Выплавка и разливка медных лигатур

 

Лигатура медь — кремний (Сu — Si).
 
Для приготовления этой лигатуры используют индукционные и другие плавильные печи с графитовыми тиглями.
Приготовлять лигатуру Си — Siв дуговых электрических печах не рекомендуется, так как кремний вследствие относительно малой плотности всплывает на поверхность ванны, угар его при этом весьма значителен.
В качестве шихтовых материалов применяют:
медь МО, Ml, М2 и М3 (ГОСТ 859—66), а также вторичную медь соответствующего химического состава;
кремний кристаллический (ГОСТ 2169—69);
медь фосфористую всех марок (ГОСТ 4515—48); ферросилиций Си90 и Си75 (ГОСТ 1415—61).
Ферросилиций Си75 применяют при условии содержания железа в выплавляемых сплавах в пределах норм, установленных требованиями ТУ.
Все шихтовые материалы перед загрузкой в печь подогревают до 100— 150° С.
При плавке лигатуры в тигельных печах применяют только прокаленные и хорошо очищенные от остатков предыдущей плавки тигли.
При плавке в индукционных печах, если металл предыдущей плавки содержал элементы, вредные для выплавляемых сплавов, например для сплавов ЛК80-3, ЛКС80-3-3, ЛМцЗ-1 и других, то перед приготовлением лигатуры проводят промывную плавку.
Перед началом загрузки индукционную и тигельную печь тщательно очищают от остатков металла и шлака, осматривают футеровку, т. е. устанавливают готовность печи к плавке. В печь загружают медь, предназначенную для плавки. В начале плавки загружают древесный уголь. В расплавленную медь отдельными порциями вводят предварительно подогретый кремний или ферросилиций, причем после погружения каждой порции кремния или ферросилиция металл тщательно перемешивают мешалкой. При перемешивании печь выключают.
После полного растворения кремния или ферросилиция продолжается нагрев сплава в течение 5—10 мин, затем его снова перемешивают, снимают шлак и разливают лигатуру по изложницам. При плавкелигатуры в индукционных канальных печах производят промывную плавку.
 
Лигатура медь — марганец (Сu — Мn).
 
Для приготовления этой лигатуры используют индукционные, тигельные и дуговые электрические печи.
В качестве шихтовых материалов могут быть использованы:
медь, МО, M1, М2, МЗ (ГОСТ 859—66), а также вторичная медь соответствующего химического состава;
медь фосфористая всех марок (ГОСТ 4515—48);
марганец металлический марок Mpl, Мр2, МрЗ (ГОСТ 6008—51) или ферромарганец марок Мн0, Мн2 (ГОСТ 4755—70).
Марганец или ферромарганец перед загрузкой в печь измельчают (размер кусков 30—60 мм в поперечнике).
Готовый сплав тщательно перемешивают и разливают в плоские открытые чугунные изложницы.
Тигли перед плавкой тщательно просушивают, прокаливают и нагревают до температуры 600—700° С.
Если металл предыдущей плавки содержал элементы, вредные для марганцовистых латуней, алюминиевых бронз и кремнистой бронзы (например, сурьма в сурьмяно-никелевой бронзе, олово в оловянистых бронзах), то проводят предварительную промывную плавку меди.
Затем в тигель загружают медь и покрывают ее сверху прокаленным древесным углем. Плавку ведут интенсивно.
После расплавления меди ее нагревают до температуры 1200—1250° С, раскисляют фосфористой медью (в количестве 0,3—1,0% веса меди), а затем снимают шлак, вводят предварительно нагретый марганец или ферромарганец и тщательно перемешивают ванну.
После полного растворения марганца или ферромарганца ванну вновь перемешивают и продолжают нагрев металла в течение 5—10 мин. Затем снимают шлак и выдают металл на разливку. Ковш перед разливкой лигатуры нагревают до температуры 600—700° С (до вишнево-красного каления футеровки). Разливку производят в специальных плоских изложницах с большим числом пережимов, так как марганцовистая лигатура очень вязка и с трудом поддается дроблению. Предварительно подогретые до 200° С изложницы смазывают тонким слоем мазута.
Если плавку производят в индукционных печах, то при перемешивании ванны их выключают.
 
Лигатура медь — железо (Сu — Fe).
 
Для приготовления этой лигатуры можно использовать плавильные печи любого типа.
В качестве шихтовых материалов применяют: медь МО, Ml, М2, МЗ (ГОСТ 859—66); медь фосфористую всех марок (ГОСТ 4515—48); обрезки чистого мягкого железа.
Если металл предыдущей плавки содержал элементы, вредные для марганцовисто-железистых латуней и алюминиевых бронз (например, сурьма в сурьмяно-никелевой бронзе и олово в оловянистых бронзах), то для приготовления лигатуры проводят промывную плавку меди.
При расчете шихты исходят из необходимости получения 10% железа. Вместо лигатуры Сu — Feчасто используют биметалл.
Перед началом плавки тигли тщательно очищают, прокаливают и нагревают до температуры 600—700° С. На дно тигля насыпают 1—2 лопаты прокаленного древесного угля, затем загружают медь и покрывают ее слоем прокаленного древесного угля. Плавку ведут с максимальной интенсивностью. После расплавления медь нагревают до температуры 1250° С, раскисляют фосфористой медью, затем с поверхностирасплава снимают шлак.
В раскисленную медь отдельными порциями вводят железо и тщательно перемешивают металл после загрузки каждой порции. Загрузку каждой последующей порции производят после полного растворения предыдущей. Затем ванну перемешивают и продолжают нагрев сплава в течение 5—10 мин, снимают шлак и производят разливку в плоские изложницы с большим числом пережимов, так как лигатура очень вязка и с трудом поддается дроблению.
Изложницы перед разливкой и смазкой их мазутом нагревают до температуры около 200° С. Применение лигатуры допускается только после получения ее химического анализа. Перед каждым перемешиванием ванны печь включают.
 
Лигатура медь — алюминий (Сu—Аl).
 
Для приготовления этой лигатуры используют плавильные печи любого типа. Сначала загружают и расплавляют медь под слоем просушенного угля или покровного флюса (битое стекло), затем перегревают ванну до температуры 115° С и раскисляют фосфористой медью.
После тщательного перемешивания расплава вводят в два-три приема алюминий, предварительно подогретый до температуры 300—400° С, и следят за тем, чтобы не произошло падения температуры сплава (замораживания). Допускается введение в жидком виде алюминия, расплавленного предварительно в другой печи.
После введения алюминия сплав тщательно перемешивают, снимают шлак и снова перемешивают для получения однородного состава лигатуры.
Практикуется предварительное расплавление алюминия с добавлением в него мелконарубленных и подогретых  кусков меди при температуреванны 800— 850° С.
Разливку лигатуры производят после снятия шлака при температуре 750° С в горизонтальные изложницы, предварительно подогретые до 100—150° С. Лигатуру после остывания выбивают из изложниц и берут пробу для химического анализа.
 
Лигатура медь — никель (Сu—Ni).
 
Эта лигатура (ГОСТ 1067—41) предназначена для изготовления промышленных сплавов на медной и алюминиевой основе.  По химическому составу лигатуры подразделяют на следующие марки: МН15, МН18, МН25 и МНЗЗ (таблица).
Лигатуры отливают в чушки весом не более 15 кг с поперечным пережимом высотой 20—30 мм, разделяющей чушку на две части (соотношение 1:2).
При приготовлении лигатуры используют преимущественно индукционные и дуговые электрические печи. Сначала загружают и расплавляют медь под слоем просушенного угля или покровного флюса (битое стекло) и подогревают ее до температуры 1150° С, раскисляют фосфористой медью или магнием (из расчета 0,5—1 г раскислителя на 1,5 кг меди).
После введения раскислителя медь подогревают до температуры 1250—1300° С, затем небольшими порциями вводят в нее половину навески никеля. Ванну тщательно перемешивают, следя за тем, чтобы полностью растворилась каждая предыдущая порция металла. После перемешивания вводят оставшуюся часть тугоплавкого металла (небольшими порциями). Металлы, вводимые в расплавленную медь, должны быть предварительно подогреты до 100—150° С.
После растворенияникеля в меди снимают шлак и при температуре 1200° С сливают лигатуру в чугунные изложницы, предварительно подогретые до 120—150° С.
 
Химический состав лигатуры Cu-Ni в % 

 

Лигатура
Ni
Pb
Сu
Zn
Примеси (не более)
Ориентиро-
Примерное назначение
Sn
Мn
Fe
Аl
Sb
Всего примесей
МН15
12,0—18,0
1,0
Остальное
13,0
1,5
2,5
1,5
1,0
0,1
6,6
1050
Для подшихтовки при выплавке литейкой латуни
МН18
14,0—20,0
4,0-7,0
»
3,0
1,5
0,5
1,0
0,3
0,1
3,4
1170
Для арматурно-конструкционнои оло-вянноцинкосвинцовистой бронзы Бр.ОЦСН 3-7-5-1 (ГОСТ 613—65)
МН25
20,0—30,0
4,0-7,0
»
1,0
1,5
0,5
1,0
0,05
0,1
4,15
1200
Для  бронзы   марки  Бр. СН 60-2,5 (ГОСТ 493—54)
МНЗЗ
29,0—37,0
0,1
»
0,1
0,1
1,0
1,0
3,0
0,002
2,22
1250
Для      алюминиевожелезо-никелевых бронз    марок Бр. АЖН10-4-4    и Бр.АЖН 11-6-6 (ГОСТ 493-54)