Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Алюминий — один из наиболее молодых промышленных металлов. Малый удельный вес, стойкость против окисления, способность образовывать сплавы со многими другими металлами, легкая обрабатываемость, высокая механическая прочность и антикоррозионная стойкость сделали алюминий одним из наиболее прогрессивных металлов. К середине XX в. алюминий по производству и использованию занял второе место (после железа).
Рост производства алюминия опережает рост производства железа, меди, свинца, цинка и даже рост населения земли, общей промышленной продукции и прирост электрической мощности.
За двадцать лет (с 1937 по 1957 гг.) в капиталистических странах выпуск алюминия увеличился с 444 тыс. т до 2730 тыс. т, или более чем в 6 раз, в то время как производство стали за это время повысилось менее чем в два раза, мели на 37%, свинца на 10% и цинка на 68%. Динамика производства алюминия в капиталистических странах характеризуется следующими показателями количественного роста тыс. T металла:
Основные производители алюминия в капиталистическом мире — США, Канада, Франция, Западная Германия, Норвегия, Япония, Италия. Ниже приведены данные о производстве алюминия в капиталистических странах, тыс. т:
Рост производства алюминия в капиталистических странах, и в первую очередь в США, Канаде и Франции, стал возможным после того, как была осуществлена большая программа строительства крупных глиноземных и алюминиевых заводов, созданы источники дешевой электроэнергии, а алюминий нашел применение во многих отраслях хозяйства.
Производство алюминия обычно создается вблизи источников дешевой электроэнергии, удельный вес которой составляет около 15% всей стоимости алюминия. Экономия средств на электроэнергию обычно превышает в несколько раз транспортные расходы на доставку богатого алюминием сырья на заводы даже из весьма удаленных пунктов его добычи. Развитие алюминиевой промышленности шло по пути создания очень крупных глиноземных и алюминиевых заводов при значительной концентрации производства, особенно в США и Канаде.
При общей мощности алюминиевых заводов капиталистических стран на 1 января 1958 г. 3300 тыс. т мощность заводов США достигает 1670 тыс. т, в том числе компании «Алкоа» (Алюминиум Компани оф Америка)—719,0, «Рейколдэ Металз Компани» — 443,3, «Кайзер Алюминиум энд Кемикл Корп.» — 451,8 и «Анаконда Алюминиум Компани» — 54,4 тыс. г, а мощность заводов Канады — более 740 тыс. т, в том числе компании «Алюминиум компани оф Канада» — 703,9 тыс. т. в год.
Имеются сообщения о программе дальнейшего строительства и расширения заводов. К 1961 г. в США намечается ввести в эксплуатацию около 700 тыс. T новых мощностей по производству алюминия; в Канаде — 120 тыс. т.
В Европе алюминиевая промышленность получила развитие во Франции, Норвегии, Италии и ФРГ. В этих странах также намечено строительство новых алюминиевых заводов.
Алюминиевые заводы США и Канады по мощности можно распределить следующим образом:
Мощность европейских заводов ниже: из 36 алюминиевых заводов в капиталистических странах только 6 имеют мощность от 30 до 60 тыс. т.
США, производство алюминия в которых составляет более 54% общего производства алюминия в капиталистических странах, добывают лишь 3% бокситов из общей добычи их. Основные месторождения бокситов находятся на островах Караибского моря, в Южной Америке, Африке и Австралии. Всего в странах капиталистического мира добывается 15—17 млн. T бокситов в год. Главные источники бокситов — Голландская Гвиана (3,5 млн. т) и Ямайка (3,1 млн. т). В Европе первое место по добыче занимает Франция (1,5 млн. т.), расширяется добыча высококачественных бокситов в Греции.
Лом и скрап — важные источники сырья для производства вторичного алюминия. Доля вторичного алюминиевого сырья составляет в общем потреблении алюминия в США 22—25%. в Англии 30—32%, в ФРГ — более 30% и во Франции 24—26%.
В США при производстве в 1956 г. 1523 тыс. т первичного алюминия выпуск вторичного составил 320 тыс. т. В ФРГ в 1957 г. при производстве первичного алюминия 154 тыс. т вторичного алюминия было выплавлено 88 тыс. т.
Общее количество потребляемых в капиталистических странах вторичных алюминиевых материалов превысило полмиллиона тонн.
Разнообразие свойств алюминия и сплавов из него обусловили широкое его применение в различных областях промышленного производства и строительства, а также в быту. Алюминий используется при изготовлении более 500 тысяч различных изделий современной промышленности.
Потребление алюминия ведущими капиталистическими странами особенно возросло в годы второй мировой войны и в послевоенные годы. Если до второй мировой войны потребление алюминия увеличивалось вдвое через каждые 10 лет, то за последние годы оно увеличивается вдвое через каждые пять лет.
К 1957 г. потребление алюминия в капиталистических странах превысило 2600 тыс. T и достигло в США 1610 тыс. т, в Англии 216 тыс. т, во Франции 152 тыс. т, в Японии 71 тыс. г и в ФРГ 206 тыс. т
Развитие производства алюминия непосредственно связано с развитием авиации, так как алюминий является главным материалом в самолетостроении. Производственные мощности алюминиевых заводов и создание стратегических запасов алюминия определяют во многом военную мощь страны. В последние годы США выделяют субсидии на строительство новых заводов и одновременно производят большие закупки алюминия для стратегических запасов. Только за период 1953—1955 гг. стратегические запасы алюминия в США достигли примерно 450 тыс. т.
Алюминий и алюминиевые сплавы находят широкое применение в авиации потому, что удельный вес алюминия (2,65—3) в 2,5—3 раза меньше удельного веса стали и медных сплавов. Кроме того, прочность алюминия и его сплавов достаточно высокая.
Алюминий необходим также и для танкостроения, артиллерии, производства средств связи, взрывчатых веществ, осветительных и зажигательных снарядов. Применение алюминия для деталей военных судов снижает их водоизмещение при сохранении боевых качеств. Большое значение приобретает алюминий и в снаряжении армии.
Электротехническая промышленность — следующая за военной отрасль промышленности по расходу алюминия. Алюминий по электропроводности значительно превосходит другие металлы, уступая лишь серебру и меди. При поперечном сечении, обеспечивающем одну и ту же проводимость, вес алюминиевых проводов вдвое меньше медных. Провода и кабели из алюминия распространены в Европе в большей степени, чем в США. Применяют высокопрочные сплавы алюминия с магнием, кремнием и кадмием. Содержание этих элементов таково, что заметно не снижается электропроводность сплавов. Наиболее известны сплавы: альдрей (ФРГ), альмелек (Франция) и сильмалек (Англия).
Электропромышленность России непрерывно увеличивает спрос на алюминий. Только в производстве кабельной продукции удельный расход от общего потребления алюминия возрос с 1950 по 1958 гг. в два с половиной раза. Ленинская программа сплошной электрификации страны может быть осуществлена только при широком внедрении в электротехнику алюминия. Больших успехов добились в этом и другие социалистические страны (особенно Чехия и Германия).
Механические и физические свойства алюминия и его сплавов, особенно легкость и большая теплопроводность, предопределили их широкое применение в машиностроении и моторостроении. Способность алюминия образовывать различные сплавы с другими металлами дает возможность подобрать необходимый материал для различных условий его применения.
Алюминий и особенно его сплавы при литье дают хорошую поверхность. высокую точность размеров и минимальный вес. Производственный процесс изготовления деталей разрешает конструкторам проектировать наивыгоднейшую и даже очень сложную форму деталей при высокой прочности и минимальном расходе металла. Легирование алюминия магнием порядка 0,7%, кремнием и медью повышает его прочность. Для отливки корпусов моторов, коробок скоростей, поршней и других деталей автомобилей алюминий применяется в виде сплава, называемого силумином.
В автомобильной промышленности применение алюминия постоянно расширяется. В США на изготовление одной автомашины Кадилак Эльдорадо расходуется до 86,9 кг алюминия. Более высокий расход его в автостроении европейских стран: от 30 до 130 кг на одну машину. Технические и экономические обоснования показывают рациональность повышения расхода до 195 кг. Ha одну машину. Компания «Дженерал Моторе» заявила о выпуске трех экспериментальных двигателей, выполненных целиком из алюминия и его сплавов.
Применение алюминиевых сплавов при изготовлении железнодорожных вагонов и локомотивов позволяет уменьшить вес вагона на 50% и вес тепловоза на 4—5 т.
В химическом машиностроении используется высокая антикоррозионная стойкость алюминия. Из алюминия изготовляется аппаратура и тара для транспортировки азотной кислоты. Для повышения антикоррозионной стойкости алюминий легируют марганцем.
Алюминий применяется в металлургии для раскисления стали и для сварки железных и стальных изделий, а также находит широкое применение и в консервной промышленности для изготовления всевозможной тары: из алюминия изготовляется тара для молока, пива и других жидкостей.
В последние годы в развитых капиталистических странах резко расширилось применение алюминия для конструктивных элементов промышленного и жилищного строительства, особенно в США: количество алюминия, примененного в строительстве жилых и гражданских сооружений, увеличилось с 220 тыс. г в 1952 г. до 400 тыс. т в 1955 г. и более 500 тыс. т в 1957 г., что составило почти четвертую часть всего потребления в стране металла.
В США почти 20%) всего расходуемого в строительстве алюминия идет на изготовление оконных рам. Алюминиевым конструкциям отдается предпочтение в тех случаях, когда достигается технический эффект от снижения веса, а не от простой замены стальных конструкций алюминиевыми. Так, в Англии были построены из алюминия два ангара и выставочное здание. Вес ангара, построенного в Хетфильде, в семь раз меньше веса ангара из стальных конструкций. Применяя алюминий, можно строить мосты с большими пролетами. Широко применяется алюминий для изготовления легких передвижных конструкций, кранов, стрел, драг и деталей экскаваторов.
Имеются сведения о том, что США расходуют свыше 100 тыс. т алюминиевых гофрированных листов при строительстве складов, промышленных зданий и сельскохозяйственных строений. Компания «Рейнольд металле» разрабатывает проект постройки домов, в которых будут широко использованы алюминиевые сплавы. Применяются также и крупные блоки из алюминиевых сплавов для стен высотных зданий: вес такого блока в 4—4,5 раза меньше веса каменной кладки такого же объема. В Англии более 40 компаний занимаются производством сборных алюминиевых домиков на экспорт. Алюминию, безусловно, принадлежит большое будущее в строительстве.
Нанося распыленный алюминий на стальные конструкции, получают прочное защитное от коррозии покрытие. Анодированный алюминий служит как облицовочный материал для архитектурных деталей.
Усиливается использование алюминия как тары и упаковочного материала. Так, в 1957 г. в США потребление алюминиевой фольги составило 98,1 тыс. T против 38 тыс. т в 1950 г.
Характеристика структуры потребления алюминия в развитых капиталистических приведена ниже, % от общего потребления в странах стране:
Основное количество алюминия потребляется в виде полуфабрикатов из алюминия и его сплавов. В США в течение длительного периода времени потребление алюминия в полуфабрикатах, обработанных давлением, составляло 75—80%, а литье 20—25%. Для других стран характерны другие соотношения. Так, в ФРГ расходуется в полуфабрикатах, обработанных давлением, 60—65% алюминия, для литья — около 30% и 5% для нужд сталелитейной промышленности.
Для получения литейных сплавов в основном используются вторичные металлы. В общем производстве литейных сплавов они занимают в Англии 80%. в США 75%, в Швейцарии 60% и во Франции 50%, причем эти сплавы по качеству не уступают первичным алюминиевым сплавам того же состава.
Полуфабрикаты, изготовленные обработкой давлением, исключительно разнообразны по форме и размерам. Важнейшие виды алюминиевого проката в США представлены ниже, тыс. т:
Современный период промышленного развития знаменуется все возрастающей ролью алюминия в технике и в производстве; его значение настолько велико, а применение стало настолько обширным, что в технической литературе не без основания называют алюминий металлом XX в.
Алюминий в самых различных областях выступает как основной заменитель железа, меди, свинца и цинка.
Как заменитель стали он уже занял заметное место в машиностроении, особенно в производстве автомобилей, в строительстве, особенно в передвижных конструкциях и в сооружениях с большими пролетами.
Так, в США в 1939 г. в среднем на один автомобиль шло 2,5 кг алюминия, в 1952 г. — 6,8 кг. а в 1957 г — 18,4 кг. В настоящее время на каждый автомобиль расходуется 23,5 кг алюминия — в основном на автоматические трансмиссии и мотор.
Дальнейшее расширение производства алюминия и снижение его стоимости увеличивают возможность использовать алюминий как заменитель железа.
Алюминий как заменитель меди применяется в электротехнике для изготовления кабелей и проводов, мелких электромоторов и трансформаторов малой мощности, конденсаторов, арматуры и осветительных приборов. Применять алюминий в электротехнике начали более 50 лет назад, но только в последние годы в этой области был достигнут значительный прогресс и алюминий стали применять вместо меди в широких масштабах.
Фирма «Алюминиум компани оф Канада Лимитед» построила в 1957 г. завод непрерывного анодирования алюминиевой проволоки.
Пленка окиси алюминия имеет высокую диэлектрическую постоянную и химически инертна; температура ее плавления намного превосходит температуру плавления находящегося под ней алюминия. Пленка очень твердая, но пористая, обладает хорошей адгезией к алюминию и высокой устойчивостью к абразивному износу. Толщина пленки менее 0,013 мм (0,0005 дюйма), следовательно, она занимает очень мало места в обмотке Поэтому можно использовать алюминиевую проволоку большего сечения, чтобы получать такие плотности тока, как и в случае медной проволоки. Тонкий оксидный слой обеспечивает хороший теплоотвод от обмотки; важным преимуществом оксидной изоляции является ее малый вес.
Алюминий как заменитель свинца используется для изготовления оболочек кабелей и будет использоваться до тех пор, пока его не заменят пластическими массами.
Как заменитель цинка алюминий найдет применение в изготовлении кровельного материала вместо оцинкованного листа.
Алюминий значительно вытеснит олово, расходуемое в виде белой жести на изготовление консервных банок. Наметившиеся пути замены алюминием других цветных металлов объясняются рядом его технико-экономических преимуществ.
Запасы меди, свинца и цинка по сравнению с запасами алюминия незначительны, поэтому производство этих металлов менее обеспечено надежными месторождениями, чем производство алюминия. Первоначальные затраты на организацию производства алюминия значительно меньше затрат на организацию производства меди, свинца, олова и других металлов.
Алюминий уже сейчас дешевле других цветных металлов; по мере расширения объема и совершенствования техники производства стоимость его будет снижаться в результате усовершенствований процессов получения глинозема и существенных изменений в оборудовании электролитных заводов.
Имеются многочисленные сообщения о перспективе роста производства алюминия в капиталистических странах и о том, что рост потребления алюминия наибольший в сравнении с другими металлами. Высказано предположение, что к 1965 г. суммарная мощность алюминиевой промышленности капиталистических стран достигнет примерно 4,5 млн. т, в том числе США и Канады 3,4 млн. т.
Комиссия Пэйли по обеспечению США сырьевыми материалами на 1950—1975 гг. предполагала, что потребление первичного алюминия в 1975 г. составит в США 3300 тыс. г, а в остальных капиталистических странах 2200 тыс. т, общее потребление 5500 тыс. т. Форма «Рейнолдз металз компани» полагает, что к 1975 г. потребность США в алюминии возрастет в 5 раз; с 1,8 млн. г до 9 млн. т.
Эти оценки развития алюминиевой промышленности правильно отражают тенденции к расширению сфер применения алюминия. Однако здесь не учитывается капиталистический характер производства и, следовательно, возможные неожиданные колебания в производстве и потреблении алюминия.