7.6. Шихта и её характеристика

При плавке для получения расплава заданного химического состава используют смесь разных металлов, сплавов, которые называются шихтовыми материалами или шихтой. В состав шихты входят: первичные и вторичные материалы; специальные добавки в виде легирующих элементов, лигатур, ферросплавов. Подбор шихтовых материалов производится по принципу наличия в выбранном материале требуемых для получения сплава элементов. Первичными материалами являются продукты металлургического производства, полученные из руды и поставляемые в литейный цех обычно в чушках. Вторичные материалы – это продукция вторсырья, собственные отходы в виде бракованных отливок, литников, прибылей, стружки. Для организации плавки важными являются как химический состав шихтовых материалов, так и их температура плавления, насыпная плотность, удельная поверхность. Насыпная плотность определяет объём рабочего пространства, занимаемого шихтой в плавильном агрегате. Компоненты шихты могут иметь удельную поверхность, отличающуюся в десятки или сотни раз, что оказывает влияние на угар. Большую удельную поверхность имеют стружка, мелкий лом, которые сильно окисляются. Шихтовые материалы могут быть окислены, поражены ржавчиной, загрязнены маслом и песком. В процессе плавки окислы металлов могут сплавляться с материалами футеровочной и формовочных смесей, При этом образуются новые соединения в виде шлака, в составе которого присутствуют компоненты сплава в связанном или свободном состояниях. Это приводит в сочетании с испарением металла при плавке к потере массы расплава по сравнению с шихтой). Потери составляют до нескольких процентов, а некоторые, например, марганец угорает до 40%.

Для уточнения состава жидкого сплава используют ферросплавы, лигатуры. Ферросплавы применяют при выплавке сталей и сплавов, в которых содержание железа и углерода не имеют ограничения снизу; при этом они легче растворяются в основе сплава, чем отдельные легирующие элементы и меньше угорают. Ферросплавы содержат более 10% железа и не менее 10% легирующего или раскисляющего элемента.

При выплавке цветных металлов широко применяют двойные и тройные лигатуры, например лигатура (67% Al + 33% Cu).Это позволяет избежать перегрева основного металла и связанного с этим повышенного угара, т к.такая лигатура плавится при температуре 548 , в то время как алюминий при 660 , а медь – при 1083 . Лигатуры применяют также при выплавке сплавов с малым содержанием легирующего элемента, степень усвоения которого в сплаве незначительная.

Заключение

Процессы кристаллизации определяют первичную структуру, существенно влияющую на физико-механические и эксплуатационные свойства литых изделий.

Изучение процессов перехода металлов и сплавов из жидкого состояния в твердое в процессе охлаждения, сопровождаемое затвердеванием и кристаллизацией, является сложной задачей.

Несмотря на многоплановую работу металловедов над общей молекулярно-физической теорией кристаллизации, многие вопросы остаются недостаточно изученными. Между тем, техника требует решения задачи активных регулирования процессов кристаллизации в следующих основных направлениях.

Уточнение теории жидкого (предкристаллизационного ) состояния металлов, а также их свойств в этом состоянии – вязкости, поверхностного натяжения, диффузии и др.

Изучение свойств сплавов с широким интервалом кристаллизации в области жидко-твердого и твердо-жидкого состояний.

Изучение процессов, протекающих на поверхности растущего кристалла и в его окрестности, заполненной расплавом.

Разработка новых методов исследования процессов кристаллизации и широкое привлечение к изучению этих процессов прогрессирующих методов компьютерного моделирования.