Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
В большинстве случаев внутренняя поверхность изложницы перед литьем металла покрывается слоем смазки. Основное назначение смазок — обеспечить получение гладкой и ровной поверхности слитка, без посторонних включений. Кроме того, смазка служит для предохранения изложниц от быстрого изнашивания и для некоторого замедления охлаждения в поверхностном слое слитка.
При выборе и оценке качества смазок приходится обращать внимание на следующие их свойства; 1) количество летучих продуктов; 2) скорость перегонки летучих веществ из смазки; 3) температуру перегонки; 4) качество кокса, остающегося после перегонки смазки; 5) кроющую способность.
Технический анализ дает возможность получить эти характеристики.
Для определения количества летучих и скорости перегонки можно поступить так же, как при производстве определения количества летучих в углях.
Навеска смазки, например 2 г, помещается в тигель; последний закрывается крышкой и быстро вставляется в пламя большой газовой горелки. Как только из-под крышки покажется язык светящегося пламени вследствие выделения и сгорания летучих из смазки, пускается секундомер. Когда выделение летучих прекратится, что ясно видно по исчезновению светлого пламени, выбивающегося из-под крышки тигля, секундомер останавливается и тигель переносится в эксикатор для охлаждения. Разность в весе до и после перегонки определяет количество летучих в смазке. Время перегонки зависит от скорости перегонки смазки, от скорости нагрева, теплопроводности и теплоемкости смазки и тигля и т. п. Последние факторы при определении по возможности сохраняют постоянными. Чтобы получить сравнимые результаты, следует производить испытания в одинаковых условиях; брать одинаковой толщины, емкости, материала и формы тигли, производить испытания на одинаковых горелках, дающих одинаковое пламя.
Скорость перегонки получается в результате деления количества летучих, выраженного в граммах, на время в минутах или в мг/сек.
Температура перегонки смазки может быть определена в отдельной пробе с помощью термопары, «горячий спай» которой в тонкостенном колпачке помещается в смазку, налитую в тигелек, так же, как и в случае определения содержания летучих, только крышка для тигелька берется с отверстием в центре.
Качество кокса оценивается по внешнему виду и прочности остатка от перегонки смазки при определении содержания летучих, устанавливаемой также качественно. Смазка может дать кокс, спекшийся в плотную массу, спекшийся и растрескавшийся на крупные куски и, наконец, рассыпчатый (порошкообразный).
Под кроющей способностью следует понимать количество смазки, остающееся на поверхности металлической пластинки определенной степени шероховатости при вертикальном положении последней, оставленной при температуре 50 или 100° в течение, например, 5 мин. Пластинка берется из того же материала, из которого изготовлены изложницы; степень шероховатости также должна соответствовать степени шероховатости внутренней поверхности изложницы. Температура для определения кроющей способности берется в соответствии с температурой изложницы, а для возможности сравнения смазок между собой — указанные выше температуры 50 и 100°.
В характеристику кроющей способности по существу входят элементы вязкости и температуры перегонки, так как определение температуры перегонки и представляет интерес главным образом для определения температуры изложницы, при которой допустимо нанесение данной смазки. Вместо определения вязкости, как иногда делают, предпочтительнее производить определение кроющей способности.
Приведенный технический анализ дает возможность классифицировать применяемые для изложниц смазки по количеству летучих на три группы:
1) жирные, к которым можно отнести смазки с содержанием летучих от 20 до 100% (наиболее распространенные от 30 до 90%);
2) полусухие, содержащие летучих от 5 до 20% (употребительные — около 10%);
3) сухие, показывающие при техническом анализе приведенным способом содержание летучих от 0 до 5% (практически сухие смазки летучих не содержат, но в условиях испытания некоторая часть смазки может сгореть за счет воздуха, который остается в тигле, поэтому получаются потери в указанных пределах).
В заводской практике применяются смазки, весьма разнообразные как по техническим характеристикам, так и по составу (табл. 14).
Все жирные и полусухие смазки при перегонке выделяют восстановительные газы: углеводороды, водород, окись углерода. Последняя, по-видимому, образуется уже в результате взаимодействия углерода и водяного пара или водорода и углекислого газа, который образуется за счет воздуха, имеющегося вначале в полости изложницы. Кроме того, смазки иногда содержат некоторое количество воды, хотя обычно стремятся к тому, чтобы избыток воды из смазок удалить. Водород и в свободном виде и в соединениях с углеродом, а также и с кислородом (вода) во время литья металла может поглощаться последним и способствовать понижению качества слитка. Представляют большой интерес исследуемые в настоящее время безводородные смазки, от которых можно ожидать особо благоприятных результатов в смысле возможности повышения качества слитков, однако, пока приводить их составы и давать характеристики преждевременно.
Жирные смазки или целиком состоят из органических веществ, при перегонке которых остается только сажистый углерод вследствие разложения смазки, или, кроме жирной составной части, вводится в смазку наполнитель — твердый порошок, способствующий увеличению кроющей способности смазки.
К категории смазок без наполнителя могут быть отнесены: канифоль (гарпиус) в чистом виде или в скипидарном, а также ацетоновом растворе, масла — льняное, машинное и др., нефть, мазут, керосин.
Наполнителями для жирных смазок второй группы служат; сажа, графит, просушенная и измолотая глина, шамот, костяная мука, окись цинка, иногда мел, тальк, асбестовый порошок и др.
Изменяя соотношение количества жирной составной части и количества наполнителей, можно получить смазки заданных технических характеристик.
Из числа наполнителей сажа является веществом, резко увеличивающим кроющую способность смазки, но одна она в смеси с жирной составной частью дает спекшийся кокс, что не всегда желательно. По этой причине в такую смазку, кроме небольшого количества сажи, вводят значительное количество другого наполнителя, например молотого шамота (смазка № 8, табл. 14). Смазка при этом сохраняет высокую кроющую способность и дает рассыпчатый кокс.
Смазки, применяемые разными заводами, подбирались чисто опытным путем, поэтому иногда можно встретить неоправданно сложные смазки, с довольно дорогими компонентами в них. Пользуясь приведенным техническим анализом, можно подобрать более дешевые заменители этих смазок.
Канифоль и мыльная смазка обладают практически неограниченной кроющей способностью при условии, что OHH наносятся на поверхность изложницы, имеющую не слишком высокую температуру. Канифоль наносится при температуре, когда она слегка плавится, но не теряет летучих и не загорается. Мыльная смазка перед употреблением проваривается для удаления избытка воды.
При приготовлении полусухих смазок используются те же наполнительные порошки, что и для жирных смазок, а вместо жирной составной части берутся сравнительно летучие вещества — смесь керосина с бензином и др. Полусухие смазки получаются из жирных, если последние наносятся на поверхность изложницы при таких температурах, при которых происходит частичное удаление летучих продуктов. Для каждой смазки эти температуры различные.
Сухие смазки представляют также наполнительные порошки, замешанные на воде или какой-либо другой жидкости и подвергнутые послe нанесения на поверхность изложницы нагреванию до полного удаления летучих. К этой же категории могут быть причислены покровы, состоящие из сажи, которая наносится на поверхность изложницы путем закапчивания последней (старые методы, применявшиеся при отливке медных вайербарсов на некоторых уральских заводах).
Так, например, канифоль, наносимая на поверхность изложницы, имеющую температуру 250—300°, быстро теряет летучие и оставляет тонкий слой сажи, которая тоже будет являться сухой смазкой.