Выплавка бронзы и латуни

Плавка оловянных бронз.

Плавку производят в тигельных горнах, электрических дуговых и индукционных печах.

В качестве шихтовых материалов применяют

медь М0, Ml, М2 (ГОСТ 859—66);

цинк Ц1, Ц2, Ц3 и Ц4 (ГОСТ 3640—65);

олово не ниже марки 03 (ГОСТ 860—60);

медь фосфористую всех марок (ГОСТ 4515—48);

свинец C1, С2 (ГОСТ 3778—65);

никель HIи Н2 (ГОСТ 849—70);

паспортные чушкиоловянных бронз соответствующего химического состава (ГОСТ 614—65);

оборотные отходы собственного производства гарантированного химического состава;

чушки переплава известного химического состава, полученного из стружки; олово для сплава ОЦС8-4-3 применяют только для подшихтовки паспортной чушки.

Литники и отходы собственного производства разрешается вводить в шихту в количестве не более 40%, чушки переплава из стружки- до 30%.

Все шихтовые материалы перед введением их в расплав нагревают до температуры 100—150° С.

Если в состав металла предыдущей плавки входили вредные для оловянной бронзы элементы (например, кремний в кремнистой или алюминий в алюминиевой бронзах), необходимо провести промывную плавку.

Состав шихты подбирают по таблице.

Состав шихты в %

Сплав	Sn	Zn	Pb	Ni	Сu	Всего
ОЦСНЗ-7-5-1	3,0	9,5	4,5	1,0	82,0	100
ОЦСб-6-3	5,5	7,0	3,0	—	84,5	100
ОЦ10-2	9,5	4,0	—	—	86,5	100
ОЦ10-5	9,5	—	4,0	—	86,5	100
ОЦС8-4-3	7,5	5,0	3,0	—	84,5	100

После проведения первых плавок расчет шихты корректируют. Перед загрузкой печь тщательно очищают от шлака, остатков металла и нагревают до температуры 600—700° С (до вишнево-красного каления футеровки). В печь загружают медь. Если все количество меди в печь загрузить нельзя, то оставшуюся ее часть загружают по мере расплавления предыдущей.

Никель, если он входит в состав шихты, загружают вместе с медью.

Расплав нагревают до температуры 1200° С и раскисляют фосфористой медью в количестве 0,3—1,0% веса меди (в зависимости от степени окисленности металла). Затем расплав тщательно перемешивают, удаляют шлак и в несколько приемов вводят в него отходы и чушки переплава из стружки, входящие в состав шихты. Каждую новую порцию отходов и чушки переплава из стружки вводят после расплавления предыдущей.

После расплавления отходов температуру расплава доводят до 1160— 1200° С и вводят в печь цинк, предварительно подогретый до температуры 150° С. Ванну тщательно перемешивают, вторично подогревают сплав и вводят в него предварительно подогретое олово. Свинец, если он входит в состав шихты, загружают вместе с оловом. Затем подогревают ванну до температуры 1250—1280° С, выдерживают расплав в течение 5—10 мин и берут технологическую пробу на излом. При температуре 1220—1250° С сплав выпускают в предварительно подогретый ковш. При заливке тонкостенных деталей рекомендуется добавить в ковш фосфористую медь в количестве 0,1—0,2% веса металла для увеличения его жидкотекучести.

При разливке сплава окислы и шлак придерживают у носка ковша графитовой счищалкой, чтобы не допустить их попадания в форму.

Заливку форм производят ровной струей при температурах, указанных в технологических картах.

Плавка алюминиевых бронз.

Алюминиевые бронзы можно изготовлять в индукционных и дуговых электрических печах, а также в нефтяных, газовых, коксовых печах и горнах и в графитовых тиглях.

В качестве исходных шихтовых материалов применяют:

медь М0 и М01 (ГОСТ 859—66) и медь электролитическую или полученную огневым рафинированиемM1 и М2;

марганец металлический всех марок (ГОСТ 6008—51);

мягкое железо (обрезки листов, проволоки или дробленая стружка, очищенная от масла, эмульсий и т. д.);

алюминий первичный Al, А2 и A3 (ГОСТ 11069—64 и 11070—64);

лигатуры, содержащие железо, марганец, никель и алюминий (Си—Fe, Си—Mn, Са—Niи Сu—А1) собственного производства или поставляемые извне;

медь фосфористую всех марок (ГОСТ 4515—48);

оборотные отходы литейного цеха (чистые литники, выпоры, сплески);

отходы кузнечно-прессовых цехов соответствующих марок и стружку алюминиевых бронз, получаемую после механической обработки слитков и отливок;

чушки, переплава известного химического состава, полученного из стружки.

Никель, железо и марганец рекомендуется вводить в сплав в виде лигатур: медь-железо (20—25% Fe), медь-марганец (20—25% Мп), медь-никель марки МН33 (ГОСТ 1067—41); медь-алюминий (50% Сu, 50% А1).

Допускается применение тройных лигатур, содержащих, кроме железа, марганца и никеля, до 200% А1. В исключительных случаях указанные элементы можно вводить в состав шихты в чистом виде, без лигатур.

Лигатуры можно изготовлять в тех же печах, что и алюминиевые бронзы.

Оборотные отходы литейного цеха и переплав стружки известного химического состава разрешается вводить в шихту до 30—40% ее веса.

Если в печи до приготовления алюминиевых бронз выплавляли другие сплавы, содержащие олово, свинец, кремний или цинк, то необходимо провести промывную плавку медью.

После получения химического анализа этой меди ее можно частично использовать в составе шихты при выплавке других сплавов.

Расчет шихты проводят по среднему химическому составу выплавляемого сплава в соответствии с ТУ или ГОСТами. После проведения первых плавок расчет шихты корректируется.

До начала плавки печь тщательно очищают от остатков металла и шлака и нагревают до температуры не ниже 700° С (до вишнево-красного каления футеровки).

На под печи загружают медь и железо (для сплавов Бр.АЖ9-4, Бр.АЖМц 10-3-1,5 и Бр.АЖН 10-4-4). Если все количество меди нельзя одновременно загрузить в печь, оставшуюся часть вводят по мере расплавления предыдущей.

В качестве покрытия, предохраняющего металл от окисления, рекомендуется применять хорошо просушенный древесный уголь, который засыпают после загрузки меди и добавляют в процессе плавки для того, чтобы не открывалось зеркало металла.

Вместо древесного угля применяют флюс, содержащий 90% битого стекла и 10% плавикового шпата. Расплавление шихты ведут с максимальной интенсивностью.

После расплавления около ²/₃ загруженного металла производят покачивание печи для ускорения процесса плавки и уменьшения износа футеровки.

В расплавленную и подогретую до 1200° С медь вводят фосфористую медь в количестве 0,3—1,0% (веса меди и лигатуры) в зависимости от степени окис-ленности металла.

Лигатуры вводят в следующей последовательности. При изготовлении любого сплава в последнюю очередь вводят медноалюминиевую лигатуру (или чистый алюминий), а перед ней — медножелезную или медноалюминиевожелезную лигатуру и лигатуру медь — марганец или металлический марганец.

Если никель, железо и марганец добавляют в сплав без лигатур, то последовательность их загрузки следующая: железо, марганец, никель. Чистые металлы (кроме алюминия) вводят перед лигатурами.

Все лигатуры перед применением подогревают. Возвраты и чушки переплава стружки можно загружать одновременно с медью (отдельными порциями), при этом температуру ванны доводят до 1200° С.

Алюминий, подогретый предварительно до 150° С, вводят в несколько приемов, перемешивая сплав после введения каждой порции. При повышенном содержании газов в сплаве, что определяется по технологической пробе, производят выдержку и охлаждение расплава до температуры начала кристаллизации.

Затем расплав быстро нагревают до 1200—1250° С и выпускают в нагретый ковш для разливки.

Рекомендуемые температуры разливки сплавов для Бр.АЖ9-4 и Бр.АЖМц 10-3-1,5 1100—1150° С, для Бр.АМц9-2 и Бр.АЖН10-4-4 1140—1170° С.

Если слитки отливают методом сифонного заполнения, то температуру разливки повышают на 30—50° С.

Плавка кремнистой латуни.

В качестве шихтовых материалов применяют:

чушки паспортной кремнистой латуни (ГОСТ 1020—68);

цинк Ц2, ЦЗ, Ц4 (ГОСТ 3640—65);

возврат и отходы собственного производства (брак, литники, прибыли);

переплав стружки ЛК80-ЗЛ;

медь М2, МЗ, М4 (ГОСТ 859—66);

кремний кристаллический (ГОСТ 2169—69).

Химический состав всех шихтовых материалов, поступающих на плавку, должен быть предварительно проверен. Стружку кремнистой латуни предварительно переплавляют, а ее химический состав проверяют в центральной лаборатории завода.

Состав шихты: 39% паспортной чушки, 12% переплава стружки ЛК80-ЗЛ и 49% возвратов собственного производства.

Перед началом плавки печь тщательно очищают от остатков металла предыдущей плавки. Если в печи была плавка сплавов, содержащих вредные примеси для данного сплава (например, алюминий в алюминиевой или олово в оловянной бронзах), то необходимо провести промывочную плавку.

В очищенную и разогретую до вишнево-красного каления печь загружают чушки паспортной латуни и расплавляют их. Счищают шлак и загружают отходы собственного производства и переплав стружки ЛК90-ЗЛ. После расплавления отходов сплав нагревают до температуры 1120—1150° С.

Сплав тщательно перемешивают, счищают шлак и берут технологические пробы на излом. Подшихтовку сплава по кремнию в случае необходимости производят вводом меднокремниевой лигатуры.

Излом технологической пробы должен иметь мелкокристаллическое плотное строение со светлым оттенком, угол изгиба должен быть не менее 30°.

Рекомендуемая температура заливки форм 980—1080° С, пробных фасонных образцов 1000—1020° С.