Плавка металлов

TL;DR

  • Назначение: Приём и подготовка расплавов Al и Fe для литья
  • Источник: МГД-ввод 1500°C из переработки реголита
  • Оборудование: Промковш (тандиш) с двумя стопорами
  • Производительность: 42 т Al + 11 т Fe-Mn стали/день

Обзор

Плавка металлов — первый этап производства элементов завода. Расплавленные металлы (Al и Fe) поступают из переработки реголита через МГД-каналы и распределяются по линиям литья.

Схема процесса

flowchart TD
    subgraph EXTERNAL["ВНЕ КУПОЛА"]
        DIST["Дистилляция<br/>Al 1500°C"]
        MRE["[MRE](../../reference/technology-readiness.qmd#mre-электролиз)<br/>Fe-Mn 1500°C"]
    end

    subgraph ENTRY["ВВОД В КУПОЛ"]
        MHD_AL["МГД-канал Al<br/>42 т/день"]
        MHD_FE["МГД-канал Fe-Mn<br/>11 т/день"]
    end

    subgraph BUFFER["БУФЕРНАЯ ЗОНА"]
        TUNDISH["Промковш (тандиш)<br/>2-3 т буфер"]
        VALVE_AL["Стопор Al"]
        VALVE_FE["Стопор Fe"]
    end

    subgraph OUTPUT["ВЫХОД НА ЛИТЬЁ"]
        MNLZ_AL["→ МНЛЗ-Al"]
        MNLZ_FE["→ МНLZ-Fe"]
    end

    DIST --> MHD_AL
    MRE --> MHD_FE
    MHD_AL --> TUNDISH
    MHD_FE --> TUNDISH
    TUNDISH --> VALVE_AL
    TUNDISH --> VALVE_FE
    VALVE_AL --> MNLZ_AL
    VALVE_FE --> MNLZ_FE

    style EXTERNAL fill:#f0e68c
    style ENTRY fill:#fff3cd
    style BUFFER fill:#d4edda
    style OUTPUT fill:#cce5ff

МГД-ввод расплава

Магнитогидродинамический канал — это способ транспортировки жидкого металла БЕЗ контакта с трубой.

Параметр Значение
Принцип Электромагнитная левитация металла
Температура 1500°C (выше Tпл Al 660°C и ферросилиция ~1400°C)
Материал канала Керамика на основе MgO (местное производство)
Изоляция Вакуумный зазор вокруг канала
Теплопотери ~2% (восстанавливаются индукционным нагревом)

Преимущества МГД: - Нет контакта металла со стенками → нет загрязнений - Работает в вакууме (снаружи купола) - Нет механических насосов (только магнитное поле)

Подробнее: Переработка реголита

Промковш (тандиш)

Буферная ёмкость для разделения потоков алюминия и железа.

Параметр Значение
Объём 2-3 тонны (буфер на 30-60 минут)
Материал корпуса Керамика SiC (карбид кремния)
Футеровка MgO огнеупор (местное производство)
Температура 1500-1600°C
Охлаждение Радиаторы NaK вокруг корпуса

Два стопора (заслонки)

Промковш оснащён двумя независимыми стопорами для управления потоками:

Стопор Металл Расход МНЛЗ
Стопор 1 Алюминий 42 т/день МНЛЗ-Al
Стопор 2 Fe-Mn сталь 11 т/день МНЛЗ-Fe

Принцип работы: - Стопор закрыт → расплав остаётся в промковше - Стопор открыт → расплав течёт в МНЛЗ - Управление: автоматическое (датчики уровня в МНЛЗ)

Контроль качества

Параметр Контроль Действие при отклонении
Температура Пирометры (±10°C) Индукционный подогрев
Уровень в промковше Лазерные датчики Регулировка МГД-потока
Чистота металла Спектрометр (оптический) Отбраковка партии

Автоматизация: Система управления промковшем работает без операторов — все параметры регулируются автоматически.

Энергопотребление

Компонент Мощность Назначение
МГД-каналы 50 кВт × 2 Поддержание потока
Индукционный нагрев промковша 100 кВт Компенсация теплопотерь
Охлаждение NaK 20 кВт Насосы теплоносителя
Автоматика 5 кВт Датчики, управление
ИТОГО ~225 кВт

Материальный баланс

Поток в сутки:

Металл Вход (МГД) Выход (МНЛЗ) Потери
Алюминий (Al) 42 т/день 41.5 т/день 1.2% (шлак)
Fe-Mn сталь 11 т/день 10.85 т/день 1.4% (шлак)

Шлак: Периодически снимается скиммером и возвращается в MRE-печь для повторной переработки.

См. также