Григорий Николаев - Металл Века

Поэтому при плавке и формировании металла, при получении и охлаждении слитка, а также во время термической обработки, горячей прокатки и сварки титан изолируют от соприкосновения с воздухом. Все эти операции выполняют в вакууме или под защитой инертных газов—аргона или гелия. Требования к чистоте металла настолько велики, а обеспечить ее настолько непросто, что на одном из американских обрабатывающих заводов ковку и прокатку титана производят в больших герметических камерах, заполненных аргоном. Инертный газ обновляют каждые три часа. Вполне понятно, что обслуживающий персонал работает в скафандрах.

Конструкции некоторых печей для плавки титана напоминают боксы для испытания реактивных двигателей. Печь размещается в шахте из армированного железобетона и оборудуется специальными защитными устройствами, которые обеспечивают максимальную степень безопасности. Оператор находится в железобетонном отсеке и наблюдает за печью через окно из толстого и прочного стекла. Отдельные печи для производства титана оснащены сложной контрольной аппаратурой, оптическими перископами, телевизионными установками.

Промышленный выпуск металлического титана ведут двумя распространенными способами: восстановлением тетрахлорида титана (TiCl 4) магнием или натрием. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.

Натриетермический метод восстановления титана был разработан гораздо раньше, чем способ восстановления металла расплавленным магнием. Его развивали и осваивали и Кириллов, и Нильсон, и Петерсон. Ведь именно при помощи натрия, как уже упоминалось, был получен чистый металлический титан Хантером в 1910 году. Но очень существенные трудности, неизбежно возникающие при работе с химически активным натрием, и представления о взрывном характере процесса затормозили развитие этого способа. Вильгельм Кролль, к примеру, считал его совершенно не имеющим перспективы. А перспектива имелась. Этот метод получил распространение в Англии (благодаря тому, что из-за отсутствия дешевого сырья там недостаточно развито производство металлического магния, тогда как производство натрия находится на высоте).

Восстановление титана натрием имеет целый ряд преимуществ перед восстановлением магнием. Благодаря большей химической активности натрия скорость процесса гораздо выше, что увеличивает и производительность реакторов. Натрий используется в реакции полностью, тогда как магний лишь на две трети. Мало того, при натриетермическом восстановлении титан получают в виде порошка, что позволяет выплавлять более однородные слитки. Есть и еще некоторые преимущества.

Но и недостатки способа также весьма существенны. При работе с натрием необходимо соблюдать специальные меры предосторожности, аппаратура должна быть предельно герметичной и надежной, что, помимо всего прочего, не дает возможности отводить из реактора в ходе процесса побочные продукты реакции. Серьезную трудность представляет и огромное количество тепла, которое надо быстро и эффективно отводить.

Но, пожалуй, самый серьезный недостаток этого способа — необходимость производства в больших количествах натрия — неконструкционного материала, который не находит достаточного применения, тогда как магний имеет самостоятельное значение и широко используется в технике. И потому магниетермический способ стал основным промышленным методом получения титана как у нас в стране, так и в США и Японии.

Титановая промышленность, как уже известно, начала свое развитие в США. Несколько лет никто в мире, кроме США, не производил титановую губку. Эта монополия объяснялась как тем обстоятельством, что американцам удалось заполучить не только патент Кролля, но и самого автора, так и агрессивным курсом крупнейшей капиталистической державы, резкой милитаризацией ее экономики. Но в 1952 году производство титана началось в Японии и США утратили свою монополию. Японцы быстро нарастили мощности по выпуску губки и уже к концу 1957 года выпуск ее превышал 3000 тонн. Основное количество титановой губки страна экспортирует, в том числе и преимущественно в США, так как по своему качеству японская губка гораздо лучше, чем американская. Она лучше и той продукции, которую выпускают все другие капиталистические страны.

В Англии производство титана началось в 1953 году. Спустя два года после начала опытного выпуска металла был введен в действие титановый завод в графстве Йоркшир. Англия—вторая держава капиталистического мира по выпуску титанового проката. Небольшое количество титана производит в последнее время ФРГ. Западногерманская фирма ”Контимет” перерабатывает импортную титановую губку в различные полуфабрикаты. Опытное производство титана налажено во Франции, Италии, Норвегии и Канаде. Но крупной титановой промышленностью располагают в мире только четыре державы “СССР, США, Англия, Япония.

Ученые нашей страны занялись изучением различных технологических способов производства титана в конце 40-х годов. Первыми стали заниматься проблемой отечественного титана специалисты. Государственного института редких металлов и Всесоюзного института авиационных материалов, затем к ним присоединились сотрудники Института металлургии Академии наук СССР, Всесоюзного алюминиево-магниевого института и многих других организаций. В 1954 году начал работать Подольский химико-металлургический завод (ПХМЗ), где впервые в нашей стране была получена партия нового металла. Опыт ПХМЗ был использован при создании крупнопромышленного производства титана.

Однако недостаточно было освоить опытное получение технически чистого титана. Стояла задача организовать крупное промышленное производство этого нужного стране металла. И она была решена в самые короткие сроки. Большую помощь службам Министерства цветной металлургии СССР, которому было поручено руководить развитием отечественной титановой промышленности, оказал организованный Академией наук СССР научный совет по титану, возглавляемый академиком Иваном Павловичем Бардиным.

Небезынтересна судьба этого выдающегося ученого-gатриота. Выходец из народных низов, благодаря своим незаурядным способностям и стараниям получивший в царской России образование инженера-металлурга, он долго не мог найти приложение своим силам и в поисках работы переселился в США. За океаном Иван Бардин работал простым металлургом по 10— 12 часов в сутки, до полного изнеможения. После нескольких лет эмиграции вернулся в Россию.

Октябрьская революция, которую Бардин принял всей душой, круто изменила его судьбу: бывший рабочий стал организатором строительства предприятий черной металлургии страны, крупным ученым, создателем и первым директором Института металлургии Академии наук СССР. Академик Бардин посвятил всю свою жизнь металлургии черных металлов. Он не занимался ни алюминием, ни магнием, ни медью, ни оловом. Но для одного цветного металла Бардин сделал исключение и в его наследии существенное место занимают исследования в области металлургии титана.