Файл: Постников Н.С. Прогрессивные методы плавки и литья алюминиевых сплавов.pdf

талла, имеющие меньшую насыщенность газами, и увле­ кают вниз поверхностные слои расплава, сильно насы­ щенные газами. Благодаря этому даже в печи, имеющей небольшое отношение площади ванны к ее массе, может происходить очень быстрое насыщение расплава газами.

/200

Наличие паров воды в атмосфере печи особенно рез­ ко сказывается на увеличении количества растворенно­ го водорода в расплаве: чем больше печная атмосфера содержит паров воды, тем больше сплав насыщен водо­ родом. Многократное перемешивание жидкого сплава плавильным инструментом также приводит к сильному увеличению газонасыщенности расплава за счет газов (особенно паров воды), адсорбированных на поверхности инструмента и вносимых с ним в жидкий металл. Кроме того, погружаемый в ванну инструмент на какое-то вре­ мя разрушает окисную пленку, защищающую сплав от проникновения в него газов. Газы атмосферы получают

возможность более свободно проникать в расплав, уси­ ленно в него диффундируют, растворяясь или образуя неметаллические включения.

Если условно примем, что мощности всех рассматри­ ваемых нами печей обеспечивают проведение плавок в одно и то же время, то уровень газонасыщенности в ос­ новном будет характеризовать только скорость процесса газонасыщения, свойственную данной печи. При таком положении самой лучшей печью будет такая, у которой: а) наименьший коэффициент К; б) в атмосфере содер­ жится минимальное количество паров воды; в) отсутст­ вует перемешивание расплава.

газонасыщения должны быть при плавке в раздаточных печах. В электротигельной печи и в тигельном горне они •будут значительно меньше, чем в газовой тигельной; не должно быть особенно большой разницы в скоростях га­ зонасыщения металла при плавке в индукционной печи и в печи САН-0,5.

Т а б л и ц а 35 Показатели плавильных печей различного типа,

98

Совершенно ясно также .видна разница в скоростях га­ зонасыщения расплава, находящегося в двух электричес­ ких печах: в печи САН-0,5 газонасыщение происходит примерно на 20% быстрее, чем в индукционной печи; у первой коэффициент К составляет 0,308, а у второй — только 0,096.

В зависимости от физических особенностей типовые плавильные печи по склонности к газонасыщению в них алюминиевого сплава можно по'ставить в последователь­ ности, указанной на рис. 35.

Анализируя данные табл. 36, необходимо отметить не только уменьшение скоростей газонасыщения расплава по мере его выстаивания в плавильных печах, но и нео­ динаковые величины этого уменьшения для печей различ­ ного типа. Сказанное более четко видно на рис. 36, где изображены зависимости уменьшения скоростей газона­ сыщения от времени выстаивания расплава.

Таким образом, время, в течение которого достигает­ ся равновесное состояние и прекращение газонасыщения в газовых печах, превышает соответствующее время для электрических печей. Поэтому склонность алюминиевого расплава в печах данного типа к большему газонасыще­ нию объясняется не только более высоким уровнем ско­ ростей газонасыщения, но и 'большим промежутком вре­ мени, в течение которого процесс газонасыщения не за­ тухает. Здесь явно сказывается влияние печных атмос­ фер, которые в газовых печах сильнее насыщены пара­ ми воды и газами, растворяющимися в жидком алюми­ нии.

Влияние различного газового состава печных атмо­ сфер на скорость газонасыщения объясняется еще и тем, что кривые скорости газонасыщения двух печей совер­ шенно одинаковой конфигурации, но с различными источ­ никами тепла (газовая и электрическая тигельные), идут примерно параллельно, но кривая газовой печи находит­ ся на более высоком уровне.

Кривые, характеризующие группу электрических пе­ чей, показывают большее их стремление к равновесному состоянию и прекращению процесса газонасыщения по сравнению с газовыми печами. Это особенно относится к индукционной печи, что предположительно можно свя­ зать с вихревым эффектом, перемешивающим жидкую ванну. Отсутствие такого эффекта в электротигельной

100

в таких печах осуществляется за счет теплопроводности стенок тигля.

При плавке алюминиевых сплавов в этих печах сле­ дует обращать особое внимание на атмосферу, темпера­ туру и давление в рабочем пространстве печи. Различа­

эти показатели можно по виду пламени и яркости рабо­ чего пространства печи. Коксовый горн, в особенности самодувный, трудно поддается регулированию, поэтому применяется он для сплавов, которым не вредит перемен­ ная атмосфера, а также присутствие серы и ее соедине­ ний.

. Кроме того, применение коксовых горнов ограничи­ вается вследствие повышенной газонасыщенности спла­ вов и задымленное™ цеха, больших теплопотерь и низ­ кого к.п.д. (0,07—0,1).

Несмотря на ряд недостатков, присущих этим печам, они находят еще довольно широкое распространение, ко­ торое объясняется простотой и дешевизной изготовления таких печей, возможностью использования любого типа топлива, плавки в них разнообразных сплавов и лигатур и несложностью перехода от технологии одного сплава к технологии другого. Обычно плавка в таких печах про­ изводится в графитовом тигле.

Стационарные тигельные печи применяют для тех же целей, что и коксовые горны; преимущества и недостатки таких печей те же, что и коксовых горнов. Расход топли­ ва на плавку в этих печах очень высокий, а к.п.д. состав­ ляет не более 0,1. Особенно велики потери тепла с отхо-

101

дящими газами, однако производительность таких пе­ чей все же выше, чем коксовых горнов.

Для плавки в поворотных тигельных печах требуется больший перегрев, чем в стационарных, так как при пе­ реливании в разливочные ковши металл охлаждается. Конструкция поворотных печей обеспечивает большую маневренность перехода при плавке различных сплавов. Рафинирование и модифицирование сплавов в таких пе­ чах не сложно, а угар составляет 0,5—1,0%; печи деше­ вы, просты в изготовлении и эксплуатации. Недостатка­ ми таких печей следует считать невысокую, хотя и боль­ шую, чем стационарных печей, производительность и по­ вышенный расход топлива (15—20% от массы расп­ лава) .

Для плавки алюминиевых сплавов применяются гра­ фитовые и чугунные тигли. Основное преимущество при­ менения графитовых тиглей заключается в отсутствии насыщения сплавов вредной примесью железа. Однако небольшой объем, высокая стоимость и непродолжитель­ ный срок службы ограничивают масштабы применения гоафитовых тиглей. Наибольшее распространение нашли литые чугунные тигли емкостью 125, 225 и 300 кг, про­ должительность плавки в которых составляет соответст­ венно 50, 60 и 80 мин. Такие тигли выдерживают 50—70 плавок.

Для предотвращения насыщения сплавов железом тигли алитируют и покрывают изнутри огнеупорными обмазками. Для увеличения толщины футеровки иногда огнеупорную обмазку наносят на приваренную к внут­ ренней поверхности тигля металлическую сетку, а затем эту обмазку сушат, красят и прокаливают.

образного) и передающегося прямым излучением пламе­ ни и отражением от разогретого свода печи.

Скорость нагрева и интенсивность взаимодействия ме­ талла с атмосферой печи определяется профилем ванны. При необходимости медленного нагрева и минимального взаимодействия между металлами и атмосферой печи отношение поверхности зеркала ванны к ее глубине не

102