» » Применение инертных и защитных газов
22.04.2015

Для защиты металлического расплава от взаимодействия с газами иногда невозможно или нежелательно использовать шлак или флюс, например, при приготовлении сложных сплавов с химически активными добавками, содержание которых нужно выдержать в узких пределах. В результате обменной реакции с оксидами, входящими в состав шлака, такие активные компоненты могут окисляться, и состав сплава будет меняться. В некоторых случаях шлак или флюс нежелательно применять из-за опасности разъедания футеровки и загрязнения расплава шлаковыми включениями.
Состав атмосферы для плавки выбирают, исходя из характера взаимодействия металлического расплава с газами. Поскольку все инертные газы нулевой группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева не взаимодействуют с жидкими металлами, то эти газы представляют собой наиболее надежную нейтральную атмосферу для плавки. Из пяти инертных газов наиболее часто используют аргон, как более дешевый и удобный для работы. В аргоне часто проводят плавку сложных железоникелевых сплавов (так называемых прецизионных сплавов), некоторых специальных сталей, никелевых и медных сплавов. Электродуговая плавка хрома осуществляется также в аргоне. Для многих медных сплавов нейтральными газами являются азот и оксиды углерода, поэтому их используют для создания нейтральной атмосферы при плавке. Нередко как защитную среду при плавке меди и латуней применяют генераторный газ, представляющий собой смесь азота, оксида и диоксида углерода. Плавка в водороде изредка применяется для получения уже упоминавшихся прецизионных сплавов на основе железа. При этом обеспечивается получение очень чистого металла по неметаллическим включениям. Для удаления растворенного водорода расплав перед разливкой вакуумируют. Для защиты расплава магниевых сплавов от окисления и загорания при разливке широко используют сернистый газ, который подают либо из баллонов, либо получают в результате окисления порошка серы, подаваемого на струю металла.
Все тугоплавкие металлы, начиная с титана, также можно было бы плавить в аргоне или гелии. Однако плавка их, за исключением хрома, сейчас осуществляется в вакууме, поскольку применяемые источники нагрева (электрическая дуга или электронный луч) устойчиво работают при давлениях менее 0,1 Па.
Плавка металлов в инертной или защитной атмосфере проводится при различных давлениях — от 1*10в4 до 1,2*10в5 Па. Величина давления определяется составом сплава, составом применяемой атмосферы, конструкцией плавильной установки, применяемым источником нагрева. Во всех случаях первостепенное внимание уделяется содержанию примесей в применяемых газах, главным образом кислорода и влаги.