения матриц регулируют таким образом, чтобы к концу выжимания будущая отливка уже состояла из двух корочек и тонкой жидко-твердой прослойки между ними. Последняя стадия «захлопывания» матриц может идти аналогично процессу литья под давлением. Как только матрицы закроются, кончается кристаллизация.
Получается мелкозернистая, плотная и прочная тонкостенная (1,5—4 мм) крупногабаритная отливка.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Какие реакции протекают в производстве глинозема?
2.Какое оборудование применяют в производстве глинозема?
3.Какие требования предъявляются к качеству глинозема?
4.Почему не применяют восстановление глинозема углеродом?
5.Почему алюминий получают из расплава криолит—глинозем?
6.Какие ванны применяют для электролиза глинозема?
7.Каких травм следует остерегаться в цехе электролиза глинозема?
8.Каковы основные показатели режима электролиза глинозема?
9.Какой чистоты алюминий получают электролизом?
10.Как его разливают?
И.С какими едкими веществами работают в отделении выщелачивания
бокситов?
12. Особенности плавки алюминиевых сплавов.
Глава |
МЕТАЛЛУРГИЯ МАГНИЯ§* |
|
|
|
XIII |
|
|
|
|
§ 1 . Основные сведения |
|
|
||
Магний — элемент II |
группы периодической |
системы |
Д. И. Мен |
|
делеева. |
|
после алюминия легкий |
металл, |
используе |
Магний — второй |
||||
мый для |
производства конструкционных сплавов, применяемых |
в машино- и авиастроении. Сплавы магния и сам магний в нор мальных атмосферных условиях устойчивы не меньше, чем стали, вследствие образования на них тонкой защитной пленки. Магний
обладает замечательными физическими свойствами: малой плот ностью [1,74 г/см3 (твердый) при 20 °С и 1,58 г/см3 (жидкий) при температуре плавления 651°С] и низкой температурой кипения (1104°С). Тонкие полоски, проволочки и особенно порошок маг ния при нагревании загораются и горят ослепительным белым пламенем. Следовательно, обращаться с магнием следует осто рожно. При легировании магния алюминием, цинком, марганцем опасность возгорания уменьшается.
Из химических свойств магния весьма важны следующие: вы сокое сродство к кислороду (одно из самых высоких среди метал лов), хлору и фтору, высокий нормальный электрохимический потенциал, равный 2,37 В. Эти свойства, как указывалось ранее при описании свойств алюминия, исключают возможность полу чения магния обычными способами (восстановление углеродом, электролизом водных растворов). Восстановление магния углеро дом или кремнием хотя и возможно, но требует сложной техники (вакуум, высокая температура) и дорого стоит.
В настоящее время главным способом получения магния яв
ляется электролиз расплавленного хлорида магния: MgCl2->Mg-|-
катод
+ С 12.
анод
Электролитный магний широко применяется в промышлен ности. Представляет ценность и попутно получаемый хлор. Одним
из |
важнейших |
потребителей |
магния является |
металлургия, где |
|||
его применяют |
в качестве восстановителя для получения |
титана, |
|||||
циркония |
и урана: TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2 |
и |
UF4 + 2Mg = |
||||
= |
U + 2MgCl2. В некоторых |
странах на эти цели |
затрачивается |
||||
до |
50% |
всего |
магния. Однако в странах — наиболее |
крупных |
потребителях магния — его используют в основном в производстве сплавов с алюминием и цинком.
Сплавы магния с марганцем (0,2—0,8%) можно прокатывать в листы. Обычно магниевые сплавы работают при температурах не выше 150—200 °С. Чтобы повысить температурный предел до 300—400 °С, их легируют цирконием и торием. Общий недостаток всех магниевых сплавов — коррозия, особенно в растворах солей.
Магний, как и алюминий,— один из распространеннейших
вземной коре элементов (2,4%). Чаще всего магний встречается
ввиде различных силикатов. Но сырьем для производства магния
служат хлориды (MgCl2• 6Н20 — бишофит, MgCl2• КС1 • 6Н20 — карналлит) и карбонат (MgC03 — магнезит). Иногда предприя тиям выгодно работать на двух видах сырья: хлоридном и карбо натном. Мировое производство магния, по данным 1981 г., состав ляет 291 тыс. т, в том числе первичного 221 тыс. т.§
§ 2 . Электролиз хлоридов
Наиболее доступным сырьем для производства магния является искусственный карналлит, получаемый попутно во время перера ботки природных калийных солей, как отход от производства
удобрений. Такой карналлит содержит, %: 20—24 КС1; 28—32 MgCl2; 4—10 NaCl; до 40 Н20. На магний в искусственном кар наллите приходится всего около 7—8 %. Поскольку в присутствии воды выделить магний электролизом невозможно, первая стадия в технологической схеме производства магния состоит в обезво живании карналлита. Для этого в печах КС при 120—140 °С уда ляют основное количество гигроскопической и кристаллизационной воды.
Твердый окомкованный остаток плавят в электропечах при 750—800 °С до полного удаления влаги. Расплав отстаивают с целью удаления механических примесей'и оксида магния, кото рый образуется в небольших количествах во время сушки и плав-
Рис. |
67. |
Принципиальная схема |
||
электролизера |
с |
диафрагмой |
||
для |
получения |
магния: |
||
1 — анод; |
2 — катод; |
3 — диафраг |
||
ма; |
4 — корпус |
ванны |
|
ления: MgCl2 + Н20 = |
MgO + 2НС1. |
На |
1 т магния |
приходится |
подготавливать 15—16 т карналлита. |
|
карналлит |
заливают |
|
Для электролиза |
расплавленный |
|||
в ванны — прямоугольные коробки, |
построенные из стальных ли |
стов с внутренней футеровкой из шамота. В ваннах установлены графитированмые аноды и стальные катоды из толстых листов.
После включения постоянного тока ионы |
металлов |
(Na+, К+, |
||||
Mg2+) и |
хлора |
(С1~) начинают двигаться |
к катоду |
(катионы) |
||
и аноду |
(анионы). При этом на катоде разряжаются только ионы |
|||||
Mg2+ + 2 £= Mg, |
на аноде разряжается ион хлора: 2С1- — 2 е= С12. |
|||||
В случае электролиза хлорида магния, как и во время электро |
||||||
лиза глинозема, магний получают в жидком |
виде, |
а |
это |
значит, |
||
что температура |
электролита должна быть |
выше |
651 °С |
(точка |
плавления магния). Очевидно, что металл надо несколько пере греть, чтобы он не затвердевал сразу после взятия его из ванны. Поэтому электролиз ведут при 700—720 °С. Но в этих условиях, если ванна открыта, возникает опасность загорания магния па воздухе, обратного хлорирования магния хлором и выделения хлора в атмосферу цеха. Чтобы избежать этого, ванну герметизи руют, отсасывают из нее хлор, частично разделяют анод и катод керамической перегородкой (рис. 67), добавляют в расплав: немного фтористой соли (например, около 2% CaF2). Это приво-
лит к ухудшению смачивания электролитом катода, что способ ствует получению на нем крупных капель магния и слиянию их в сплошную массу. Кроме того, поддерживают в электролите кон центрацию MgCl2 не меньше 6— 8 %, вследствие чего на магнии
образуется изолирующая |
его |
от |
воздуха |
пленка электролита, |
|
а также устанавливают |
анод |
и |
катод на |
достаточном |
друг от |
друга расстоянии (6—7 |
см), |
чтобы магний и хлор не |
смеши |
||
вались. |
|
|
|
|
|
Последнее обстоятельство приводит, очевидно, к росту напря жения по ванне. Поэтому с целью экономии электроэнергии необ ходимо использовать наиболее электропроводный электролит. Из солей, присутствующих в карналлите, наиболее электропроводен NaCl (3,0 Ом_1 *см_1). Среднюю электропроводность имеет КС1 (2,0 Ом- 1 -см-1) и наименьшую — MgCl2 (1,0 Ом- 1 -см-1). Обычно электролит содержит, %: 6— 8 MgCl2; 25—40 NaCl; 40—70 КС1. Такой состав электролита корректируют добавками солей (NaCl или КС1 в зависимости от состава карналлита). Электропроводность электролита 1,5 Ом- 1 -см-1, температура плав ления 420 °С, плотность 1,52—1,55 г/см3. Плотность электролита близка к плотности жидкого магния при 700°С (1,55 г/см3). Поэтому магний может не расслаиваться с электролитом (не всплывать и не тонуть). В отечественной практике принято утя желять электролит добавкой СаС12 и обеспечивать тем самым всплывание магния. Всплывший магний выбирают из ванны с по мощью вакуум-ковша. Чтобы, реже заменять электролит, часть хлора, выделяющегося при электролизе, направляют на хлориро
вание оксида магния: |
2MgO + 2С12 + С = 2MgCl2 + С02. |
|
Хлорирование |
ведут |
в шахтных печах с получением MgCl2 |
в жидком виде. |
После |
отстаивания его заливают в ванны. Если |
производство магния находится вблизи от завода, производящего титан, то MgCl2 получают как отход титанового производства и используют для заливки в электролитные ванны. Таким образом, можно сделать состав электролита более постоянным и перераба
тывать меньше карналлита.
Современные ванны работают при силе тока до 150 кА. Их основные показатели следующие: напряжение на ванне 5,5 В, плотность тока 0,5 А/см2, выход по току 83—85 %, расход электро энергии 14—15 тыс. кВт-ч/т. Извлеченный из ванны магний пере плавляют по флюсом (сплав хлоридов) и разливают в слитки. Товарный металл содержит 99,9 % Mg. Магний чистотой 99,99 % получают возгонкой в вакууме при 600—620 °С.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Области применения магния?
2.Какие меры предосторожности следует принимать во время раооты
(хранения) на магниевых заводах?
3.Как готовят магниевые руды к электролизу?
4.Как составляют электролит магниевых ванн?
5.По какому режиму ведут электролиз хлорида магния?
6.Какие ядовитые вещества могут применяться в производстве магния.
Глава |
ОСНОВЫ ВАКУУМНОЙ ТЕХНИКИ |
XIV |
|
§ 1. Основные сведения
Вакуум (от латинск. vacuum — пустота) характеризует разреженное состояние воздуха или газа. Величину вакуума обычно определяют по давлению газа,
оставшегося в откачиваемом объеме. |
Это давление выражают согласно |
СИ |
в паскалях |
насосы различного устройства (см. § |
2). |
Для создания вакуума применяют |
Характеристикой насосов является их производителБность и величина предель ного вакуума. Под производительностью насоса понимают количество газа, уда
ляемого насосом в единицу времени. |
Производительность |
Q, м3/с, |
определяют |
по формуле Q= Pv, где Р — давление, |
Па; v — скорость откачки, л/с. |
снижается |
|
Скорость откачки не является постоянной величиной |
и обычно |
с уменьшением давления, причем производительность измеряют при данном дав лении. По достижении предельного давления для данного типа насоса скорость откачки становится равной нулю. Поэтому глубокого вакуума достигают обычно последовательным включением в систему двух или трех насосов, причем насос, выталкивающий газ в атмосферу, поддерживает перёд вторым насосом разре жение, облегчающее достижение за ним высокого вакуума. Так, наиболее низ кое давление (вакуум), которое получают с помощью одноступенчатого насоса, равно примерно 133,3 -10~12 Па, а с помощью двухступенчатого насоса — до 133,3-10 -4 Па.
Использование вакуума в металлургии для выплавки металлов и их сплавов вызвано тем, что в вакууме устраняется возможность взаимодействия их с воз духом и газами, которые в обычных условиях растворяются в металлическом расплаве. Кроме.того, в вакууме из жидкого металла удаляются уже содержа щиеся в нем газы, а также летучие металлы (цинк, свинец, мышьяк и др.) и неметаллические включения.
Необходимость получения цветных металлов и сплавов с очень низким содержанием в них различных примесей привела к быстрому развитию вакуум ной металлургии. Для плавки цветных металлов и сплавов созданы вакуумные индукционные и дуговые печи, а также вакуумные электронно-лучевые уста новки, в которых весь процесс плавки, включая разливку, происходит в вакууме. Печь целиком помещена в герметически закрытый кожух, соединенный с вакуумнасосом (см. гл. III).
§2. Вакуумные насосы
Вметаллургии получили распространение насосы, которые по принципу дей ствия можно объединить в две большие группы. Действие насосов с вращаю щимся ротором основано на механическом вытеснении воздуха или газа, запол няющего рабочий объем, движущимися частями. В механических насосах для уплотнения зазоров и смазки трущихся деталей применяют вакуумное масло. Такие насосы принято называть механическими масляными насосами. Кроме
того, имеются сухие механические насосы, в которых масло для уплотнения не применяют. Из масляных насосов широкое применение получили пластинчато роторные, пластинчато-статорные и золотниковые насосы.
В корпусе пластинчато-роторного насоса (рис. 68) вращается эксцентрично расположенный ротор с двумя пластинами, которые пружиной все время прижи
маются к внутренней поверхности корпуса, деля при этом |
рабочий |
объем ка |
||
1 |
Следует учитывать, что в ряде случаев |
отечественные |
приборы |
для изме |
рения |
остаточного давления отградуированы |
в миллиметрах водяного столба. |
||
Остаточное давление измеряется тысячными долями водяного столба. |
1 мм вод. |
|||
ст. = 9,8 Па. |
|
|
|
меры на увеличивающийся при вращении объем впуска и уменьшающийся объем выпуска. В результате увеличения объема на стороне впуска создается раавёжение и откачиваемый газ из печной установки по впускному патр\бку засасы вается в насос. На стороне выпуска газ сжимается и при давлении, превышаю
щем давление пружины выпускного клапана, выбрасывается из насоса в атмо сферу через выпускной клапан.
Корпус насоса погружен в бак с маслом, которое, просачиваясь в насос уплотняет зазоры и предотвращает обратный прорыв газа. Одновременно масло
Рис. 69. Схема работы пароструй- — ного насоса:
/ — выпускное |
отверстие |
рабочего |
пара; |
||
2 — выпускной |
патрубок откачиваемого га |
||||
за; |
3 — диффузор; |
4 — выпускное |
отвер |
||
стие; |
5 — воздушная |
камера; 6 — фланец |
|||
сопла; 7 — паровое сопло; |
8 — паровая ка |
||||
мера |
|
|
|
|
|
Рис. 68. Пластинчато-роторный насос:
/ — камера; 2 — бак с маслом; 3 — пласти на; 4 — рабочий объем; 5 — ротор; 6, 7 — впускной и выпускной патрубок; 8 — вы пускной клапан
охлаждает трущиеся части насоса и препятствует поступлению газа в насос из
атмосферы.
Вакуумное масло представляет собой машинное масло, из которого в ре зультате вакуумной перегонки удалены низкокипящие фракции. Вакуумное масло способно поглощать влагу и окисляться, теряя в процессе эксплуатации перво начальные свойства. Поэтому масло в вакуумных насосах необходимо периоди чески заменять.
В пароструйных (диффузионных) насосах использовано эжектирующее дей ствие струи пара рабочей жидкости в результате диффузии молекул газа в струю
пара или захвата их.
Принцип действия пароструйного насоса показан на рис. 69. Пар, подавае мый под давлением в паровую камеру, через специальное сопло истекает в воз душную камеру. Пар расширяется, причем потенциальная энергия (давление) переходит в энергию кинетическую и струя пара в воздушной камере движется со сверхзвуковой скоростью. При быстром движении струи пара часть живои
силы ее передается слоям окружающего газа, которые получают скорость в на правлении струи и увлекаются ею в диффузор. В плавно расширяющейся части диффузора движение пара и газа постепенно замедляется и кинетическая энер гия струи вновь превращается в потенциальную энергию давления. Вследствие этого между входом в диффузор и выходом из него поддерживается 4—10-крат ный перепад давления. Если давление снаружи на выходе из диффузора принять равным атмосферному, то давление на выпуске может быть в 4—10 раз меньше, т. е. 10,6—20 кПа.
Для получения более низкого давления применяют несколько насосов. Так,, при последовательном включении в систему пяти эжекторных насосов можно получить вакуум 6,66 Па.
Для получения глубокого вакуума (порядка 133,3-10“4 Па и ниже) при меняют диффузионные насосы. Предельный вакуум, -создаваемый диффузион ными насосами, определяется числом ступеней насоса и конструкцией сопел. Обычно у диффузионных насосов предусматривают не более пяти ступеней от качки, что позволяет создавать разрежение до 133,3-10-7 Па. Более глубокий вакуум (до 133,3-Ю-11 Па) получают с помощью ионизации молекул в электри ческом разряде либо применяя ионосорбционные насосы.
§ 3. Вспомогательные элементы вакуумных установок
Вакуумные установки, помимо основного оборудования, имеют трубопроводы,, затворы, фильтры, ловушки, компенсаторы и др. Вакуумные трубопроводы (или вакуум-проводы) служат для соединения различных элементов вакуумных си стем. Их выполняют из бесшовных труб, сделанных из нержавеющей стали*
латуни или меди. |
Для защиты установок |
от вибрации механических насосов |
в вакуум-проводах |
предусматривают так |
называемые компенсаторы — участки* |
изготовленные из резиновых труб. Для напуска в вакуумную систему газов или воздуха и перекрытия трубопроводов низкого вакуума применяют вентили, на поминающие по конструкции водопроводные и газовые краны. В высоковакуум ных установках применяют затворы шиберного типа. Затворами можно управ лять вручную или автоматически при помощи электромашинных и гидравличе ских приводов.
В металлургических вакуумных установках откачиваемые газы могут содер жать много пыли. Для защиты механических насосов от пыли на вакуум-про водах устанавливают тканевые фильтры.
На пути откачиваемого газа устанавливают специальные ловушки, в кото рых при помощи жидкого азота создается очень низкая температура. При низ кой температуре в разреженном пространстве сжижаются и удаляются из него водяной пар, углекислота и большая часть паров ртути и масла. '
Важнейшее требование, предъявляемое к вакуумным системам, заключается в их герметичности. При наличии неплотностей в системе происходит подсос атмосферного воздуха. Присутствие его может резко отразиться на качестве ме талла. Самым простым способом обнаружения неплотностей является опрессование системы. В систему накачивают сжатый воздух или любой другой газ до давления 0,2—0,4 МПа и сомнительные места смачивают мыльным раствором.
Вместах неплотностей происходит выделение пузырьков газа.
Впроцессе работы установки необходимо соблюдать требования вакуумной
гигиены. Если в вакуумную установку попадут какие-либо загрязняющие веще ства, капли масла, некоторые газы, содержащиеся в воздухе, то они могут при вести к низкому качеству металла. Откачка воздуха в этом случае не поможет. Чистым должен быть воздух в цехе и на территории завода, а также инстру менты и одежда работающих.§
§ 4. Приборы для измерения вакуума
Давление в пределах от 133,3 Па до 101,2 кПа измеряют барометрической труб кой или U-образным манометром, заполненным ртутью или другой жидкостью. При сильном понижении давления газа точность манометров с прямым отсчетом давления газов по высоте столба жидкости становится недостаточной. При вы-