Значение движения металла в ванне
» » Значение движения металла в ванне

04.02.2017

He во всех случаях практики значение движения металла в ванне печи одинаковое. В одних случаях движение металла в ванне приносит известную пользу; в других же — его насколько возможно стараются избегать.
Если движение совершается в вертикальном направлении, то в ванне происходит выравнивание состава и температуры на различных горизонтах металла. И выравнивание температуры, и выравнивание состава сплава по основным компонентам желательны. Иногда такое выравнивание желательно также и с точки зрения равномерного распределения примесей. В тех же случаях, когда плавку можно использовать, наоборот, для отсаживания примесей, в результате чего они собираются или на поверхности, или в нижних слоях металла, то движение, способствующее более равномерному распределению примесей, будет уже нежелательным.
При плавке большинства цветных сплавов отрицательное влияние оказывает перегрев. С повышением температуры усиливается растворение газов, окисление, реакции с футеровкой печи и т. д. Даже небольшой излишний перегрев часто влечет за собой весьма заметное изменение качества металла. Это в особенности нежелательно в отношении алюминия и его сплавов, так как физические cвойствa окисной пленки обусловливают медленное удаление газа из раствора, а также возможность замешивания в металл глинозема.
Рассмотренные причины заставляют принимать все меры к тому, чтобы температура ванны по всему объему была по возможности одинаковой. Наилучшим ycлoвиeм для равномерности температуры является достаточное движение металла в ванне при условии, что перемешивание идет в вертикальном направлении. Обычно для этой цели достаточно движение металла под влиянием конвекции. Для этого металл должен нагреваться снизу или с боков объема ванны, чтобы, нагреваясь, он имел возможность подниматься на место более холодного вверх, а имеющий более низкую температуру мог переместиться на его место.
При энергичном перемешивании, которое, например, наблюдается при плавке в индукционных электрических печах без железного сердечника при обычном расположении индуктора относительно уровня металла в тигле, поверхностная пленка глинозема при плавке алюминиевых сплавов может захватываться струями движущегося металла, разрываться на части и в виде обрывков окислов перемешиваться с металлом.
Для того чтобы при плавке алюминиевых сплавов в индукционных печах без железного сердечника получать нормального качества сплавы, можнo применять два способа:
А. Индуктор несколько смещать относительно горизонта уровня мeталла в тигле вниз так, чтобы главные траектории движения металла в верхней части тигля не доходили до верхней поверхности металла. Тогда металл на некотором расстоянии под поверхностью будет энергично перемешиваться, а определенной толщины слой у поверхности будет находиться в относительно слабом движении, почему замешивания поверхностной пленки окислов происходить не будет.
Б. Полная мощность дается в печь только до тех пор, пока металл находится в твердом состоянии. Как только он расплавляется, мощность снижается настолько, что движение металла сильно ослабляется. При таких условиях замешивания поверхностной пленки окислов внутрь металла происходить не будет, и сплав останется доброкачественным. При этом, правда, несколько замедляется нагрев расплавленного металла и время плавки увеличивается.
На сплавы, окислы которых растворяются в металле или обладают большей разностью удельного веса по сравнению с удельным весом расплавленного металла (например, мельхиор, бронза, латунь и другие медные сплавы), даже энергичное перемешивание ванны в электрических индукционных печах не оказывает отрицательного влияния.
Образующиеся с поверхности не растворимые в металле твердые окислы получаются достаточно крупные, поэтому при большой разности в плотностях окислов и расплавленного металла они будут легко всплывать на поверхность.
В случае, если окислы растворяются в металле, то независимо от интенсивности движения металла, все равно необходимо для предохранения от окисления создавать на поверхности покровный слой или применять раскисление.
He растворимые в металле твердые окислы, замешанные в сплав, правда, тоже во многих случаях могут быть удалены из металла, на освобождение от них иногда затруднительно, и потому лучше во время плавки не допускать их замешивания в металл. Даже при самом энергичном перемешивании, какое наблюдается в индукционных электрических печах без железного сердечника, замешивания окислов можно не допустить.
При приготовлении сплавов, в состав которых входят компоненты, значительно отличающиеся но удельному весу, в случае недостаточного перемешивания в вертикальном направлении легко получаются неоднородные сплавы.
Так, например, на одном из заводов при тигельной плавке алюминиевой бронзы АМц9-2 (9% Al, 2% Mn) из одного тигля отливались пять — шесть слитков. Первый слиток получался с содержанием 13% Al, а последний содержал около 5% Al. Плавка производилась из свежих металлов в следующем порядке: вначале плавилась медь под покровом древесного угля, по расплавлении для гарантии раскисления вводился фосфор в виде фосфористой меди из расчета 0,02% P от веса меди; затем добавлялась лигатура медь-марганец, после чего вводился алюминий. Перемешивание производилось простой железной клюшкой, не имеющей на конце мешалки, путем движения ее по окружности около вертикальной оси, совпадающей с осью тигля. При введении алюминия в сплав не происходило равномерного его распределения по сплаву, так как алюминий почти в три раза отличается по удельному весу от сплава меди с марганцем. Несмотря на энергичное перемешивание сплава, вокруг вертикальной оси все же в каждом горизонтальном слое оставался сплав своего состава. Разность в составе по содержанию алюминия в нижнем слое и в верхнем достигала 8%, причем это не была единичная случайная плавка, а такие различия в содержании алюминия наблюдались систематически.
Приведенная неоднородность состава немедленно была устранена при последующих плавках, когда было рекомендовано перемешивание металла в вертикальном направлении. Мешалка была взята в виде шумовки, причем перфорированная (дырчатая) ложка располагалась по отношению к ручке под углом 110—120°, Вначале мешалка погружалась на дно тигля около противоположной его стенки, а вверх она перемещалась около ближней стенки тигля. Трех-четырех таких движений по замкнутому овалу в вертикальном направлении оказалось достаточно, чтобы сплав стал получаться вполне однородным.
В тех случаях, когда сплав по своей природе склонен к ликвации или к расслаиванию в жидком состоянии, должно производиться более энергичное перемешивание. Так, например, при плавке медных сплавов, содержащих в своем составе свинец, требуется перемешивание тем более энергичное, чем больше свинца содержит сплав. При плавке латуни, содержащей 2—3% Pb, обычно достаточно конвекционного и небольшого искусственного перемешивания, чтобы получить однородный сплав. Бронзы содержащие 10—12% Pb, одним конвекционным движением не выравниваются по составу; для этой цели требуется усиленное искусственное перемешивание или достаточно большая мощность при плавке в электрической индукционной печи без железного сердечника. Наконец, свинцовые бронзы, содержащие до 30% Pb, после расплавления приходится особенно сильно перемешивать искусственно или плавить в индукционной печи без сердечника, включая ее на полную мощность. Только такие крайние меры дают возможность получать достаточно однородный сплав, в состав которого входят компоненты, значительно отличающиеся по удельному весу.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: