» » Взаимодействие металла с твердыми веществами
04.02.2017

Во время перемещения от печи до изложницы металл соприкасается с воздухом и с поверхностью желобов, ковшей, распределительных и литейных воронок. Эти промежуточные сосуды и приспособления, через которые проходит металл, обычно футеруются огнеупорным материалом. Для футеровки по возможности применяются материалы, которые не вступают в реакции с металлом. В общем случае это такие вещества, в состав которых входят окислы элементов, обладающие упругостью диссоциации более низкой, чем упругость диссоциации окислов компонентов отливаемого сплава. Для меди можно употреблять большинство обычных огнеупорных материалов, например шамот, динас, магнезит с добавками глины, асбеста и т. п.
Для алюминия и магния, а также других сплавов, содержащих эти металлы, огнеупорный материал, состоящий из кремнезема, а также содержащий окислы железа и другие окислы, обладающие сравнительно высокой упругостью диссоциации, должен быть признан, вообще говоря, непригодным, так как в этих случаях могут иметь место реакции:
Взаимодействие металла с твердыми веществами

и т. п.
Если кремнезем входит в состав материала, применяемого для футеровки, лишь в сравнительно небольшом количестве, то такой материал может быть допущен на футеровку ковшей, черпаков и тому подобных приспособлений для отливки сплавов, содержащих алюминий и магний. Так как металл находится в большинстве случаев в соприкосновении с футеровкой непродолжительное время, то реакция в заметной степени пройти не успевает. В отношении разливочных печей, предназначенных для непрерывного или полунепрерывного литья алюминиевых и магниевых сплавов, требования к футеровке те же, что и к футеровке плавильных печей для тех же сплавов, так как в них металл находится продолжительное время. В этих случаях значительное содержание кремнезема и окислов железа недопустимо.
Огнеупорный материал, идущий для футеровки ковшей и желобов, может представлять или уже обжженные кирпичи, иногда различного фасона и формы, или пластичную смесь, из которой футеровка изготовляется путем обмазки, а более сложной формы элементы, как, например, распределительные коробки и т. п., — путем штамповки или лепки.
Огнеупорные кирпичи для футеровки ковшей и других аналогичных работ и фасонная керамика изготовляются обычными способами, применяемыми при производстве огнеупоров.
Огнеупорный материал, употребляемый для футеровки методом обмазки или лепки, должен быть пластичным во влажном состоянии, давать малую усадку при высыхании и обладать достаточной прочностью и малыми теплопроводностью и термическим коэффициентом расширения в высушенном и до известной степени прокаленном состоянии. Главным материалом, придающим пластичность огнеупорной смеси, является глина, но она дает большую усадку при высыхании, поэтому футеровка из одной глины или при слишком большом ее количестве в смеси легко растрескивается. Если в ковш, футерованный материалом, содержащим большое количество глины, а потому давшим трещины при высыхании, наливать металл, то последний, просачиваясь по трещинам до кожуха ковша, будет там охлаждаться и давать настыль, соединенную с металлом в ковше большим количествам металлических прослоек, что ускорит охлаждение металла в ковше. Через короткое время внутри ковша образуется настыль, которая все больше и больше будет расти, пока не заполнит всего ковша.
Чтобы уменьшить усадку, применяется в качестве наполнителя обожженный материал, который при повторных нагревax уже усадки не дает.
Глина, прокаленная при высоких температурах до полного удаления конституционной воды, или, как говорят, «намертво», как известно, носит название шамота. Она чаще всего и применяется в качестве наполнителя для огнеупорного материала, идущего на футеровку. Если валюта добавлено слишком много, а связывающей его глины — недостаточно, то футеровка получается непрочная: при ударе струи металла она может раскрошиться, и ее мелкие куски вместе с металлом попадут в отливку. Чтобы увеличить прочность и уменьшить теплопроводность материала, полезно в массу вводить асбестовую мелочь, но злоупотреблять количеством ее тоже нельзя, так как она требует увеличенного количества воды или глины, а это снова увеличивает усадку при высыхании.
Для увеличения связи в такого рода огнеупорный материал иногда добавляют жидкое стекло в водном растворе, а для уменьшения коэффициента термического расширения — графит.
При взаимодействии металла с футеровкой ковшей и желобов в большинстве случаев частички огнеупорного материала механически отскакивают и попадают в металл.
Если удельные веса металла и частиц футеровки близки, эти частицы могут оставаться в виде включений, что обусловит понижение качества слитка, а в дальнейшем — полуфабриката и изделий.
Взаимодействие, носящее характер химических реакций, все же в большинстве случаев не проявляется ввиду того, что металл соприкасается с футеровкой ковшей, черпаков, желобов и т. п. в течение короткого времени. В разливочных печах, применяемых для непрерывного литья, возможность протекания химических реакций между металлом и материалом футеровки большая, поэтому состав материала следует в этом случае выбирать, сообразуясь с активностью компонентов сплава.
В случае применения металлических воронок для литья металла в изложницы, металл воронки может растворяться в отливаемом рас-плавленном сплаве. Это, во-первых, будет загрязнять сплав материалом воронки; во-вторых, изменять размер отверстий в воронке, что сразу же окажет влияние на скорость литья и вызовет дефекты в слитке.