Металл сварного шва, наплавленный или переплавленный за один проход. Различают В. корневой и заполняющий.

Корневой В. укладывается по корню шва; заполняющий В. - в зазор между кромками свариваемых деталей поверх корневого В. после его естественного охлаждения до температуры не выше 40⁰.

Рабочий орган (инструмент) прокатного стана. В.п. выполняется основная операция прокатки - деформация (обжатие) металла для придания ему требуемых размеров и формы. В.п. состоят из трёх элементов (см.рис. 1): бочки, двух шеек (цапф), приводного конца валка («трефа»). В.п. делятся на листовые и сортовые. Листовые применяют для прокатки листов, полос и ленты; бочка у этих валков цилиндрическая либо слегка выпуклая или вогнутая; такие валки называют также гладкими. Сортовые служат для прокатки фасонного (сортового) металла (круглого и квадратного сечения, рельсов, двутавровых балок и др.); на поверхности бочки этих В.п. делают углубления, соответствующие профилю прокатываемого металла. Эти углубления называют ручьями (ручьи двух В.п. образуют калибры), а В.п. - ручьевыми (калиброванными).

Рис. 1 Прокатные валки листовые: 1 - бочка; 2 - шейки; 3 - приводной конец; 4 - прокатываемый металл (полоса).

Основные размеры В.п. (диаметр и длина бочки) зависят от сортамента прокатываемой продукции. Диаметр В.п. для горячей прокатки составляет от 250-300 мм (прокатка проволоки) до 1000-1400 мм (прокатка блюмов и слябов). Для холодной прокатки применяют В.п. диаметром от 5 мм (на 20-валковых станах при прокатке фольги) до 600 мм (на 4-валковых станах при прокатке тонких полос).

В.п. чугунные твёрдостью 35-45 единиц по Шору (изготавливаются отливкой в глиняные формы) наиболее дешёвые и применяются при горячей прокатке мягкой полосовой стали; чугунные В.п. твёрдостью 55-75 единиц по Шору (изготавливаются отливкой в металлической формы - кокили) - на листовых станах и чистовых клетях сортовых и проволочных станов; легированные (хромом, никелем, молибденом) чугунные В.п. твёрдостью 40-70 единиц по Шору - на сортовых рельсобалочных и тонколистовых станах горячей прокатки; стальные В.п. - на блюмингах, слябингах, обжимных клетях сортовых станов и на станах холодной прокатки. Рабочие В.п. небольших многовалковых станов, а также станов для плющения проволоки из высокопрочных сталей изготовляют из керамических твёрдых сплавов типа карбида вольфрама (с добавкой кобальта); износостойкость таких валков в 30-50 раз выше, чем стальных легированных. Износостойкие и прочные В.п. для сортовой и листовой прокатки получают наплавкой их поверхности твёрдыми и сверхтвёрдыми сплавами.

Изношенные В.п. восстанавливают переточкой на вальцетокарных станках или перешлифовкой (валки листовых станов) на вальцешлифовальных станках.

Лит.: Целиков А. И., Смирнов В. В., Прокатные станы, М., 1958; Королев А. А., Механическое оборудование прокатных цехов, 2 изд., М., 1965.П. И. Полухин.

Вальцовка, процесс объёмного штампования заготовок вращающимися штампами (секторами), укрепленными на валках машины - кузнечных ковочных вальцах). Заготовку устанавливают на вальцах, когда валки находятся в нерабочем положении (см. рис. 1 а). Валки, вращаясь в противоположные стороны, захватывают заготовку и деформируют её (см. рис. 1 б). В. - высокопроизводительный процесс, позволяющий получать точные заготовки при высоком коэффициенте использования металла. В.применяют для изготовления шатунов, звеньев транспортёров и др. деталей машин, а также для получения фасонных заготовок переменного сечения под последующее штампование на прессах и молотах. Для В. фасонных заготовок часто применяют малогабаритные консольные ковочные вальцы. Распространено горячее В. заготовок, подштампование лопаток турбин и компрессоров. Точное холодное В. лопаток позволяет исключить их механическую обработку. В. обеспечивает непрерывное деформирование и ориентировку волокон металла соответственно конфигурации детали, что придаёт ей высокие механические качества. См. Обработка металлов давлением

Рис. 1. Схема вальцевания: а - исходное положение; б - рабочее положение; 1, 5 - валки; 2, 4 - штампы (секторы); 3 - заготовка.

Лит.: Суслов П. В., Кузнечно-прессовое оборудование, М., 1956; Мартынов В. Н., Изготовление поковок и фасонных заготовок в ковочных вальцах, М., 1958. Д. И. Браславский.

Специализированный металлорежущий станок для обработки гладких и фасонных валков прокатных станов или крупногабаритных цилиндров.

Минеральные образования, содержащие ванадий в количествах, при которых экономически целесообразно его получение современными методами производства. Главными минералами В.р. являются ванадинит (содержит 19% V₂О₅), деклуазит (22%), купродеклуазит (17-22%), карнотит (20%), роскоэлит (21-29%), патронит (17-29%). Ванадий в виде примеси содержится в рудных минералах: титаномагнетите (до 8,8% V₂О₅), магномагнетите (1,6%), магнетите (0,6%), рутиле (1%), ильмените (0,4%).

Месторождения В.р. делятся на эндогенные и экзогенные. Эндогенные месторождения В.р. связаны с областями распространения ультраосновных, основных и щелочных пород и образуются в результате магматических, контактово-метасоматических и гидротермальных процессов. Среди эндогенных месторождений выделяются: магматические - титано-магнетитовые, магнетит-ильменитовые, ильменит-гематитовые в пироксенитах, горнблендитах, оливинитах, габбро, норитах, анортозитах, габбро-диабазах; контактово-метасоматические - магнетитовые в скарнированных породах; гидротермальные - магномагнетитовые в областях распространения траппов. Руды эндогенных месторождений характеризуются невысоким содержанием ванадия (0,1-1% V₂О₅), но очень большими запасами. Наиболее известны месторождения в СССР (Гусевогорское), ЮАР (Магнет), США (Тегавус), Канаде (Лак-Тио), Швеции (Таберг), Финляндии (Отанмяки).

Среди экзогенных месторождений В.р. выделяются: деклуазитовые, купродеклуазитовые и ванадинитовые в зоне окисления свинцово-цинковых и медных руд (с содержанием 2-10% V₂О₅); карнотитовые и роскоэлитовые в пестроцветных породах - тип «Колорадо плато» (1-5% VaOs); ванадиеносные фосфориты (0,1-1% V₂О₅), ванадиеносные нефти (в золе содержится 5-58% V₂О₅); патронитовые в асфальтитах (в золе до 50% V₂О₅); титаномагнетитовые россыпи, преимущественно прибрежно-морские (с содержанием V₂О₅ около 0,3%). Крупные экзогенные месторождения В. р. известны в США (Колорадо плато), в Намибии (Берг-Аукас), Замбии (Брокен-Хилл).

В.р. всех типов являются комплексными, в них, помимо ванадия, содержатся железо, титан, уран, свинец, цинк, медь, молибден, алюминий, фосфор. В будущем источниками извлечения ванадия смогут быть: оолитовые бурые железняки (железо-фосфористые руды), характеризующиеся низким содержанием V₂О₅ (0,07-0,2%), но большими запасами: углисто-кремнистые сланцы (0,2-1,5% V₂О₅); бокситы (0,02-0,04%); золы углей и горючих сланцев (0,2%); железомарганцевые конкреции океанов (0,1% V₂О₅). производство ванадия в 1968 (капиталистические страны) составило 10 тыс. т, в том числе в США - 5,2, ЮАР - 2,3.

Лит.: Дэнче в В. И., Шиловский П. П., Ванадий, в сборнике: Металлы в осадочных толщах, [т. 2], М., 1965.

Л. Ф. Борисенко

Лат Vanadium

V - химический элемент V группы периодической системы Менделеева; атомный номер 23, атомная масса 50,942; металл серо-стального цвета. Природный В. состоит из двух изотопов: ⁵¹V (99,75%) и ⁵⁰V (0,25%); последний слабо радиоактивен (период полураспада Т_1/2 = 10¹⁴ лет). В. был открыт в 1801 мексиканским минералогом А. М. дель Рио в мексиканской бурой свинцовой руде и назван по красивому красному цвету нагретых солей эритронием (от греч. erythrуs - красный). В 1830 шведский химик Н. Г. Сефстрём обнаружил новый элемент в железной руде из Таберга (Швеция) и назвал его В. в честь древнескандинавской богини красоты Ванадис. Английский химик Г. Роско в 1869 получил порошкообразный металлический В. восстановлением VCl₂ водородом. В промышленном масштабе В. добывается с начала 20 в.

Содержание В. в земной коре составляет 1,5-10^-2% по массе, это довольно распространённый, но рассеянный в породах и минералах элемент. Из большого числа минералов В. промышленное значение имеют патронит, роскоэлит, деклуазит, карнотит, ванадинит и некоторые др. (см. Ванадиевые руды). Важным источником В. служат титаномагнетитовые и осадочные (фосфористые) железные руды, а также окисленные медно-свинцово-цинковые руды. В. извлекают как побочный продукт при переработке уранового сырья, фосфоритов, бокситов и различных органических отложений (асфальтиты, горючие сланцы).

Физические и химические свойства. В. имеет объёмноцентрированную кубическую решётку с периодом a = 3,0282 . В чистом состоянии В. ковок, легко поддаётся обработке давлением. Плотность 6,11 г/см³, t_пл 1900 ± 25°С, t_кип 3400°С; удельная теплоёмкость (при 20-100°С) 0,120 кал/гград; термический коэффициент линейного расширения (при 20-1000°С) 10,6·10^-6 град^-1, удельное электрическое сопротивление при 20 °С 24,8·10^-8 ом·м (24,8·10^-6 ом·см), ниже 4,5 К В. переходит в состояние сверхпроводимости. Механические свойства В. высокой чистоты после отжига: модуль упругости 135,25 н/м²(13520 кгс/мм²), предел прочности 120 нм/м² (12 кгс/мм²), относительное удлинение 17%, твердость по Бринеллю 700 мн/м² (70 кгс/мм²). Примеси газов резко снижают пластичность В., повышают его твёрдость и хрупкость.

При обычной температуре В. не подвержен действию воздуха, морской воды и растворов щелочей; устойчив к неокисляющим кислотам, за исключением плавиковой. По коррозионной стойкости в соляной и серной кислотах В. значительно превосходит титан и нержавеющую сталь. При нагревании на воздухе выше 300°С В. поглощает кислород и становится хрупким. При 600-700°С В. интенсивно окисляется с образованием пятиокиси V₂O₅, а также и низших окислов. При нагревании В. выше 700°С в токе азота образуется нитрид VN (t_пл 2050°С), устойчивый в воде и кислотах. С углеродом В. взаимодействует при высокой температуре, давая тугоплавкий карбид VC (t_пл 2800°С), обладающий высокой твёрдостью.

В. даёт соединения, отвечающие валентностям 2, 3, 4 и 5; соответственно этому известны окислы: VO и V₂O₃ (имеющие основной характер), VO₂ (амфотерный) и V₂O₅ (кислотный). Соединения 2- и 3-валентного В. неустойчивы и являются сильными восстановителями. Практическое значение имеют соединения высших валентностей. Склонность В. к образованию соединений различной валентности используется в аналитической химии, а также обусловливает каталитические свойства V₂O₅. Пятиокись В. растворяется в щелочах с образованием ванадатов.

Получение и применение. Для извлечения В. применяют: непосредственное выщелачивание руды или рудного концентрата растворами кислот и щелочей; обжиг исходного сырья (часто с добавками NaCl) с последующим выщелачиванием продукта обжига водой или разбавленными кислотами. Из растворов методом гидролиза (при рН = 1-3) выделяют гидратированную пятиокись В. При плавке ванадийсодержащих железных руд в домне В. переходит в чугун, при переработке которого в сталь получают шлаки, содержащие 10-16% V₂O₅. Ванадиевые шлаки подвергают обжигу с поваренной солью. Обожжённый материал выщелачивают водой, а затем разбавленной серной кислотой. Из растворов выделяют V₂O₅. Последняя служит для выплавки феррованадия (сплавы железа с 35-70% В.) и получения металлического В. и его соединений. Ковкий металлический В. получают кальциетермическим восстановлением чистой V₂O₅ или V₂O₃; восстановлением V₂O₅ алюминием; вакуумным углетермическим восстановлением V₂O₃; магниетермическим восстановлением VC1₃; термической диссоциацией йодида В. Плавят В. в вакуумных дуговых печах с расходуемым электродом и в электроннолучевых печах.

Чёрная металлургия - основной потребитель В. (до 95% всего производимого металла). В. входит в состав быстрорежущей стали, её заменителей, малолегированных инструментальных и некоторых конструкционных сталей. При введении 0,15-0,25% В. резко повышаются прочность, вязкость, сопротивление усталости и износоустойчивость стали. В., введённый в сталь, является одновременно раскисляющим и карбидообразующим элементом. Карбиды В., распределяясь в виде дисперсных включений, препятствуют росту зерна при нагреве стали. В. в сталь вводят в форме лигатурного сплава - феррованадия. Применяют В. и для легирования чугуна. Новым потребителем В. выступает быстро развивающаяся промышленность титановых сплавов; некоторые титановые сплавы содержат до 13% В. В авиационной, ракетной и др. областях техники нашли применение сплавы на основе ниобия, хрома и тантала, содержащие присадки В. Разрабатываются различные по составу жаропрочные и коррозионностойкие сплавы на основе В. с добавлением Ti, Nb, W, Zr и Al, применение которых ожидается в авиационной, ракетной и атомной технике. Интересны сверхпроводящие сплавы и соединения В. с Ga, Si и Ti.

Чистый металлический В. используют в атомной энергетике (оболочки для тепловыделяющих элементов, трубы) и в производстве электронных приборов.

Соединения В. применяют в химической промышленности как катализаторы, в сельском хозяйстве и медицине, в текстильной, лакокрасочной, резиновой, керамической, стекольной, фото и кинопромышленности.

Соединения В. ядовиты. Отравление возможно при вдыхании пыли, содержащей соединения В. Они вызывают раздражение дыхательных путей, лёгочные кровотечения, головокружения, нарушения деятельности сердца, почек и т.п.

В. в организме. В. - постоянная составная часть растительных и животных организмов. Источником В. служат изверженные породы и сланцы (содержат около 0,013% В.), а также песчаники и известняки (около 0,002% В.). В почвах В. около 0,01% (в основном в гумусе); в пресных и морских водах 1·10⁷-2·10⁷%. В наземных и водных растениях содержание В. значительно выше (0,16-0,2%), чем в наземных и морских животных (1,5·10^-5-2·10^-4%). Концентраторами В. являются: мшанка Plumatella, моллюск Pleurobranchus plumula, голотурия Stichopus mobii, некоторые асцидии, из плесеней - чёрный аспергилл, из грибов - поганка (Amanita muscaria). Биологическая роль В. изучена на асцидиях, в кровяных клетках которых В. находится в 3- и 4-валентном состоянии, то есть существует динамическое равновесие

Физиологическая роль В. у асцидии связана не с дыхательным переносом кислорода и углекислого газа, а с окислительно-восстановительными процессами - переносом электронов при помощи так называемой ванадиевой системы, вероятно имеющей физиологическое значение и у др. организмов.

Лит.: Меерсон Г. А., Зеликман А. Н., Металлургия редких металлов, М., 1955; Поляков А. Ю., Основы металлургии ванадия, М., 1959; Ростокер У., Металлургия ванадия, пер. с англ., М., 1959; Киффер P., Браун Х., Ванадий, ниобий, тантал, пер. с нем., М., 1968; Справочник по редким металлам, [пер. с англ.], М., 1965, с. 98-121; Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник, М., 1967, с. 47-55, 130-32; Ковальский В. В., Резаева Л. Т., Биологическая роль ванадия у асцидии, «Успехи современной биологии», 1965, т. 60, в. 1(4); Воwen Н. J. М., Trace elements in biochemistry, L. - N. Y., 1966.

И. Романьков, В. В. Ковальский

Нагревательная печь для нагрева материалов в жидкой среде. В.п. применяются в термических цехах для нагрева металлических деталей под закалку, отпуск, нормализацию, обжиг, цианирование, цементацию, а также для патентирования проволоки и ленты.

Наиболее употребительные среды: для нагрева от 700 до 1300°С - хлористые и углекислые соли, от 160 до 500°С - азотнокислые соли, до 250°С - масла; применяют также расплавленные металлы (свинец, сплавы свинца с оловом и силумин).

Преимуществом нагрева в жидких средах по сравнению с нагревом в обычных печах являются быстрота и равномерность нагрева, отсутствие окисления поверхности деталей.

В.п. подразделяются на пламенные и электрические. Пламенная В.п. (см. рис.1) имеет тигель из жароупорной стали с толщиной стенки 15-30 мм. Обогревается тигель пламенем от форсунки или горелки.

Рис. 1. Пламенная ванная печь: 1 - изоляционный кирпич; 2 - камера горения; 3 - огнеупорная набивка; 4 - форсунка или горелка; 5 - дымовой канал; 6 - отверстие для стока жидкости в случае прогара тигля.

Электрические В.п. бывают двух типов - с генерацией тепла в нагревательных элементах (например, проволочного или ленточного типа), расположенных вне ванны (В.п. с внешним обогревом тигля), и с генерацией тепла в самой жидкой среде путём подвода тока с помощью электродов (В.п. с внутренним обогревом). Встречаются также В.п. с внутренним обогревом трубчатыми нагревательными элементами, располагаемыми внутри футерованного тигля. Электрические В.п. с внешним обогревом по конструкции (кроме устройств для обогрева тигля) аналогичны пламенным В.п.

Наиболее широкое распространение в промышленности получили одно- и трёхфазные электродно-соляные В.п. (см. рис.2), в которых нагревателем является расплавленная соль, загружаемая в рабочую камеру (круглого, прямоугольного или шестиугольного сечения), выложенную из фасонного шамотного кирпича, или в тигель из жароупорной стали. Электрический ток напряжением 6-24 в через массивные стальные электроды подводится непосредственно к соли. Наиболее совершенны электродные В.п. с опущенными электродами. Электрический ток, проходя через соль, вызывает энергичное перемешивание расплавленной соли и обеспечивает равномерность температуры ванны. Электродные В.п. применяются для нагрева до температуры от 40 до 1300°С. Мощность электродных печей 20-100 квт, производительность 30-200 кг/ч.

Рис. 2. Электродно-соляная ванная печь: 1 - металлический каркас; 2 - предохранительный кожух; 3 - теплоизоляционный кирпич; 4 - рабочее пространство; 5 - стальные плоские электроды; 6 - трансформатор; 7 - колпак; 8 - цепная занавеска для защиты персонала от брызг.

Лит.: Рустем С. Л., Оборудование и проектирование термических цехов, М., 1962; Крылов П. А., Электрические соляные печи и ванны, М. - Л., 1962.

В. А. Морозов

От англ. waterjacket, от water - вода и jacket - рубашка, кожух.

Шахтная печь, стенки которой составлены из охлаждаемых водой пустотелых металлических коробок, так называемых кессонов. Применяется в металлургии свинца, меди, никеля и др.

От нем. Werkstatt - мастерская.

Рабочий стол с приспособлениями для обработки вручную изделий из металла, дерева и др. материалов. Различают В. одноместные и многоместные. В. делятся на слесарные - для обработки изделий из металлических и др. материалов и столярные - для обработки деревянных изделий.

Слесарный В. - устойчивый, прочный металлический каркас с деревянной крышкой толщиной 40-60 мм, имеющий 3-сторонние борта. Крышка покрывается листовым железом толщиной 1-1,5 мм, фанерой, листовым текстолитом, а для выполнения лекальных и др. точных работ - линолеумом.

Столярный В. - стол, состоящий из подверстачья и крышки. Подверстачье обычно изготовляют из мягкой древесины (сосны). Оно имеет 2 стойки, связанные между собой продольными брусками. Крышку делают из сухой древесины твёрдой породы (дуба, бука и др.) толщиной 60-80 мм и покрывают олифой.

На В. располагают необходимые инструменты, приспособления, материалы, детали, техническую документацию. Одноместные В. имеют высоту 0,8-0,9 м, ширину 0,7-0,8 м, длину 1,2-1,5 м. Двухместные и многоместные слесарные В. соответственно увеличены по длине. Для хранения инструментов и документации В. оборудуются ящиками, разделёнными на несколько ячеек. Удобны в работе В. с регулируемой в пределах 50-250 мм высотой.

Лит.: Косяченко А. П. и Молчан И. А., Слесарное дело, 2 изд., М. - К., 1960; Макиенко Н. И., Слесарное дело, 2 изд., М., 1962.

А. Ф. Можейко

Печь для обработки длинномерных изделий в вертикальном положении или металлических полос, движущихся вертикально (вниз или вверх). В.п. разнообразны по конструкции и широко применяются в металлургии и машиностроении. В.п. разделяются на печи садочного режима с периодической загрузкой изделий и печи непрерывного действия. Печи первого типа (из которых наиболее распространены шахтные печи) работают с обычным окислительным нагревом (без муфеля) или с применением защитных атмосфер, предохраняющих изделия от окисления (муфельные). Шахтные печи применяются для закалки и отпуска орудийных стволов, валов, роторов турбин и др. длинномерных изделий. Изделия нагреваются газом или электричеством. Для ускорения нагрева предусматривается интенсивная циркуляция продуктов сжигания газа или защитной атмосферы. Циркуляция защитной атмосферы в печах обеспечивается вентиляторами. Высота печей достигает 30 м, диаметр рабочего пространства 3-4 м.

В.п. непрерывного действия (через печь непрерывно движется полоса, подвергающаяся термообработке) подразделяются на однопроходные и многопроходные. В однопроходных В.п. полоса подвергается термообработке за один проход, двигаясь сверху вниз или снизу вверх (например, печи для светлой закалки нержавеющей полосы в водороде - см. рис 1.) В многопроходных печах полоса подвергается термообработке, совершая последовательно до 40 вертикальных проходов вверх и вниз (непрерывный отжиг жести). В В.п. этого типа обрабатывают холоднокатаные полосы различного назначения (жесть, трансформаторная, динамная, нержавеющая и др. стали). Наиболее часто в них производят безокислительный отжиг с сохранением светлой поверхности полосы или в сочетании с химико-термической обработкой (обезуглероживание трансформаторной стали). Нагрев металла производится газом, сжигаемым в радиационных трубах, или электричеством. С целью сокращения длины полосы в печи или высоты печи применяют струйное охлаждение полосы защитным газом (азотом) или водородом. В печах непрерывного действия с обычным окислительным нагревом полосы применяются панельные излучающие горелки, ускоряющие нагрев. Печи устанавливаются в агрегатах непрерывного отжига полосы, включающих также оборудование для очистки полосы, размотки и смотки полосы в рулон и т. д. Высота этих печей до 20-30 м, длина полосы в печи до 800 м, скорость движения полосы до 10 м/сек. Агрегаты полностью механизированы и процессы в них автоматизированы с помощью управляющих вычислительных машин. В.п. непрерывного действия широко применяются в чёрной металлургии при производстве холоднокатаных полос и листов.

Рис 1. Вертикальная печь для светлой закалки нержавеющей полосы в водороде: 1 - камера нагрева полосы в водороде; 2 - камера струйной закалки полосы водородом; 3 - уплотняющие затворы; 4 - движущаяся полоса; 5 - электронагреватели.

Лит.: Металлургические печи, 2 изд., ч. 2, М., 1964; Эфрос М. М., Нагревательные и термические печи на газовом топливе, М., 1965.

Б. В. Малышев