Безвозвратные потери цветных металлов

Недостаток цветных металлов для полного покрытия всех потребностей промышленности СССР, сложность извлечения из руд с относительно малым процентным содержанием в них металла делают эти металлы дефицитными и дорогими. Перед добывающей и обрабатывающей цветные металлы промышленностью, перед всеми потребителями полуфабрикатов и изделий встает очень важная задача - всесторонней экономии цветных металлов и снижения их стоимости.

Особая ответственность в этом деле ложится на литейное производство.

По зарубежным данным, при плавке в печах "Аякс - Фиатт" разных латунных сплавов, содержащих 72-57% Си, при разных вариантах плавки с разными видами шихты и поверхностной защиты металла (древесный уголь, соляной флюс, флюс с бурой)

Влияние примесей и добавок других элементов на свойства бронзы

Если в сплав со структурой однородного твердого раствора вводится новый компонент, это вызывает те или иные изменения в структуре и тесно связанные с ней изменения свойств. Ниже рассматривается влияние некоторых добавок и примесей.

Фосфор

Фосфор впервые начали вводить в бронзы во Франции в 1854 г.

Фосфор часто вводят в качестве добавки в оловянистые бронзы, но в небольших количествах, редко превышающих 1%. Эти добавки могут применяться с различной целью. Во-первых, фосфор вводят как раскислитель, восстанавливающий закись меди по формуле:

2Р + 5Сu2О = Р2О5 + 10Cu.

Но фосфор не может восстанавливать SnO2 вследствие высокой химической стойкости этого соединения. По этой причине фосфор как раскислитель при изготовлении бронз можно применять лишь в случае ведения плавки на шихте из свежих металлов, когда вначале плавится одна чистая медь. В этот период плавки в меди образуется Си2О. Перед введением в расплав Sn медь надо раскислить, для чего в расплав вводится фосфор обычно в виде лигатуры, содержащей 12-14% Р, остальное - медь. При обычной плавке медь содержит до 0,2% кислорода. Чтобы связать этот кислород и выделить его из расплава в виде Р2О5, по расчетам требуется ввести 155 г Р на 100 кг Си, если к этому прибавить не менее 20% Р на неизбежный угар его, то необходимое количество фосфора будет равно ~ 180 г. Для этого на каждые 100 кг Си надо ввести 1250 г лигатуры, содержащей - 14% Р.

Бесполезный угар фосфора при использовании его в качестве раскислителя получается наименьшим, если фосфор вводить после удаления шлака с 'поверхности расплава. Это можно объяснить тем, что плавающий поверх металла флюс или шлак затрудняет тесное соприкосновение лигатуры с металлом: последняя плавает на поверхности и это усиливает потери Р в результате его окисления и улетучивания (температура кипения фосфора 280,5° С).

В основном неметаллические включения - это оксиды доходящие до 98%, сульфиды, фосфиды, силициды, а также попадающие в расплав и задержавшиеся в нем частички огнеупорной футеровки печей, тиглей, ковшей.

Общее количество неметаллических включений в окисленной бронзе доходит до 0,4-0,5%. в раскисленной (точнее, в рафинированной) бронзе оно снижается до 0,0042%.

Есть предложение производить очистку бронзы от окисных включений пропусканием жидкого металла через раскаленный (до 800-900° С) плавленый магнезит, что позволяет почти полностью удалить из расплава относительно крупные окисные включения.

Опыты по применению магния в качестве раскислителя оловянистой бронзы (79% Си; 8,5% Zn; 9,5% Pb; 3,0% Sn) дали отрицательные результаты. Сплав содержал легкоплавкую составляющую из Mg и РЬ, вредно действующую на механические свойства.

По Хансену температура плавления Mg2Pb равна 550° С, а температура плавления эвтектик составляет примерно 475° С - Mg - Mg2Pb и около 250° С - Mg2Pb - Pb.

Ударная вязкость при наличии в структуре хотя бы незначительных количеств эвтектик не может быть удовлетворительной.

По другим данным раскисление магнием (добавка 0,05% Mg от веса плавки) латуней и литейных бессвинцовистых бронз значительно улучшает механические свойства (сплав раскисляется, газонасыщенность его уменьшается, улучшаются показатели о" и 6).

Мюллер, изучая влияния присадок к меднооловянистым бронзам, сделал следующие выводы:

1) усадка бронз может быть уменьшена в результате присадки цинка;

2) присадки Со, Al, Fe, Ni увеличивают усадку;

3) присадки Со, Ni, Мп несколько увеличивают прочность бронзы;

4) присадки Sb и Zn понижают прочность оловянистой бронзы;

5) обрабатываемость резанием бронзы с присадками Sb, Pb улучшается, а с присадками Ni и Мп затрудняется.

Имеются данные Роаста о том, что в многосвинцовистых бронзах (например, 70% Си; 6% Sn; 3% Zn; 21% Pb) даже малейшие содержания А1 и Si делают бронзу совершенно непригодной к употреблению.

Для улучшения структуры слитка (измельчения зерна) и придания большей однородности и обрабатываемости давлением