Что такое плавка и партия металла

Обновлено: 21.09.2024

Объемно-планировочные решения ЭСПЦ в первую очередь определяются заданным сортаментом сталей и выбранной технологией их производства. Из всего многообразия технологических процессов получения электростали можно выделить следующие:

Переплав легированных отходов с продувкой ванны кислородом. Мартеновский сортамент конструкционных малоуглеродистых и углеродистых сталей выплавляют одношлаковым процессом. Электропечной сортамент – нержавеющие, подшипниковые, электротехнические, быстрорежущие и др. специальные стали – выплавляют, как правило, двухшлаковым процессом,
Плавка электростали «на свежей шихте» – с использованием рядового стального лома и углеродистых отходов с полным окислением. Электропечной сортамент и легированные конструкционные стали мартеновского сортамента выплавляют двухшлаковым процессом; углеродистые стали – получают одношлаковым процессом.
Плавка электростали на шихте из металлизованных окатышей и собственных легированных отходов. Этот метод применяется при выплавке высоколегированных марок сталей, к которым предъявляются повышенные требования по примесям цветных металлов. Обычно, это трансформаторные, электротехнические стали, ряд марок малолегированных и углеродистых сталей.
Технология высшего уровня – получение стали дуплекспроцессом дуговая сталеплавильная печь (ДСП) – агрегат комплексной обработки стали (АКОС).

Первые три технологических варианта довольно подробно изложены в учебной и технической литературе по электроплавке стали. Поэтому мы не будем останавливаться на физико-химических особенностях каждого процесса или его отдельных периодах, а охарактеризуем лишь вкратце технологический регламент, присущий этим трем технологиям.

В общем технология выплавки стали в дуговых электропечах независимо от вида применяемой футеровки, источника питания постоянного или переменного типа, а также марки стали включает периоды плавки, характеризуемые работой печи под током и бестоковой задолженности печи. Если ранее мы оперировали понятием «длительность плавки», то в последнее время возник термин «длительность цикла плавки». Первый термин относится к работе ДСП с полным выпуском всех продуктов после каждой плавки и длительность плавки (Т_пл) определяется как сумма длительности всех периодов плавки плюс межплавочные простои.

где: t_{3 ,} t_зав, t_ок, t_вос, t_в, t_пр – длительность соответственно заправки, завалки, окислительного, восстановительного периодов, выпуска и простоев в промежутках между концом выпуска и началом заправки. В табл. 11 1 приведены усредненные показатели длительности периодов плавки для печей различной вместимости для массового сортамента сталей при организации двухшлакового процесса.

Заправка печи

После выпуска из печи металла и шлака печь очищают от остатков металла и шлака и производят заправку откосов печи сыпучими материалами в смеси со связкой, в качестве которой чаще всего применяют жидкое стекло. При нарушении футеровки подины производят ее наварку, путем подачи на поврежденные места заправочных огнеупорных материалов. На малых печах заправка ведется вручную, на больших печах, вместимостью 50 т и более, заправку ведут с помощью заправочных машин. В печах с эркерным выпуском стали после каждой плавки ведут заправку верхней части откосов, а после каждого цикла (15-20 плавок) печь опорожняют, подину очищают от остатков металла и шлака и проводят заправку подины обычным способом. Такой режим работы печи позволяет значительно сократить среднее время заправки печи.

Завалка шихты

Период расплавления шихты

После завалки основной металлошихты печь укрывают сводом, опускают электроды и приступают к расплавлению металлолома При этот электроды опускаются вниз, прорезая колодцы в шихте и металл стекает на подину. При достижении электродами расплава горение дуг стабилизируется. Для интенсификации плавления в печь подают кислород для подрезки лома и дополнительного нагрева расплава. В последнее время для выравнивания фронта плавления и повышения скорости плавления в холодных зонах печи устанавливают топливнокислородные горелки. С целью использования максимальной мощности трансформатора при проплавлении основной части металлошихты, когда дуги оголяются и не экранируются, наводят вспененный шлак за счет вдувания в шлак порошкообразных углеродистых материалов. Эти технологические приемы свойственны для технологии высшего уровня и будут рассмотрены более подробно далее. В классической технологии одновременно с металлошихтой в печь дают шлакообразующие, что благоприятствует протеканию процесса дефосфорации еще до окончания полного расплавления шихты, когда температура расплава невысокая. По окончанию периода плавления берут пробу металла и приступают к окислительному периоду.

Окислительный период плавки

В этот период проводят дефосфорацию металла, удаляют газы и неметаллические включения, осуществляют подогрев металла и выравнивают его температуру. Для реализации этих технологических операций наводят окислительный высокоосновной шлак, ведут продувку ванны кислородом с целью окисления углерода с образованием пузырьков моноокиси углерода, что способствует кипению ванны, ускоряя тем самым дефосфорацию и дегазацию металла от водорода и азота, которые удаляются вместе с пузырьками моноокиси углерода. Процесс кипения совмещают с постоянным обновлением шлака за счет присадки шлакообразующих и самопроизвольного схода шлака через порог рабочего окна. Кратность шлака окислительного периода равна 0,02-0,04. Для обеспечения условий дефосфорации и дегазации металла достаточно окислить 0,3-0,5 % С. Для сокращения периода процесс дефосфорации совмещают с концом периода плавления. По окончании окислительного периода берут пробу металла и скачивают практически полностью окислительный шлак.

Восстановительный период плавки

Восстановительный период плавки в основной ДСП начинается с наведения высокоосновного безжелезистого шлака за счет присадки извести, плавикового шпата и боя шамотного кирпича. Для обеспечения необходимых условий десульфурации проводят одновременное удаление кислорода за счет диффузионного, глубинною или комбинированного раскисления металла путем присадки раскислителей-порошков кокса или ферросилиция на шлак и ферромарганца и ферросилиция в кусках в глубину металла. Окончательное раскисление проводят высокоактивными элементами – алюминием, кальцием в чистом виде или в виде сплавов путем ввода кусковых материалов или порошковой проволоки в печь или в ковш на выпуске стали. Доводка до заданного химического состава осуществляется добавкой ферросплавов в печь или в ковш. Продолжительность восстановительного периода определяется маркой выплавляемой стали. Кратность шлака восстановительного периода составляет 0,03-0,06.

При использовании модификаций классической технологии плавки, применяемых в старых цехах с дуговыми печами небольшой вместимости (до 15…30 т) для выплавки легированных и сложнолегированных сталей, плавка ведется двухшлаковым процессом. После окислительного периода проводится восстановительный период, к настоящему времени достаточно интенсифицированный. Перед началом восстановительного периода обязательно и возможно более полно удаляется (скачивается) из печи окислительный шлак, чтобы избежать рефосфорации металла и облегчить получение хорошо раскисленного печного шлака, пригодного для диффузионного (экстракционного) раскисления и десульфурации металла в печи и во время выпуска плавки. Задачами восстановительного периода являются: раскисление, десульфурация и легирование металла; получение шлака с высокой рафинирующей способностью для обработки металла во время выпуска.

Выпуск стали

Способ выпуска стали в ковш определяется, прежде всего, конструкцией ДСП, а также наличием шумозащитного кожуха. При использовании ДСП обычной конструкции выпуск стали через обычный желоб проводится в ковш, подвешенный на крюке крана с дальнейшей внепечной обработкой стали, предусмотренной технологическим регламентом. Выбор способа внепечной обработки определяется маркой стали и технологией ее производства и более детально будет рассмотрен в отдельной главе.

Согласно нормам технологического проектирования основные показатели разрабатываются для двух групп печей: 1 – для печей вместимостью 6-25 т; 2 – для печей вместимостью 50-150 т. Для печей первой группы разрабатывается классический процесс в ДСП с кирпичной футеровкой, работающих только с использованием тепла дуг с применением кислорода для подрезки металлолома и продувки ванны кислородом, с реализацией в ДСП всех необходимых технологических операций двухшлаковым процессом, включающим окислительный и восстановительный периоды и частичной внепечной обработкой.

В табл 11.2 и 11.3 приведена продолжительность классического процесса электроплавки стали и удельный расход материалов и энергии по нормам технологического проектирования для печей первой группы.

Футерованная часть свода печи выполняется из муллитокорундового, термоантрацитового или периклазохромитового кирпича, стены – из периклазоуглеродистого или периклазохромитового кирпича.

Применяются сталеразливочные ковши вместимостью 70, 130 и 175 т с шиберными затворами, футерованные муллитокорундовым (рабочий слой) и периклазографитовым (шлаковый пояс) кирпичом.

Основные понятия плавки литейных сплавов | 04.05.2012

Одним из основных этапов литейного производства, который во многом определяет качество готовой продукции, является плавка металлов и сплавов.

Особенности этого процесса получили отражение в терминологии, которую мы рассмотрим ниже.

Плавка – это комплекс тепловых и физико-химических процессов, происходящих в плавильной печи (рисунок 1) в ходе получения металла требуемого качества и с определенными свойствами.

Рисунок 1 – Плавильная печь для плавки алюминия

Следует различать понятия «первичная плавка» и «вторичная плавка». К первичным плавкам относят процессы выплавки металлического продукта из перворудного сырья. В большинстве случаев это обогащенные руды, которые подготовлены специальным образом к процессу с целью повышения его эффективности. К примеру, в процессе получения чугуна железная руда используется в виде спеченного концентрата, называемого агломератом или окатышами.

Как правило, расплавы, получаемые при первичной плавке, не удовлетворяют требованиям литейного производства и проходят дальнейшую обработку.

Причиной этому является массовость металлургического производства, одной из основных задач которого является удешевление конечного продукта. Однако иногда использование первичных сплавов весьма рационально. Так, чугун, получаемый в доменной печи, используют при получении различных фасонных отливок (прибыльных надставок, изложниц, шлаковых чаш и т.п.).

Во вторичной плавке литейным сплавам придают особые свойства, которые либо повышают функциональные характеристики готового изделия, либо облегчают технологический процесс литья. Поэтому в качестве исходного сырья (шихты) в этом случае применяют первичные металлы, выплавленные непосредственно из руд и вторичные металлы. Поскольку чистые металлы редко применяются для получения отливок, термин «металлы» употребляется в литейном производстве для условного краткого обозначения литейных сплавов или жидких расплавов.

Вторичными шихтовыми металлами называют либо металлический лом либо слитки или чушки вторичных сплавов (рисунок 2), полученные на специализированных заводах методами переплава отходов и лома.

Рисунок 2 – Чушки алюминия

Сам процесс плавки металлов, как правило, многостадийный и, в зависимости от особенностей химического состава конкретного продукта, а также от технологических и конструкционных параметров плавильной печи, может иметь до десяти различных стадий. В этом случае рассмотрим первичные термины, которые являются общими для большинства плавильных процессов.

Шихта – это сырьевые материалы, которые загружаются в плавильную печь и обеспечивают базовый химический состав и свойства литейного сплава. При этом соотношение компонентов шихты предварительно рассчитывается в зависимости от их химического состава и химического состава получаемого сплава.

Газовая фаза печи – это окружающая атмосфера в плавильном агрегате, состав которой, как правило, изменяется в ходе плавки из-за выделения газообразных продуктов реакций в металле или при сжигании топлива. Как правило, плавку проводят при естественной воздушной атмосфере. Однако в этом случае из газовой фазы в металл переходят некоторые вредные примеси (водород, азот, кислород). Поэтому иногда создают специальную защитную атмосферу из инертных или других газов или проводят плавку в вакууме.

Шлак – это расплавленная смесь оксидов и других сложных соединений, которые либо образуются в процессе плавки, либо специально подаются на поверхность металла для выполнения защитных или рафинирующих функций. Как правило, шлак легче металла, поэтому находится на поверхности зеркала.

Естественно, что все экзогенные включения из расплава всплывают и ассимилируются шлаком (неметаллические включения, части футеровки и т.п.). Состав и свойства шлака оказывает решающее влияние на качество литейного сплава, поскольку очень часто его специально наводят для того, чтобы поглощать из металла вредные примеси. Так, добавки извести позволяют рафинировать сталь от серы и фосфора, поэтому ее специально присаживают на поверхность расплава и принудительно перемешивают с полупродуктом путем продувки аргоном.

Также попутно шлак защищает металл от тепловых потерь, от проникновения вредных газов из атмосферы, от вторичного окисления элементов сплава при транспортировке и литье.

В случае, если шлаку нужно придать особые свойства, в него вводят специальные добавки – флюсы. Так, при плавке стали для обеспечения лучшего растворения извести, в шлак вводят незначительные добавки плавикового шпата (флюорита), который является хорошим разжижителем.

Футеровка – это слой огнеупорного материала, которым выкладывают или заливают внутреннее пространство первичной печи. Как правило, это штучные огнеупоры – кирпичи, изготавливаемые из различных глин и смесей и выдерживающие высокую температуру (рисунок 3). Однако иногда используется наливная футеровка из специальных тиксотропных бетонов, которая застывает в шаблоне. Существует масса разновидностей огнеупорных материалов, которые отличаются как химическим составом, так и свойствами. Однако все огнеупоры принято делить на кислые, основные и нейтральные.

Рисунок 3 – Огнеупорный шамотный кирпич

Основные огнеупоры изготавливаются на основе основных оксидов CaO, MgO. Они являются наиболее дорогими и используются в том случае, если шлаки, используемые в плавильных процессах, также содержат в значительных количествах CaO и MgO. Это позволяет увеличить срок службы футеровки и обеспечивает проведение необходимых рафинировочных процессов.

Кислые огнеупоры изготавливаются на основе SiO2 (кварцевые, динасовые) и используются, если в процессе преобладают кислые шлаки. Также довольно часто кремнезем используется в сочетании с глиноземом (Al2O3) и тогда огнеупоры принято называть полукислыми.

Нейтральные огнеупоры могут использоваться, как в кислых, так и в основных процессах. Однако их универсальность нивелируется низкой стойкостью и высокой стоимостью, поэтому такие огнеупоры применяются значительно реже.

Вся продукция имеет необходимые сертификаты соответствия,
сертификаты качества изделия и технические паспорта.

плавка

3.1 плавка: Объем стали, выплавляемой единовременно в сталеплавильном агрегате (мартеновской печи, кислородном конвертере или электропечи). При выплавке стали в печах большой емкости и ее разливке в два или более ковшей, каждый ковш считают самостоятельной плавкой. Отдельные ковши одной плавки называются смежными плавками.

3.1 плавка: Объем стали, выплавляемой единовременно в сталеплавильном агрегате. При выплавке стали в агрегатах большой емкости и разливке ее в два и более ковша каждый ковш металла считают самостоятельной плавкой.

3.9 плавка : Металл, полученный за один цикл при циклическом процессе выплавки.

3.28 плавка (heat): Металл, полученный за один цикл процесса выплавки.

3.57 плавка: Материал, образовавшийся после окончательного расплавления металла, для переплавленных сплавов определяется как необработанный материал, образовавшийся из первичного расплавления слитка.

4.1.14 плавка (cast, heat): Изделия из стали или сплава одной марки, выплавленных за один цикл одного производственного процесса, разлитых в несколько слитков или непрерывно-литых заготовок.

Полезное

Смотреть что такое "плавка" в других словарях:

ПЛАВКА — ПЛАВКА, плавки, жен. (спец.). 1. только ед. Действие по гл. плавить. Плавка металлов. Плавка плотов. 2. Отдельный прием этого действия; то, что плавится за один прием, за один раз. Первые две плавки дали 250 тонн чугуна. || Продукт, результат… … Толковый словарь Ушакова

плавка — сущ.) Словарь русских синонимов. Контекст 5.0 Информатик. 2012. плавка сущ., кол во синонимов: 5 • вакуум плавка (1) • … Словарь синонимов

ПЛАВКА — ПЛАВКА, процесс переработки материалов с получением конечного продукта в жидком виде: извлечение металла из руд (например, доменная плавка), приготовление сплавов, расплавление металлической шихты для получения слитков, фасонных отливок … Современная энциклопедия

ПЛАВКА — 1) переработка материалов (руд, металлов и т. д.) в плавильных печах с получением конечного продукта в жидком виде (напр., доменная или кислородно конвертерная плавка).2) Разовый цикл этой переработки, а также полученный в результате этого… … Большой Энциклопедический словарь

Плавка — ПЛАВКА, процесс переработки материалов с получением конечного продукта в жидком виде: извлечение металла из руд (например, доменная плавка), приготовление сплавов, расплавление металлической шихты для получения слитков, фасонных отливок. … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ПЛАВКА — ПЛАВКА, тепловая обработка РУД для выделения из них МЕТАЛЛОВ. Руда, часто с другими ингредиентами, нагревается в плавильной ПЕЧИ, в результате чего из нее удаляются неметаллические компоненты. После полученный метал очищается. Например, когда в… … Научно-технический энциклопедический словарь

ПЛАВКА — ПЛАВКА, и, жен. 1. см. плавить. 2. Металл, выплавленный за один производственный цикл. Домна выдала первую плавку. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

ПЛАВКА — (1) процесс переработки исходных материалов (руд, металлов и т.д.) путём их нагревания в плавильных печах, проведения необходимых хим. реакций, введения различных добавок и получения конечного продукта в жидком виде; (2) разовый цикл такой… … Большая политехническая энциклопедия

Плавка — [heat, melt; melting] 1. Пирометаллургический процесс переработки материалов (руд, концентратов, металлов и др.) с полным расплавлением шихты и разделением расплава обычно на 2 слоя (металл и шлак, металл и штейн); применяется для извлечения… … Энциклопедический словарь по металлургии

1) процесс переработки материалов (главным образом металлов) в плавильных печах с получением конечного продукта в жидком виде. В металлургии применяется для извлечения металла из руды (доменная П.), передела твёрдой или жидкой металлической шихты (мартеновская П., электроплавка, кислородно-конвертерная П., рафинирование ферросплавов и цветных металлов), получения сплавов, расплавления твёрдого металла для отливки слитков или фасонного литья и др. целей. 2) Разовый цикл процесса П., а также полученный в результате этого продукт.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

плавка — 3.1 плавка: Объем стали, выплавляемой единовременно в сталеплавильном агрегате (мартеновской печи, кислородном конвертере или электропечи). При выплавке стали в печах большой емкости и ее разливке в два или более ковшей, каждый ковш считают… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Плавка металла

Поступающие для плавки частицы одного или нескольких металлов загружаются в специальные плавильные печи, под влиянием высокой температуры доводятся до жидкой однородной массы, которая отливается в формы для получения слитков.

Материал, поступающий в плавку, называется шихтовым, или шихтой. Шихта может быть в виде чистых металлов, бракованных слитков и изделий, лома, обрезков, стружки и опилок и других отходов ювелирного производства.

Шихтовый материал в зависимости от степени и характера загрязнения подвергается различной обработке.

Возвратные отходы от переработки драгоценных металлов своего производства (литники, высечка, стружка, обрезки и др.), не вызывающие сомнения в отношении содержания основных и легирующих компонентов, поступают в плавку без предварительной подготовки.

Отходы драгоценных металлов (опилки, мелкие обрезки, стружка), загрязненные в процессе работы, проходят очистительную обработку и только после этого поступают в плавку.

Шихтовые материалы, загрязненные вредными примесями (металлами, не отвечающими составу сплава; материалами, отрицательно влияющими на свойства сплава, и т.д.), подвергают предварительной плавке, а затем отправляют на аффинажные заводы или на заводы вторичных драгоценных металлов.

Очистка шихты. Отходы драгоценных металлов, возвращающиеся от рабочих (опилки, стружка, мелкие обрезки и т.д.), не могут быть не загрязнены. Очистительной обработкой этих отходов занимаются сами рабочие. Собранные опилки прокаливают в муфельной печи для удаления всех сгорающих примесей (дерева, воска, щетины от щеток, бумажной и другой пыли). Остывшую шихту разрыхляют и тщательно промагничивают для извлечения стальных примесей (опилок, обломков лобзиковых пилок и сверл, окалины). Очищенные таким образом отходы драгоценных металлов можно считать подготовленными к плавке для определения слитка на пригодность к дальнейшему использованию.

Сплавляют для различных целей — соединения частей одного металла в один слиток, приготовления сплавов и припоев (легкоплавких, легкотекучих сплавов), освежения сплава и т. д.

Плавку драгоценных металлов производят в индукционных печах с графитовым тиглем.

Шихтовый материал загружается в тигель — огнеупорный сосуд плавильной печи, в котором расплавляют металл. Последовательность загрузки зависит от величины и состояния шихты (крупные куски, слитки или мелкие обрезки, стружка и т.д.), состава и температурных характеристик компонентов, входящих в сплав.

Порядок загрузки и плавки шихты. При плавке однородного металла шихту можно загружать в тигель одновременно, если плавильная печь обеспечивает быстрый нагрев шихты. В противном случае, сначала загружают крупные куски или брикеты, а по мере их расплавления добавляют мелкие обрезки и другие отходы. Расплав из золота нагревают до 1200…1250°С, серебра — до 1100…1150оС.

Для приготовления двойных золотосеребряных сплавов загрузку шихты начинают с серебра. Его загружают на дно тигля, а сверху засыпают золото и расплавку ведут одновременно, если куски шихты приблизительно одного размера. Если же величина шихтовых материалов различна, то загружают сначала крупные куски, а по мере их расплавки добавляют мелкие, серебряные или золотые. Температура нагрева расплава для золотых сплавов с содержанием до 30 % Ag- 1200…1250°С, для сплава с содержанием 40…70 % Ag- 1180…1240°С, для сплава с содержанием 80% Ag- 1170…1230°С.

При легировании золота медью (приготовление двойных золотомедных сплавов) плавку шихты начинают с золота. Если величина шихтовых материалов различна, то плавят раньше слитки и крупные куски золота, а затем догружают мелочь. Медь загружают только после того, как полностью расплавится золотая шихта. Для всех сплавов с содержанием меди в качестве медной лигатуры используют прокат марок не ниже M1. Расплав, содержащий до 2 % Сu, нагревают до 1190…1250°С; 8,4 % Сu- до 1180… 1240°С; 42,7% Сu- до 1150…1230°С.

Загрузку золотоникелевомедного сплава начинают с золота. После его расплавления догружают никель и медь. Тигель нагревают на 150…250° выше температуры полного расплавления.

При плавке серебряных сплавов загрузку тигля начинают с серебра и после полного расплавления загружают медь. Для сплавов серебра 875-й пробы и выше температура нагрева 1090…1140°С.

Плавку золотых припоев с содержанием легкоплавких металлов цинка и кадмия можно производить двумя способами: 1) цинк и кадмий вводят в расплав в последнюю очередь подогретыми до температуры 150°С; 2) сначала создают промежуточные лигатуры легкоплавких металлов с медью при постепенном нагревании металлов, а затем сплавляют весь набор сплава.

Защитные покровы, флюсы, раскислители. При плавке драгоценных металлов и сплавов для предохранения расплавов от окисления, насыщения кислородом и другими газами из окружающей среды, а также для верхней теплоизоляции расплавов (для сокращения расходов, теплоты на плавку) применяют следующие защитные покровы: древесный уголь, буру, борную кислоту, хлористый кальций, хлористый натрий, хлористый калий, хлористый барий.

Флюсы очищают расплавы от нежелательных компонентов, загрязнений и примесей путем окисления и перевода оксидов в шлаки. В большинстве случаев в качестве флюсов используются те же вещества, что и для защитных покровов.

Раскислители восстанавливают окисленные компоненты расплава до металлов для повышения его жидкотекучести и качества отливаемых слитков. Для драгоценных сплавов раскислителями являются цинк, фосфористая медь и марганцовокислый калий.

При выборе защитных покровов, флюсов и раскислителей необходимо учитывать характер их взаимодействия с расплавами и отдельными компонентами расплавов. Например, древесный уголь, один из лучших защитных покровов для серебра и его сплавов, не пригоден для платины, так как платина, металлы платиновой группы и никель, а также сплавы с содержанием этих металлов при плавке подвержены науглероживанию. Недопустимо также применение угля совместно с калиевой селитрой и поташом, так как эти флюсы при нагревании в присутствии углерода образуют взрывоопасные соединения.

Древесный уголь может выполнять роль как защитного покрова, так и флюса. Для плавок драгоценных металлов и сплавов лучшим считается хорошо прокаленный березовый уголь. Температура вспышки угля 250…300°С. Уголь прокаливается без доступа воздуха до вишнево-красного цвета. Хранится в сушильных шкафах при температуре на 20…50° выше температуры окружающей среды. В качестве защитного покрова может быть применен при плавке серебра, серебряно-медных сплавов, золота и золотых сплавов без содержания платины, металлов платиновой группы и никеля.

Бура (плавленая) используется в качестве флюса и защитного покрова при плавке драгоценных металлов. Обладает свойством хорошо отшлаковывать оксиды многих металлов и шлаковых включений. Расплавленная бура обладает хорошей смачиваемостью. Находясь в шихте, она обволакивает нерастворимые тугоплавкие включения и оксиды и поднимает их на поверхность. Переплавленную, мелкоистолченную и прокаленную при температуре 450°С буру хранят в сухой посуде с притертой пробкой. В качестве флюса и защитного покрова бура может применяться для всех драгоценных металлов и сплавов, как самостоятельно, так и в сочетании с другими флюсами. Для лучшего скольжения расплава по стенкам бурой покрывают рабочую часть тигля.

Борная кислота (плавленая) используется в качестве флюса при плавке золотых сплавов.

Буру или борную кислоту засыпают на дно прогретого тигля до загрузки шихты, таким образом, смачивая частицы металла до начала их окисления.

Смесь поташа с бурой (1:1 по массе) применяют как флюс при очистительных плавках. Смесь должна быть прокалена. Флюс вводят порциями. При загрязнении шихты нежелательными металлами применяют смесь буры с калиевой или натриевой селитрами.

При плавке драгоценных сплавов с селитрой можно повысить пробу сплава до 20 ед. При плавке с селитрой шихту нагревают под покровом буры до температуры отливки и в расплав двумя- тремя приемами вводят селитру.

Другие флюсы — хлористый кальций, хлористый барий, хлористый натрий, хлористый калий — также применяют при очистительных плавках. Свойства и действие флюсов однотипны. Температура плавления 772…925°С. Образуют хорошие защитные покровы для сплавов с температурой плавления до 1300°С. Хлористый кальций, хлористый барий, хлористый натрий или хлористый калий, как и буру, применяют в переплавленном, измельченном и прокаленном виде.

Лучший раскислитель для золотых сплавов — цинк. Его вводят из расчета 0,05…0,1 % от массы шихты. Для серебряных сплавов используют фосфористую медь.

Процесс плавки. Перед загрузкой шихты в тигель следует проверить исправность плавильной системы и подготовить для отливки слитка изложницы. Тигель перед загрузкой в него металла прогревают, на дно прогретого тигля засыпают флюс из расчета 1 % от массы шихты. Затем в тигель загружают шихту и задают нужную температуру. После расплавления шихты расплав покрывают небольшим количеством свежего флюса и перемешивают. Не понижая температуры нагрева, расплаву дают отстояться, чтобы флюс отшлаковал ненужные оксиды и примеси, вводят раскислитель. В расплавы припоев и сплавов, содержащих цинк, раскислитель не вводится в связи с достаточным количеством компонентов, выполняющих роль раскислителя. Изложницы, нагретые до 100°С для удаления следов влаги, натирают технологической смазкой и устанавливают для отливки. После этого расплав отливают через сливной желоб тигля в изложницы, и после полной кристаллизации и выдержки слиток извлекают.

На предприятиях, оборудованных плавильными комплексами, плавку и отливку производят в центробежных или вакуумных установках.

В условиях мастерских, не оборудованных плавильными печами, шихту нагревают газопламенной горелкой. Плавку проводят в специальных тигельках (плошках), рассчитанных для массы металла не более 30 г. Плошки изготовляют из смесей на основе огнеупорной глины, каолина, графита, шамота. В этих же целях можно использовать шамотный кирпич или кусок древесного угля, обмазанного огнеупорной глиной. Используют также плошки из кварцевого стекла. Но самой доступной в любых условиях является плошка, изготовленная из асбестового картона толщиной 6…8 мм. Обрезанный по размеру картон увлажняют и придают ему форму легкого прогиба (углубление не должно превышать 6…7 мм, чтобы не создать эффект отраженного пламени), сушат и перед плавкой глазуруют бурой. Асбестовый тигелек выдерживает 3…4 плавки. Однако все эти тигельки недолговечны, застывающая бура отслаивает глиняную обмазку, а кварцевый тигелек сразу после отливки резко охлаждают в воде, иначе, бура, остывая, разрывает поверхность кварца. Плавку припоя в плошках осуществляют с добавлением легкоплавкого компонента под слегка пристывший слиток с продолжением плавки.

Слитки трехкомпонентных сплавов «золото — медь — серебро» при охлаждении ниже 450°С сохраняют первоначальную кубическую гранецентрированную решетку и свойства твердого раствора, поэтому слитки необходимо подвергать резкому охлаждению. Это придает им мягкость и пластичность.

Для отливки слитков драгоценных металлов используют чугунные и стальные изложницы (рис. 3). Изложница, или ингус, представляет собой металлический брусок с выфрезерованным пазом по форме будущего слитка. Нерабочая стенка изложницы делается выше, она служит экраном, направляющим расплав в паз. Размеры изложниц и толщина их стенок зависят от размеров слитка. Изложницы для горизонтальной отливки делают сплошными. Они могут иметь несколько ячеек. Для вертикальной отливки изготовляют разъемные изложницы, с заливной воронкой с торца. Изложницы рекомендуется делать из серого гематитового чугуна с малым содержанием примесей серы и фосфора или низкосортных сталей (как правило, разъемные).

Изложницы прокаливают до температуры 500…550°С с технологическими смазками. Роль технологических смазок — обеспечить хорошее качество отливаемых слитков, т. е. хорошее растекание расплава по ячейке, препятствовать образованию раковин и наплывов и пригоранию расплава к стенкам изложницы. В качестве смазок употребляют: льняное, конопляное, подсолнечное, веретенное и машинное масла, пчелиный воск и водную эмульсию молотого мела.

Перечисленные масла рекомендуются для отливки слитков из серебра, золота и припоев. Если смазку производят непосредственно перед отливкой, то перед использованием масло обязательно обезвоживают кипячением на водяной бане при 110… 120°С в течение 2 ч. Смазку наносят тонким слоем на рабочую поверхность изложницы, подогретой до температуры не более 100 °С.

Пчелиный воск — одна из лучших смазок. Используется в тех же случаях, что и масла. Наносится на рабочую поверхность изложницы, нагретой до 50…70оC.

Водная эмульсия молотого мела применяется при отливке высокотемпературных металлов и сплавов — золота, платины, палладия. После нанесения слоя эмульсии на рабочую поверхность изложницы, нагретой до 150…200°С, ее тщательно просушивают до полного удаления влаги. Просушенную изложницу рекомендуется прокаливать при температуре 550°С, тогда изложница выдерживает более 100 заливок. Делают это заранее, так чтобы к моменту отливки изложница имела рабочую температуру 150…200°С.

Плавка и отливка металлов — один из наиболее опасных процессов, при котором несоблюдение мер безопасности труда может вызвать серьезные травмы. Выполнять плавку можно только на полностью исправном и налаженном оборудовании. Вся плавильная оснастка должна быть заранее подготовлена и разложена на удобных для работы участках. Плавку следует проводить в защитных очках и с предельной осторожностью. Загружать шихту в нагретый тигель нужно при помощи специального жестяного совочка, размеры которого позволяют безопасно провести операцию. Помешивание расплава и снятие шлака осуществляют специальной графитовой или кварцевой мешалкой, длина которой обеспечивает удобство работы и надежную защиту рук от ожогов. Особой осторожности требует разлив металла в изложницы. Кроме того, что необходим навык, надо убедиться в правильности установки изложницы и степени смазки ее. Лишняя смазка может вызвать разбрызгивание сплава. Плавильщик обязан работать в защитном фартуке из кожи, брезента или войлока. Выброс слитков из изложниц и охлаждение их производят в рукавицах.

Читайте также: