В чем плавят металл — Строительство домов и бань

Плавка металла в домашних условиях

Уже давно мужчины стали думать о том, как создать собственную печь для плавки металла в домашних условиях. Она должна быть портативной и соответствовать всем условиям. На производстве установлены печи для плавки большого количества металла. В домашних условиях можно собрать печь для плавки до пяти килограмм алюминия. Рассмотрим, как сделать плавильню в домашних условиях.

Оборудование и материалы, которые понадобятся

Для того, чтобы произвести плавку металла необходимо купить следующие компоненты для изготовления:

• огнеупорный кирпич;
• гвозди;
• трансформатор;
• медный провод;
• графит;
• слюда;
• асбестовые и цементные плитки;
• газовая горелка;
• тигель.

Размеры будут варьироваться от желания собирающего ее. Лучше создать небольшую печь для переплавки металлов, если вы хотите ее использовать только для своих нужд. Вы потратите меньше времени на ее изготовление, и на разогрев ее будет тратиться малое количество киловатт. Если вы делаете ее на солярке или на угле, то не забудьте про установку теплоизоляции и поддува воздуха.

В электропечи плавятся такие металлы, как железо, никель, олово, медь. Напряжение на выходе в электропечи должно быть больше, а значит и расстояние между электродами будет увеличиваться. Щетки от электромотора подойдут вместо электродов.

Пошаговая инструкция

Как сделать плавильную печь в домашних условиях -прочтите в следующей инструкции:

• Устанавливается высокочастотный генератор переменного тока.
• Обмотка в виде спирали. Изготавливается из медной проволоки.
• Тигель.

Все эти элементы помещаются в один корпус. Чашечка для плавления помещается в индуктор. Обмотка подключается к источнику питания. Когда включается ток, то появляется электромагнитное поле. Образовавшиеся вихревые токи проходят сквозь метал в чашечке и нагревают его. Происходит плавление.

Самодельная муфельная печь

Положительные свойства индукционной печи в том, что при переплавке металлов получается однородный расплав, не испаряются легирующие компоненты, а плавление происходит довольно быстро. К тому же установка такой печи не вредит экосистеме и безопасна для использующего ее.

Охлаждение можно сделать с помощью вентилятора. Только последний должен располагаться как можно дальше от печи, иначе обмотка его будет служить дополнительным замыканием вихревых потоков. Это понизит качество плавления.

Печь из колесного диска

Особенности плавления некоторых металлов

Для того, чтобы расплавить металл в домашних условиях этот элемент необходимо поместить в небольшую чашечку или тигель. Чашка с материалом вставляется в печь. Затем начинается его плавка. Чтобы расплавить драгоценные элементы их помещают в ампулу из стекла. Для того, чтобы сделать сплав из нескольких компонентов следуют такой инструкции:

• Вначале в чашечку для плавления кладется тугоплавкий элемент – медь или железо.
• Затем кладется более легкоплавкий компонент – олово, алюминий.

Плавка алюминия в самодельной печи

Сталь является тугоплавким материалом. Ее температура плавления составляет тысячу четыреста градусов по Цельсию. Поэтому, чтобы расплавить сталь в домашних условиях надо следовать следующей инструкции:

• Для плавки стали в домашних условиях ввести дополнительные регенераторы. Если печь работает на электричестве, то используется электроэнергия.
• При индукционном нагреве добавляются шлаки. Они увеличивают быстроту плавки.
• Постоянно вести наблюдение за показаниями приборов. Если необходимо, то понижать температуру плавления, переходя на более умеренный режим.
• Всегда верно определять готова ли сталь к работе или к плавлению. Выдерживать все вышеперечисленные шаги. Только тогда металл на выходе будет качественного изготовления.

Для плавки железа в домашних условиях печь необходимо заранее прогреть. Вначале помещается крупный кусок, а потом мелкие. Железо необходимо вовремя переворачивать. А правильно расплавленный металл будет иметь шаровидную форму.

Если вы собираетесь сделать бронзу, то вначале необходимо поместить в лунку для плавления медь. Так как этот компонент более тугоплавкий. Когда медь расплавилась добавляется олово.

Ни в коем случае нельзя плавить такие элементы, как кадмий, свинец или цинк. При выгорании они образуют ядовитый дым желтоватого цвета.

А при плавке алюминия, олово или железа необходимо соблюдать неспешность. Расклепывать медленно и делать это надо небольшим молотком. Часто нагревайте материал до покраснения и остужайте в холодной воде. Только тогда вы получите идеальный сплав на выходе.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Производственный процесс: Как плавят металл

H&F побывал на Новолипецком меткомбинате и узнал, как там делают чугун и сталь.

Новолипецкий комбинат производит 17% всей российской стали. Его строительство началось в 1931 году, а 7 ноября 1934 года доменная печь дала первую партию чугуна. В годы войны производство эвакуировали в Челябинск, после её окончания завод вернулся обратно и в советские годы активно рос: число доменных печей увеличилось до шести, а в 1986-м заработал крупнейший на тот момент в Европе цех прокатки динамной стали. В ходе приватизации завод перешёл в частную собственность — сейчас группой НЛМК, в которую также входит несколько угольных месторождений в России и заводы за рубежом, владеют структуры Владимира Лисина. В прошлом году на липецкой площадке было произведено 12,4 млн тонн металла. Завод выпускает горячий, холодный и горячеоцинкованный прокат, прокат с полимерным покрытием, чугун, слябы и электротехническую сталь.

Новолипецкий металлургический комбинат (НЛМК)

выручка в 2013 г.

Площадь предприятия — 28 кв. км. В 2011 году на комбинате открылась новая доменная печь «Россиянка». Всего на предприятии их семь. Доменная печь состоит из пяти элементов: колошника для загрузки сырья, высокой шахты для нагрева материалов и восстановления железа, цилиндрического распара для плавки металла, заплечиков, где образуется восстановительный газ, и горна. Домна работает непрерывно — остановка производства даже на короткое время потребует длительного восстановления.

Шихтовые материалы, заполняющие всю печь, непрерывно опускаются вниз под действием силы тяжести, а снизу вверх поднимается горячий газ, который нагревает шихту и участвует в восстановительных процессах металла. В горне при температуре 1 800–2 000 °С сгорает кокс. Он соединяется с кислородом в воздухе и образует углекислый газ. Под влиянием высокой температуры газ превращается в оксид углерода, который отнимает у железорудных материалов кислород, восстанавливая железо. Так, стекая вниз через слой раскалённого кокса, железо насыщается углеродом и превращается в чугун.

Чугун скапливается в нижней части печи — горне. На его поверхности собирается шлак — более легкий слой пустой породы. Потом расплавленный металл выпускают через лётки. Чугун разливают в ковши и везут в конвертерный цех, шлак попадает в чаши, которые идут в цех переработки. Потом он может использоваться в строительстве.

Для выплавки стали на комбинате используют конвертеры — ёмкости грушевидной формы, обложенные изнутри огнеупорным кирпичом.

При производстве стали из чугуна путём окисления удаляются примеси. Через вертикальную водоохлаждаемую фурму вдувается технически чистый кислород, который окисляет примеси (углерод, кремний, марганец, фосфор и серу), переводя их в шлак или газовую фазу. После этого металл поступает в цех горячей прокатки.

Она начинается с предварительного разогрева металлических слитков (слябов) до температуры 1 150–1 250 °С в печах прокатного стана. Затем слябы выдаются на рольганг, который перевозит их к черновой группе из пяти клетей.

Гидросбивы струёй воды под давлением 12,0–16,0 МПа очищают поверхность металла.

Из черновой группы клетей прокат везут к чистовой группе клетей — здесь заготовка приобретает свою конечную толщину.

Затем полоса поступает на одну из трёх моталок, где металл сматывают в рулон (температура смотки — около 650 градусов). На выходе получается горячекатаный прокат.

Этот металл используется в строительстве, производстве оборудования, энергетическом и сельскохозяйственном машиностроении, производстве труб, автомобилей и бытовой техники.

Металлургия — как надо плавить металлы, чтобы они выдерживали любые условия

История металлургии, и в первую очередь металлургии железа, уходит в седую древность, когда древних энергетиков перестал удовлетворять каменный топор. Его сменил бронзовый, а потом и железный. Поначалу производство железа было примитивным — его выплавляли даже из болотной руды в примитивных плавильных горнах. Это железо было низкого качества.

И у оружейников, и у производителей инструмента тех времен была одна и та же проблема — изделия из твердого железа были крайне хрупкими и постоянно ломались, а те что, из мягкого, стремительно тупились. Над решением этой задачи колдовали веками лучшие кузнецы и алхимики своего времени. Больше всего расстраивал металлургов побочный продукт плавки — чугун. Этот сплав железа и углерода отличается твердостью, но и исключительной хрупкостью, то есть непригодный для производства чего-либо методом ковки — он просто рассыпался на куски. Его столетиями выбрасывали в отвалы. Но в ХIV веке кто-то вновь загрузил чугун в печь и переплавил его вместе с новой рудой. Это позволило наладить производство стали.

В начале XVIII века стали расти требования к качеству стали. Процесс придания стали различных качеств называется легированием, и он был известен достаточно давно, но был весьма сложным и хлопотным делом. То, что годилось для меча правителя, не годилось для заступов лопат, передаточных колес, шестерен и других изделий. В 1740 году Бенджамин Хантсмен в поисках рецепта стали для изготовления пружин и маятников разработал так называемую тигельную технологию изготовления стали, которая позволяла делать сталь разных свойств.

В первой половине XIX века Якоб Берцелиус и Иоганн Карстен смогли сформулировать представления о влиянии фосфора и серы, а также кислорода на свойства стали. Исследования показали также изменения свойств стали при добавке в ее состав других металлов. Чтобы объективно оценивать свойства различных сплавов, пришлось развивать раздел механики о прочностных свойствах, известный как «сопротивление материалов». Многие ученые отметились на этом поприще, в частности, значительный вклад внес в изучение сплавов известный физик Майкл Фарадей.

Во второй половине XIX века появились не только новые способы получения стали, но и новые потребности. В частности, была нужна сталь, которая использовалась бы для изготовления тех же самых труб, которые стали все шире использоваться в поиске и добыче нефти. Пионером в деле создания такого инструмента стал Робер Мюше, который создал в 1864 году легированную вольфрамом сталь, твердость которой не падала при нагревании, а даже росла. Появились сплавы устойчивые к истиранию, как, например, победит — сплав вольфрама и кобальта, созданный в СССР в 1929 году. Победит уже скоро 100 лет как используется для буровых коронок благодаря своей твердости и стойкости. Режущие элементы из победита используются также в пилах по камню и другом инструменте с особо тяжелыми условиями работы.

Таким образом, к началу ХХ века сформировался целый комплекс научных дисциплин, связанных с созданием новых сплавов с заданными свойствами, обусловленными конкретными нуждами промышленности.

Например, свои требования выдвигает буровая индустрия. Собственно бурильные трубы, обсадные, турбобуры и прочий инструмент должны быть изготовлены из соответствующих сплавов. Особые требования предъявляются и к трубам для магистральных нефте- и газопроводов.

Металлургия — как надо плавить металлы, чтобы они выдерживали любые испытания

Так, если до 50-х годов ХХ века трубы производились из обычной, легированной хромом или марганцем, стали, то уже в следующем десятилетии металлурги предложили трубопрокатчикам другую, более качественную, сталь. Причина была проста — обычная сталь склонна к хрупкому разрушению, которое становится тем более вероятным, чем ниже температура.

Именно поэтому сначала появилась новая кремнемарганцевая сталь, трубы из которой могли выдержать гораздо большее давление. А снижение содержания углерода повысило вязкость этой стали. Совершенствовалась также прокатка металла. Однако новые проекты поставили новые требования — трубы должны были быть еще более устойчивыми к низким температурам, металл должен был быть еще более вязким и прочным.

Сейчас российские производители, в частности Челябинский трубопрокатный завод, выпускают трубы из стали нового поколения. Эти новые сорта стали позволяют поднять рабочее давление и прокладывать трубопроводы в условиях Крайнего Севера и в холодных морях.

Ученые тем временем колдуют над новыми сплавами, которые будут востребованы уже очень скоро, — они потребуются для трубопроводов повышенного давления, поскольку повышение давления — это прямой путь и к повышению экономической эффективности трубопроводов. Буровики требуют новых инструментов — жаро- и хладостойких одновременно, прочных, но легких. Отдельная страница — это разработки металлов для установок нефте- и газохимических предприятий.

Плюс турбины тепловых электростанций, котельные и многое другое — все нуждается в своих металлах и их сплавах, которые надо рассчитать, создать, исследовать и только потом отправлять машиностроителям, которые создадут из них нужную продукцию. Так что то, что может показаться «простой железякой», на самом деле является продуктом серьезных научных исследований, конца-краю которым не видно.

Плавка металла

Поступающие для плавки частицы одного или нескольких металлов загружаются в специальные плавильные печи, под влиянием высокой температуры доводятся до жидкой однород­ной массы, которая отливается в формы для получения слитков.

Материал, поступающий в плавку, называется шихтовым, или шихтой. Шихта может быть в виде чистых металлов, брако­ванных слитков и изделий, лома, обрезков, стружки и опилок и других отходов ювелирного производства.

Шихтовый материал в зависимости от степени и характера загрязнения подвергается различной обработке.

Возвратные отходы от переработки драгоценных металлов своего производства (литники, высечка, стружка, обрезки и др.), не вызывающие сомнения в отношении содержания основных и легирующих компонентов, поступают в плавку без предваритель­ной подготовки.

Отходы драгоценных металлов (опилки, мелкие обрезки, стружка), загрязненные в процессе работы, проходят очиститель­ную обработку и только после этого поступают в плавку.

Шихтовые материалы, загрязненные вредными примесями (металлами, не отвечающими составу сплава; материалами, отрицательно влияющими на свойства сплава, и т.д.), подверга­ют предварительной плавке, а затем отправляют на аффинаж­ные заводы или на заводы вторичных драгоценных металлов.

Очистка шихты. Отходы драгоценных металлов, возвращаю­щиеся от рабочих (опилки, стружка, мелкие обрезки и т.д.), не могут быть не загрязнены. Очистительной обработкой этих отходов занимаются сами рабочие. Собранные опилки прокали­вают в муфельной печи для удаления всех сгорающих примесей (дерева, воска, щетины от щеток, бумажной и другой пыли). Остывшую шихту разрыхляют и тщательно промагничивают для извлечения стальных примесей (опилок, обломков лобзиковых пилок и сверл, окалины). Очищенные таким образом отходы драгоценных металлов можно считать подготовленными к плавке для определения слитка на пригодность к дальнейшему исполь­зованию.

Сплавляют для различных целей — соединения частей одного металла в один слиток, приготовления сплавов и припоев (легко­плавких, легкотекучих сплавов), освежения сплава и т. д.

Плавку драгоценных металлов производят в индукционных печах с графитовым тиглем.

Шихтовый материал загружается в тигель — огне­упорный сосуд плавильной печи, в котором расплавляют металл. Последовательность загрузки зависит от величины и состояния шихты (крупные куски, слитки или мелкие обрезки, стружка и т.д.), состава и температурных характеристик компонентов, входящих в сплав.

Порядок загрузки и плавки шихты. При плавке однородного металла шихту можно загружать в тигель одновременно, если плавильная печь обеспечивает быстрый нагрев шихты. В против­ном случае, сначала загружают крупные куски или брикеты, а по мере их расплавления добавляют мелкие обрезки и другие от­ходы. Расплав из золота нагревают до 1200…1250°С, серебра — до 1100…1150оС.

Для приготовления двойных золотосеребряных сплавов за­грузку шихты начинают с серебра. Его загружают на дно тигля, а сверху засыпают золото и расплавку ведут одновременно, если куски шихты приблизительно одного размера. Если же величина шихтовых материалов различна, то загружают сначала крупные куски, а по мере их расплавки добавляют мелкие, серебряные или золотые. Температура нагрева расплава для золотых сплавов с содержанием до 30 % Ag- 1200…1250°С, для сплава с содер­жанием 40…70 % Ag- 1180…1240°С, для сплава с содержанием 80% Ag- 1170…1230°С.

При легировании золота медью (приготовление двойных золотомедных сплавов) плавку шихты начинают с золота. Если величина шихтовых материалов различна, то плавят раньше слитки и крупные куски золота, а затем догружают мелочь. Медь загружают только после того, как полностью расплавится золо­тая шихта. Для всех сплавов с содержанием меди в качестве медной лигатуры используют прокат марок не ниже M1. Расплав, содержащий до 2 % Сu, нагревают до 1190…1250°С; 8,4 % Сu- до 1180… 1240°С; 42,7% Сu- до 1150…1230°С.

При приготовлении тройных золотосеребряномедных сплавов сначала загружают золото и серебро, а затем в золотосеребряный расплав — медь. Нагрев расплава производится: для сплава 958-й пробы до 1180…1240°С; 750-й — до 1180…1200 °С; 583-й — 1080…1200°С; 500-й — 1070…1160°С; для сплавов 375-й пробы до 1120…1230 °С.

Загрузку золотоникелевомедного сплава начинают с золота. После его расплавления догружают никель и медь. Тигель нагре­вают на 150…250° выше температуры полного расплавления.

При плавке серебряных сплавов загрузку тигля начинают с серебра и после полного расплавления загружают медь. Для сплавов серебра 875-й пробы и выше температура нагрева 1090…1140°С.

Плавку золотых припоев с содержанием легкоплавких метал­лов цинка и кадмия можно производить двумя способами: 1) цинк и кадмий вводят в расплав в последнюю очередь подо­гретыми до температуры 150°С; 2) сначала создают промежу­точные лигатуры легкоплавких металлов с медью при постепен­ном нагревании металлов, а затем сплавляют весь набор сплава.

Защитные покровы, флюсы, раскислители. При плавке драго­ценных металлов и сплавов для предохранения расплавов от окисления, насыщения кислородом и другими газами из окру­жающей среды, а также для верхней теплоизоляции расплавов (для сокращения расходов, теплоты на плавку) применяют сле­дующие защитные покровы: древесный уголь, буру, борную кис­лоту, хлористый кальций, хлористый натрий, хлористый калий, хлористый барий.

Флюсы очищают расплавы от нежелательных компонентов, загрязнений и примесей путем окисления и перевода оксидов в шлаки. В большинстве случаев в качестве флюсов используются те же вещества, что и для защитных покровов.

Раскислители восстанавливают окисленные компоненты рас­плава до металлов для повышения его жидкотекучести и качест­ва отливаемых слитков. Для драгоценных сплавов раскислителями являются цинк, фосфористая медь и марганцовокислый калий.

При выборе защитных покровов, флюсов и раскислителей необходимо учитывать характер их взаимодействия с расплава­ми и отдельными компонентами расплавов. Например, древесный уголь, один из лучших защитных покровов для серебра и его сплавов, не пригоден для платины, так как платина, металлы платиновой группы и никель, а также сплавы с содержанием этих металлов при плавке подвержены науглероживанию. Недо­пустимо также применение угля совместно с калиевой селитрой и поташом, так как эти флюсы при нагревании в присутствии углерода образуют взрывоопасные соединения.

Древесный уголь может выполнять роль как защитного по­крова, так и флюса. Для плавок драгоценных металлов и спла­вов лучшим считается хорошо прокаленный березовый уголь. Температура вспышки угля 250…300°С. Уголь прокаливается без доступа воздуха до вишнево-красного цвета. Хранится в су­шильных шкафах при температуре на 20…50° выше температуры окружающей среды. В качестве защитного покрова может быть применен при плавке серебра, серебряно-медных сплавов, золота и золотых сплавов без содержания платины, металлов платино­вой группы и никеля.

Бура (плавленая) используется в качестве флюса и защит­ного покрова при плавке драгоценных металлов. Обладает свой­ством хорошо отшлаковывать оксиды многих металлов и шлако­вых включений. Расплавленная бура обладает хорошей смачи­ваемостью. Находясь в шихте, она обволакивает нерастворимые тугоплавкие включения и оксиды и поднимает их на поверхность. Переплавленную, мелкоистолченную и прокаленную при темпе­ратуре 450°С буру хранят в сухой посуде с притертой пробкой. В качестве флюса и защитного покрова бура может применяться для всех драгоценных металлов и сплавов, как самостоятельно, так и в сочетании с другими флюсами. Для лучшего скольжения расплава по стенкам бурой покрывают рабочую часть тигля.

Борная кислота (плавленая) используется в качестве флюса при плавке золотых сплавов.

Буру или борную кислоту засыпают на дно прогретого тигля до загрузки шихты, таким образом, смачивая частицы металла до начала их окисления.

Смесь поташа с бурой (1:1 по массе) применяют как флюс при очистительных плавках. Смесь должна быть прокалена. Флюс вводят порциями. При загрязнении шихты нежелательны­ми металлами применяют смесь буры с калиевой или натриевой селитрами.

При плавке драгоценных сплавов с селитрой можно повысить пробу сплава до 20 ед. При плавке с селитрой шихту нагревают под покровом буры до температуры отливки и в расплав двумя- тремя приемами вводят селитру.

Другие флюсы — хлористый кальций, хлористый барий, хло­ристый натрий, хлористый калий — также применяют при очис­тительных плавках. Свойства и действие флюсов однотипны. Температура плавления 772…925°С. Образуют хорошие защит­ные покровы для сплавов с температурой плавления до 1300°С. Хлористый кальций, хлористый барий, хлористый натрий или хлористый калий, как и буру, применяют в переплавленном, измельченном и прокаленном виде.

Лучший раскислитель для золотых сплавов — цинк. Его вво­дят из расчета 0,05…0,1 % от массы шихты. Для серебряных сплавов используют фосфористую медь.

Процесс плавки. Перед загрузкой шихты в тигель следует проверить исправность плавильной системы и подготовить для отливки слитка изложницы. Тигель перед загрузкой в него метал­ла прогревают, на дно прогретого тигля засыпают флюс из рас­чета 1 % от массы шихты. Затем в тигель загружают шихту и задают нужную температуру. После расплавления шихты рас­плав покрывают небольшим количеством свежего флюса и пере­мешивают. Не понижая температуры нагрева, расплаву дают отстояться, чтобы флюс отшлаковал ненужные оксиды и приме­си, вводят раскислитель. В расплавы припоев и сплавов, содер­жащих цинк, раскислитель не вводится в связи с достаточным количеством компонентов, выполняющих роль раскислителя. Из­ложницы, нагретые до 100°С для удаления следов влаги, нати­рают технологической смазкой и устанавливают для отливки. После этого расплав отливают через сливной желоб тигля в изложницы, и после полной кристаллизации и выдержки слиток извлекают.

На предприятиях, оборудованных плавильными комплексами, плавку и отливку производят в центробежных или вакуумных установках.

В условиях мастерских, не оборудованных плавильными печа­ми, шихту нагревают газопламенной горелкой. Плавку проводят в специальных тигельках (плошках), рассчитанных для массы металла не более 30 г. Плошки изготовляют из смесей на основе огнеупорной глины, каолина, графита, шамота. В этих же целях можно использовать шамотный кирпич или кусок древесного угля, обмазанного огнеупорной глиной. Используют также плош­ки из кварцевого стекла. Но самой доступной в любых условиях является плошка, изготовленная из асбестового картона толщи­ной 6…8 мм. Обрезанный по размеру картон увлажняют и при­дают ему форму легкого прогиба (углубление не должно превы­шать 6…7 мм, чтобы не создать эффект отраженного пламени), сушат и перед плавкой глазуруют бурой. Асбестовый тигелек выдерживает 3…4 плавки. Однако все эти тигельки недолговечны, застывающая бура отслаивает глиняную обмазку, а кварцевый тигелек сразу после отливки резко охлаждают в воде, иначе, бура, остывая, разрывает поверхность кварца. Плавку припоя в плошках осуществляют с добавлением легкоплавкого компонента под слегка пристывший слиток с продолжением плавки.

Слитки трехкомпонентных сплавов «золото — медь — сереб­ро» при охлаждении ниже 450°С сохраняют первоначальную кубическую гранецентрированную решетку и свойства твердого раствора, поэтому слитки необходимо подвергать резкому охлаж­дению. Это придает им мягкость и пластичность.

Для отливки слитков драгоценных металлов используют чу­гунные и стальные изложницы (рис. 3). Изложница, или ингус, представляет собой металлический брусок с выфрезерованным пазом по форме будущего слитка. Нерабочая стенка изложницы делается выше, она служит экраном, направляющим расплав в паз. Размеры изложниц и толщина их стенок зависят от разме­ров слитка. Изложницы для горизонтальной отливки делают сплошными. Они могут иметь несколько ячеек. Для вертикальной отливки изготовляют разъемные изложницы, с заливной ворон­кой с торца. Изложницы рекомендуется делать из серого гематитового чугуна с малым содержанием примесей серы и фосфора или низкосортных сталей (как правило, разъемные).

Изложницы прокаливают до температуры 500…550°С с техно­логическими смазками. Роль технологических смазок — обеспе­чить хорошее качество отливаемых слитков, т. е. хорошее расте­кание расплава по ячейке, препятствовать образованию раковин и наплывов и пригоранию расплава к стенкам изложницы. В ка­честве смазок употребляют: льняное, конопляное, подсолнечное, веретенное и машинное масла, пчелиный воск и водную эмуль­сию молотого мела.

Перечисленные масла рекомендуются для отливки слитков из серебра, золота и припоев. Если смазку производят непосред­ственно перед отливкой, то перед использованием масло обяза­тельно обезвоживают кипячением на водяной бане при 110… 120°С в течение 2 ч. Смазку наносят тонким слоем на рабочую поверхность изложницы, подогретой до температуры не более 100 °С.

Пчелиный воск — одна из лучших смазок. Используется в тех же случаях, что и масла. Наносится на рабочую поверхность изложницы, нагретой до 50…70оC.

Водная эмульсия молотого мела применяется при отливке высокотемпературных металлов и сплавов — золота, платины, палладия. После нанесения слоя эмульсии на рабочую поверх­ность изложницы, нагретой до 150…200°С, ее тщательно просу­шивают до полного удаления влаги. Просушенную изложницу рекомендуется прокаливать при температуре 550°С, тогда изложница выдерживает более 100 заливок. Делают это заранее, так чтобы к моменту отливки изложница имела рабочую темпе­ратуру 150…200°С.

Плавка и отливка металлов — один из наиболее опасных процессов, при котором несоблюдение мер безопасности труда может вызвать серьезные травмы. Выполнять плавку можно только на полностью исправном и налаженном оборудовании. Вся плавиль­ная оснастка должна быть заранее подготовлена и разложена на удобных для работы участках. Плавку следует проводить в защитных очках и с предельной осторожностью. Загружать ших­ту в нагретый тигель нужно при помощи специального жестяного совочка, размеры которого позволяют безопасно провести опера­цию. Помешивание расплава и снятие шлака осуществляют специальной графитовой или кварцевой мешалкой, длина кото­рой обеспечивает удобство работы и надежную защиту рук от ожогов. Особой осторожности требует разлив металла в излож­ницы. Кроме того, что необходим навык, надо убедиться в пра­вильности установки изложницы и степени смазки ее. Лишняя смазка может вызвать разбрызгивание сплава. Плавильщик обя­зан работать в защитном фартуке из кожи, брезента или войло­ка. Выброс слитков из изложниц и охлаждение их производят в рукавицах.

Плавка металла в домашних условиях

Так поступила в голову задумка использовать для данной задачи углеграфитовый порошок, какой засыпается посреди 2-мя рабочими углеграфитовыми же электродами, к которым подводится напряжение питания в границах 25—50 В от довольно мощнейшего (типа сварочного) трансформатора. За счет существующего омического сопротивления в порошке графита становится постепенный интенсивный нагрев. Температура в подобной электропечи способна доходить до 3000 °С, что дает способность плавить абсолютно все металлы (небольшими порциями). Невзирая на такой впечатляющий нагрев изнутри печи, внешний пленку углеграфитового порошка остается темноватого или красного цвета, так что ослепляющего свечения, как это случается при электродуговой сварке, от печи не исходит.

Время разогрева печи варьируется в интервале 3—5 минут, что позволяет легко контролировать и управлять процессом плавки, включая-отключая от сети трансформатор. Так как металла плавится немного, то он особо не расплывается внутри печи и порошок достаточно хорошо держит его форму.

Электропечь делается из простых и вполне доступных материалов: графита, слюды и асбестовой плитки. В связи с тем, что асбест по медицинским соображениям запрещен и становится редкостью, его можно заменить кафельной или цементной плиткой.

Размеры печи не являются строго определенными. Все зависит от мощности имеющейся электросети и выходного напряжения трансформатора. Чем больше выходное

напряжение, тем шире должно быть расстояние между электродами. При тех размерах электропечи, что указаны на чертеже, достаточно подавать на электроды 25—30 вольт: печь разогревается в плавном режиме, но довольно интенсивно. В случае применения сварочного трансформатора промышленного образца, который обычно выдает 50—60 вольт, расстояние между электродами надо увеличить примерно вдвое, до 150—200 мм. В объеме печи, приведенном на чертеже (100х65х50 мм), можно расплавить 60—80 граммов, например, серебра, что считается уже неплохим результатом.

В качестве электродов для печи подходят щетки от мощного электромотора. Они удобны тем, что имеют хороший токоподводящий гибкий провод. Если нет возможности достать такие электроды, их несложно выпилить самому из куска графита, например, от использованного стержня-электрода, применяемого в дугоплавильных печах. она служит хорошим теплоизолирующим экраном. Наружные стенки дополнительно укрепляются асбестовой или цементной плиткой толщиной 5—10 мм. Для предельной простоты сборки стенки обвязываются мягкой медной или вязальной проволокой. Изолирующей подставкой для печи служит обычный кирпич; под низ укладывается еще эмалированный металлический поддон с бортиками.

Углеграфитовый порошок можно получать из отслуживших стержней с помощью грубого напильника или многолезвийной ножовки по металлу. Надо учесть, что в процессе плавки порошок графита все же постепенно выгорает и его надо периодически подсыпать.

220в
Схема подключения печи.

Понижающий трансформатор на 25 вольт. Сетевая обмотка содержит 620 витков медного эмалированного проводя диаметром 1 мм. Понижающая обмотка содержит 70 витков провода прямоугольного сечения 4,2х2,8 мм в стекловолоконной изоляции.

Собранная печь подключается к трансформатору достаточно толстыми медными проводами (7—8 мм) с обязательной наружной изоляцией, чтобы избежать во время работы случайного короткого замыкания.

Готовую к работе печь вначале как следует прогревают, чтобы дать выгореть органическим включениям (обеспечив при этом соответствующую вентиляцию в помещении). В дальнейшем печь работает практически без выделения копоти и гари.

Плавку металлов проводят по следующей схеме. Вначале с помощью небольшой лопатки в середине печи в порошке делают лунку, кладут в нее первую порцию металла и закапывают. Если используемый лом разной величины, то сначала помещают самый крупный кусочек, и только после его расплавления добавляют мелкие части.

Чтобы убедиться, что металл расплавился, печь можно слегка покачать — поверхность порошка в этом случае также начинает колыхаться. После остывания металла его переворачивают и снова расплавляют. Так повторяется несколько раз, пока заготовка не примет более-менее шаровидную форму, свидетельствующую о качестве расплава.

Когда надо плавить мелкую стружку или опилки простых металлов, их засыпают прямо в лунку и плавят как обычно. Более драгоценный металл, с целью его сохранности, помещают в стеклянную ампулу из-под лекарства и плавят вместе с ней. Образовавшаяся у расплава корочка из стекла легко обсыпается при охлаждении в воде.

Легкоплавкие металлы — олово, алюминий и тому подобное — лучше помещать в железную чашечку. Для получения сплавов сначала кладут в порошок более тугоплавкий металл, а после его расплавления вводят легкоплавкий. Например: медь + олово; медь + алюминий.

В электропечи можно плавить олово, алюминий, железо, никель, медь, серебро, золото, палладий. После плавки полученные заготовки подлежат ковке. Их надо расклепывать на наковальне не спеша особенно вначале, небольшим молотком. И как можно чаще нагревать заготовку на газовой плите докрасна, затем остужать в холодной воде и снова расклепывать до нужных размеров.

Категорически нельзя плавить магний, свинец, кадмий, цинк и цинкосодержащие сплавы (цинковая латунь, мельхиор), а также серебряные контакты от различных типов реле, приборов, пускателей — в них содержится до 50% кадмия, который выгорает, образуя желтый ядовитый ды

Если нет возможности приобрести мощный трансформатор, то его можно заменить составным. Для этого надо взять несколько менее мощных однотипных трансформаторов и параллельно соединить их выходные обмотки (при условии, что все они рассчитаны на одинаковое напряжение). Возможен и самодельный трансформатор. Он собирается из Г-образных пермалоевых пластин с внутренним сечением 60х32 мм. Его сетевая обмотка наматывается эмалированным проводом толщиной 1 мм и содержит 620 витков. Понижающая обмотка наматывается проводом прямоугольного сечения 4,2х2,8 мм и содержит 70 витков.

Что касается техники безопасности при работе с этой печью, то надо помнить, что сварочный трансформатор требует крайне осторожного обращения. Нельзя допустить, чтобы произошло короткое замыкание в проводах или между электродами в самой печи. Выключатель сети трансформатора должен располагаться рядом, чтобы в любую секунду его было удобно отключить. Нельзя также ни на минуту оставлять работающую печь без присмотра. Рядом всегда должна находиться емкость с водой, где остужаются горячие заготовки.

Выплавка стали: технология, способы, сырье

Железную руду получают привычным способом: открытой или подземной добычей и последующей транспортировкой для первоначальной подготовки, где материал измельчается, промывается и перерабатывается.

Руду засыпают в доменную печь и подвергают струйной обработке горячим воздухом и теплом, который превращает ее в расплавленное железо. Далее оно извлекается из нижней части печи в формы, известные как свиньи, где происходит остывание для получения чугуна. Он превращается в кованое железо или перерабатывается в сталь несколькими способами.

Что такое сталь?

Вначале было железо. Оно является одним из наиболее распространенных металлов в земной коре. Его можно встретить почти везде, в сочетании со многими другими элементами, в виде руды. В Европе начало работы с железом датируется 1700 г. до н.э.

В 1786 году французские ученые Бертолле, Мондж и Вандермонде точно определили, что разница между железом, чугуном и сталью обусловлена различным содержанием углерода. Тем не менее сталь, изготовленная из железа, быстро стала самым важным металлом промышленной революции. В начале XX века мировое производство стали составило 28 миллионов тонн — это в шесть раз больше, чем в 1880 году. К началу Первой мировой войны ее производство составляло 85 миллионов тонн. В течение нескольких десятилетий она практически заменила железо.

Содержание углерода влияет на характеристики металла. Существует два основных вида стали: легированная и нелегированная. Сплав стали относится к химическим элементам, отличным от углерода, добавленного к железу. Таким образом, для создания нержавеющей стали используется сплав 17 % хрома и 8 % никеля.

В настоящее время существует более 3000 каталогизированных марок (химических составов), не считая тех, которые созданы для удовлетворения индивидуальных потребностей. Все они способствуют превращению стали в наиболее подходящий материал для решения задач будущего.

Сырье для выплавки стали: первичное и вторичное

Выплавка данного металла с использованием многих компонентов – самый распространенный способ добычи. Шихтовые материалы могут быть как первично используемые, так и вторично. Основной состав шихты, как правило, составляет 55 % чугуна и 45 % оставшегося металлолома. Ферросплавы, переделанный чугун и технически чистые металлы используются как основной элемент сплава, ко вторичным, как правило, относят все виды черного металла.

Железная руда является самым важным и основным сырьем в черной металлургии. Для производства тонны чугуна требуется около 1,5 тонны этого материала. Для производства одной тонны чугуна используется около 450 тонн кокса. Многие металлургические заводы применяют даже древесный уголь.

Вода — важное сырье для черной металлургии. Она в основном используется для закалки кокса, охлаждения доменных печей, производства пара в дверях угольной печи, работы гидравлического оборудования и удаления сточных вод. Для производства тонны стали требуется около 4 тонн воздуха. Флюс используется в доменной печи для извлечения загрязнений из плавильной руды. Известняк и доломит объединяются с экстрагированными примесями с образованием шлака.

Как дутьевые, так и стальные печи, облицованы огнеупорами. Они используются для облицовочных печей, предназначенных для плавки железной руды. Диоксид кремния или песок используется для формования. Для производства стали различных марок применяют цветные металлы: алюминий, хром, кобальт, медь, свинец, марганец, молибден, никель, олово, вольфрам, цинк, ванадий и др. Среди всех этих ферросплавов марганец широко используется в выплавке стали.

Железные отходы, полученные из демонтированных конструкций заводов, механизмов, старых транспортных средств и т. д., перерабатываются и широко используются в этой отрасли.

Чугун для стали

Выплавку стали с использованием чугуна производят гораздо чаще, чем с другими материалами. Чугун — это термин, который обычно относится к серому железу, однако он также идентифицирован с большой группой ферросплавов. Углерод составляет примерно от 2,1 до 4 мас.%, тогда как кремний составляет обычно от 1 до 3 мас.% в сплаве.

Выплавка чугуна и стали проходит при температуре плавления между 1150 и 1200 градусов, что примерно на 300 градусов ниже, чем температура плавления чистого железа. Чугун также демонстрирует хорошую текучесть, отличную обрабатываемость, устойчивость к деформации, окислению и отливке.

Сталь также является сплавом железа с переменным содержанием углерода. Содержание углерода в стали составляет от 0,2 до 2,1 мас.%, И это наиболее экономичный легирующий материал для железа. Выплавка стали из чугуна полезна для различных инженерных и конструкционных целей.

Железная руда для стали

Процесс выплавки стали начинается с переработки железной руды. Породу, содержащую железную руду, измельчают. Руду добывают с использованием магнитных роликов. Мелкозернистая железная руда перерабатывается в крупнозернистые комки для использования в доменной печи. Уголь очищается от примесей в коксовой печи, что дает почти чистую форму углерода. Затем смесь железной руды и угля нагревают для получения расплавленного железа или чугуна, из которого производится сталь.

В основной кислородной печи расплавленная железная руда является основным сырьем и смешивается с различными количествами стального лома и сплавов для производства различных марок стали. В электродуговой печи переработанный стальной лом расплавляется непосредственно в новую сталь. Около 12% стали изготовлено из переработанного материала.

Технология выплавки

Плавление — процесс, посредством которого металл получают либо в виде элемента, либо как простое соединение из его руды путем нагревания выше температуры плавления обычно в присутствии окислителей, таких как воздух, или восстановителей, таких как кокс.

В технологии выплавки стали металл, который сочетается с кислородом, например оксидом железа, нагревается до высокой температуры, и оксид образуется в сочетании с углеродом в топливе, выходящим как монооксид углерода или диоксид углерода.
Другие примеси, все вместе называемые жилами, удаляются добавлением потока, с которым они объединяются, образуя шлак.

В современных плавках стали используется отражательная печь. Концентрированная руда и поток (обычно известняк) загружаются в верхнюю часть, а расплавленный штейн (соединение меди, железа, серы и шлака) вытягивается снизу. Вторая термообработка в конвертерной печи необходима для удаления железа из матовой поверхности.

Кислородно-конвекторный способ

Кислородно-конвертерный процесс является ведущим процессом сталеплавильного производства в мире. Мировое производство конвертерной стали в 2003 году составило 964,8 млн тонн или 63,3 % от общего производства. Производство конвертера является источником загрязнения окружающей природной среды. Основными проблемами этого являются снижение выбросов, сбросов и уменьшение отходов. Суть их заключается в использовании вторичных энергетических и материальных ресурсов.

Экзотермическое тепло генерируется реакциями окисления во время продувки.

Основной процесс выплавки стали с использованием собственных запасов:

• Расплавленный чугун (иногда называемый горячим металлом) из доменной печи выливается в большой огнеупорный футерованный контейнер, называемый ковшом.
• Металл в ковше направляется непосредственно для основного производства стали или стадии предварительной обработки.
• Высокочистый кислород под давлением 700-1000 килопаскалей вводится со сверхзвуковой скоростью на поверхность ванны железа через охлаждаемую водой фурму, которая подвешена в сосуде и удерживается в нескольких футах над ванной.

Решение о предварительной обработке зависит от качества горячего металла и требуемого конечного качества стали. Самые первые конвертеры со съемным дном, которые могут быть отсоединены и отремонтированы, все еще используются. Были изменены копья, используемые для дутья. Для предотвращения заклинивания фурмы во время продувки применялись щелевые манжеты с длинным сужающимся медным наконечником. Кончики наконечника после сгорания сжигают CO, образующийся при выдувании в CO₂, и обеспечивают дополнительное тепло. Для отвода шлака используются дротики, огнеупорные шарики и шлаковые детекторы.

Кислородно-конвекторный способ: достоинства и недостатки

Не требует затрат на оборудование по очищению от газа, так как пылеобразование, т. е. испарение железа, снижено в 3 раза. За счет снижения выхода железа наблюдается рост выхода жидкой стали в 1,5 — 2,5 %. Преимуществом стало и то, что интенсивность продувки в таком способе увеличивается, что дает возможность повысить производительности конвертера на 18 %. Качество стали выше, потому что температура в зоне продувки снижена, что приводит к уменьшению образования азота.

Недостатки данного способа выплавки стали привели к снижению спроса на потребление, так как повышается уровень потребления кислорода на 7 % из-за большого расхода на сжигание топлива. Наблюдается повышенное содержание водорода в переработанном металле, из-за чего приходится некоторое время после окончания процесса вести продувку при помощи кислорода. Среди всех способов кислородно-конвертерный обладает самым повышенным шлакообразованием, причиной является невозможность следить за процессом окисления внутри оборудования.

Мартеновский способ

Мартеновский способ на протяжении большей части 20-го века составлял основную часть обработки всей стали, изготовленной в мире. Уильям Сименс в 1860-х годах искал средства повышения температуры в металлургической печи, воскресив старое предложение об использовании отработанного тепла, выделяемого печью. Он нагревал кирпич до высокой температуры, затем использовал тот же путь для ввода воздуха в печь. Предварительно нагретый воздух значительно увеличивал температуру пламени.

Природный газ или распыленные тяжелые масла используются в качестве топлива; воздух и топливо нагреваются до сгорания. Печь загружается жидким доменным чугуном и стальным ломом вместе с железной рудой, известняком, доломитом и флюсами.

Сама печь изготовлена из высокоогнеупорных материалов, таких как магнезитовый кирпич для очагов. Вес мартеновских печей достигает 600 тонн, и их обычно устанавливают группами, так что массивное вспомогательное оборудование, необходимое для зарядки печей и обработки жидкой стали, может быть эффективно использовано.

Хотя мартеновский процесс практически полностью заменен в большинстве промышленно развитых стран основным кислородным процессом и электродуговой печью, им изготавливают около 1/6 всей стали, произведенной во всем мире.

Достоинства и недостатки данного способа

К преимуществам относят простоту использования и легкость в получении легированной стали с примесью различных добавок, которые придают материалу различные специализированные свойства. Необходимые добавки и сплавы добавляют непосредственно перед окончанием выплавки.

К недостаткам можно отнести сниженную экономичность, по сравнению с кислородно-конверторным способом. Также качество стали более низкое, по сравнению с остальными методами выплавки металла.

Электросталеплавильный способ

Современный способ выплавки стали с использованием собственных запасов представляет собой печь, которая нагревает заряженный материал с помощью электрической дуги. Промышленные дуговые печи имеют размеры от небольших единиц грузоподъемностью около одной тонны (используются в литейных цехах для производства чугунных изделий) до 400 тонн единиц, применяемых для вторичной металлургии.

Дуговые печи, используемые в исследовательских лабораториях, могут иметь емкость всего несколько десятков граммов. Промышленные температуры электрической дуговой печи могут составлять до 1800 °C (3,272 °F), в то время как лабораторные установки могут превышать 3000 °C (5432 °F).

Дуговые печи отличаются от индукционных тем, что зарядный материал непосредственно подвергается воздействию электрической дуги, а ток в выводах проходит через заряженный материал. Электрическая дуговая печь используется для производства стали, состоит из огнеупорной футеровки, обычно водоохлаждаемой, больших размеров, покрыта раздвижной крышей.

Печь в основном разделена на три секции:

• Оболочка, состоящая из боковых стенок и нижней стальной чаши.
• Очаг состоит из огнеупора, который вытягивает нижнюю чашу.
• Крыша с огнеупорной футеровкой или водяным охлаждением может быть выполнена в виде секции шара или в виде усеченного конуса (коническая секция).

Достоинства и недостатки способа

Данный способ занимает лидирующие позиции в области производства стали. Метод выплавки стали применяется для создания высококачественного металла, который либо совсем лишен, либо содержит незначительное количество нежелательных примесей, таких как сера, фосфор и кислород.

Главным плюсом метода является использование электроэнергии для нагревания, благодаря чему можно легко контролировать температуру плавления и достичь невероятной скорости нагревания металла. Автоматизированная работа станет приятным дополнением к прекрасной возможности качественной переработки различного металлического лома.

К недостаткам можно отнести большое энергопотребление.

О цинковании металла и металлических изделий

О цинковании металла и металлических изделий

           Исходя из реалий сегодняшнего времени связанных с экономической ситуацией в стране и мире, заметно стал расти спрос на цинкование металла и металлических изделий, конструкций, чтобы продлить срок их службы и тем самым не производить дополнительный ремонт. Защитное покрытие потому и называется защитным, что призвано обеспечить надежную защиту металла от коррозии. А цинковое покрытие справляется с этим, как никакое другое, и срок эксплуатации таких изделий увеличивается в несколько раз. Наиболее распространенный метод, – это метод горячего оцинкования, когда изделия погружаются в цинковой расплав с температурой до 480 °С.

Вроде бы все просто касаемо процесса, окунул-вынул – вот и уже изделие оцинкованное! Но это совершенно не так!

Давайте начнем с того, что изделия предназначенные под горячее оцинкование, должны выполняться по определенным техническим требованиям. Многие считают, что вот сейчас мы изготовим изделие, тут прихватим сваркой, там сделаем частичный сварной шов, где-то приварим к трубе фланец, заглушив ее (изделия ведь тяжелые, они же из металла) – утонут, и, следовательно оцинкуются. Получим их серебристыми, гладкими, красивыми. Но когда привозят на завод — сталкиваются с такими реалиями, что приходится возвращаться к себе на производство и дорабатывать согласно требованиям. Соответственно это лишние затраты на транспорт, на доработку, которые никто нести ой, как не хочет. Поэтому рекомендуем вам ознакомиться с этим материалом для исключения ошибок подобного рода.

Итак, с чего начать изготовление изделий, если в дальнейшем требуется нанести цинковое покрытие?

Во-первых, металл должен быть чистым, который не использовался ранее в иных изделиях, и тем более не тот, который имеет следы въевшейся краски, грунта или других жидкостей, которые глубоко проникли в структуру металла. Даже если такой металл был обработан методом пескоструйной очистки, цвет его покрытия все равно будет отличаться от цвета нового металла.

То есть принимаем во внимание, что металл должен быть чистым.

Во-вторых, сварные швы на изделиях должны быть сплошными, если элементы конструкции свариваются внахлест или встык. Бывает, возникают такие ситуации, что по чертежам должен быть именно прерывистый шов, иначе геометрия изделия может нарушиться или на языке цинкачей — повести. В этом то и заключается самое большое противоречие между ГОСТ на изготовление изделий, и ГОСТ на горячее оцинкование. Они могут идти друг с другом вразрез, и следовательно, изделие, которое предполагалось к оцинкованию, не сможет быть оцинковано, ввиду того, что в дальнейшем из тех мест, которые не были заварены сплошным швом, будет сочиться кислота с примесями ржавчины, оставляя следы на цинковом покрытии. А сочиться она может очень и очень долго.

Как правило, при входном контроле на заводах, изделия с такими сварными швами не принимаются к исполнению. Но есть особые случаи! Это когда заказчик берет на себя дальнейшую ответственность, при этом подтверждая документально, что он знает, что при эксплуатации будут такие недостатки и не станет предъявлять претензии – только в таком случае изделие может быть взято в работу. Но сразу оговоримся, что никакого номерного паспорта качества на данное изделие не будет выдано, так как изделие изначально не соответствовало техническим требованиям. Возможно, будет выдано информационное письмо, в котором укажут, что изделие или конструкция были оцинкованы методом горячего цинкования по ГОСТ Р.9.307-89 с толщиной покрытия от ……мк до ….мк. Поэтому Заказчик должен понимать, что ему будет сложно сдать такое изделие там, где присутствуют органы Технадзора.

В-третьих, при изготовлении металлических изделий для горячего оцинкования должно учитываться, что в них

не должно быть воздушных карманов, которые будут препятствовать доступу цинкового расплава к определенным участкам. На таких участках должны быть технологические отверстия, либо круглые, диаметром не менее 10 мм, либо иной формы.

В-четвертых, такие изделия, как трубы, не заглушаются, то есть во фланцах или пластинах, которые приварены к торцам труб, также должны находиться отверстия, и располагаться как можно ближе к стенкам трубы. Таких отверстий в пластине должно быть как минимум два с каждого края. Иначе, если не сделать отверстия, такая труба будет плавать на поверхности как поплавок, и ни о каком оцинковании не может быть и речи.

В-пятых, цвет покрытия на одном и том же изделии может отличаться от серого матового до серебристого глянцевого. Почему это происходит? А это происходит потому, что металл, который используется при изготовлении, как правило, бывает различной толщины и различных марок стали. Металл отечественных предприятий в большинстве случаев не соответствует ГОСТ, хотя на него и дается сертификат соответствия. Даже металл из одной плавки при оцинковании может иметь разный цвет. Металл бывает до такой степени сырой и не соответствует качественным характеристикам, что были случаи, когда такое мощное изделие как балка №40 длиной 12м становилась похожа на винт, хотя по сути такого не должно было случиться. Мы уже не говорим о швеллерах и уголках, которые изначально в черном виде имеют такую кривизну, что похожи на турецкую саблю, а после оцинкования на них вообще больно смотреть без слез. Даже порой не знаешь, как такое «чудо-изделие» отдавать заказчику. Поэтому,

чем короче прокат типа уголка, швеллера, балки, тем менее оно подвержено деформации.

В-шестых, на изделиях после горячего оцинкования обязательно присутствуют инородные вкрапления, а также подтеки цинка

. Вкрапления — это частички металлической окалины, которые остаются от изделий и находятся в цинковом расплаве, оседая частично на дне, частично на изделии. Есть определенное количество металла, который должен пройти через цинковый расплав, и по мере выработки он должен меняться. Но в связи с сегодняшней экономической ситуацией и высокой ценой на цинк – предприятия, как правило, увеличивают срок замены расплава раза в полтора. К сожалению, качество покрытия из-за этого значительно ухудшается. Хуже всего, когда вся эта грязь, накопившаяся на дне цинковой ванны и которая называется гартцинк – может внезапно подняться, реагируя на какую-либо составляющую, присутствующую в той партии, которую оцинковывают в этот момент. И эта грязь налипает на изделия, которые становятся похожими на «шубу», которыми обделывают стены зданий. Не самое привлекательное зрелище. Такие изделия никаким образом не могут быть сданы заказчику. Поэтому по отношению к ним

производят процесс расцинкования. Данный процесс достаточно затратный для предприятия, так как для этого, требуется задействовать отдельную ванну с кислотой, в которую на неопределенный срок опускаются бракованные изделия. После того, как с этих изделий сойдет вся «цинково-грязевая шуба», они вынимаются из этой ванны и снова проходят все этапы подготовки.

Цинковая ванна при такой ситуации на некоторое время перестает эксплуатироваться, чтобы «успокоилась», после чего подлежит чистке от гартцинка. Затем, в нее вливают (плавят) требуемое количество свежего цинка, чтобы довести до требуемого уровня, после этого возобновляют работу.

В-седьмых, существует несколько этапов подготовки поверхности металлических конструкции и изделий перед погружением в цинковый расплав.

— навеска на траверсу, — осуществляется посредством проволочного соединения под определенным углом. Мелкие изделия типа кронштейнов, пластин увязываются «гирляндой» через некоторый промежуток, чтобы исключить слипание их между собой. Такие изделия как трубы, угол, швеллер, могут подвязываться в несколько ярусов, но с учетом того, чтобы не доставали до донной поверхности, где скапливается гартцинк.

— такая траверса опускается в ванну, наполненную щелочными растворами в которой происходит травление металла. Это делают для того, чтобы убрать с поверхности ржавчину, окалину и иные оксиды, которые образовались в результате изготовления или предыдущего использования металла.

— после обезжиривания происходит процесс флюсования, при котором на изделии образуется пленка, которая приводит к удалению остатков после взаимодействия железа с кислотой, не полностью удаленными при промывке. Флюс — это продукт взаимодействия хлористого алюминия и хлористого цинка.

— после флюсования приходит время сушки — в буквальном смысле. Траверса с подвешенными изделиями помещается в сушильную камеру, в которой температура свыше 100°С, и в которой флюсовая пленка, высыхая, защищает металл от окисления, что исключает брак цинкового покрытия на поверхности.

— и только после всех перечисленных действий происходит погружение металла в цинковой расплав, температура которого от +440°С до +460°С. Именно при такой температуре образуется однородное качественное цинковое покрытие с хорошим сцеплением. При оцинковании стали с повышенным содержанием кремния, толщина слоя цинкового покрытия на них больше, нежели на обычных легированных сталях. Поэтому и цена на оцинкование низколегированных сталей и изделий из нее чуть выше, чем из обычной стали.

— завершает единый технологический процесс действие под названием охлаждение. В зависимости от габаритов изделий, охлаждение бывает двух видов: — воздушное, когда изделие остывает на открытом воздухе и посредством воды, когда изделия погружаются в ванну с чистой водой.

Теперь вы знаете, какие технологические процессы совершаются при оцинковании металла. Продолжим далее!

Часто для подвески изделий, таких, как уголок, швеллер, труба — в их стенках сверлятся отверстия для подвеса. Но если для этого нет времени или заказчик не располагает такой возможностью ввиду отсутствия помещения или механизмов, — оцинкование может быть произведено посредством подвески без таких отверстий или иначе через петлю. Но при таком способе на поверхности изделий, в тех местах, где проволока соприкасалась с изделием, остаются следы типа бороздки. И если это не играет особой роли при дальнейшем использовании, то такой дефект можно оставить. Но если заказчик просит его убрать, то по договоренности это может быть сделано.

ООО «КММ» имеет значительный опыт в деятельности, связанной с услугами по оцинкованию металла и изделий из него.

Сотрудники компании грамотно проконсультируют вас, и если у вас есть потребность оцинковать изделия или металлоконструкции методом горячего оцинкования – исполним в самом лучшем виде. У нас наработаны длительные партнерские отношения с заводами, производящими горячее оцинкование, что позволяет нам выдерживать оговоренные сроки и предлагать приемлемые цены.

Кроме входного контроля мы делаем выходной контроль, перед передачей изделий Заказчику. Это подразумевает под собой осмотр и доработку изделий в тех местах, которые могут иметь некоторые дефекты, ввиду определенных причин. Поэтому прежде чем передавать продукцию на оцинкование сторонним исполнителям, рекомендуем вам обратиться именно в нашу компанию, а далее принимать решение о сотрудничестве.

У каждого есть право на выбор. Дело стоит труда!

Академия ТехноНИКОЛЬ

Утепление балкона Техноплексом (экструзионным полистиролом)

Система изоляции с внутренней стороны предназначена для дополнительного утепления существующих строений целиком, либо частично (например, теплоизоляция лоджий). Ролик показывает простой и удобный способ выполнения работ по внутренней теплоизоляции.

Устройство изоляции цоколя и отмостки

Утепление цоколя и отмостки, а также организация дренажной системы позволяют защитить цоколь от температурных воздействий, защитить стены дома и сократить расходы на отопление.

Утепленная шведская плита – готовый пол первого этажа

Утепленная шведская плита (УШП) – прочный энергоэффективный фундамент. При его закладке одновременно создаются инженерные коммуникации, закладные пластиковых труб канализации и система теплого пола. В качестве теплоизоляционного слоя при возведении фундамента используется XPS ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON ECO SP.

Гидроизоляция фундамента

Самоклеящаяся рулонная гидроизоляция фундамента обеспечит долговечность, надежность и удобство монтажа.

Как получается металл | Металлургический портал MetalSpace.ru

Руда – смесь соединений железа и кислорода – оксидов железа. Извлекают железо из руды при высокой температуре. Для этого ее нагревают с восстановителем – веществом, способным отобрать кислород у железа. Самым доступным, пожалуй, единственно возможным восстановителем в древности были дрова. Но дрова выделяют слишком мало тепла, так как в них много воды; даже в сухой древесине содержание горючего элемента (углерода) невелико. Есть в дровах и водород, но он связан с кислородом, входящим в состав древесины, а поэтому не может отнимать кислород у окислов железа.

Однако уже в древности люди заметили, что при небольшом доступе воздуха в процессе горения дрова обугливаются, превращаясь в древесный уголь, состоящий из углерода и водорода. При сгорании одного килограмма древесного угля выделяется в три-четыре раза больше теплоты, чем при сжигании одного килограмма дров. Сгорая, он дает высокую температуру, при которой идет восстановление оксидов железа. Углерод, соединяясь с кислородом, превращается в диоксид (углекислый газ) и оставляет почти чистый металл.

Установить, кто первый предложил плавить металл на древесном угле, вероятно, так же трудно, как установить автора первой заявки на изобретение колеса, лука, или лодки. Невозможно также установить, в какой стране впервые провели плавку металла на древесном угле. Однако известно, что древнейшие цивилизации Египта, Китая, Индии пользовались этими материалами. Более того, древесный уголь используется и сегодня.

Стволы деревьев, очищенные от веток, складывались или в яму (ямный способ) или в конусообразную кучу диаметром от 3 – 4 до 10 – 12 метров и высотой 3 – 7 метров (костровой способ). В куче оставлялись проходы для воздуха и выхода дымовых газов. Нижняя часть вертикальной кучи уплотнялась глиной, и вся поверхность кучи засыпалась землей. Дрова в середине кучи разжигались через специальное растопочное отверстие. Дым выходил в канал, оставленный в центре кучи, или, в более совершенных конструкциях куч, через трубу, специально сооружаемую в центре кучи. Костровой способ существовал в России и, например, в Швеции, которая являлась крупнейшим экспортером древесного угля вплоть до ХХ в.

При ямном способе яму обычно располагали на косогоре, для того чтобы стекала смола, образующаяся в процессе углежжения.

Искусство углежога состояла в том, чтобы, манипулируя открыванием и закрыванием отверстий для подачи воздуха, позволить сгореть в куче как можно меньшему количеству древесины с тем, чтобы оставшаяся часть под действием выделяющегося тепла подвергалась сухой перегонке – выделила воду, связанный кислород и превратилась в древесный уголь. Ямный способ давал уголь низкого качества, мелкий и малопрочный. Да и использовались для его производства ветки, мелкая древесина. При костровом способе использовалась отборная древесина, преимущественно хвойные. Со временем, древесный уголь стал все шире применяться для кузнечных работ и плавки железа. А его в свою очередь требовалось все больше и больше.

Чем выше температура в устройстве для производства железа или чугуна, тем быстрее идет процесс. Еще древние мастера освоили значение дутья для улучшения процессов горения топлива, поэтому стали использовать меха для подачи воздуха. Больше дутья, больше воздуха, выше температура, больше металла. Крупнее установка, выше ее производительность. Вот основное направление, по которому шло развитие агрегатов по производству железа, а потом и чугуна.

Первые мастера с большим трудом изготовляли 2 – 5 килограммов металла в день. Проходили столетия, металла требовалось все больше, печи росли и в ширину, и высоту, потребляли все больше руды, воздуха и древесины. Производительность агрегатов исчислялась уже сотнями килограммов и даже тоннами.

Несколько столетий назад были созданы аппараты для выплавки железа из руд, которые используют и в наши дни – это доменные печи. Само название происходит от старинного русского глагола «дмати» – дуть, и наглядно характеризует технологический процесс производства металла.

Доменная печь – пустотелое сооружение, составленное из двух усеченных конусов. Сверху в домну загружали уголь и руду, а снизу вдували воздух. Уголь сгорал в нижней части доменной печи, выделяя тепло и превращаясь в диоксид углерода (углекислый газ). Чуть выше углекислый газ встречался с новыми порциями древесного угля и обращался в монооксид или – «угарный газ», как его называют в просторечии. А уже на следующем ярусе монооксид углерода восстанавливал оксиды железа и вновь обращался в углекислый газ. Руда исчезала. Вместо нее образовывались жидкий металл и шлак. Они просачивались через слой материалов и собирались в нижней части агрегата.

В старину температура в домнах была недостаточно высокой, и потому металл не плавился, а в виде губчатой массы-крицы оседал на дно печи. Крицу извлекали и отковывали в горячем состоянии, выжимая из глубины на поверхность легкие неметаллические включения. Однако кричная металлургия была возможна лишь при небольших, в нашем современном представлении, масштабах производства. Сегодня в доменных печах получают только жидкий металл – чугун, который используется для изготовления разнообразных отливок. Однако большая часть чугуна перерабатывается в сталеплавильных агрегатах: конверторах, мартенах, в которых, удаляя из чугуна углерод, кремний, марганец, серу, получают прочную и упругую сталь.

В чугуне до 3% углерода, а в стали только 0,3%.

Самая распространенная сталь – 3, наш основной конструкционный материал- это тот же чугун, но в котором 0,3% углерода. Это сталь, из которой делают автомобили, арматуру, полосу и т.д.

Многие сотни лет черные металлы получали, используя древесный уголь. Для получения одной тонны металла расходовали от двух до четырех тонн такого угля.

А чтобы приготовить тонну древесного угля, требовалось 10 – 12 кубометров леса. Строились железоделательные заводы, и начинал гулять топор по соседним лесам. В конце XVI в. Королева Елизавета Английская вынуждена была запретить использовать лес для производства угля. Через 25 – 30 лет выплавка железа была прекращена почти по всей Англии. А в XVIII в. русская императрица Елизавета специальным указом запретила строить железоделательные заводы в радиусе 200 верст вокруг Москвы.

Но что Елизаветы? В древнем Египте при фараоне Рамзесе II работало более 1000 медеплавильных печей. Использовался древесный уголь, который выжигали из пальм. А потом (лет через 300) медеплавильное производство практически кончилось. Пальмы вырубили и перешли на привозную медь.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

Сталеплавильное производство

Уже на стадии проектирования БМЗ был ориентирован на использование металлолома в качестве основного сырья. Поэтому металлический лом — главная составляющая часть шихты для выплавки стали. Для выплавки стали используют металлизированные окатыши кордовых марок.

Технологическая цепочка, включающая в себя приемкусортировку, переработку металлолома и подготовку шихты полностью механизирована. На всех стадиях этих работ, которые проводятся в копровом цехе, осуществляется контроль химического состава сырья и других важных его параметров.

На БМЗ имеются три мощные электродуговые плавильные печи емкостью по 100 т каждая. В свое время здесь впервые в СССР была освоена технология электроплавки высшего уровня, которая со временем за счет применения компьютерных технологий была значительно усовершенствована.

Это позволило производить сталь широкого марочного ассортимента и высокого качества. Концепция выплавки стали построена по технологической схеме «дуговая печь — печь-ковш».

При этом используются большинство современных направлений развития сталеплавильного производства: система эркерного выпуска стали из печи, продувка жидкого металла по ходу плавки инертным газом, вакуумная обработка расплава, модифицирование стали порошковыми проволоками, разливка с защитой струи металла и электромагнитное перемешивание стали в кристаллизаторах и др.

Технологии разливки также автоматизированы и управляются с помощью компьютера. Сталь разливается на трех машинах непрерывного литья заготовки (МНЛЗ). Две из них сортовые шестиручьевые с сечением заготовки 125×125 мм и 140×140 мм, и одна четырехручьевая блюмовая с сечением заготовки 250×300 и 300×400 мм.

Промышленные градирни в металлургии | Агростройсервис

Россия занимает 1-е место в мире по запасам железной руды и входит в пятерку ведущих стран по её добыче и по выплавке стали. Металлургия включает несколько производств, среди них: горно-обогатительное, агломерационное, коксохимическое, доменное, сталеплавильное, горячекатаного и холоднокатаного проката, проката с цинковым и полимерным покрытиями. Во всех процессах производства металла используется система оборотного водоснабжения, которая состоит из отдельных циклов для каждого из цехов и оборудования, отличающихся объемом воды, качеством и напором.

КАК РАБОТАЕТ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ

Приведем схему производства одного из наших партнеров — Череповецкого комбината ОАО «Северсталь», и на её примере рассмотрим вопрос.

Во-первых, для выплавки металла нужно сырье.

В природе большинство металлов находится в виде химических соединений (окислов, силикатов, карбонатов, сернистых соединений), входящих в состав различных минералов, образующих горные породы. Добывается в шахтах, при помощи буровых установок и направленных взрывов руда дробится на горнообогатительных комбинатах.

Далее на специальных установках — грохотах, пустая порода отделяется от руды с металлами.

Полученный просев обогащают, то есть еще раз отделяют пустые части из сырья. Для этого используют различные операции, изменяющие физико-химические свойства минералов.

Помимо рудного концентрата, сырьем для черной металлургии служит коксующийся уголь.

Его привозят в вагонах и на Коксо-химическом производстве коксуют: нагревают без доступа кислорода длительное время. В результате получается кокс, который в горячем виде загружают в вагонетки и поливают водой. При поливании улетучиваются газы (угарный, углекислый) и азот, фосфор.

На другом производстве — агломерационном, привезенная железная руда склеивается из мелких частиц в более крупные куски. И кокс, и агломерат поступают в доменную печь, где из них получают чугун.

Чугун — cплав углерода и железа, который имеет большую твердость, чем просто сталь. Он прекрасно подходит для дальнейших этапов литья и переработки.

Чугун направляют в конвертерный цех, где в специальных машинах-конвертерах плавят вместе с металлоломом, получая сталь. При плавке через смесь расплавленной чугунно — металлической массы продувают кислород. В ходе физико-химической реакции окисления железа и происходит замещение фосфора оксидами, также удаляют серу. Расплавленную и подготовленную по составу сталь разливают в специальный ковш — фурму.

Некоторые заводы для получения жидкой стали используют металлолом. Его плавят с присадками при высоких температурах. Из нее сталь и разливают в «формы – изложницы», или перерабатывают непрерывном способом. Это очень важный процесс, который определяют качество стали и качество отходов.

Изложницы, подготовленные из чугуна, задают форму слитка: квадрат, прямоугольник, круг и т.д. Исходя из того, что потом будет произведено: лист, сортовой прокат, трубы и т.д.

При непрерывной разливке из фурмы металл подается на МНЛЗ — машину непрерывного литья заготовок, или УНРС — установку непрерывной разливки стали.

Эти агрегаты, используя оборотную воду, охлаждают протекающий расплав стали и выдают заготовки нужной формы.

Из слитков — сплавов далее в листопрокатных, трубных и сортопрокатных цехах изготавливают конечную продукцию.

 

ДЛЯ ЧЕГО ПРИМЕНЯЮТ ГРАДИРНИ В МЕТАЛЛУРГИИ

Все описанные процессы потребляют очень много воды. Суммарно, на 1 тонну стали используют 200-220 м3 воды.

Так, на первом этапе, зимой вагоны с коксом размораживают в гаражах. Для этого целый состав поливают теплой водой, или греют горелками. На КХП градирни применяют для охлаждения холодильников коксового газа, разогревающихся в процессе работы. Также в системах очистки и отстоя воды, использованной при тушении кокса.

При плавке металла градирни задействованы для охлаждения кожухов печных ванн, доменных и мартеновских печей, на газоочистке. В ККУ кислородно-конвертерном цеху градирни охлаждают мощные компрессора, а на разливке стали для изложниц, или МНЛЗ — водой поливают рамки. Для прокатных цехов вода охлаждает валки и рамы стана, нагревающиеся от металла.

Автор: ООО «НПО «Агростройсервис»
Дата публикации: 01.03.2018

Под Челябинском появится портал в Древнюю Русь

Недалеко от Челябинска совсем скоро появится древнерусское поселение. В получасе езды от мегаполиса в деталях воссоздают слободу новгородских мастеров X века.
Там уже пекут хлеб по старинному рецепту, в кузнице плавят металл, если нужны, например, гвозди, и чистят снег лопатами из цельной дубовой доски.

Исторический парк создают на средства президентского гранта. Путешествие во времени на тысячу лет назад сегодня совершил корреспондент ГТРК «Южный Урал» Игорь Болонин.

Крепостные ворота – словно портал в Древнюю Русь. За высоким забором копия поселения ильменских словен X века. Тогда они жили в предместьях господина Великого Новгорода.
На всем пути из варяг в греки гремела слава об умелых кузнецах, ткачах, гончарах. Они, как боги, горшки обжигали точно в таких же глиняных печках.

Доказать, что родная история впечатляет не меньше того же фэнтези, решили челябинские реконструкторы и любители истории. С проектом «Центр древнерусских ремесел» они выиграли президентский грант. По летописным данным начали возводить город мастеров, в котором можно и сегодня плавить металл и печь хлеб по старинным рецептам.

«Эта закваска передавалась из поколения в поколение, из рода в род, ее могли хранить больше ста лет. Один раз завели, и каждый раз перед замешиванием теста немножко оставляли», – рассказывает директор исторического парка «Гардарика» Павел Белоусов.

Но не только через аромат хлеба здесь стараются передать дух эпохи. Настолько аутентично, что любой инвентарь используют не только для исторической реконструкции, но для хозяйственных работ. Например, чистят снег теми же лопатами, что и в Древнем Новгороде X века, вытесанными из цельной дубовой доски и обитыми кованым железом в соседней кузнице. Удивительно, но даже часть сырья для кузнечных работ реконструкторы добыли сами. В рудниках, открытых в середине в XVIII века, а теперь забытых и заброшенных.

«Можно было сделать от одного маленького гвоздя до вот такой сложной кольчуги», – говорит потомственный кузнец Николай Луговских.

Кроме этого, в планах у реконструкторов – засеять соседние поля пшеницей и льном, чтобы было из чего печь хлеб и ткать одежду. Но еще раньше, в мае, когда деревню достроят, здесь начнут проводить экскурсии и мастер-классы. В первую очередь, ждут школьников на открытые уроки истории.

Защита от брызг расплавленного металла и огнеупоров печи (часть 2)

В первой части этой статьи (см. FM&T август 2009 г.) авторы объяснили, что брызги расплавленного металла являются наиболее частой причиной травм настила расплава — и что это вызвано добавлением влажных материалов в ванну расплава. Они показали, как это можно свести к минимуму при тщательном осмотре и обращении с ломом. Кроме того, они критически проанализировали износ металла, который входит в число наиболее серьезных аварий, которые могут произойти во время плавки и выдержки.

Физика электрической индукции требует, чтобы огнеупорная футеровка между индукционными катушками и ванной была как можно тоньше. В то же время он должен быть достаточно толстым, чтобы полностью защитить катушки и предотвратить вытекание металла во время воздействия расплавленного металла, химических агентов и механических ударов.

Биение металла относится к наиболее серьезным авариям, которые могут произойти во время плавки и выдержки. Биения возникают, когда расплавленный металл пробивает футеровку печи.В случае повреждения охлаждающих, электрических, гидравлических или управляющих трубопроводов существует опасность возгорания или взрыва воды / расплавленного металла. Сохранение целостности футеровки печи является ключом к предотвращению выбега. Такая целостность может быть нарушена:

• Установка неправильного огнеупорного материала для конкретного применения.
• Недостаточная или неправильная установка огнеупорного материала.
• Неправильное спекание огнеупорного материала.
• Несоблюдение нормального износа футеровки и ее чрезмерная тонкость.
• Внезапные или кумулятивные эффекты физического шока или механического стресса.
• Внезапные или совокупные эффекты чрезмерных температур или тепловых ударов.
• Образование шлака или окалины.

Огнеупорный материал футеровки состоит из класса соединений, называемых оксидами. Огнеупорная футеровка, используемая в индукционных печах, обычно изготавливается из оксида алюминия, кремнезема или магнезии, а также из меньшего количества связующих материалов.

Выбора правильного огнеупорного материала подкладки для конкретных плавок или удерживаемое приложение имеет решающее значение.Вы должны принять во внимание конкретный металл, который вы будете плавить, температуру, которую вы будете достигать, длину вашего расплава, как долго вы будете держать металл в печи, сколько будет происходить индукционное перемешивание, какие добавки или легирующие агенты. вы будете использовать и свои методы замены футеровки печи.

Лучший способ выбрать подходящую футеровку — это проконсультироваться с поставщиком огнеупоров, у которого есть самая последняя информация о технических характеристиках и характеристиках.

Правильный монтаж облицовки так же важен, как и выбор правильного материала. Если материал не будет должным образом уплотнен во время установки, могут образоваться пустоты или области с низкой плотностью, создавая слабое место, на которое легко воздействует расплавленный металл. Если тигель имеет форму футеровки, которая неправильно отцентрирована или была каким-то образом деформирована во время хранения или транспортировки, толщина футеровки будет неравномерной. В результате футеровка может выйти из строя до истечения расчетного срока службы.

Необходимо соблюдать процедуры производителя огнеупора по установке, сушке и спеканию. Если для сцепления огнеупорных материалов недостаточно времени, футеровка будет более подвержена воздействию расплавленного металла и шлака.

В печах без сердечника для плавки цветных металлов иногда используются предварительно формованные тигли вместо утрамбованной футеровки. Тигли можно изготавливать с защитной глазурью, чтобы минимизировать окисление материала тигля и закрыть любые небольшие трещины, которые образуются во время рутинной работы литейного производства.Защитное действие глазури сохраняется только до тех пор, пока покрытие остается неповрежденным. Если во время установки или последующих операций он расколется или повредится иным образом, небольшая трещина начнет распространяться. Может произойти биение металла.

Контроль износа футеровки

В индукционных печах огнеупорная футеровка и тигли подвержены регулярному износу из-за соскабливания металла со стенок печи, в основном из-за индукционного перемешивания, вызванного электромагнитным полем печи.Теоретически износ огнеупора должен быть равномерным, но на практике этого никогда не происходит. Происходит самый интенсивный износ:

• На границе раздела шлак / металл;
• В месте стыка боковин с полом; и,
• На тонких участках из-за неправильной установки футеровки.

Вся печь должна подвергаться визуальному осмотру всякий раз, когда она опорожняется. Особое внимание следует уделять участкам с высокой степенью износа, описанным выше. Наблюдения следует регистрировать.

Хотя это полезно, визуальный осмотр не всегда возможен.Осмотр не может выявить все возможные проблемы износа. Некоторые области критического износа, такие как индуктор канальной печи, остаются покрытыми расплавленным металлом между заменами футеровки. Также могут остаться незамеченными огнеупорные участки с низкой плотностью. Эти ограничения делают программы мониторинга износа футеровки очень важными. Следуйте инструкциям производителя огнеупора по проверке и техническому обслуживанию футеровки.

В ситуациях, когда визуальный осмотр печей без сердечника невозможен, например, когда они используются для непрерывной выдержки и раздачи, операторы должны обращать внимание на эти предупреждающие знаки.

• Достижение максимальной мощности при подаваемом напряжении ниже нормального.
• В источнике питания с фиксированной частотой необходимо увеличить количество конденсаторов, которые необходимо включить в цепь для поддержания единичного коэффициента мощности.
• В источнике питания с регулируемой частотой, работающем с частотой выше нормальной. Какими бы полезными они ни были, изменения электрических характеристик никогда не должны рассматриваться или использоваться в качестве замены физического осмотра самой футеровки.

Для получения локальных показаний температуры можно использовать два имеющихся в продаже прибора. Термометр с магнитным контактом, прикрепленный к стальному кожуху канальной печи, будет указывать на износ футеровки, обнаруживая положение горячей точки. Инфракрасные термометры позволяют дистанционно измерять температуру, глядя на печь через окуляр устройства, напоминающего ручную видеокамеру. Также доступны современные автоматические системы обнаружения износа футеровки, которые отображают состояние футеровки графически.

Независимо от того, какой инструмент использует литейный завод для контроля износа футеровки, важно разработать стандартную процедуру и придерживаться ее. Точная регистрация данных и построение графиков обеспечат максимальное использование печи между заменами футеровки и минимизируют риск использования печи с опасно тонкой футеровкой.

Физический шок и механическое напряжение

Внезапное или совокупное воздействие механических ударов и механического напряжения может привести к выходу из строя огнеупорной футеровки.Большинство огнеупорных материалов имеют тенденцию быть хрупкими и слабыми при растяжении. Крупный шихтовый материал, брошенный в пустую печь, может легко вызвать растрескивание футеровки при ударе. Если трещина останется незамеченной, расплавленный металл может проникнуть внутрь, что приведет к выбегу с возможностью взрыва воды / расплавленного металла.

Объемный материал необходимо опустить в топку. Если он должен быть заряжен на свалке, убедитесь, что под зарядом имеется достаточное количество зарядового материала, чтобы смягчить его удар. Заряд должен быть правильно отцентрован, чтобы избежать контакта с боковой стенкой.Автоматические системы загрузки с дистанционным управлением предназначены для загрузки шихты в печь без повреждения ее футеровки.

Механическое напряжение, вызванное различием в скоростях теплового расширения заряда и огнеупорного материала можно избежать путем обеспечения шихтового материала не заклинить внутри печи. За исключением соображений безопасности, расплав никогда не должен затвердевать в печи. В случае длительного отключения электроэнергии, потери теплоносителя или другого длительного простоя печи необходимо опорожнить печь.

Избыточные температуры и термический удар

Производители огнеупоров учитывают экстремальные температуры печи при разработке своей продукции. Поэтому важно использовать огнеупорные материалы, соответствующие диапазону температур применения. Если рабочие условия печи нагревают или охлаждают футеровку сверх указанного диапазона, возникновение теплового удара может повредить целостность футеровки. Трещины и сколы являются ранними признаками чрезмерного теплового удара и потенциально серьезного износа металла.

Тепловой удар также может быть вызван чрезмерным нагревом или неправильным охлаждением. Во избежание перегрева следите за температурой ванны расплава, снимая показания температуры при переходе в жидкое состояние. Избегайте чрезмерного перегрева ванны расплава. Температуры, превышающие допустимые для огнеупора, могут размягчить его поверхность и вызвать быструю эрозию, что приведет к катастрофическому разрушению. Высокая скорость нагрева среднечастотных бестерновых печей позволяет им быстро перегреваться. Печи для выдержки канального типа имеют низкую скорость нагрева и более толстую футеровку в верхнем корпусе.

Однако контроль температуры необходим еще и потому, что футеровка индуктора обычно тоньше. Во всех типах индукционных печей счетчики киловатт-часов и компьютеризированные системы контроля и управления могут помочь предотвратить случайный перегрев.

При работе с печью для холодной выдержки убедитесь, что она должным образом предварительно нагрета в соответствии со спецификациями производителя огнеупора, прежде чем заполнять ее расплавленным металлом. В случае плавления холодного материала шихты снижение скорости начального нагрева минимизирует риск теплового удара для холодной печи.Постепенный нагрев загрузки позволяет трещинам в огнеупоре заделаться до того, как начнет формироваться расплавленный металл. При охлаждении печи после кампании плавления следуйте рекомендациям производителя огнеупора.

Управление шлаком или окалиной

Шлак и окалина — неизбежные побочные продукты плавления металла. Шлак образуется, когда ржавчина, грязь и песок из шихтового материала и огнеупорного материала, эрозии от футеровки печи, отделяют от расплава и поднимаются к верхней части ванны.Окалина образуется при образовании оксидов во время плавления цветных металлов, таких как алюминий. Химические реакции между шлаком или окалиной и расплавом увеличивают скорость эрозии футеровки.

Высокоабразивные материалы, шлак и окалина разрушают футеровку почти до уровня расплавленного металла. Нередко эта часть печи выше линии расплавленного металла закрывается между запланированной заменой футеровки. В экстремальных обстоятельствах эта эрозия может обнажить индукционную катушку, создавая риск взрыва воды / расплавленного металла.Огнеупорные футеровки в таком состоянии необходимо немедленно вывести из эксплуатации.

Хотя последствия шлакового воздействия неизбежны, их можно свести к минимуму, ограничив количество ржавого лома в шихте, дробеструйной очистке, возвращаемой в литейный цех, и избегая чрезмерно высоких температур. Образование шлака можно контролировать путем тщательного регулирования перемешивания, уровня металла и температуры.

Системы обнаружения заземления и утечки

Детектор заземления является основным предохранительным устройством.Никогда не используйте устройство, если система обнаружения земли не работает в полную силу. Многие факторы (состояние футеровки и т. Д.) Влияют на работу и скорость работы детектора утечки на землю. Если в любой момент возникнет подозрение на утечку, прекратите работу, очистите зону плавильной деки от всего персонала и опорожните печь.

Система обнаружения заземления и утечек для использования с большинством индукционных печей без сердечника и блоками питания имеет решающее значение для безопасной плавки и выдержки. Система, которая включает в себя как модуль детектора заземления, связанный с источником питания, так и датчик утечки на землю, расположенный в печи (за исключением съемных тигельных печей), предназначена для обеспечения важной защиты от поражения электрическим током и предупреждения о контакте металла с катушкой. проникновение, очень опасное состояние, которое может привести к извержению печи или взрыву.

Ключом к этой защите в печах с утрамбованной футеровкой или токопроводящими тиглями является датчик утечки на землю в нижней части печи. Этот зонд состоит из электрического заземления, подключенного к нескольким проводам, проходящим через огнеупор и контактирующим с расплавленной ванной или проводящим тиглем. Эта система служит для электрического заземления ванны расплава.

В некоторых небольших печах с непроводящими, несъемными тиглями, где ванна не может быть практически заземлена, датчик утечки на землю принимает форму проволочной клетки, расположенной между тиглем и катушкой.Эта проволочная сетка служит для заземления ванны, если металл проникает через тигель.

Обе эти конфигурации зондов предназначены для защиты рабочих плавильного цеха от ударов, помогая гарантировать отсутствие потенциала напряжения в ванне расплава. Если бы расплавленный металл коснулся катушки, датчик утечки на землю проводил бы ток от катушки к земле. Это будет обнаружено модулем детектора заземления, и питание будет отключено, чтобы остановить искрение катушки. Это также предотвратит перенос высокого напряжения через расплавленный металл или шихту.Такое высокое напряжение может вызвать серьезное или даже смертельное поражение электрическим током, если оператор войдет в токопроводящий контакт с ванной.

Секции охлаждения змеевика в верхней и нижней части печи со стальным кожухом служат для поддержания однородной температуры огнеупора по всей печи для максимального увеличения срока службы футеровки. В печах со стальным кожухом Inductotherm эти змеевики электрически изолированы от активной катушки, главным образом, чтобы изолировать активную катушку от утечки на землю в верхнюю и нижнюю части печи.Если металлическое ребро достигает охлаждающего змеевика, металл просто замерзает, не повреждая змеевики. Система обнаружения заземления и утечек также определяет проникновение металла в охлаждающие секции, поддерживая изоляцию по переменному току этих охлаждающих секций от активной катушки. Низкое постоянное напряжение, подаваемое на охлаждающие катушки, будет генерировать чрезвычайно низкий ток, до 150 миллиампер, только при обнаружении замыкания на землю. В отличие от систем, в которых секции охлаждающей катушки напрямую подключаются к активной катушке для защиты от замыкания на землю, этот низкий ток не представляет опасности для катушки.Это позволяет избежать опасности того, что сильный ток короткого замыкания может расплавить отверстие в трубке, используемой для охлаждающих змеевиков.

Запрещается эксплуатировать вашу печь без сердечника без полностью работающей системы заземления и обнаружения утечек, включая надежно заземленный датчик утечки на землю. Зонд утечки на землю может не потребоваться в съемных тигельных печах и в системах отопления. В качестве обычной меры предосторожности необходимо всегда отключать питание печи во время шлаковки, отбора проб и измерения температуры.

Датчики утечки на землю работают вместе с модулем детектора заземления, установленным внутри или снаружи источника питания. Электрическая схема в модуле детектора заземления постоянно контролирует электрическую целостность систем. Этот модуль отключает питание печи при обнаружении ненадлежащего заземления в источнике питания, шине или индукционной катушке. Это очень важно для безопасности печи. Если огнеупорная футеровка печи или тигель потрескается или выходит из строя и часть металлической ванны касается змеевика печи под напряжением, в змеевике может образоваться дуга и разрыв.Это может привести к попаданию воды в ванну, что приведет к извержению металла или взрыву. Обе части системы, датчик утечки на землю и датчик заземления, должны функционировать должным образом для безопасной плавки.

Чтобы датчики утечки на землю работали должным образом в печи с утрамбованной футеровкой, при установке футеровки необходимо соблюдать осторожность, чтобы провода зонда утечки на землю соприкасались с формой футеровки. Важно, чтобы провода датчика утечки на землю оставались открытыми, что позволяло контактировать с загрузкой печи.Если проволока слишком короткая, к существующей проволоке необходимо приварить дополнительные отрезки проволоки из нержавеющей стали 304, чтобы продлить проволоку в загружаемый материал или войти в контакт с проводящим тиглем.

Важно ежедневно проверять датчики утечки на землю вашей печи, особенно в печах с утрамбованной футеровкой и печах с токопроводящими тиглями. Зонды могут быть закрыты во время неправильной замены футеровки печи, могут сгореть, могут быть изолированы шлаком или иным образом не могут обеспечить надежное электрическое заземление.Эту проверку можно выполнить с помощью устройства для проверки датчика утечки на землю для проверки заземления вашей печи. Отсутствие гарантии того, что провода датчика утечки на землю обеспечивают надежное заземление, приведет к потере защиты оператора и печи, обеспечиваемой системой обнаружения заземления и утечки.

Цепь датчика заземления вашей системы плавления также должна проверяться ежедневно. В типичной системе это делается путем нажатия кнопки тестирования на детекторе, которая на короткое время имитирует фактическое замыкание на землю.Обратитесь к руководству пользователя вашего источника питания для правильного использования кнопки тестирования. Из-за важных функций безопасности, которые системы заземления и обнаружения утечек имеют в индукционных плавильных печах без сердечника и выдерживающих печах, ваша печь не должна эксплуатироваться без полностью функциональной системы заземления и обнаружения утечек.

В случае замыкания на землю плавильную площадку вокруг печи необходимо немедленно очистить от всего персонала. Это сделано для снижения риска травмирования персонала в случае извержения расплавленного металла.По прошествии разумного периода времени, если нет признаков надвигающегося извержения (т. Е. Грохочущих звуков, вибрации), квалифицированный и обученный обслуживающий персонал, носящий соответствующие СИЗ для оцененной опасности, может осторожно приступить к устранению причины отключения при замыкании на землю. . При определении разумного периода времени необходимо учитывать мощность печи. В случае сомнений держите персонал подальше от печи до полного затвердевания металлической шихты.

Независимый течеискатель расплавленного металла может использоваться в определенных приложениях для обнаружения присутствия расплавленного металла вблизи змеевика.Система включает в себя серию сетчатых панелей, которые размещаются на цементном растворе змеевика и покрывают внутренний диаметр змеевика печи. Аналогичный метод используется для расширения обнаружения утечки расплавленного металла, включая дно печи. В случае попадания расплавленного металла на панель раздастся звуковой сигнал. Независимая система течеискателя расплавленного металла не заменяет систему детектора заземления и утечки.

Не эксплуатируйте оборудование, если металлическая шихта или ванна расплава в печи не заземлены через провода зонда заземления.Несоблюдение требований к контакту проводов заземляющего зонда с шихтой или расплавленной ванной может привести к возникновению высокого напряжения на ванне во время работы. Это может привести к серьезным травмам или смерти в результате поражения электрическим током или выброса расплавленного металла.

Вывод

Хотя невозможно полностью исключить риск плавления металла, можно сделать плавильный цех безаварийным рабочим местом. Для достижения этой цели требуется партнерство между руководителями литейного производства, поставщиками, которые оборудуют плавильный цех, и операторами оборудования.Он требует, чтобы руководство сделало безопасность ключевой корпоративной ценностью и сообщило об этом операторам, выбрав самое безопасное доступное оборудование и приложив все возможные усилия для обеспечения того, чтобы рабочие были проинструктированы по его правильному использованию. И операторы, и обслуживающий персонал должны ознакомиться с оборудованием и его работой, прочитав и усвоив руководства по оборудованию. Раздел 1910.132 (Общие требования) OSHA по личным средствам защиты требует со стороны работодателя, чтобы была проведена оценка опасностей на рабочем месте, определяющая надлежащие СИЗ для каждого такого сотрудника, а также требуется раздел 1910.132 (f): «Работодатель должен обеспечить обучение каждого сотрудника, который в соответствии с настоящим разделом должен пользоваться СИЗ».

Операторы систем плавления, выдержки и разливки, а также обслуживающий персонал должны знать, как безопасно эксплуатировать и обслуживать свое оборудование. Они также должны уметь распознавать предупреждающие признаки потенциально опасной ситуации и уметь реагировать, чтобы предотвратить или контролировать необычные проблемы, такие как перемычки или аварийные ситуации. Формальное обучение и переподготовка персонала по вышеперечисленным вопросам является ключом к обеспечению безопасных условий труда.

Использование автоматизированного оборудования, такого как дистанционная загрузка, предварительный нагрев / сушка, компьютеризированный мониторинг и контроль плавления, повышает безопасность оператора за счет удаления оператора от печи. Использование передовых автоматизированных систем ухода за печами, в которых используются промышленные роботы для измерения температуры, отбора проб металла, шлаковки и т. Д., Значительно повышает безопасность оператора, поскольку он дистанцируется от операций по плавке.

Независимо от того, насколько тщательно изготовлено оборудование, обучены рабочие или соблюдаются процедуры, возможность несчастного случая всегда присутствует в любом месте плавления металла.

Эмад Табатабаи — технический директор Inductotherm Corp. Роберт С. Тернер, P.E., главный инженер Inductotherm Corp.

Industrial Metal Trio Shares Видео «Расплавленная база»; Новый полнометражный фильм Machine Violence выйдет 25 сентября на лейбле Relapse Records — Earsplit Compound

Фото Кили Кеннеди

Arizona REALIZE транслирует Godflesh, Nailbomb и Meathook Seed с их полноформатной версией второкурсника Machine Violence , воплощающей абразивный и сверхагрессивный подход к индустриальному металлу.В преддверии релиза альбома 25 сентября на лейбле Relapse Records сегодня группа представляет видео-аккомпанемент к треку Melted Base.

Посмотреть «расплавленную базу» REALIZE в ЭТОМ МЕСТЕ.

Посмотреть ранее выпущенные видео группы на «Disappear» ЗДЕСЬ и «Slag Pile» можно ЗДЕСЬ.

Machine Violence будет выпущен на CD, LP и в цифровом формате. Физические предзаказы доступны ЗДЕСЬ, а цифровые услуги загрузки / потоковой передачи ЗДЕСЬ.

REALIZE с участием Кайла Кеннеди (Sex Prisoner), Мэтта Андервуда (Sex Prisoner) и Мэтта Муттерперла (North and Languish) объединяет сокрушительные металлические риффы с драйвовыми, но зачастую неортодоксальными индустриальными ритмами и диссонирующим шумом.

Темп Machine Violence неумолим повсюду. REALIZE затрагивает такие острые темы, как изоляция, измененная реальность, симуляции и беспокойство, черпая вдохновение у таких писателей-фантастов, как Филипп К. Дик и Фредерик Пол.Новое определение «тяжелого»: такие треки, как «Disappear» и «Slag Pile», показывают, что группа выпускает угрожающие риффы против агрессивного вокала, в то время как «Alone Against Flames» и «Melted Base» сразу же бьют слушателя быстрее. темп и хардкорное чванство.

Придерживаясь старого школьного подхода к письму и записи, REALIZE и Machine Violence отражают прогрессирующую конвергенцию органической жизни и машин. В процессе записи не использовались усилители или барабаны; вокал, гитара и бас использовали компьютеризированные усилители и модуляцию эффектов, а барабаны были запрограммированы на машине Alesis.С Machine Violence, REALIZE прыгает вперед и демонстрирует индустриальный металл во всей его свирепости и бескомпромиссности!

http://realizeindustrial.bandcamp.com
http://www.instagram.com/realizeindustrialmetal
http://www.relapse.com
http://www.facebook.com/RelapseRecords
http: // www .twitter.com / RelapseRecords
http://www.instagram.com/relapserecords

Видео галерея

The Следующие видео были подготовлены инженерами по компонентам из НАСА. Goddard Space Flight Center, NASA Shuttle Logistics Depot и другие организации, как уже отмечалось, для документирования различных аспектов металла (e.г., жесть и цинк) усы.

Видео #	Тема	Дата производства	Описание
16	Смерть оловянного уса: брызги олова на серебре	2012 Центр перспективных транспортных средств и Электроника для экстремальных условий окружающей среды (CAVE3) Обернский университет	На видео показана поверхность с усами олова (~ 0.2 микрон толстый Sn на системе Ag), который нагревается линейно (~ 1C / s) из помещения температура выше точки плавления олова, регистрируемая в реальном времени с помощью растровый электронный микроскоп. Из оловянного уса ранее истощился жидкий металл. олово, и то, что осталось, — это пустой экзоскелет из оксида олова (SnOx). Наблюдаемое движение связано с взаимодействие электронного луча с экзоскелетом.
15	Слив Оловянные усы: брызги олова на серебре	2012 Центр перспективных транспортных средств и Электроника для экстремальных условий окружающей среды (CAVE3) Обернский университет	На видео показана поверхность с усами олова (~ 0.2 микрон толстый Sn на системе Ag), который нагревается линейно (~ 1C / s) из помещения температура выше точки плавления олова, регистрируемая в реальном времени с помощью растровый электронный микроскоп. У многих усов вал усов движется и изгибается. поскольку теперь жидкий металлический Sn стекает. Остающийся экзоскелет из оксида Sn (температура плавления > 1000C) сглаживается и часто образует сферическую массу с электронами. лучевое отопление.
14	Поиск и устранение неисправностей Подсказки: Сравнение методов измерения сопротивления металлических усов	Сентябрь 2011	Видео показывает, как оксидные пленки образуются на металлические усы могут затруднить измерение сопротивления усов из-за повышенное напряжение, необходимое для первого пробоя гальванической развязки. оксидная пленка до того, как ток будет протекать через вискер, чтобы позволить измерение сопротивление.«Последовательный резистор» используется при измерении цепь для ограничения тока, протекающего через ус, когда оксидная пленка ломается, иначе усы могут расплавиться. Видео сравнивает обычный мультиметр в Режим измерения сопротивления в сравнении с регулируемым источником питания для измерения сопротивления усов.
13	Плавка Вискер для олова с использованием вольт / омметра для измерения сопротивления	Апрель 2012	Видео демонстрирует, что мультиметр (вольт / омметр) в РЕЖИМЕ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ может подавать напряжение, достаточное для растопите оловянный ус, таким образом удалив следы усов как возможного корня причина электрических неисправностей
12	Оптический Микроскопия разъема D-Sub с оловянными усами: Расширенная версия Видео от июля 2006 г.	Апрель 2012	Видео демонстрация воздействия освещения и угла обзора при использовании оптических микроскопия для обнаружения усов олова на корпусе разъема Dsub. Как представленный Л. Панащенко на симпозиуме IPC Tin Whisker Symposium 2012 (Даллас, TX)
11	цинк Вискеры на горячеоцинкованной (HDG) стали и изгиб усов из-за Электростатическое притяжение	Сентябрь 2007 г.	Видео иллюстрирует Покрытия HDG не защищены от образования усов.Также иллюстрирует изгиб / изгибание усов в присутствии электрических полей
10	NASA Shuttle Logistics Depot-Tin Whisker Видео	Апрель 2007 г.	Детализация видео усилия NSLD в борьбе с массовым заражением оловянными усами в космическом шаттле НАСА ящики авионики
9	Укротитель для жести Заражение на луженых направляющих для карт (~ 5 МБ)	Ноябрь 2006 г.	Видео с демонстрацией крайнее заражение оловянными усами на луженых направляющих для карточек
8	D-Sub Разъемы с оловянными усами (~ 5 Мбайт)	Июль 2006 г.	Видео с изображением олова усы, растущие на корпусе разъема D-Sub
7	Трансформатор Банки с оловянными усами (~ 5 МБ)	Июль 2006 г.	Видео с изображением олова бакенбарды, растущие из луженых банок-трансформеров
6	РФ Корпуса с оловянными усами и рыхлыми усами (~ 5 Мбайт)	Январь 2007 г.	Видео с изображением олова усы на корпусе RF, которые создавали проблемы с полем для анонимного источник.
5	Электромагнитный Реле с оловянными усами (~ 11 Мбайт) (дата выпуска 1993 г.) Дата проверки 2006 г.)	15 июня 2006 г.	Видео показывает длинный усы олова на электромагнитном реле 1993 г. выпуска, проверено в 2006 г.
4	Терминал Бобышки с металлическими усами (~ 5 Мбайт)	26 мая 2006 г.	Видео показывает металл усы на клеммах
3	Олово Усы на переменном конденсаторе — 1960 Grundig Radio (~ 5 Мбайт)	Апрель 2006 г.	Видео шоу чрезвычайно плотный рост усов олова на конденсаторе переменной емкости внутри старинного радио тюнера 1960 года.Самый длинный ус на видео ~ 8 мм. видео подчеркивает исключительную гибкость длинных тонких усов.
2	Кинетика роста усов олова Формат MPG (11 МБ)	5 ноября 2002 г.	Демонстрирует процесс роста оловянного уса за период ~ 1.5 месяцев
1	оловянный ус Движение из-за слабых потоков воздуха	5 ноября 2002 г.	Демонстрирует, как некоторые усы олова ведут себя под воздействием незначительных воздушных потоков. Эти усы были обнаружены внутри электромагнитных реле, Спецификации закупок запрещали использование чистого лужения, но отделка Тем не менее, БЫЛО ЧИСТОЕ ОЛОВО.
	Программное обеспечение RealPlayer TM рекомендуется для просмотра файлов формата «RealPlayer». Бесплатно доступна загрузка.
	Выберите «полный экран» возможность просмотра из используемого программного обеспечения
	Некоторые из этих видеофайлов очень большой.Если скорость вашего интернет-соединения низкая, рекомендуется загрузите файл на свой жесткий диск, а затем просмотрите сохраненный файл. чем смотреть как потоковое видео в Интернете.
	Примечание: качество видео изображение может зависеть от графических возможностей вашего компьютера

Что такое металлические сплавы? | MATSE 81: Материалы в современном мире

Щелкните здесь, чтобы просмотреть стенограмму видеоролика «Свойства вещества: сплавы и их свойства».

В этом видео мы видим, как различные металлы соединяются вместе, образуя сплавы, которые по-прежнему сохраняют металлические свойства исходных металлов, но обычно более прочные. Типичным примером атомов металлов является то, что их внешние оболочки имеют всего несколько электронов. Это означает, что даже когда они связываются, в этой валентной оболочке всегда остается место для большего количества электронов. Каждый атом металла может связываться с 12 другими атомами в плотноупакованной решетке. Посмотрите на красный атом. Он окружен шестью в своей плоскости, тремя сверху и тремя снизу.

Возможны и менее компактные кристаллические структуры. Например, это расположение, где каждый атом связан с восемью другими. Поскольку электронов все еще недостаточно, чтобы завершить внешнюю оболочку любого из атомов, электроны могут легко перемещаться от одного атома к другому, делая металлы хорошими проводниками как электричества, так и тепла. А поскольку электроны не локализованы в фиксированных связях, атомы могут скользить мимо друг друга, делая их пластичными, позволяя металлу изменять форму.Это также означает, что когда вы пытаетесь взаимодействовать с металлами вместе, атомы обычно просто смешиваются в решетке, образуя металлические связи друг с другом, без фиксированных пропорций и случайным образом распределенных. Эти структуры называются сплавами. Сравните это с соединениями между металлами и неметаллами или между неметаллическими элементами, где пропорции каждого элемента фиксированы.

Самым древним примером сплава, возможно, является то, как бронза пришла на смену меди в древних человеческих сообществах Европы около 6000 лет назад.В конце каменного века топоры стали делать из чистой меди, но они были довольно мягкими. Когда для изготовления бронзы добавлялось небольшое количество олова, получался топор, который был вдвое тяжелее и хорошо работал. Наступил бронзовый век. Атомы в металлической решетке удерживаются ненаправленными связями, своего рода морем свободных электронов, как мы уже говорили, позволяя атомам скользить мимо друг друга, все еще соприкасаясь, что делает металлы относительно легко плавящимися и изгибающимися, но трудно испаряемыми. Когда металлы меняют форму, атомы фактически скользят друг по другу вот так.Однако этот процесс происходит не сразу, а постепенно, как если бы вы пытались сдвинуть ковер, вставив в него камень.

Вот как это происходит в металле. Вы видите, как скольжение легко перемещается по одному атому за раз, когда в решетке есть дислокация. Именно это легкое движение атомов в кристаллической решетке делает самый чистый металл мягким. Теперь поместите в решетку атом большего или меньшего размера, и это легкое движение дислокации будет заблокировано. Посмотрите, как более крупный атом стабилизирует дислокацию, которая не продвинется дальше, если вы не приложите большую силу, что означает, что сплав сложнее согнуть.

В заключение рассмотрим некоторые известные сплавы. Бронза, три четверти меди, четверть олова, для скульптур, лодочного оборудования, винтов и решеток. Латунь 70 процентов меди, 30 процентов цинка. Музыкальные инструменты, монеты, дверные молотки. Углеродистая сталь 99 процентов железа и до одного процента углерода. Строительные конструкции, инструменты, кузова автомобилей, рельсы для машин и т. Д. Нержавеющая сталь с содержанием хрома около 18 процентов и никеля. Используется для посуды, кухонной посуды, хирургических инструментов и т. Д.Алюминиевые сплавы для самолетов содержат несколько процентов меди или других металлов. Амальгама — это ртуть с серебром и другими металлами. Когда-то использовался для пломбирования зубов. Свинцовый припой и олово для соединения электрических проводов и компонентов. Очень легко плавится. Золото обычно представляет собой сплав, содержащий другой металл, например серебро, для повышения твердости. Количество каратов k определяет, сколько массовых частей чистого золота содержится в 24 частях сплава.

Соседи округа Мэдисон обеспокоены предлагаемым заводом по плавке металла

Это заархивированная статья, и информация в статье может быть устаревшей.Посмотрите на отметку времени в истории, чтобы узнать, когда она в последний раз обновлялась.

MADISON COUNTY, Ind. — Предлагаемый проект в округе Мэдисон вызывает вопросы у членов сообщества.

Местные жители говорят, что Newco Metals хочет построить плавильный завод в Ингаллсе, недалеко от I-69 и State Road 13. Однако компания заявляет, что это неправда, и опубликовала заявление по этому поводу.

«Я забочусь о своих семьях, друзьях и наших сообществах. Есть риски для здоровья, риски выбросов, есть риски стоимости имущества », — сказал обеспокоенный местный житель Адам Трумэн.

Проект «Элемент 13» обеспокоил Трумэна и тысячи других.

Трумэн живет всего в нескольких милях от места будущего проекта Newco Metal.

Признаки оппозиции появились в Ингаллсе и окружающих сообществах, но президент и главный исполнительный директор Newco Metal считает, что противостояние проистекает из дезинформации.

Люди называют новый проект плавильным заводом, но генеральный директор говорит, что это неправда.

«Не будет больших дымовых труб из дыма, поднимающегося по воздуху, или частиц, летящих в воздухе», — сказал Крис Расмуссен.

Разрешение Министерства охраны окружающей среды штата Индиана классифицирует проект Newco Element 13 как вторичную плавку и рафинирование цветных металлов, но Расмуссен говорит, что это плавильный завод.

«Насколько мы понимаем, этот термин использовался еще в 2016 году, который также включает в себя печь для переплава цветных металлов, которая сейчас, как мы понимаем, называется переплавкой», — сказал Расмуссен.

Newco заявляет, что новый проект стоимостью 14 миллионов долларов принесет 26 новостных рабочих мест.

Расмуссен говорит, что заинтересованные члены сообщества могут прийти к ним в офис и поговорить с ним о своих проблемах, но некоторые в этом районе хотят, чтобы завод был построен подальше.

«Это должно быть далеко-далеко от жилых массивов и школ. Есть такие места, где есть промышленные зоны. Его нужно строить там, не нужно строить здесь », — сказал Трумэн.

Совет по апелляциям на зонирование Ingalls намечено провести голосование по проекту 21 октября.

Newco Metals отправила FOX59 список полученных вопросов и ответила на них:

Местное владение — Мы гордимся тем, что предприятие находится в местной семейной собственности и работает уже 33 года.Нет никого из «сотен и сотен» миль отсюда, кто является частью Newco Metals или Element 13. Мы живем прямо здесь, в Центральной Индиане, мы растим наших детей прямо здесь, в Центральной Индиане, и мы хотим развивать наш бизнес и приносить пользу. вклад в это сообщество.

Разрешение на полеты — Наши первоначальные планы в отношении Элемента 13 и наша заявка на получение разрешения на полеты были поданы осенью 2015 года. Помимо получения необходимых разрешений от Апелляционного совета по зонированию и города Ингаллс, мы получили разрешение на полеты от Департамент управления окружающей средой штата Индиана в январе 2016 года, до того, как произошли какие-либо изменения в Агентстве по охране окружающей среды или нормативно-правовой базе.

Система с замкнутым контуром

— Современная система водяного охлаждения с замкнутым контуром, которую мы предлагаем, будет поддерживать рециркуляцию воды в системе на неограниченный срок. Сброс воды с объекта не будет, и любой сток ливневых вод в этом районе будет регулироваться так же, как сегодня, городскими властями, округом Мэдисон и штатом.

Чистый алюминий — не было бы необходимости «улавливать ожог чернил», так как мы переплавляли бы только чистый неокрашенный алюминий. Окрашенные или иным образом маркированные материалы не будут переработаны на Элементе 13.

Экологически безопасный — Как мы заявили в открытом письме, предлагаемый нами проект «Элемент 13» разработан с учетом экологической безопасности. Поэтому наше предприятие будет не плавильным заводом, а переплавкой. Вот почему вся работа будет заключаться в четырех стенах нашего здания. И именно поэтому мы обещали вам, нашим соседям, что мы не только соблюдаем все необходимые экологические нормы и требования, но и рассчитываем выйти ниже пороговых значений, установленных этими нормативными актами.Центральная Индиана — тоже наш дом, и мы никогда не сделаем ничего, чтобы подвергнуть опасности вас или кого-либо еще, кто называет это место своим домом.

Закрыть модальное окно

Предложите исправление

Предложите исправление

Обрушение 11 сентября из-за реакции металла

Норвежский металлург утверждает, что решил загадку, почему рухнули башни-близнецы в США — потому что расплавленный алюминий от самолета, упавшего на Всемирный торговый центр, вступил в реакцию с водой в зданиях, вызвав мощные взрывы.По словам Кристиана Сименсена, старшего научного сотрудника SINTEF, независимой исследовательской организации в Скандинавии, в алюминиевой промышленности зарегистрированы сотни таких взрывов. В официальном отчете не указана истинная причина, добавляет он.

Некоторые сторонники заговора указывают на мощные взрывы, которые слышались перед обрушением зданий, в качестве доказательства для подрывных зарядов. У Сименсена есть другое объяснение: когда самолет врезался в здание, он замедлил ход и волочил материал вокруг него; сталь в здании разрезала более мягкие части самолета, такие как топливный бак.«Все, что было подожжено из-за очень сильного трения», — объясняет Сименсен: «В середине у вас есть самолет, окруженный изоляционным материалом, который нагревается за счет сжигания авиационного топлива». Было 38 т топлива и 30 т алюминия. в самолете, отмечает он.

Металл самолета должен был нагреться примерно до 660 90 604 o 90 605 ° C за полчаса до часа, расплавляя алюминий. По словам Сименсена, когда температура поднималась выше 700 90 604 o 90 605 C, она становилась похожей на воду. Он считает, что температура расплава достигла 800 90 604 o 90 605 ° C, и струя расплавленного алюминия потекла через пол.Когда металл встретился с автоматическим разбрызгивателем, произошла серия сильных взрывов.

Газообразный водород также был бы выпущен под экстремальным давлением, разнося все на куски, говорит Сименсен; ржавчина была повсюду и способствовала реакции металла с водой. «Взрыв произошел под горящим полом. Вы даже можете увидеть сероватую жидкость, выходящую из окон. Это алюминиевый сплав », — поясняет он. Сименсен отмечает, что алюминий обладает невероятно высокой теплопроводностью, что позволяет металлу самолета быстро перегреваться.

Ученые из алюминиевой компании Alcoa согласились с тем, что это был взрыв алюминия с водой, говорит Сименсен, который считает, что в официальном отчете это не было из-за отсутствия соответствующих экспертов. Химик-материаловед Марк Уорд из Британского университета Бирмингема считает, что теория Сименсена выглядит разумной. «Спринклеры, распыляющие воду на расплавленный алюминий, могут создавать мелкодисперсный алюминий, который может быстро реагировать с водой», — комментирует он.

Нильс Харрит, химик из Копенгагенского университета, сомневается в официальном объяснении того, что удар самолета и пожары ослабили здание и привели к его падению; его отчет о доказательствах сноса помог разжечь теории заговора.Однако Харрит согласен с тем, что алюминий может реагировать с водой при повышенных температурах и что смеси водорода с воздухом взрывоопасны.

В письме Сименсену и его коллеге Харрит выражает разочарование в связи с распространением ненаучной информации о крахе Всемирного торгового центра и призывает к публичным слушаниям. «Необходимо учесть ряд наблюдений, прежде чем мы сможем прийти к общепринятой модели обвалов», — написал он.

Сименсен считает, что можно искать затвердевшие капли алюминия и оксида алюминия в стенах соседних зданий как свидетельство реакции алюминия с водой.В случае подобного сценария в будущем он предлагает отключить спринклерные системы и запустить ракеты с антипиреном для охлаждения алюминия.

Понимание образования шлака в чугуне — важно для экономики замкнутого цикла

Промышленный вызов

Литейное производство чугуна является важным элементом экономики замкнутого цикла, поскольку в производстве они используют в основном металлолом.

В настоящее время все большее количество стального лома состоит из оцинкованной стали или высококачественной стали, содержащей большое количество химических элементов.К сожалению, обращение с оцинкованным и высоколегированным ломом является довольно сложной задачей по двум основным причинам: выбросы раковины (Zn) во время плавления представляют собой проблему для окружающей среды и здоровья, и как хром (Cr), так и Zn оказывают пагубное воздействие на оборудование и микроструктуру (и, следовательно, на окончательные свойства компонента). Для поддержания качества и эффективности производства требуются новые литейные продукты и методы.

Исследовательский проект ACTIF получил поддержку Исследовательского совета Норвегии для решения этой проблемы.Изначально работа направлена ​​на понимание и прогнозирование образования шлака.

Что такое шлак?

Во время плавки чугуна металлолом подвергается воздействию высокой температуры и кислорода. Следовательно, оксиды образуются на поверхности в виде более или менее вязкого слоя, который можно удалить. Шлак в основном представляет собой совокупность соединений, таких как SiO2, Al2O3, Cao, FeO, MgO, MnO, но может улавливать капли чугуна. Шлак также образуется при обработке расплава и содержит сульфиды.

В металлургии чугуна контроль образования шлака имеет важное значение для достижения заданного химического состава сплава, помогая удалять примеси и защищая огнеупорную футеровку печи от чрезмерного износа.Другой аспект — также минимизировать потери в железе. Целью является получение шлака, состоящего в основном из оксидов кальция, кремния, магния и алюминия.

Наблюдения и измерения

Команда проекта установила процедуру сбора проб на заводах, чтобы собрать информацию о шлаке и понять фактор, влияющий на его образование.

Пробы шлака на двух различных стадиях процесса.

Кроме того, была протестирована видеосъемка поверхности расплава.Применяя алгоритм анализа изображения на видеокадре, была измерена скорость образования слоя шлака для различных конфигураций.

Видеозапись образования шлака от Elkem Foundry Products

Наконец, для изучения микроструктуры была использована усовершенствованная микроскопия. Это позволяет нам видеть поры (сферические белые формы), металлические фазы и фазы оксидов. Также были выполнены дополнительные химические измерения для определения типа фаз и места попадания примесей.

Изображение с помощью сканирующего электронного микроскопа и энергодисперсионная рентгеновская спектрометрия образца шлака

Термодинамическое моделирование

За прошедшие годы было собрано много информации о химических реакциях и фазах, образующихся в расплаве железа. Эта информация была проанализирована и систематизирована в базе данных термодинамики. Затем эти данные можно использовать с помощью программного обеспечения, такого как FactSage ©, где можно рассчитать условия для многофазных, многокомпонентных равновесий с широким разнообразием табличных и графических режимов вывода при большом диапазоне ограничений.В нашем случае равновесие металл / шлак / газ / твердое тело может быть точно рассчитано для наших промышленных систем. Результаты, как показано на рисунке ниже, представляют собой количественное определение различных фаз, присутствующих в шлаке.

Основным преимуществом этого подхода является возможность быстрой модификации и тестирования различных химических систем с низкими затратами по сравнению с экспериментальной работой.

Термодинамическое моделирование и прогнозируемый состав шлака

На пути к переработке вторичного сырья и экономике замкнутого цикла

Сочетание экспериментов, расширенных характеристик и термодинамического моделирования позволит консорциуму разработать новые процедуры для контроля химических элементов в расплаве железа.Целью является разработка новых продуктов, которые помогут удалить вредные элементы, повысить ценность цинка, содержащегося в ломе, и повысить производительность.