Щелочные металлы

Фирма Ethyl Corp. в 1951 г. разработала установку, в которой жидкие щелочные металлы смешиваются со смазкой и насосом подаются в литейную форму, из которой они выходят в виде слитка (рис. 1973). Жидкий натрий поступает из бака 1 в смеситель 2, где он перемешивается со смазкой, оттуда насосом 3 под давлением 15—20 кг/см нагнетается в кристаллизатор 4. Смазка удаляется либо насосом 3 по патрубку 5, либо насосом 6 по патрубку 7. Если смазка не применяется, то необходимое давление возрастает до 70 кг/см2, что вызывает перегрузку насосов. В качестве смазки могут применяться парафиновые углеводороды или кремнийорганические соединения: диметил, диэтал- и фенилэтилполисилоксан. Количество смазки требуется из расчета 2 см3 на 1 кг натрия, минимально 0,1 см3/кг. Смазка очень легко смешивается с жидким металлом, а при затвердевании выдавливается наружу. Таким образом, смазка образует защитный слой на поверхности слитка.

Кристаллизатор охлаждается этиленгликолем, но можно применять и воду. Температура выходящего слитка должна быть на 20° ниже точки плавления металла, т. е. для натрия 80—85°. Кроме натрия, такой способ применим для калия, лития и цезия.

В 1951 г. фирма Е. J. du Pont de Nemours and Co разработала установку для непрерывного литья натрия (рис. 1974). Жидкий металл небольшими порциями насосом 1 подается в охлаждаемый конический кристаллизатор 2, где и затвердевает. Продолжением кристаллизатора служат цилиндрические насадки 3 и 4, имеющие внутреннюю облицовку Кристаллизатор 2 и насадки 3 и 4 охлаждаются. Благодаря конической форме кристаллизатора 2 его стенки практически не воспринимают давления и поэтому захватывания слитка не происходит. Из насадок 3 и 4 выходит затвердевший слиток, покрытый масляной пленкой. Поршень насоса 5 приводится в движение маслом из камеры 6 и поэтому он непрерывно смазывается. Перед началом литья в кристаллизатор вставляют пробку соответствующей формы. Стенки конического кристаллизатора образуют угол от 2 до 30° (обычно 2—12°) к горизонтали.

Количество металла, подаваемое за каждый ход поршня, рассчитывают по формуле

V = ADX,

где V — объем металла;

А — наибольшее сечение кристаллизатора;

D — наименьшее сечение кристаллизатора;

X — коэффициент, имеющий значение 0,02—0,1.

Так как обычно натрий содержит небольшую примесь калия, который начинает кристаллизовываться при 100—110°, то лучше иметь рабочую температуру натрия ~120°. При получении слитка диаметром 50 мм длина конического кристаллизатора 150 мм, а при меньшем диаметре слитка 25 мм. Цилиндрические насадки имеют длину 150 мм каждая. Температура натрия в баке 170—180°. Насос делает 96 ходов в минуту. За каждый ход подается 5,6 г натрия; это соответствует 540 г/мин. Кроме литья щелочных металлов, установка пригодна для литья олова, свинца и даже алюминия.