Плавка цинковых и легкоплавких цинков.

Цинк и его сплавы легко окисляются ( (особенно в присутствии паров воды) с образованием ZnO₂ и шпинеля ZnAl₂O₄.

В цинковых сплавах могут быть включения кремнезема ( SiO₂), иногда глинозема (Al₂O₃), источником которых являются загрязненные шихтовые материалы.

Для исключения обогащения сплавов цинка железом плавку ведут в индукционных тигельных печах или канальных печах; разливку проводят из керамических тиглей. Если плавка ведется в чугунных тиглях, то их внутреннюю поверхность покрывают слоем обмазки, состоящей из каолина и жидкого стекла.

Перегрев цинковых сплавов приводит к увеличению потерь цинка и обогащению их неметаллическими включениями, а также способствует образованию столбчатой структуры (такая структура является причиной образования трещин при затрудненной садке). Следовательно, температура нагрева не должна превышать 500 ^оС.

Очистку цинковых сплавов от металлических и неметаллических примесей проводят отстаиванием, обработкой хлоридами, продувкой инертными газами, фильтрованием. Наиболее эффективным способом очистки цинковых сплавов от оксидов и интерметаллидов является фильтрование через мелкозернистые фильтры. Средний диаметр зерен магнезита 2-3 мм; толщина фильтрующего слоя 100 мм. Эффективность очистки составляет, % : по оксидным включениям до 90 и по интерметаллидным - 85. Фильтрование ведут через нагретый фильтр (~ 500 ^оС), который помещают в специальный стакан, погружаемый в раздаточную печь, или при переливе металла из печи - в ковш или изложницу. Особенно эффективно фильтрование типографического цинка перед заливкой сплава в изложницу.

Особенность плавки сплавов цинка со свинцом [0,67-1,25 % (мас. доля)] состоит в возможности ликвации свинца. Поэтому свинец вводят не в чистом виде, а в виде соединения с хлором.

Плавку сплавов на основе олова на чистых металлах можно вести без применения защитных флюсов, так как эти сплавы имеют низкую склонность к окислению и насыщению газами. Если в состав шихты входят отходы и возврат, то плавку проводят под слоем древесного угля. Перед разливкой сплав рафинируют, хлористым аммонием [ 0,1-0,15 % (мас. доля)]. Иногда применяют фильтрование.

При плавке антифрикционных сплавов на основе олова (баббитов) необходимо соблюдать определенный порядок загрузки шихты. Сначала загружают медносурьманистую лигатуру, сурьму и часть олова (около 1/3 массы шахты). Шахту покрывают слоем древесного угля, расплавляют и нагревают до 600-700 ^оС. После этого удаляют шлак и древесный уголь и в несколько приемов вводят остальное олово. Рафинируют сплав при 475-500 ^оС введением 0,1-0,15% (мас. доля) хлористого аммония или пропускают через зернистые фильтры (из магнезита, хлористого натрия и других веществ) с размером зерен 2-4 мм в поперечнике. После рафинирования сплав должен выстояться 10-120 мин, после чего сплав разливают в изложницы.

Технология плавки припоев и сплавов для литья под давлением та же, что и технология плавки антифрикционных сплавов.

Сплавы на основе свинца почти не поглощают газов. Особенностью их является склонность к ликвации поп плотности. Плавку ведут под слоем древесного угля толщиной 10-15 мм.

Для плавки свинцовосурьмянистых и свинцовосурьмянооловянных баббитов в качестве шихтовых материалов используют олово, свинец, сурьму, сурьмяный свинец, кадмий, мышьяк, лигатуры: Cu - Sb (50/% Sb); Sb - Te (30% Te); Sn - Sb - Ni (30% Sb; 10% Ni), подготовительные сплавы, полученные переплавкой отходов. Особенность плавки этих баббитов состоит в порядке загрузки шихты. Одновременно загружают тугоплавкие компоненты шихты (сурьму, лигатуры: Sn - Sb - Ni и Cu - Sb) и 10-20 % (мас. доля) легкоплавких компонентов шихты (свинца, вторичных сплавов, сурьмянистого свинца). Загруженную шихту засыпают углем, расплавляют и при 600 ^оС вводят кусковый или порошкообразный мышьяк. После этого загружают оставшуюся часть легкоплавкой шихты. Последними при 420-450 ^оС вводят кадмий, теллур и олово; выдерживают сплав 10-15 мин, перемешивают и рафинируют хлористым аммонием [0,15% (мас. доля)]. Через 10-15 мин при температуре 420-450 ^оС проводят разливку при постоянном перемешивании для получения однородных по составу слитков. При расчете шихты угар сурьмы принимают равным 7-10, а теллура 15-20% (мас. доля).

При плавке типографических сплавов в очищенный тигель загружают 3/4 свинца или типографической сыпи; расплавляют шихту, поверхность расплава покрывают древесным углем (толщина слоя 10-15 мм) и при 500-550 ^оС в расплав водят сурьму или медносурьминистую лигатуру. После растворения сурьмы добавляют оставшийся свинец. Рафинирование расплава проводят хлористым аммонием 10,1-0,3% (мас. доля) или "дразнением" куском древесины в течение 30-50 мин.

Для удаления цинка и алюминия из свинцовых сплавов их продувают водяным паром через стальные трубки при 500-550 ^оС в течении 0,5-2 ч. Железо, никель и медь удаляют введением с помощью колокольчика серы. Образующиеся при 500-600 ^оС сульфиды всплывают на поверхность ванны.

Температура сплавов в процессе плавки не должна превышать 400-450 ^оС за исключением сплавов, содержащих в составе сурьму и медносурьмянистую лигатуру

Плавка кадмия и его сплавов проходят при высоком давлении пара металла, что обуславливает большие потери металла на испарение. Пары кадмия и оксида токсичны. В связи с этим перегрев расплавов не должен превышать 550 ^оС. Кадмий в процессе плавки интенсивно окисляется. Для снижения окисления в расплав необходимо вводить небольшие добавки магния (0,05 % массы кадмия). Плавку ведут под слоем древесного угля. После расплавления кадмия в расплав вводят магний. Легирующие компоненты добавляют при 480-500 ^oС, затем счищают шлак, засыпают порцию древесного угля и после охлаждения до 370 ^оС разливают по формам.

Для плавки кадмиевых сплавов должны быть предусмотрены изолированные помещения, оборудованные эффективными вентиляционными установками для очистки воздуха от токсичных выделений.