Исходные материалы, применяемые для плавки металла при изготовлении отливок

Для плавки металла при изготовлении отливок в качестве исходных материалов применяют огнеупоры, металлические шихтовые материалы, топливо и флюсы.

Исходные материалы оказывают существенное влияние на качество получаемых отливок и их стоимость.



Огнеупорные материалы применяются в литейном производстве для футеровки плавильных и нагревательных печей, разливочных ковшей и различных других устройств, нагрев в которых достигает высоких температур.

В качестве огнеупорных материалов в основном применяют шамотный кирпич, огнеупорную глину, динасовый кирпич, кварцевый песок, магнезитовый кирпич, магнезитовые и доломитовые порошки, хромомагнезитовые кирпичи и угольные блоки.



Для плавки чугуна, стали, сплавов и цветных металлов используют различные металлические шихтовые материалы.

При получении отливок из чугуна, в качестве металлических шихтовых материалов применяют различные доменные чушковые чугуны: литейный коксовый, передельные чугуны, литейный древесно-угольный, литейный природнолегированный, чугунную и стальную стружку, доменные ферросплавы, ферросилиций, ферромарганец и зеркальный чугун, электрометаллургические ферросплавы, а также возврат собственного производства (брак отливок, литники и всплески).

Соотношение составляющих в составе шихты колеблется в широких пределах и определяется требованиями к отливкам. Ho чаще всего шихту делают, например, следующего состава:

Для получения отливок из стали в качестве шихтовых металлических материалов используют доменный передельный чугун, стальной лом, доменные и электрометаллургические ферросплавы (ферросилиций, ферромарганец, силикомарганец, феррохром, ферротитан, ферроникель и др.), возврат собственного производства (бракованные отливки, литники, приливы, всплески и т. п.).

Для плавки сплавов цветных металлов на основе меди, алюминия и магния в качестве исходных металлических материалов применяют техническую медь, лом красной меди, бронзы, латуни, чушковый алюминий, технический магний, магниевый лом, оборотные металлы (брак отливок, литники) и лигатуры. Лигатурами называют сплавы металлов, у которых обычно температура плавления ниже, чем у тугоплавких компонентов, входящих в данный состав. В виде лигатур в сплав вводят требуемые легирующие элементы. Лигатуры применяются как двойные, так и тройные.



Для плавки чугуна, стали и сплавов цветных металлов используют твердое, газообразное и жидкое топливо. Техническая характеристика твердого топлива приведена в табл. 25.

В качестве газового топлива используют природный газ различных месторождений, генераторный, коксовый и доменный газы.

В качестве жидкого топлива в плазильных и нагревательных печах в основном используют мазут.



Во время плавки чугуна, стали и сплавов цветных металлов для получения отливок применяют различные флюсующиеся материалы, необходимые для образования шлаков нужной вязкости и химической активности.

Шлаки во время плавки образуются за счет золы топлива, окислов (вносимых с шихтовыми материалами и образующихся при окислении примесей в металле), материала футеровки печи и самих флюсов. Флюсы понижают температуру плавления шлакообразующих материалов и вязкость шлаков. Шлаки в свою очередь предохраняют металл от окисления кислородом воздуха и кислородом, входящим в состав газов, поглощают из металла окислы, вредные примеси и газы. Чем меньше вязкость шлака и выше его химическая активность, тем лучше качество получаемого металла. В зависимости от огнеупорного материала, применяющегося для футеровки плавильной печи и состава флюса, шлаки получаются с основными или кислыми свойствами

Степенью основности шлака называют отношение суммы основных окислов к сумме кислотных окислов в шлаке.

Основность определяется отношением, %,

Для основных шлаков это отношение свыше единицы, для кислых — меньше 0,5. Шлаки с отношением 0,5—1,0 имеют слабо кислые или слабо основные свойства.

Основные шлаки поглощают из металла серу и фосфор, а кислые — окислы железа и других металлов.

В качестве флюсов при плавке чугуна применяют известняк, доломитизированный известняк, плавиковый шпат и основной мартеновский шлак.

Известняк по химическому составу в основном представляет собой карбонат кальция CaCO3. Известняк содержит 49—52% CaO; 1,6—4,0% SiO2; 2—3% Al2O3+Fe2O3.

He рекомендуется применять известняк, содержащий балласт (SiO2+Al2O3+Fe2O3) более 3%, так как снижается экономичность плавки и ухудшаются ее условия.

Доломитизированный известняк по химическому составу представляет собой карбонат кальция с примесью карбоната магния, в зависимости от содержания фосфора. Сырые дсломитизироваиные известняки делятся на обычные и малофосфористые.

Обычный доломитизированный известняк, согласно ТУ 892 1948 г., должен содержать 35—40% CaO, не менее 10% MgO, не более 1,6% SiO2, 0,01% P и 2% нерастворенного остатка, включая и содержание SiO2. В малофосфористом известняке содержание фосфора должно быть не более 0,005%, а остальных компонентов — в тех же пределах, как и в обычном доломитизи-рованном известняке.

Доломит сырой — это карбонат магния с примесью карбоната кальция, содержащий не менее 52% CaO+MgO, 16% MgO, не более 7% SiO2 и 5% Fe2O3+Pb2O3.

Плавиковый шпат представляет собой минерал кристаллического строения, содержащий CaF2 и SiO2; в следующих количествах: для первого сорта не менее 92% CaF2 и не более 5% SiO2; для второго сорта не менее 85% CaF2 (содержание SiO2 не нормируется) и для третьего сорта не менее 75% CaF2 и не более 20% SiO2. Плавиковый шпат в состав флюсующих вводят для понижения температуры плавления шлака и уменьшения его вязкости.

Основной мартеновский шлак является отходом сталелитейного производства и употребляется следующего состава: не более 25% SiO2, не менее 40% CaO-FMgO, не менее 20% FeO+MnO, не более 2% P2Os и не более 1 % CaS.

При плавке стали применяют в качестве флюсов известняк или продукт обжига — известь, плавиковый шпат, боксит и шамотный бой. Боксит и шамотный бой применяют для увеличения концентрации Al2O3 в шлаках с целью понижения вязкости.

При плавке сплавов цветных металлов на основе меди, алюминия и магния в качестве флюсов используют бой стекла, морскую соль, гипс, хлористые и фтористые соли.