Химическое взаимодействие металла с атмосферой вертикальной изложницы » Все о металлургии
» » Химическое взаимодействие металла с атмосферой вертикальной изложницы

04.02.2017

Атмосфера при литье в изложницы с жирной смазкой, как уже указано, восстановительная; она состоит из углеводородов, водорода и окиси углерода. Последняя образуется в малых количествах в результате вторичных процессов.
Если в изложницу с жирной смазкой отливать медь, содержащую закись меди, то по поверхности струи металла будут идти, во-первых, реакции восстановления, во-вторых, в отдельных местах, где восстановление закиси меди прошло уже полностью, будет происходить поглощение водорода медью.
Вследствие значительной быстроты движения струи металла, заливаемого в изложницу, выравнивания состава металла по сечению струи происходить не будет. Сначала в движущейся струе, а затем и внутри изложницы будут одновременно находиться части металла, содержащие закись меди, и части его, насыщенные водородом.
Так как и закись меди и водород находятся в растворе, то реакция меди, насыщенной водородом, с закисью меди, с образованием восстановленной меди и водяного пара, будет происходить по всей массе металла. Образующимся по реакции водяным паром металл в изложнице вспучивается, и если изложница залита металлом до половины, то ее доливать не приходится. Вспенившийся металл заполняет оставшийся объем изложницы и вместо усадки при кристаллизации дает выпуклость верхней поверхности слитка (рис. 133, а). В теории плавки отмечалось, что наиболее трудно освободиться от газа, образующегося в металле в результате химической реакции. Такой случай и имеет место при литье окисленной меди в вертикальную изложницу, смазанную жирной смазкой. Окисленная медь дает при литье плотные слитки только в том случае, если она отливается в окислительной или нейтральной атмосфере. При литье в восстановительной атмосфере всегда будут (по только что рассмотренным причинам) получаться пузыристые слитки.
Таким образом, если литье производится в восстановительной атмосфере, то медь ни в коем случае не должна содержать закиси меди.
Химическое взаимодействие металла с атмосферой вертикальной изложницы

В практических условиях приходится вводить избыток раскислителя или передразнивать медь, т. е. насыщать ее водородом. Так как водород из меди выходит сравнительно легко, то при направленной кристаллизации, которая имеет место при литье слитков в вертикальные изложницы, водород из металла выходит в процессе кристаллизации, и слитки получаются плотными (рис. 133, б).
При литье в вертикальные изложницы, смазанные жирной смазкой, т. е. при литье в восстановительной атмосфере, содержащей водород, сплавов, которые являются сплавами, полностью раскисленными, например латуни, алюминиевой бронзы, кремниевой бронзы и др., может иметь место некоторое поглощение водорода из атмосферы изложницы. Если условия литья таковы, что слиток кристаллизуется постепенно снизу вверх, то растворенный во время литья газ выйдет при затвердевании слитка, если же условия кристаллизации этому не способствуют, или сплав выделяет водород из раствора со значительным запозданием, то слиток получается с включениями газа. Этот газ располагается в слитке обычно в виде тонких межкристаллических прослоек (рис. 134, а) и при прокатке вызывает растрескивание (рис. 134, б).
Химическое взаимодействие металла с атмосферой вертикальной изложницы

Такого рода дефекты заставляют часто переходить на горизонтальный метод литья, хотя, по существу, он должен быть менее экономичным, так как по верхней (главной) поверхности слитка образуются усадочные раковины, которые заставляют сострагивать значительный процент слитка по толщине, тогда как при вертикальном литье отходы при правильном методе литья должны быть несомненно меньше.
Более радикальным способом предотвращения поглощения металлом газа из атмосферы изложницы является применение безводородных смазок, но пока эта проблема не может считаться вполне разрешенной.
Реакции с восстановительной атмосферой и восстановительной смазкой изложницы идут не только при наличии расплавленного металла. Они могут идти также и при кристаллизации металла, когда он в значительной мере уже перешел в твердое состояние. При литье окисленной меди в изложницу, смазанную сухой, но углеродистой смазкой, слитки получаются плотными, но по поверхности соприкосновения металла со смазкой будет происходить реакция:
Химическое взаимодействие металла с атмосферой вертикальной изложницы

Реакция идет между твердым углеродом и затвердевающей медью, содержащей закись меди. Между твердыми телами реакции идут медленно, поэтому количество газа, образующегося по реакции (126), недостаточно для того, чтобы вызывать образование свищей. Газ, образующийся по реакции, не прорывается в слиток, а только несколько оттесняет жидкий металл в промежутках между уже затвердевшими кристаллами, тогда как твердые кристаллы он отодвинуть не в состоянии, поэтому слиток получается с шероховатой поверхностью (рис. 135). По рабочей терминологии шероховатость поверхности такого слитка носит название «крупы». При большем количестве газа, образующегося по реакции, он будет проходить в промежутки между кристаллами в глубь слитка и там, под поверхностной коркой твердого металла, может образовывать скрытые свищи. Такой слиток на вид представляется нормальным, но при вскрытии поверхности в нем обнаруживаются свищи (рис. 135, б).
Химическое взаимодействие металла с атмосферой вертикальной изложницы

Совершенно идентичные процессы имеют место и при литье медноникелевых сплавов, а также никеля и некоторых сплавов на никелевой основе при их взаимодействии с атмосферой изложницы и, наконец, серебра и некоторых серебряных сплавов. Если перечисленные металлы и сплавы в расплавленном виде содержат в растворе кислород, го при литье в вертикальные изложницы, смазанные жирной смазкой, слитки будут получаться пузыристыми в результате реакции закисей никеля, меди, серебра и др. с никелем, медью, серебром или сплавом, поглотившими водород из атмосферы изложницы.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: