Магнит обрабатывает сталь

Металлический шарик в пространстве вращается со скоростью сто миллионов оборотов в минуту... Капля горячего металла свободно парит в объеме... Все это стало возможным благодаря приручению сил магнитного поля.

В технике получают и используют сверхсильные магнитные поля - в сотни тысяч и миллионов эрстед. Под их воздействием вещество порой проявляет такие же неожиданные свойства, как под влиянием сверхвысоких давлений и температур. Такие поля даже способны изменять структуру металла.

Получать и применять сверхмощные магнитные поля напряженностью до 300 тыс. Э начал в 20-х го-дах XX в. академик П. Л. Капица. В 1927 г. его статья, помещенная в трудах английского Королевского научного общества, впервые в мировой литературе сообщала об огромных механических силах, возникших под действием на металл мощных магнитных полей.

Спустя три десятилетия мощным импульсным магнитным полем научились ковать металл, исправлять деформацию деталей. Сейчас мощность полей достигает 25 млн. Э. Академик Б. Е. Патон считает, что магнитноимпульсный метод формовки и обработки металлов очень экономичен и перспективен. В отличие от взрывной штамповки процесс совершенно безопасен и легко поддается автоматизации. У него большое будущее.

Магнитное поле пригодилось и в лаборатории физического металловедения Уральского научного центра. Академик В. Д. Садовский с сотрудниками занимался проблемой упрочнения сталей. В частности, искали способы превращения мягкой аустенитной стали в более твердую - мартенситную. Пробовали воздействовать на металл высокими температурами и давлением. Не помогло.

Тогда решили подвергнуть аустенитную сталь воздействию импульсного сверхсильного магнитного поля, хотя согласно теории, аустенитная сталь лишена магнитных свойств и, следовательно, не подвержена влиянию магнитного поля.

Каково же было удивление экспериментаторов, когда аустенитная атомная решетка под влиянием поля превратилась в мартенситную. Значит, в такой стали есть малые и довольно слабые магнитные области, которые прежде обнаружить не удавалось, но они тем не менее реагировали на сверхсильные магнитные поля. Таким образом было обнаружено в аустенитных сталях явление суперпарамагнетизма.

Ученые физического факультета МГУ исследовали поведение веществ в сверхсильных магнитных полях. Ими была создана уникальная установка, позволяющая получать сверхсильные магнитные поля при температурах, близких к абсолютному нулю.

В ходе исследования было обнаружено превращение полупроводников в металл и, наоборот, металла в полупроводники. Причем в первом случае вещество приобретало все характерные для металла свойства: металлическую проводимость, электронную теплоемкость, теплопроводность. Цикл проведенных экспериментов и теоретические исследования под руководством чл.-корр. АН СССР А. Абрикосова привели к открытию неизвестного ранее явления фазовых переходов вещества в магнитном поле.

Появилась новая возможность управлять свойствами вещества при помощи магнитных полей. Открытие будет использовано при создании новых типов лазеров, полупроводниковых приборов, измерительной техники с высоким быстродействием.

Элекромагнетизм в металлургии

Ученых и инженеров давно привлекает проблема левитации - свободного парения. Ее решение открывает, в частности, большие перспективы для развития металлургии без применения тиглей, получения особо чистых металлов, в которых так нуждается новейшая техника.

Для облегчения операции разливки металла созданы машины для литья металла электромагнитным способом. Технологию разработали и внедрили специалисты Иркутского филиала ВАМИ. Благодаря магнитному полю, которое создается вмонтированным в кристаллизатор электромагнитом, заливаемый металл не касается стенок формы.

Слитки алюминия получаются отличного качества, их поверхность отполирована как зеркало.

В литейном цехе конотопского электромеханического завода "Красный металлист" прошла опытную проверку магнитодинамическая заливочная установка МДН-6А, разработанная в Институте проблем литья АН УССР. Работа установки основана на взаимодействии тока, протекающего в жидком металле, с внешним магнитным полем. Электромагнитные силы, действующие на металл в активной зоне тигля, заставляют его двигаться в сливной металлопровод. Две электромагнитные системы работают совместно. Для прекращения разливки в форму достаточно отключить одну из них.

А можно ли так разливать черные металлы? С давних времен разливочный ковш - непременная принадлежность сталеплавильных цехов. Мощный кран поднимает огром-ный ковш при разливке металла на высоту многоэтажного дома. Казалось нечем их заменить. Но вот ученые создали электромагнитный желоб, в котором металл, увлекаемый бегущим магнитным полем, течет... вверх.

МГД в металлургии

В настоящее время создаются желоба с бегущим электромагнитным полем для транспортировки жидкого чугуна из доменных печей. Расчеты показывают, что замена ковшей, например на НТМК, дала бы экономию капитальных и эксплуатационных затрат 20-30%.

Возможны электромагнитные способы интенсификации многих важных технологических процессов в черной металлургии. Так, на Енакиевском металлургическом заводе в ходе эксперимента вели очистку жидкого металла от неметаллических включений и шлаков со скоростью 60 т/ч.

Управление процессом кристаллизации при помощи электромагнитных полей способствует измельчению зерна, позволяет устранить структурную неоднородность металла и увеличить его пластичность.

Приведенные примеры свидетельствуют, что электромагнитная гидродинамика способна совершить подлинную техническую революцию в металлургии. Поистине магнит - труженик.