Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Один из важнейших факторов плавки — температура — в настоящее время контролируется при изготовлении сплавов цветных металлов в большинстве литейных с помощью приборов. Однако есть еще литейные, в которых о температуре сплава судят по цвету накала погруженного на некоторое время в сплав железного стержня, по его искрению, по скорости стекания капель с его конца и т. д. В этом случае точность зависит от индивидуальных способностей рабочего и от его опытности. Рабочие с большим стажем работы могут определять такими примитивными средствами температуру с отклонениями но в отдельных случаях у того же рабочего ошибка может достигать и ±50°.
При измерении температуры с помощью оптического пирометра ошибка снижается до хотя и в этом случае индивидуальность работающих может значительно повлиять на результаты измерения. Наиболее точные приборы — термоэлектрические пирометры — могут в производственных условиях определять температуру с ошибкой, но превышающей ±5° и даже ±2°. Время промера температуры колеблется от нескольких секунд при замере температуры с помощью спая термопары, не защищенного огнеупорным колпачком, что с успехом применяется для алюминиевых и магниевых сплавов, а также для некоторых сплавов на медной основе.
Радиационные пирометры, приближающиеся по чувствительности к термоэлектрическим, не могут применяться (так же как и оптические) для определения температуры расплавленных сплавов, которые выделяют летучие составные части или обнаруживают вспышки на поверхности, гак как в обоих случаях показания их будут ошибочными.
Наибольшие ошибки при измерении температур термоэлектрическими пирометрами получаются из-за недостаточно продолжительной выдержки спая термопары в металле, в особенности в случае применения изоляционных колпачков, обладающих значительной инерцией.
Наиболее надежной из применяющихся термопар для измерения температуры расплавленного металла следует признать платино-платинородиевую термопару с тонким кварцевым защитным колпачком. Во избежание шлакования и растворения кварца на колпачок наносится графитовая краска, которая перед погружением в расплавленный сплав просушивается.
Состав атмосферы печей обычно не контролируется приборами. Как уже было указано, она считается восстановительной, если пламя блестящее и непрозрачное: окислительной, — если пламя прозрачное и не светящееся; нейтральной, — если пламя прозрачное, но в нем отдельными искрами проскакивают единичные светящиеся точки. Самые понятия восстановительной, окислительной и нейтральной атмосферы, как было выяснено, весьма условны. Так как они практически определяются без применения каких-либо приборов, «на глаз», то ошибки могут получаться еще больше. Предпочтительнее поэтому устанавливать характеристики, которые не давали бы возможности различного толкования их. Приборы для анализа газов есть, но работа с ними в текущей практике довольно сложна и трудоемка.
Давление в печи довольно точно определяется качественно по языкам плавлении или потоку воздуха в нижних частях отверстий печей (окон). При помощи приборов оно могло бы быть измерено количественно, HO при плавке это большого значения не имеет, поэтому можно ограничиваться наблюдением и установлением — когда оно положительное и когда отрицательное.
Окисленность меди, так же как и ее изменение при восстановлении, легко определяется по пробам на излом или изгиб. При наличии проверенных эталонов точность определения содержания по изломам может быть принята с возможной ошибкой ±0,2% Сu2О, а момент окончания дразнения устанавливается еще более точно (до 0,05%).
Наличие неметаллических включений во взвешенном состоянии обычно не контролируется, и брак cлитков или изделий вскрывается лишь после целого ряда операций. Достаточно чувствительной характеристикой для контроля в данном случае могла бы быть вязкость металла в расплавленном состоянии. В применении к стали для этой цели Нехендзи и Самариным рекомендована специальная проба для определения жидкотекучести.
Метод вакуум-пробы дает возможность определять наличие газов в металле. Для алюминиевых сплавов этот метод особенно пригоден. Для других сплавов он во многих случаях также дает отчетливые результаты.
Трудность определения каких-либо характеристик при отсутствии приборов, недостаточная точность приборов, низкая квалификация обслуживающего персонала и небрежное отношениe к контролю являются основными причинами отклонения от выполнения технологических требований, что может повести к значительному повышению потерь металла, понижению качества металла, увеличению количества брака и иногда к повышению числа несчастных случаев на производстве,
В целях устранения этого необходимо всегда cтpoгo соблюдать технологическую дисциплину и стремиться к применению более точных и чувствительных приборов, поднятию квалификации работающих и повышению общей культуры производства. Неоценимую услугу в этом отношении может оказать техническая электроника, с помощью которой могут быть созданы не только контролирующие, но и автоматически регулирующие приборы для различных назначений при производстве сплавов цветных металлов.
Так, например, путем применения радиационного пирометра или фотоэлемента с электронным ycилитeлeм может быть осуществлено регулирование температуры в индукционных электрических печах.
Применение прибора для определения вязкости (вискозиметра) позволяет контролировать степень чистоты металла от неметаллических примесей.
Применение прибора для определения электропроводности жидкого металла или отлитого путем втягивания в форму прутка в некоторых случаях позволяет контролировать состав сплава по основным компонентам, а электропроводных металлов — меди и алюминия — по примесям и т. д.
Когда устанавливается технологический процесс изготовления того или иного сплава, на основании теоретических соображений, предварительных опытов и технических расчетов производится серия плавок в нескольких вариантах. Полученные образцы тщательно анализируются по возможности с различных точек зрения. На этом основании выбирается наилучший вариант; в условиях, которые соответствуют оптимальному варианту, проводится еще серия плавок, на основании результатов которой составляется подробное описание производственного процесса изготовления этого сплава.
По такой временной технологии цех начинает работать и, по прошествии определенного времени, например, одного месяца, еще раз анализируется работа, на основании чего утверждается уже постоянный производственный процесс.
Большая часть неполадок в производстве при таком тщательно установленном процессе происходит преимущественно из-за несоблюдения отдельных элементов процесса и недостаточно аккуратной работы.
Все операции, начиная от навешивания шихты, хранения отходов, загрузки шихты в печь до ведения плавки, промежуточных операций, рафинирования металла и т. д., должны производиться с предусмотренной тщательностью и аккуратностью.
При недостаточной точности выполнения технологических требований возможны следующие случаи; 1) получение брака или дефектов сплава; 2) повышение потерь металла и других применяемых при плавке материалов и порча оборудования; 3) несчастные случаи с работающими.
Брак по составу сплавов получается при недостаточно тщательном навешивании шихтовых материалов, при перегреве сплава во время плавки и происшедшем вследствие этого окислении или испарении отдельных составных частей сплава и т. д. В некоторых случаях сплавы в узких пределах состава обладают высокими качествами, тогда как составы, выходящие за эти пределы, обладают менее высокими качествами и бракуются или сдаются не по прямому назначению, более низким сортом.
При неаккуратном ведении процесса плавки могут значительно возрастать потери металла. Разбрызгивание при добавке металла в печь, загрузка мелкой шихты мимо тигля при горновой плавке, съем металла вместе со шлаком и т. п. увеличивают потери металла при плавке.
В случае загрузки влажных шихтовых материалов в расплавленный металл может иметь место разбрызгивание сплава, а иногда и взрывы. И в том и в другом случаях возможны ожоги работающих, а при взрывах — повреждение печей и другою оборудования. Чаще всего причиной брака слитков и изделий является несоблюдение технологических требований и неаккуратность работы, пренебрежительное отношение к справедливым указаниям лаборатории, игнорирование элементарных правил бережного обращения с металлом, в особенности с дорого стоящим цветным металлом.
Такого рода недостатки в большинстве случаев хорошо известны и производственникам и исследователям; они вызываются недостаточно аккуратной и недостаточно точной работой. На устранение этих недостатков должно быть направлено внимание технического и административного персонала и рабочих в первую очередь.