» » Потери металла в результате испарения во время плавки
02.02.2017

Металлы переходят в парообразное состояние и в то время, когда они находятся в твердом состоянии при высокой температуре и, в особенности, когда металл уже расплавлен и перегрет. Если температура достигла температуры кипения сплава, то переход в парообразное состояние совершается весьма энергично.
Потери металла при плавке, или, как говорят, угар металла, складываются из потерь вследствие испарения, потерь по причине реакций с атмосферой и образования нерастворимых в металле соединений, из которых наибольшее значение имеют окислы, и, наконец, потерь вследствие пропитывания футеровки печи и реакций с ней.
Потери в результате взаимодействия металла с футеровкой печи могут быть значительными только при первых плавках после замены футеровки. Уже после двух-трех плавок эти потери практически прекращаются.
Закономерности, определяющие потери металла при плавке в результате взаимодействия металла с атмосферой печи, были рассмотрены ранее.
Потери металла в результате испарения зависят от упругости пара, or температуры, давления и от состояния поверхности, через которую металл переходит в парообразное состояние.
Практически величина угара устанавливается по разности количества металла, загруженного в печь, и количества сплава, полученного в виде слитков, остатков от разливки и металлических сплесок. При неаккуратном собирании сплесок и металлических соров величина угара может оказаться выше, чем она есть в действительности.
При плавке латуни и других сплавов, имеющих в своем составе легколетучие компоненты, для получения требуемого состава сплава берут избыток этого летучего компонента и часто приравнивают этот избыток угару сплава. Угар металла, полученный из сопоставления процентного состава сплава, загруженного в виде шихты, и сплава, полученного в виде cлитков, ниже действительного, так как испаряется при плавке не один летучий компонент, но также и менее летучий.
При плавке латуни, например, если было загружено 70 кг меди и 33 кг цинка, а получен сплав, содержаний 70% Cu и 30% Zn, то это не значит, что угар составил 3% от веса полученного сплава. В действительности при плавке испарялась и медь, но в меньшем количестве, чем цинк. Если бы при этой плавке был составлен полный материальный баланс, то оказалось бы, что в полученном металле обнаружится недостаток цинка, например, 3,2% и меди, например, 0,5%. Сумма этих величин и будет представлять потери металла при плавке в результате испарения.
При плавке металла в печах, где ванна имеет большую свободную поверхность, угар возрастает. Если при плавке меди в тиглях угар составляет 0,2—0,3% то при плавке в отражательных печах он возрастает до 0,5—0,7%.
Угар в результате испарения в настоящее время является потерей окончательной, так как улавливание металла из парообразного состояния применяется редко, хотя оно и возможно.
Особое внимание должно быть уделено возможности снижения угара цветных металлов и сплавов, а из них — драгоценных. Исследование летучести серебра в различных средах показало, что потерн его при плавке в окислительной атмосфере значительно выше, чем в случае плавки в восстановительной атмосфере (рис. 73). В особенности большая летучесть серебра обнаружена в атмосфере углекислого газа.
Потери металла в результате испарения во время плавки

Упругость пара серебра в зависимости от температуры изменяется по обычной логарифмической кривой.
Упругость пара и температура кипения сплавов меняются и в зависимости от природы составляющих и от их содержания в сплаве. Вообще говоря, от прибавления к одному из металлов другого компонента упругость пара и температура кипения сплава может изменяться как в сторону повышения, так и понижения.
В случае медноцинковых сплавов температура кипения сплавов изменяется для разных составов их от температуры кипения меди (около 2350°) до температуры кипения цинка (930°). Сплавы промежуточных составов имеют и промежуточную температуру кипения, но зависимость в этом случае не прямолинейная. Хотя основным элементом, переходящим при кипении латуни в парообразное состояние, является цинк (который кипит при температуре 930°), из сплавов он кипит при более высокой температуре. Так, например, латунь с содержанием 58% Cu кипит при температуре 1060°, тогда как томпак, содержащий 90% Cu и 10% Zn имеет температуру кипения 1500°. Малые доли присутствующих в сплаве летучих веществ испаряются из него медленно, и притом, чем меньше их остается в сплаве, тем все медленнее и медленнее они из него удаляются. Рассчитывать на то, что путем испарения удастся полностью удалить из сплава примеси, присутствующие в малых количествах, не приходится.
Содержание примеси в сплаве, обладающей малой упругостью пара, при последовательных повторных переплавках сплава, несмотря на угар основных его компонентов, по абсолютному количеству практически уменьшаться не будет. Процентное же ее количество в сплаве будет увеличиваться. С течением времени в зависимости от количества последовательных переплавок примесь в сплаве может накапливаться.
В практических условиях угар отдельных составных частей сплава, так же как и eгo примесей, определяется опытным путем. В определенных условиях проводится ряд плавок и устанавливается процент угара каждой из составляющих по разности между количеством в загруженном металле и содержанием ее по анализу полученного сплава. После этого проводится несколько плавок, в которых к количеству компонентов сплава, подвергающихся большему угару, при составлении шихты делается соответствующая добавка на угар, которая была определена по первым плавкам и их анализам. Результаты этих плавок в случае надобности еще раз более точно корректируются и после получения устойчивых совпадений состава с заданным величина прибавки к шихтовому количеству вносится в нормативы и другую техническую документацию цеха.