Цветной металлопрокат – виды, свойства, производство и применение
Цветными называются металлы и сплавы, не содержащие железа. Сырье для изготовления проката получают из лома (переплавка) или руды различными производственными методиками (электролиз, обогащение и др.). По масштабам и уровню востребованность цветная металлургия уступает только газовой и нефтяной промышленности. Из этих особых сплавов делают металлопрокат – балки, швеллеры, круги, трубы, уголки и многое другое.
Готовые изделия широко применяются в строительной, авиационной, космической, медицинской и других областях, где выдвигаются повышенные требования к надежности и прочности.
Свойства и эксплуатационные характеристики цветных металлов
Яркий представитель этой группы – алюминий. Сплав отличается от обычного металла легким весом, коррозийной стойкостью и прочностью. Из алюминия и его производных изготавливают летательные аппараты – ракеты, самолеты и т.п. Главное свойство материала – длительное отсутствие ржавления при любых окружающих факторах, что позволяет использовать его, как сырье для емкостей пищевой и нефтехимической промышленности:
- банки для напитков;
- фольга;
- кастрюли;
- ножи и другое.
Из цветных металлов изготавливают электропровода. Наиболее распространенным материалом является медь. Она отлично проводить электрический ток и имеет низкое сопротивление, что препятствует перегревам и самопроизвольным возгораниям.
Еще одним востребованным представителем группы считается олово. Это металл характеризуется низкой температурой плавления, плотностью структуры и эластичностью. Зачастую олово используют в качестве припоя для пайки элементов.
Отдельного внимания заслуживает свинец. Это также высокоплавкий, достаточно мягкий, невероятно прочный и тяжелый металл. Свинец используется для производства:
- кислотоупорной аппаратуры;
- пуль;
- фигурного литья;
- подшипников и многого другого.
Особняков в этой группе стоят благородные или драгоценные металлы, к которым относятся серебро и золото. А также платина, палладий, осмий, родий, селен, кадмий и другие. Данные материалы демонстрируют особенно высокую стойкость к суровым эксплуатационным условиям. Они не ржавеют, не окисляются и не разрушаются под воздействием агрессивных сред (щелочи, некоторые виды кислот и прочее).
Применяются данные соединения не только для изготовления ювелирных изделий. Многие активно используются в промышленной, медицинской и военной сферах. Некоторые относятся к радиоактивным и имеют узконаправленное назначение.
Производство цветных металлов – методики и специфика процессов
Технические условия на металлургических заводах могут разниться. Однако сырьевая база и используемые методики строго контролируется государственными стандартами. Материалы (лом) регламентированы по ГОСТу Р 54564-2011, ГОСТу 1639-2009, ДСТУ 3211:2009 и другим актам. А руда по ГОСТу Р 53198-2008 и ГОСТу 14180-80.
Рассмотреть производственные процессы можно на примере сортового металлопроката из алюминия. При полном цикле завод изготавливает блюм самостоятельно. В ряде случаев заготовки приобретаются отдельно.
Этапы производства:
- Глинозем из карьеров попадает в силосные башни, откуда по магистралям транспортируется в перерабатывающий цех.
- Чтобы выделить из руды алюминий используется технология электролиза. Сырьевой состав расплавляется. В него погружаются электроды, через которые непрерывно проходит ток (напряжение). При образовании цепи он движется от положительного к отрицательному аноду. В качестве электродов используют прессованный обожженный уголь.
- Под воздействием тока устойчивые соединения распадаются. Из расплава выделяется чистый алюминий.
- Под вакуумным воздействием из ванны электролизера, полученный металл откачивается в специальные емкости. Из очищенного вещества (не в составе минерала) получают блюм для дальнейшего производства проката. Как правило, далее применяется технология литья.
Производство алюминия считается наиболее энергозатратным. Расплавить руду в печи недостаточно. Необходимо разорвать невероятно прочные внутриатомные связи алюминия и кислорода.
Последующая переработка цветного металла – изготовление проката
Химический состав сырья для производства сортового проката из цветных металлов также подлежит строгому контролю. Все потому что готовые изделия часто эксплуатируются под высокими механическими и динамическими нагрузками (опорные нагруженные элементы).
Из цветных металлов изготавливают:
- листы;
- круги;
- штриксы;
- балки;
- швеллеры;
- латунные и бронзовые трубы;
- штифты;
- уголки;
- катанку и другое.
Для изготовления различных типов проката используются разные виды станков. Блюм расплавляют в печах. Форму заготовкам придают промышленные кантователи.
При полном производственном цикле шихту, рассчитанную по составу и массе, загружают в мульды и посредством завальной машины помещают в «топку». В литейно-плавильном агрегате сырьевой материал приобретает жидкую форму. После скачивания шлака и проверки состава, металл отправляется в миксер. В нем поддерживается необходимая для работы литейной машины температура.
Наиболее распространенной методикой считается отливка прокатных заготовок (слитков) через электромагнитный кристаллизатор. Агрегат представляет собой одновитковый индуктор с внешним контуром водяного охлаждения (коллектор). Электромагнитное поле создается металлическими экранами. При непрерывном охлаждении расплавленный материал приобретает твердеют структуру (кристаллическая фаза). Готовая отливка выгружается из кессона и направляется на последующую обработку.
В прокатном цеху осуществляется резка (мерные длины), фрезерование граней, плакирование и нагрев блюма. В зависимости от конфигурации товарного продукта используют соответствующее оборудование. Производственных циклов (повторяющихся проходов) может быть несколько. Прием, хранение и отгрузка проката также подлежит строжайшему контролю.
Сфера применения
Сфера применения проката из цветных металлов невероятно обширная. Главное достоинство продукции – возможность вторичного использования. Лом перерабатывается (переплавляется) и снова поступает в производство. Данный цикл гораздо менее затратный по энерго- и материалоемкости.
Трубы из цветных металлов используются в жилищно-коммунальном хозяйстве для прокладки магистралей горячего водоснабжения. Такие сплавы выдерживают более высокие температуры и гораздо дольше не разрушаются под воздействием жидких сред. В дополнение в трубопроводах из цветных металлов создается неблагоприятная среда для роста бактерий. Это в разы повышает качество воды (запах, цвет, состав и т. д.).
В медицинской сфере эти материалы используются для протезирования. В авиации – для обшивки корпусов и изготовления рабочих узлов летательных аппаратов. В быту цветные металлы встречаются повсеместно – посуда, столовые приборы, упаковки. Уникальные эксплуатационные свойства данного материала и постоянное усовершенствование состава сплавов повышают востребованность.
Однако заказывать прокат и готовые изделия следует у проверенного поставщика, имеющего сертификаты, устанавливающего конкурентные цены и предоставляющего гарантии на всю продукцию.
