Сергей Венецкий - В мире металлов
Домна вырабатывает… электроэнергию
Специалисты японской фирмы "Кавасаки Стил Корпорейшн" "заставили" работать выходящие из доменной печи газы, давление которых в полтора — три с половиной раза выше атмосферного. Газы приводят в действие установленный рядом с печью газотурбинный электрогенератор. В результате доменная печь не только выплавляет чугун, но и вырабатывает электроэнергию, что, разумеется, дает большой экономический эффект.
Излишки — в дело
Шведская фирма "Вокснанс крафт" строит тепловую электростанцию мощностью 10 мегаватт, которая будет работать на доменном газе. Электростанция сооружается рядом с действующей доменной печью, выплавляющей ежегодно 270 тысяч тонн чугуна. Пока отходящий доменный газ частично используется здесь для нагрева дутья, а оставшаяся часть сжигается. Именно эти излишки газа и намечено пустить в дело для приведения в действие паровой турбины с электрогенератором.
Металлургия комфорт
Зеленые пальмы, золотистые рыбки в красивом бассейне, звонкие рулады птиц. И все это не в холле Дворца культуры или санатория, а в одном из помещений Металлургического предприятия. Не удивляйтесь: речь идет о машинном зале труболитейного цеха Липецкого металлургического завода "Свободный Сокол". Еще недавно трубы здесь отливали на громоздких карусельных машинах. В цехе постоянно висели облака пыли, стоял грохот, загазованность не желала укладываться ни в какие нормы.
Без остановки цеха была проведена его реконструкция: карусельные машины заменены более современными центробежными, спроектированными работниками завода. Теперь в цехе чистота, не характерная, прямо скажем, для металлургического производства. А в машинном зале, откуда поступает масло в центробежные машины, появились пальмы, золотые рыбки, певчие птицы.
Уютно и в красном уголке цеха: красивая мягкая мебель, интересно оформленные стенды, киноустановка. Удобны и эстетичны бытовые помещения, стенды душевых сверкают кафелем. Такие отличные условия встретишь не во всяком доме отдыха. Раньше в цехе наблюдалась текучесть кадров, теперь же поступить сюда непросто, желающих много, а вакансий мало.
Там, где труд в радость, высоки и производственные показатели. Не случайно вся продукция цеха отмечена Знаком качества. На заводе уже побывало немало гостей из разных стран. Мнение всех едино: "Цех прекрасен!".
Клады в футеровке
Исследуя с помощью тонких аналитических методов старую футеровку медеплавильных печей, болгарские ученые — сотрудники Института цветных металлов в Пловдиве — обнаружили, что отслужившие свой век огнеупорные кирпичи хранят ценные клады: в тысяче тонн обломков футеровки содержится около 50 тонн меди, 91 килограмм серебра и 4 килограмма золота. Медь и благородные металлы, которые в небольших количествах присутствуют в медной руде, проникают в микропоры кирпичей в процессе плавки, а при смене футеровки оказываются на свалке.
Но как овладеть этими кладами? Ученые разработали технологию "добычи" металлов из старой футеровки путем флотации. Новый метод, внедренный на металлургическом заводе имени Георгия Димитрова в Елисейне, позволяет извлечь из огнеупорных отходов до 90–93 % содержащихся в них ценных металлов.
Металлические "стекла"
Как известно, металлы и другие твердые вещества обычно имеют кристаллическую структуру, при которой их атомы (ионы, молекулы) располагаются в пространстве в строго определенном порядке. Однако некоторым твердым телам этот порядок "не по душе". Таково, например, стекло: оно аморфно и в жидком, и в твердом состояниях. А нельзя ли аморфные металлические расплавы заставить переходить в твердое, но тоже аморфное состояние, т. е. получать металлическое "стекло"?
Обычно процесс кристаллизации протекает во времени, и атомы поэтому имеют возможность "поразмыслить" над тем, как вести себя в ходе перестройки. А если осуществить мгновенное затвердевание и, таким образом, не дать атомам времени на "размышление"?
На помощь решено было призвать глубокий вакуум и криогенные температуры. При таких условиях атомы вынуждены, как при знакомой всем с детства игре, моментально подчиниться команде: "Замри!". В ходе многочисленных экспериментов удалось довести скорость охлаждения расплава до миллиона градусов в секунду. Пары металла наносили на переохлажденную металлическую пластинку, находящуюся в камере, где были обеспечены указанные условия, и пластинка тут же покрывалась "стеклянной" пленкой.
Одним из первых металлов, полученных в аморфном состоянии, был висмут. Оказалось, что пленка "стеклянного" висмута толщиной всего в несколько микрон обладает своеобразными магнитными и электрическими свойствами. Так, даже при обычной температуре ее сопротивление электрическому току во много раз ниже, чем у кристаллического висмута.
В дальнейшем круг аморфных металлов и сплавов значительно расширился: ученые сумели превратить в "стекло" сталь и ряд тугоплавких металлов. К тому же значительно упростилась технология получения таких необычных материалов: отпала необходимость в вакууме и криогенных температурах. Как выяснилось, аморфные пленки и ленты образуются при соприкосновении металлического расплава с быстро вращающимися водоохлаждаемыми валками.
По следам пули
В США разработан химический метод определения траектории полета пули, предназначенный для криминалистики.
Летящая пуля оставляет за собой вихревой поток, в который из самой пули и пороховых газов всасываются микроколичества некоторых элементов — свинца, бария, сурьмы, меди. Оседая на землю, пол или другую поверхность, они оставляют на ней невидимый след. Невидимый? Оказывается, современная наука позволяет увидеть его, а значит, и узнать направление полета пули.
На обследуемую поверхность накладывают полости влажной фильтровальной бумаги, затем их помещают в ядерный реактор и подвергают бомбардировке нейтронами. Вследствие "обстрела" некоторые атомы, прихваченные бумагой, превращаются в радиоактивные изотопы, а степень их активности дает возможность судить о содержании этих элементов в пробах и, таким образом, определять траекторию и длину полета пули, характеристику самой пули и даже примененного преступником оружия.
К сожалению, у нового метода есть существенный недостаток: следы полета пули, оставляемые на земле, быстро исчезают.
"Память" сплавов
Один из героев романа "Колеса", написанного американским писателем Артуром Хейли, ответственный работник крупной автомобильной компании, делится с журналистами перспективными планами: "Новое, несомненно, будет пробивать себе дорогу… И самые важные новшества, которые уже можно предвидеть, будут связаны с материалами. Возьмите, к примеру, металлы. На смену стальной конструкции, которая используется сейчас, придет сотовая. Она будет более прочной, более упругой и в то же время несравненно более легкой… Кроме того, ведутся работы над созданием такого металла, который обладал бы способностью "запоминать" свою первоначальную форму. Если, например, вы погнете крыло или дверцу, достаточно будет подвергнуть эту деталь высокотемпературной обработке, и металл восстановится в своей прежней форме".
Еще каких-нибудь полтора-два десятка лет назад подобную идею можно было отнести разве что к разряду научно-фантастических. Сегодня же свойство металла проявлять "память" достаточно хорошо известно ученым и конструкторам. Что же произошло за это время?
В середине 60-х годов в США был запатентован сплав никеля (55 %) с титаном (45 %) — нитинол. Достаточно легкий, прочный, коррозионностойкий — он считался неплохим конструкционным материалом и не более. Однако его создатели продолжали проводить с ним различные эксперименты, и вдруг сплав проявил совершенно уникальную способность — "помнить" свое прошлое. Обнаружено это было во время одного из многочисленных опытов. Нитиноловую спираль после определенной обработки нагрели до 150 °C и охладили, а затем к ней подвесили груз, который растянул ее и превратил в совершенно ровную проволоку. Чудеса начались, когда эту проволоку опять нагрели до 95 °C: на глазах изумленных исследователей она превратилась в… спираль.
Опыт ставили снова и снова, придавая металлу все более сложные формы, но он продолжал демонстрировать блестящую "память", невозмутимо принимая свой первоначальный облик. Проволоку, например, согнули таким образом, что она образовала слово "нитинол", затем нагрели, охладили и деформировали до неузнаваемости, но стоило пропустить через эту проволочную абракадабру сильный электрический импульс, мгновенно разогревший ее, и взорам ученых вновь предстало название сплава.
