6.2. Технологические особенности плавки меди и медных сплавов

Для плавки меди и медных сплавов можно использовать любые печи, которые позволяют быстро нагреть металл до температуры 1100 – 1300 ^оС. Это могут быть тигельные, отражательные, дуговые и индукционные печи. С учетом того, что медь является дефицитным металлом, выбирают печи, в которых наблюдаются наименьшие потери металла на угар и потери со шлаком. В этом отношении лучшие результаты достигаются в индукционных печах. Угар в них не превышает 1,5 %. Для сравнения в отражательных печах потери металла могут достигать до 8 %, если не применять защитные покровы и флюсы. При плавке в таких печах под флюсами или древесным углем потери снижаются, но остаются весьма высокими (2,5 – 4,5 %).

Индукционные печи различного типа (тигельные печи высокой, средней или промышленной частоты или канальные с железным сердечником) получили наибольшее распространение. Из других плавильных агрегатов в малых литейных цехах можно встретить электродуговые барабанные печи с косвенной дугой и тигельные топливные печи.

Конструкции индукционных тигельных печей рассмотрены ранее при плавке алюминиевых сплавов. Футеровку этих печей для меди и медных сплавов выполняют из шамота, динаса, кварца или графита. Эти печи можно применять для плавки любых медных сплавов.

При плавке латуней хорошо зарекомендовали себя индукционные канальные печи с железным сердечником типа ИЛТ. Схема такой печи приведена на рис. 34.

Основными элементами канальной печи являются ванна 1, футерованная огнеупорным материалом и заключенная в кожух. Для выпуска металла в футеровке выполнен сливной носок 2. Кольцевой канал 4 выполнен в подовом камне. Канал образует кольцо (виток) вокруг магнитопровода 3 из листовой трансформаторной стали. Индуктор 5 изготовлен из медной трубки с электрической изоляцией. Индуктирование вихревых токов и выделение тепловой энергии происходит в расплавленном металле, находящемся в канале печи.

Рис. 34. Схема индукционной канальной печи

Под воздействием магнитного поля, а также нагрева расплава, в канале начинается циркуляция жидкого металла. В перемешивание вовлекается и металл в ванне печи. До начала работы канал должен быть заполнен жидким металлом из другой плавильной печи. Чтобы обеспечить плавление загружаемой шихты, в канале должен сохраняться расплав. Поэтому при сливе готового расплава в печи оставляют часть его, составляющую от 40 до 60 % от полезной вместимости ванны. Этот остаток называется «болото».

На некоторых предприятиях по настоящее время сохранились печи, разработанные специально для плавки медных сплавов. К ним относятся топливная печь «Мечта» (рис. 35) и дуговые однофазные печи с косвенным нагревом типа ДМК и ДМ (рис. 36).

Для топливных тигельных и индукционных печей при плавке меди и медных сплавов широко используют стандартные тигли, спрессованные из графита или графито-шамота. Эскиз таких тиглей и их конструктивные размеры приведены в таблице 16.

В настоящее время многие фирмы производят огнеупорные графитосодержащие тигли для плавки цветных металлов и сплавов, а также тигли для плавки драгоценных металлов.

Рис. 35. Плавильная печь для медных сплавов «Мечта»: 1 – форкамера для сжигания топлива; 2 – плавильная камера

Рис. 36. Электродуговая печь с косвенным нагревом для плавки медных сплавов: 1 – обод; 2 – кожух печи; 3 – тепловая изоляция;4 – футеровка; 5 – графитизированный электрод; 6 – водоохлаждаемая коробка; 7 – электрододержатель; 8 – механизм перемещения электрода; 9 – электрическая дуга; 10 – рабочее окно; 11 – ролик для вращения печи; 12 – механизм поворота

Таблица 16

Для перемешивания расплава используют графитовые палочки.

Температурный режим и последовательность операций плавки устанавливают исходя из конкретных условий производства. Полученный сплав по должен соответствовать требованиям ГОСТа или технических условий по содержанию основных компонентов и примесей, быть свободным от неметаллических включений и газов и обладать заданными физико-механическими свойствами.

Выполнение этих требований зависит от следующих факторов:

• вида плавильной печи и характера взаимодействия расплава с печной атмосферой, футеровкой и покровом;

• состава шихты и ее подготовки к плавке;

• последовательности загрузки и расплавления частей шихты;

• скорости плавления и температурного режима плавления;

• методов металлургической обработки расплава (рафинирования, модифицирования);

• температурного режима разливки сплавов.

Ниже рассмотрены технологические процессы плавки меди и различных видов медных сплавов. Основное внимание и будет обращено на перечисленные факторы.