Плавка меди и ее сплавов

Плавку ведут на воз-духе, в среде защитных газов и в вакууме. Наибо-лее важным для качества металла при плавке является контроль за протеканием физ-хим. процессов взаимод. Ме с кислородом, водородом, се­рой, футеровкой печей, шлаками и флюсами.

Водород ↓ св-ва лито-го Ме, способствует обра­зованию в отл. газовой или газоусадочной порис-тости. Для каждых конк-ретных условий плавки и технологии получения от­ливки существуют пре-дельно допустимые конц. водоро­да в расплаве.

Реальное содержание водорода в меди и мед-ных сплавах зави­сит от т-ры (чем ↑ т-ра, тем ↑ содержание во­дорода в металле), сост. шихты, футеровки, очередности загрузки компонентов в сплав. Предельно допустимая кон­ц. зависит от скорости охлажд. Чем ↑ скорость охлаждения, тем ↑ можно допустить содержание водорода в расплаве без опасности получения пористого металла.

Растворенный кисло-род удаляют с помощью раскислителей. Наиболее удобны в качестве раскислителей углерод, фос­фор, бор, литий. Эти элементы образ продук-ты раскисления, сравни-тельно легко удаляемые из расплава. Магний, цирконий, кальций и ряд других элементов хотя и обладают более высокой раскислительной способ-ностью в окисленной меди, но образуют твердые, пленообразные продукты раскисления и с трудом уда­ляются из жидкого металла.

Восстановление Си₂0 производится в конце плавки операци­ей, кото-рая наз дразнением. его проводят после удаления шлака с зеркала расплава меди либо погружением в рас­плав влажной древе-сины, либо продувкой природным конверси­рованным газом или паромазутной смесью.

Плавку меди в загото-вительных литейных це-хах ведут преиму­щест-венно в индукционных печах типа ИЛК и в ти-гельных ин­дукционных печах. Кроме катодной меди, в состав шихты входят отходы (возврат) в виде обрези слитков и бракованные изделия. Подогретую шихту загружают в печь по мере расплавления пре­дыду-щей завалки. Пов-сть расплава должна быть постоянно покрыта слоем древесного угля тол-щиной 100-150 мм, кото-рый предохраняет жид-кий металл от окисления.

Плавку бескислород-ной меди ведут в индук-ционных (каналь­ных) пе-чах. Учитывая, что в бес-кислородной меди огра-ничено содержание кис-лорода (<0,001 %) и фос-фора (не более 0,002 %), для плавки используют более плотную (порядка 8,9 г/см³) катод­ную медь марки МООк с плотностью 8,945...8,952 г/см³. Перед плавкой катоды прокаливают для удаления следов элект-ролита, при необходи-мости предварительно промывая.

Рафинирование медных расплавов Для удаления из медных расплавов водорода и НВ проводят рафиниро-вание.

Содерж водорода в распл можно ↓ 2 способ:

1. уменьшением парциального давления р_п над расплавом;

2. увеличением температуры расплава до кипения, это невыгодно, хотя в отдельных случаях этим пользуются, например при плавке латуней и бронз, содержащих цинк. Ввиду низкой температуры кипения цинка в расплаве об­разуются пузыри паров цинка, которые, как бы промывая рас­плав, выносят из него водород.

продувке расплавов нейтральным (азот). Эф-фективность продувки опред. Р-рами активной пов-ти пузырьков проду-ваемого газа. Чем ↓ р-ры пузырьков и чем ↑ они проходят путь в Ме, тем эф­фективнее очистка.

Дегазацию медных расплавов осуществляют как путем про­дувки азотом или инертными газами, так и обработкой летучими хлористыми солями (МпСХ,, 2пС1₂, С₂С1₆ и др.) или вакуумирова- нием.

Для удаления НВ зернис-тые и жидкие фильтры. Для зернистых фильтров применяют такие ма­те-риалы, как магнезит, алунд, плавленые фтори-ды кальция и маг­ния. Толщина фильтрующего слоя сост 60...150 мм, а раз­мер зерна фильтра 5... 10 мм в поперечнике. Зернистые фильтры перед фильтрованием нагрева-ют до 700...800 °С. Фильтр из фто­рида кальция размером зерен 5... 10 мм в поперечнике и толщи­ной 70...100 мм позволяет в 1,5...2 раза ↓ содержание НВ.

Сгорая на пов-ти распл, уголь созд восст атмос-феру,↓тем самым ско-рость ею окисле­ния. Уголь является эффектив-ным поверхностным раскислит чистой меди; он предохраняет пов-ть распл от подстуживания. Не менее важной положит хар-кой уголь-ного покрова – техноло-гическая легкость удале-ния его остатков с Ме перед заливкой.

При выборе типа плавильной печи особое внимание уделяют ве­личине потерь металла на угар и со шлаком. наименьшие потери наблюдаются при плавке в индук­ционных печах.

Плавку двойных латуней проводят в индукционных каналь­ных печах типа ИЛ К и ИЛ КА. Футеровка — кварцитовая, либо вывы-сокоглиноземистая (66 % 8Ю₂ + 32 % А1₂0₃).

Особенностью лату-ней является высокая упругость паров цинка. При плавке латуней потери металла в виде утара цинка дости­гают заметных значений — от 0,5 до 5 %. На поверхности расплава Сu—Zn образ оксидная плена (шлак) 2пО, однако ее защитные св-ва относительно ↓ из-за ↓ прочности. В связи с этим при плавке латуней применяют различные защитные покровы.

Если в состав латуней входят тугоплавкие к-ты (желе­зо, никель, марга-нец и др.), то их загру-жают в ванну жидкого металла в 1-ю очередь. Легкоплавкие (олово, свинец), легкоокисля-ющиеся и легколетучие сост. загружают в последнюю очередь.

ЛЭ особенно тугоп-лавкие, вводят в печь в виде лигатур Си—Ре, Си—Мп, Си—N1, Си—Мп—А1 и др.

Алюминиевые бронзы плавят в индукционных тигельных и канальных печах, а также в тигель-ных и пламенных газовых печах. ↑ склон-ность алюминиевых бронз к окислению при ↑ т-рах и к образованию тв оксидных плен, загрязняющих расп-лав, а также к погло-щению водорода состав-ляет основные трудности при плавке этих бронз.

Плавку ведут в окис-лительной атмосфере в графито-шамот­ных (или карборундовых) тиглях и в печах, футерованных шамо­том. При плавке в канальных печах приме-няют кварцитовую или глиноземистую футеров-ку. Однако кварцитовая футеровка спо­собна взаимод. с расплавом (особенно в канале) с об­раз. металлизированных бронзой силикатов. При использовании в шихте отходов их обычно загру-жают в медь в первую очередь, расплавляют, а затем в жидкую ванну вводят предварительно подогретые чистые Ме.

При плавке сурьмяной бронзы в печь загружают медь и ни­кель и после расплавления проводят раскисление фосфором в количестве 0,01...0,05 %. Затем вводят цинк и сурьмуПосле растворения сурьмы вводят свинец и ос­тальное кол-во фосфора при интенсивном переме-шивании ванны металла. При плавке сурьмяной бронзы с использованием возвратов расплавляют медь, вводят фосфор, возвраты в виде крупных кусков, никель и затем остальные легирующие компо­ненты - цинк, сурь-му, свинец и фосфор.

Плавка бернллиевых бронз марок Бр Б2, Бр БНТ. Для плавки исполь-зуют индукционные печи с графитовыми тиглями. Из-за токсичности пара и пыли бериллия плавку ведут в изолирован­ных помещениях, оборудо-ванных хорошей приточ-но-вытяжной вентиля-цией и фильтрами.

Кремнистые бронзы плавят в электрических индукционных печах под покровом древесного угля. Медь перед введением крем­ния или отходов раскисляют фосфором. Недопустим перегрев бронз выше 1250... 1300 °С.

Из специальных бронз наиболее примяемые хромовые бронзы. Легиро-вание меди хромом зат­руднено из-за ↓ скорости растворения его в распл. При плавке на воздухе на пов-ти распл возникает вязкая ок­сидная пленка, состоящая в основном из Сг₂0₃, которая затруд­няет получение качественных отл. Основной способ пр-ва хромовых бронз БрХ0,8-1,0 - плавка в вакууме, совме­щенная с полунепрерывным литьем слитков. Хром вводят в рас­плав меди в виде лигатуры Си-Сг (3...6 %).

Плавка медноникелевых сплавов

Они имеют т-ру плавления более ↑, чем остальные медные сплавы: у сплава МН19 температура ликвидуса 1190 °С, солидуса 1130 С; у сплава МНЖМц30-1-1 соответственно 1230 и 1170 °С. Они нагреваются в печи до 1350... 1450 °С и поэтому способны растворять повы­шенные конц кисло-рода и водорода. Нали-чие в сплавах никеля придает им способность одновременно растворять угле­род, тогда как большинство медных сплавов с углеродом не взаи­модействует.

Плавку медноникелевых сплавов можно про-водить в индук­ционных тигельных и канальных печах, а также в электро-дуговых печах. Футеровку предпочтите-льно выполнять основ-ной — маг­незитовой (98 % магнезита и 2 % буры для индукционных ка­нальных печей). Плавку медноникелевых сплавов проводят с применением за­щитных покрытий.

Доля фасонных отл. из медных сплавов сост. при­мерно 15 % от пр-ва всех отл из цв сплавов. Отл из медных сплавов изготовляют всеми известными в настоящее время технологическими способами. Основным спо­собом является литье в разовые формы (примерно 80 %). Литьем в кокиль, под давлением и другими специальными методами про­изводится примерно 20 % отливок.

Сплавы с узким интервалом кристаллиза-ции характериз образ сосредоточенных усадоч-ных раковин в тепловых узлах отливок и почти полным отсутствием усадочных пор. По­этому при разработке техно-логии получения отливок их этих спла­вов предус-матривают установку больших прибылей для выведе­ния раковин из отливок.

Литье в ПФ: Осн отличие - выбор состава формовочных и стержн смесей. применяют сме-си с более высокой проч-ностью в сыром и сухом состоянии, чем при изго-товлении отливок из алюминиевых спла­вов. Необходимость этого вызывается опасностью размывания формы струей падающего Ме. Сушку форм осуществляют в сушильных печах при 300

350С. Чтобы глина не потеряла связующую способность, т-ра сушки не должна превышать 400 °С. Длительность сушки зависит от толщины стенок формы, влажности смеси, сте­пени ее уплотнения и может составлять 6...40 ч. формы окрашивают Получили рас­пространение 3 вида краски: водная талько-бентонитовая, бы­стросох-нущая спиртовая поливи-нилбутеральная с цирко-новым наполнителем и графито-бентонитовая. Как правило, ис­пользуют расширяющиеся литни-ковые системы с верхним боко­вым, сифонным (нижним) и щелевым подводом Ме в фор­му. В практике при литье медных сплавов приме-няют открытые прибыли

Литье по выплавляемым моделям из-за ↑ плот медных сплавов (осо­бенно сплавов, содержащих свиней), необходимо для ↑прочности керамической оболочки ↑ ее толщину Для данного способа литья рекомендуется диаметр стояка при­нимать равным 25...40 мм, а расстояние между моделями — не менее 4...6 мм. Питание отл осуществляют обычно через лит­никовые каналы больших сечений или от прибылей. Применяют литниковые системы с верхним, нижним, боковым и комбини­рованным подводом металла Заливку ведут в нагретые до 600...800 °С формы.