Tehnik-ast.ru

Электро Техник
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как расплавить алюминий дома

Как расплавить алюминий дома?

Алюминиевые и дюралевые отходы нетрудно расплавить буквально в домашних условиях. И для этого не нужно строить доменные печи, создавать тягу, как это принято в соответствии со стандартными условиями.

Плавим алюминий в половнике

Автор метода плавления алюминия на газовой плите использует в качестве тигля половник из нержавейки. Температура плавления алюминия 660 градусов. Газовая плита не может обеспечить такого нагрева. Сначала, в течение 15-ти минут тигль с содержимым прогревается, затем включается газовая горелка, которая обеспечивает температуру, нужную для плавления алюминия. Готовые плавильные печи в этом магазине.

Внимание! Не используйте такой неустойчивый тигль, как на этом видео. Используйте обязательно вытяжку, оставляйте открытой форточку и не работайте дома с расплавленным алюминием часто.

Что можно сделать, используя подобные плавильные печи? Например, как в другой статье на нашем сайте, можно изготовить алюминиевую модель оружия. Для этого нужен пенопласт, песок и плавильня. Кстати, в статье есть также ссылка на аналог плавильни, которая представлена здесь.

Как плавить алюминий в условиях выживания

Навыки выживания у вас под рукой становятся невероятно бесценными! Одним из умений, которые в последние годы, к сожалению, оказались на обочине, является искусство кузнечного дела. Знать, как расплавить алюминий, является важным навыком выживания, который нужно освоить. Вы не можете довериться, что в неопределенном будущем кто-то сделает это за вас… вы должны знать, как создавать свои собственные материалы.

Вот как расплавить алюминий на заднем дворе.

Задний двор. Кузнечное дело: как расплавить алюминий

Термин «выживание DIY» можно легко понять, если принять его буквально. Это просто означает, что вы можете делать большинство вещей самостоятельно.

Наличие собственного тигля позволит вам создать мелкую металлообрабатывающую промышленность на заднем дворе (или бомбоубежище). Алюминиевые сплавы могут быть трудно изготовить сами по себе. Но наличие стопки слитков, изготовленных из расплавленного алюминия, может предоставить вам большое количество сырья для сборки инструментов.

К счастью, с небольшим количеством времени, усилий и несколькими предметами домашнего обихода вы можете построить свой собственный! Перед началом таяния вам нужно произвести литейный завод. С вашим собственным литейным цехом вы можете расплавить металлы, такие как алюминий, и переделать их в нужные вам инструменты. У нас есть пошаговые инструкции о том, как создать собственный мини-литейный цех и как расплавить алюминий.

Ознакомьтесь с приведенным ниже видеоуроком, чтобы узнать, как:


Как только вы создадите эту плавильню, вы можете делать с ней всевозможные вещи! Посмотрите на это короткое учебное видео ниже, которое показывает, как превратить алюминиевый лом в «кексы». В основном, кексы изготовлены из расплавленного алюминия. После таяния ваших алюминиевых банок вы можете превратить их в множество отличных вещей, которые можно использовать для целей выживания.

Предупреждение: этот литейщик может достигать температур более 1200 градусов по Фаренгейту! Перед тем, как попытаться использовать литейный завод, обязательно используйте все необходимое оборудование для обеспечения безопасности.

Как расплавить дома алюминиевые банки

Алюминий является обычным и полезным металлом, известным своей коррозионной стойкостью, ковкостью и легким весом. Это достаточно безопасно для использования для пищи и при контакте с кожей. Гораздо проще перерабатывать этот металл, чем очищать его от руды.

Вы можете расплавить старые алюминиевые банки, чтобы получить алюминий. Налейте металл в подходящую форму для изготовления ювелирных изделий, посуды, украшений, скульптур или другого проекта по металлообработке. Это отличное введение в домашнюю переработку.

Материалы для плавки алюминиевых банок

Плавильные банки не сложны, но это проект для взрослых, потому что задействованы высокие температуры. Вы захотите работать в чистом, хорошо проветриваемом помещении. Нет необходимости чистить банки перед их таянием, поскольку органические вещества (пластиковое покрытие, остаточная сода и т.д.) Будут гореть во время процесса.

алюминиевые банки;
небольшая печь электрической печи (или другой источник тепла, который достигает соответствующей температуры, такой как пропановая горелка);
стальной тигель (или другой металл с температурой плавления намного выше, чем алюминий, но ниже, чем ваша печь), может быть прочной чашей из нержавеющей стали или чугунной сковородкой);
термостойкие перчатки;
металлические щипцы;
формы, в которые вы будете наливать алюминий (сталь, железо и т. д. — быть творческими);

Плавление алюминия

Первый шаг, который вы хотите предпринять, — это раздавить банки, чтобы вы могли загружать как можно больше в тигель. Вы получите около 1 фунта алюминия на каждые 40 банок. Загрузите свои банки в контейнер, который вы используете в качестве тигля, и поместите тигель в печь. Закройте крышку.
Запустите печь или печь до 1220 ° F. Это точка плавления алюминия (660,32 ° C, 1220,58 ° F), но ниже температуры плавления стали. Алюминий будет таять почти сразу после достижения этой температуры. Дайте полминуты или около того при этой температуре, чтобы убедиться, что алюминий расплавлен.
Наденьте защитные очки и жаропрочные перчатки. Вы должны носить рубашку с длинными рукавами, длинные брюки и покрытые носками туфли при работе с чрезвычайно горячими (или холодными) материалами.
Откройте печь. Используйте щипцы для медленного и осторожного удаления тигля. Не кладите руку в печь! Это хорошая идея, чтобы выровнять путь от печи до пресс-формы с помощью металлической сковороды или фольги, чтобы помочь в очистке от разливов.
Вылейте жидкий алюминий в форму. Алюминий может затвердеть самостоятельно. При желании вы можете поместить пресс-форму в ведро с холодной водой через несколько минут. Если вы это сделаете, будьте осторожны, так как будет произведен пар.
В вашем тигле может быть какой-то остаточный материал. Вы можете выбить отбросы из тигля, хлопнув его вверх дном на твердую поверхность, такую ​​как бетон. Вы можете использовать тот же процесс, чтобы выбить алюминий из пресс-форм. Если у вас возникли проблемы, измените температуру пресс-формы. Алюминий и плесень (это другая мета) будут иметь разный коэффициент расширения, который вы можете использовать в своих интересах при освобождении одного металла от другого.
Не забудьте выключить печь или печь, когда закончите. Переработка не имеет большого смысла, если вы тратите энергию, не так ли?

Читайте так же:
В каких единицах измеряется метрическая резьба

Как самому закалить металл в домашних условиях

Термообработка металлов – это один из основных способов улучшения их механических и физико-химических характеристик: твердости, прочности и других.

Одним из видов термообработки является закалка. Она успешно применялась человеком кустарным способом еще с давних времен. В Средневековье этот способ термической обработки использовали, чтобы улучшить прочность и твердость металлических предметов быта: топоров, серпов, пил, ножей, а также боевого оружия в виде копий, сабель и других.

И сейчас используют такой способ улучшения характеристик металла, не только в промышленных масштабах, но и в домашних условиях, в основном для закалки металлических предметов быта.

Что такое закалка металлов и ее виды

Под закалкой понимают вид термообработки металла, состоящий из его нагрева до температуры, при достижении которой наступает изменение структуры кристаллической решетки (полиморфное превращение) и дальнейшего ускоренного охлаждения в воде или масляной среде. Целью такой термообработки является повышение твердости металла.

нагрев стали

Применяется также закалка, при которой температура нагрева металла не дает состояться полиморфному превращению. В этом случае фиксируется его состояние, которое свойственно металлу при температуре нагрева. Это состояние называют пересыщенным твердым раствором.

Технологию закалки с полиморфным превращением используют в основном для изделий из стальных сплавов. Цветные металлы подвергают закалке без достижения полиморфного изменения.

После такой обработки стальные сплавы становятся тверже, но при этом они приобретают повышенную хрупкость, теряя пластичность.

Чтобы снизить нежелательную хрупкость после нагрева с полиморфным изменением, применяется термообработка, называемая отпуском. Она проводится при более низкой температуре с постепенным дальнейшим охлаждением металла. Таким способом снимается напряжение металла после процесса закаливания, и уменьшается его хрупкость.

При закалке без полиморфного превращения нет проблемы с излишней хрупкостью, но твердость сплава не достигает требуемого значения, поэтому при повторной термической обработке, называемой старением, ее наоборот повышают за счет распада пересыщенного твердого раствора.

Особенности закалки стали

Закаливаются в основном нержавеющие стальные изделия и сплавы, предназначенные для их изготовления. Они имеют мартенситную структуру и характеризуются повышенной твердостью, приводящей к хрупкости изделий.

фото ножей

Если провести термообработку таких изделий с нагревом до определенной температуры с последующим быстрым отпуском, то можно добиться повышения вязкости. Это позволит использовать такие изделия в различных сферах.

Виды закаливания сталей

В зависимости от предназначения нержавеющих изделий, можно провести закалу всего предмета или только той его части, которая должна быть рабочей и иметь повышенные прочностные характеристики.

Поэтому закалку нержавеющих изделий подразделяют на два способа: глобальный и локальный.

Охлаждающая среда

Достижение необходимых свойств нержавеющих материалов во многом зависит от выбора способа их охлаждения.

Разные марки нержавеющих сталей подвергаются охлаждению по-разному. Если низколегированные стали охлаждают в воде или ее растворах, то для нержавеющих сплавов для этих целей применяют масляные растворы.

масло для охлаждения

Важно: При выборе среды, в которой проводят охлаждение металла после нагрева, следует учитывать, что в воде охлаждение проходит быстрее, чем в масле! Например, вода температурой 18°C способна охладить сплав на 600°C за секунду, а масло всего на 150°C.

Для того, чтобы получить высокую твердость металла, охлаждение проводят в проточной холодной воде. Также для повышения эффекта закалки для охлаждения готовят соляной раствор, добавляя в воду около 10% поваренной соли, или используют кислотную среду, в которой не менее 10% кислоты (чаще серной).

Кроме выбора охлаждающей среды немаловажным является режим и скорость охлаждения. Скорость снижения температуры должна быть не меньше 150°C за секунду. Таким образом, за 3 секунды температура сплава должна снизиться до 300°C. Дальнейшее снижение температуры может проводиться с любой скоростью, т. к. зафиксированная в результате быстрого охлаждения структура при низких температурах уже не разрушится.

Важно: Слишком быстрое охлаждение металла приводит к его излишней хрупкости! Это следует учитывать при самостоятельной закалке.

Различают следующие способы охлаждения:

  • С использованием одной среды, когда изделие помещают в жидкость и держат там до полного охлаждения.
  • Охлаждение в двух жидких средах: масле и воде (или солевом растворе) для нержавеющих сталей. Изделия из углеродистых сталей сначала охлаждают в воде, т. к. она является быстро охлаждающей средой, а потом в масле.
  • Струйным методом, когда деталь охлаждается струей воды. Это очень удобно, когда требуется закалить определенную область изделия.
  • Методом ступенчатого охлаждения с соблюдением температурных режимов.

Температурный режим

Правильный температурный режим проведения закалки нержавеющих изделий является важным условием их качества. Для достижения хороших характеристик их равномерно прогревают до 750-850°C, а потом быстро проводят охлаждение до температуры 400-450°C.

Важно: Нагрев металла выше точки рекристаллизации приводит к крупнозернистому строению, ухудшающему его свойства: излишней хрупкости, приводящей к растрескиванию!

Для снятия напряжения после нагрева до нужной температуры упрочнения металла, иногда используют поэтапное охлаждение изделий, постепенно снижая температуру на каждом из этапов нагрева. Такая технология позволяет полностью снять внутренние напряжения и получить прочное изделие с нужной твердостью.

Читайте так же:
Культиватор для прополки сорняков

Как закалить металл в домашних условиях

Пользуясь элементарными знаниями, можно провести закалку стали в домашних условиях. Нагревание металла обычно проводят с помощью костра, муфельных электропечей или горелок с использованием газа.

Закалка топора на костре и в печи

Если требуется придать дополнительную прочность бытовым инструментам, например, сделать топор более прочным, то самый простой способ его закалки можно провести в домашних условиях.

На топорах при изготовлении ставится клеймо, по которому можно узнать марку стали. Мы рассмотрим процесс закалки на примере инструментальной стали У7.

как закалить топор дома

Выполнять технологию нужно с соблюдением следующих правил:

1. Отжиг. Перед обработкой затупить острую кромку лезвия и поместить топор в горящую кирпичную печь для нагрева. За процедурой термообработки нужно внимательно следить, чтобы не допустить перегрева (допустимый нагрев 720-780°C). Более продвинутые мастера температуру узнают по цвету каления.

цвет каления металла

А новички, температуру могут узнать с помощью магнита. Если магнит перестал приставать к металлу, значит топор нагрелся свыше 768°C (цвет красно-бордовый) и пришло время охлаждения.

проба магнитом

Кочергой придвинуть раскаленный топор к дверце печи, жар убрать вглубь, закрыть дверцу и задвижку, оставить нагретый металл в печи на 10 часов. Пусть топор постепенно остывает с печкой.

2. Закалка стали. Нагреть топор на костре, буржуйке или печи до темно-красного цвета — температура 800-830°C (магнит перестал магнитится, подождать ещё 2-3 минуты).

Закалка выполняется в подогретой воде (30°C) и масле. Опустить лезвие топора в воду на 3-4 см, интенсивно двигая его.

закалка лезвия в воде

Далее топор поместить в емкость с маслом, в случае возгорания масла нужно накрыть емкость плотной тканью. Выдерживать в масле нужно до полного остывания.

3. Отпуск лезвия топора. Отпуск уменьшает хрупкость стали и снимает внутренне напряжение. Зачистить металл наждаком, чтобы лучше различать цвета пебежалости.

цвета отпуска металла

Выдержать топор в течение 1 часа в духовке, при температуре 270-320°C. После выдержки, достать и остудить на воздухе.

Видео: термообработка топора в домашних условиях, три стадии: отжиг, закалка, отпуск.

Закаливание ножа

Самостоятельно для закалки металлов целесообразно использовать печи. Для предметов быта в виде ножей, топоров, сверл и других, наиболее подходящими являются муфельные печи небольшого размера. В них можно достичь температуры закалки намного выше, чем на костре и проще добиться равномерного прогрева металла.

Такую печь можно изготовить самостоятельно. В интернете можно найти множество простых вариантов ее конструкции. В таких печах можно разогреть металлическое изделие до 700-900°C.

устройство муфельной печи

Рассмотрим, как закалить нож из нержавейки в домашних условиях, используя муфельную электропечь. Для охлаждения вместо воды или масла используется расплавленный сургуч (можно достать в воинской части).

Последовательность процесса закалки следующая:

  • нож (без ручки, если она деревянная) кладут в холодную печь;
  • включив закрытую печь, нагревают ее вместе с ножом до получения ярко-красного цвета лезвия (800-900°C);
  • раскаленным лезвием ножа режут сургуч до 10 раз, погружаясь в него на 1,5 см;
  • процедуру повторяют до 5 раз, нагревая лезвие ножа и остужая в сургуче;
  • остатки сургуча снимают скипидаром с помощью смоченной ткани.

Процедуру лучше делать на свежем воздухе, сургуч при плавке пахнет ужасно. Также, лезвие ножа можно греть на открытом огне.

Видео: другие способы закалки ножа в домашних условиях.

Как расплавить золото в домашних условиях?

Как расплавить золото в домашних условиях

Каждого любителя драгоценных металлов интересует вопрос, как расплавить золото в домашних условиях. Существует два самых распространенных способа переплавки золота: с помощью печи и горелки.

Переплавка золота в печи

Перед началом работы необходимо знать, что температура, при которой золото начинает плавиться составляет 1065 0 C. Поэтому следует подбирать посуду и оборудование из таких материалов, которые смогут выдержать данную температуру.
Золото 585, 583, 375, 300 пробы имеют в составе повышенное количество меди. Поэтому у такого вида золота высокая температура плавления и новичкам его будет очень тяжело расплавить, для начала лучше взять золото 999 пробы. В таком металле наименьшее содержание меди, что позволяет использовать оборудование с наименьшим температурным режимом.
На ювелирных предприятиях используется специальное оборудование, которое в домашних условиях не возможно себе позволить. Поэтому можно использовать обыкновенный мангал для жарки шашлыка или печь-барбекю. При этом у них должно быть очень прочное и толстое дно и стены. После того как выбрано оборудование, встает следующий вопрос: в чем плавить золото? Удобнее всего использовать специальные глиняные или графитовые тигли — это небольшая по объёму ёмкость для работ с высокой температурой, которая чаще всего имеет форму конуса или цилиндра. Если нет данных горшков, то в чем плавить золото можно ещё? Из подручных материалов пригодится обычный клубень картофеля. Посередине делается неглубокая выемка, куда будет складываться металл. Из инструментов ещё потребуется специальные щипцы, чтобы доставать раскалённый тигль.
Сам процесс может проходить как на улице, так и в помещении. Если переплавка происходит в помещении, то необходимо позаботиться о противопожарной обстановке и соблюдать технику безопасности.
Для того чтобы сам процесс и результат был положительным, необходимо знать как плавить золото в домашних условиях в печи пошагово.

  1. Следует засыпать мангал или печь углями и разжечь их.
  2. Наполнить ёмкость золотом и специальными примесями (например, смесь буры и карбоната натрия) для очистки металла.
  3. Поставить ёмкость на угли, и изредка поддувать пламя.
  4. По окончании процесса перелить металл в желаемую форму.
  5. Закаливание полученного золота спиртом или водой.
Читайте так же:
Как подключить звонок электрический в дом

Важно помнить, что такой способ выдает хрупкое и пористое изделие. Это связано из-за взаимодействия металла с воздухом. Чтобы этого не происходило, необходимо тщательно взбалтывать или перемешивать золото перед тем, как налить его в форму и закалить.
Если же нет необходимого оборудования, то как расплавить золото в домашних условиях другим способом? Можно использовать ещё обычную микроволновую печь, которую вы используете для разогрева пищевых продуктов. Но мощность данной печи должна быть не менее 1500 Ватт и она не должна нагревать сверху. Ещё следует запомнить, что после манипуляций с плавлением золота данная техника становится непригодна для разогрева пищи. Сам процесс такой:
Берется ёмкость (тигль), которая помещается в камеру для плавления. В свою очередь, камера устанавливается в печь и выбирается необходимая температура. Затем достается емкость и золото переливается в заранее приготовленный контейнер.

Как плавить золото в домашних условиях горелкой?Как расплавить золото в домашних условиях

Если вариант плавления в мангале или микроволновой печи не подходит, то можно воспользоваться бензиновой или пропановой горелками. Газовый аппарат не подойдёт для данных целей, так как полностью испарит золото.
Бензиновую, как и пропановую горелку можно создать своими руками. Для этого понадобится:

  • Оборудование с распылителем наподобие аэрографного разбрызгивателя;
  • Емкость с герметичной крышкой;
  • Компрессор или насос;
  • Шланг и герметик;

На сегодняшний день, как расплавить золото в домашних условиях видео находится в свободном доступе в интернете. Поэтому можно наглядно посмотреть не только сам процесс, но и способы изготовления оборудования.
Независимо от вида горелки процесс плавления состоит из нескольких этапов:

  1. В самом начале проверить исправность оборудования. В бензиновой, как и в пропановой горелке центральное пламя должно быть синего цвета, а по краям желтого оттенка;
  2. Обработка ёмкости для плавления с помощью раствора буры;
  3. Помещение в тигель частицы золота и спирта. Все это поджигается до полного испарения спирта;
  4. Необходимо поставить тигель на огнеупорную подставку и начать его обжигать. При этом прогревать его необходимо аккуратно и равномерно, чтобы он не треснул;
  5. Плавление непосредственно самого золота круговыми движениями. Это необходимо для равномерного сплава;
  6. После полученного необходимого результата золото выливается в ёмкость и закаляется водой.

Прежде чем заняться плавлением золота в домашних условиях следует проконсультироваться со специалистом, или посмотреть в интернете как расплавить золото в домашних условиях видео урок.
Переплавка золота в домашних условиях это вполне осуществимая задача. Только необходимо подготовить безопасную среду и специальное оборудование для данного процесса.

Как расплавить железо в домашних условиях

Дуговая плавка металла в электрических печах является самым совершенным способом ее производства. Угар металла и, особенно, легирующих элементов при выплавке стали в электрических печах значительно меньше, чем при других способах ее производства. В электрических печах можно выплавлять стали высочайшего качества, поэтому в наше время в них выплавляют большинство марок легированных сталей.

Исходные материалы для плавки стали в электрических печах такие:

  • стальной лом,
  • чугун,
  • железная руда,
  • флюсы,
  • раскислители,
  • ферросплавы.

Основной вид сырья — это лом углеродистых и легированных сталей. Чугун составляет 5-10% всей шихты. Железную руду используют ограничено — для окисления примесей в металле. Как флюс в основных печах применяется свежее выпаленная известь, а в кислых — кварцевый песок. Раскислители и ферросплавы применяют такие же, как и при производстве стали в мартеновских печах.

Подготовительный этап перед плавлением

Крупные организации, специализирующиеся на переработке металлолома, автоматизируют процесс отбора и сортировки, что значительно ускоряет его. С этой целью используют погрузочную технику. Химический состав определяется при оценке качества и внешнего вида металлического лома, а также по факту наличия примесей легирующих и углеродных включений. Известно, что ломкость стали, при воздействии высоких или низких температур, обуславливают примеси серы, кремния или фосфора. Следовательно, их обязательно определяют, чтобы в процессе переплавки выжечь с помощью специальных присадок.

В подготовительном процессе для формирования нужной формы и размера используют следующие виды оборудования:

  • плазморез;
  • механизированные резаки;
  • шредеры для измельчения листов черного металлолома;
  • прессовочное оборудование;
  • устройство для пакетирования.



Строение электрических печей для плавки металла

Электродуговая плавка металла производится в электропечи вместимостью от 0,5 до 200 т. Разрабатываются печи на 300 и 400 т. Принципиальная схема устройства дуговой электрической печи показана на рис. 1.

Корпус печи имеет форму цилиндра со сферическим или плоским днищем. Внешне он имеет защитный кожух из стального листа толщиной 10…40 мм, внутренняя поверхность футерована основными или кислыми огнеупорами. Угольные или графитовые электроды пропускаются через отверстия в своде печи. В стенке корпуса имеется рабочее окно, через которое сливают шлак, загружают ферросплавы, отбирают пробы металла.

Применяют два типа сталеплавильных электропечей: дуговые, и индукционные высокой частоты. Дуговые печи, в которых шихтовые материалы расплавляются теплом электрической дуги, наиболее распространенные благодаря высокому коэффициенту полезного действия, возможности выплавлять в них стали различных марок, простоте строения и удобства обслуживания.

Читайте так же:
Корпус конденсатора для асинхронного двигателя

Футеруют печи основными или кислыми огнеупорными материалами. Более распространены печи с основной футеровкой, так как в них можно удалять из жидких сталей серу и фосфор. Современные электродуговые печи оборудованы специальными устройствами, чтобы подводить кислород, используемый для окисления примесей во время плавления стали.

Технология плавки стали в основной дуговой электропечи

В зависимости от состава шихты в электрических печах с основной футеровкой можно плавить сталь тремя методами:

  • с полным окислением примесей,
  • с частичным их окислением,
  • без окисления.

Расплавленный металл

К металлам относятся элементы, атомы которых имеют небольшое число сравнительно легко отделяемых валентных электронов. В твёрдых металлах между атомами возникают значительные силы взаимодействия, превращающие атомы в катионы, которые размещаются в узлах кристаллической решетки. Валентные электроны перестают принадлежать каждому атому в отдельности. Непрерывно переходя от одного атома к другому, они осуществляют связь между катионами в кристаллической решетке. Наличием таких свободных электронов объясняются специфические свойства металлов (электропроводность, теплопроводность и др.).

Жидкие металлы, не сильно перегретые выше температуры плавления, имеют примерно такую же электро- и теплопроводность, как кристаллы. Это даёт основание считать, что жидкие металлы, так же как и твёрдые представляют собой системы, состоящие из положительных ионов и свободных электронов. Однако в расплавах дальнейший порядок разрушен.

Чёрные металлы, получаемые в производственных процессах, содержат различные примеси. По форме существования в железе примеси можно разбить на следующие группы:

1. Марганец, хром, никель и др.

К этой группе относятся металлы, у которых атомные радиусы отличаются от атомного радиуса железа не более, чем на 10…15%. Они расположены с железом в одной или смежных группах периодической системы. Эти примеси обладают неограниченной растворимостью в жидком железе и высокой (часто неограниченной) в твёрдом. Они образуют с железом твёрдые растворы замещения, занимая часть узлов кристаллической решетки растворителя, и отдают свои валентные электроны, превращаясь в катионы. Поэтому считают, что в расплаве марганец, хром, никель и подобные им элементы находятся в таком же состоянии, как железо.

2. Углерод, азот, водород.

Атомы этих элементов имеют радиусы (<1 Å) значительно меньше, чем у железа (1,27 Å). При малых концентрациях они образуют с железом твёрдые растворы внедрения, размещаясь в промежутках между его атомами в кристаллической решетке. Рассматриваемые элементы с железом и другими переходными металлами образуют соединения — карбиды, нитрида, гидриды, — называемые фазами внедрения. В отличие от растворов внедрения, в которых сохраняется кристаллическая решетка металла — растворителя, фазы внедрения (соединения) приобретают иное строение.

Элементы данной группы, как в твёрдых растворах, так и в соединениях находятся в металлическом состоянии, о чем, в частности, свидетельствует высокая электропроводность фаз внедрения, такого же порядка, как у соответствующих металлов. Следовательно, и в расплавах углерод, азот и водород находятся, вероятно, в металлическом состоянии.

3. Кремний, фосфор.

Эти элементы неограниченно растворимы в жидком железе, имеют значительную растворимость в твёрдом железе ( до 19% Si

При 50 ат. % Si

и 33,3 ат. %
Р
образуются прочные соединения – силицид железа
FeSi
, и фосфид железа
Fe
2
Р
, которые сохраняются и расплаве.

4. Кислород, сера.

Обладают очень малой растворимостью в твердом железе (менее 0,01 % О

и менее 0,015 %
S
). В жидком железе кислород растворяется ограниченно (

0,23 % при 1600 ºС), сера — неограниченно. С железом эти элементы образуют прочные соединения — оксиды и сульфиды. Разница в электроотрицательности у железа и кислорода больше, чем у железа и серы. В кристаллах оксидов преобладает ионная связь, а у сульфидов повышена доля ковалентности. Растворение кислорода и серы в жидким железе тоже сопровождается значительным химическим взаимодействием. Исследования показывают, что в расплаве железа кислород и сера присутствуют в одноатомном состоянии. В расплаве железа молекулы
FeO
отсутствуют.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ РАСТВОРОВ

Вакуумно-дуговая, плазмо-дуговая и электронно-лучевая переплавка

Вакуумно-дуговую переплавку (ВДП) проводят в вакуумных дуговых печах с электродом 6, что переплавляется (рис. 4, б), при этом слиток 3 образуется, как и в охлаждаемом водой кристаллизаторе 2. В корпусе 7 печи поддерживается вакуум около 1,5 Па, что способствует качественному очищению металла от газов, а направлена кристаллизация обеспечивает удаление неметаллических примесей, образование плотной структуры и исключает образование усадочной раковины. Вместимость печей для ВДП достигает 60 т.

  • а — электрошлаковая;
  • б — вакуумно-дуговая;
  • в – плазмо-дуговая;
  • г — электронно-лучевая;
  1. — охлаждаемый водой поддон;
  2. — кристаллизатор;
  3. — слиток;
  4. — металлическая ванна;
  5. — расплавленный шлак;
  6. — заготовка (электрод);
  7. — вакуумная камера;
  8. — плазмотрон;
  9. — электронная пушка;
  10. — устройство для извлечения слитка.

Плазмо-дуговую переплавку (ПДП) применяют для производства сталей и сплавов особо высокой чистоты. Источником нагрева является плазменная дуга с температурой 10 000-15 000 °С (рис. 4, в).

Переплавка производится в вакуумных установках, подобных тем, что используются для ПДП при остаточном давлении 0,001 Па (рис. 4, г).

Руда, кокс и домна = чугун

Всем нам хорошо известно со школьной скамьи, что любой металл добывают из руды. Руда есть не что иное, как горная порода с высоким содержанием необходимого нам металла. Впрочем, в природе в чистом виде встречаются только золото и редкоземельные металлы, которые не окисляются и могут сохраняться в виде чистых металлов неограниченные промежутки времени. Все остальные металлы находятся в руде в виде различных соединений. Чаще всего это оксиды.

Читайте так же:
Как подключить вторую лампочку к выключателю

Железная руда – не исключение. Она состоит практически целиком из оксида железа Fe2O3 с добавлением посторонних примесей и пустой породы. По сути – это есть грязная ржавчина. И в чистом виде руду в доменную печь отправлять нельзя. Полученный металл будет очень низкого качества, а основным продуктом печи станет шлак.

Для того чтобы руда стала пригодной для загрузки в плавильную печь, её обогащают на горно-обогатительном комбинате. В старые времена руда была с высоким содержанием железа. На сегодняшний день мы практически вынуждены перерабатывать старые отвалы и перерабатывать руду с малым содержанием железа, что, безусловно, сказывается на стоимости стали.

При обогащении руда проходит множество стадий очистки от посторонних примесей. На выходе из цехов ГОК получаются окатыши с высоким содержанием оксида железа, готовые к загрузке в печь. Как правило, ГОК и сталелитейный комбинат находятся в одном месте, чтобы снизить затраты на транспортировку окатышей.

Второй компонент, необходимый для плавки металла – кокс, который является твердым топливом и источником моноксида углерода, посредством которого и восстанавливается железо из оксида в два этапа. Кокс – это каменный уголь, прошедший пиролиз. Изначально в качестве топлива и источника угарного газа применяли древесный уголь. Он получается путем пиролиза древесины, но древесный уголь слишком дорог и непригоден для промышленного производства металла. Хотя древесный уголь лишен посторонних примесей, которыми насыщен обычный каменный уголь. Чтобы очистить каменный уголь от газов и примесей его тоже стали подвергать пиролизу – то есть, нагреву без доступа воздуха с отводом образующихся газов. В результате получается кокс – чистое топливо, пригодное для плавки металлов. Для получения кокса подходят не все марки угля, а только так называемые коксующиеся угли. Кокс на сталелитейный завод может поступать за тысячи километров, так как практически никогда не бывает того, чтобы уголь и руда залегали в одном месте.

Третий элемент, необходимый для получения металла – доменная печь. Это грандиозное сооружение было придумано еще в 14 веке, но тогда она не имела таких размеров как сейчас. Однако принцип действия древней печи и современной одинаков – восстановление железа из оксида под действием монооксида углерода при высокой температуре.

Доменная печь может работать непрерывно сколь угодно долго. Во всяком случае, пока в неё загружают шихту и кокс, а её футеровка не нарушена настолько, что требует ремонта. Это сооружение представляет собой шахтовую печь с минимальной высотой около 35 метров, в которой имеется несколько зон. Самая нижняя зона – это горн, в котором собирается жидкий чугун, над ним расположены заплечики. Это высокотемпературная часть печи. Выше расположен распар – зона восстановления FeO, где из окиси железа под действием высокой температуры и угарного газа выделяется в виде капель жидкого металла железо и стекает в горн, где окончательно расплавляется. Ещё выше расположена зона восстановления Fe2O3– это так называемая шахта, в которой температура ниже, но под действием угарного газа происходит первый этап восстановления железа из оксида в окись. В самой верхней части доменной печи расположен колошник – устройство, в котором разделяются доменные газы и через которое загружают шихту. Загрузка шихты – смеси в определенных пропорциях руды, кокса и различных вспомогательных добавок в современных печах происходит автоматически, а раньше для этого использовался ручной труд. Важно понимать, что даже самая маленькая доменная печь вмещает не менее 300 тонн шихты. И загрузить их вручную достаточно проблематично, а ведь эту массу нужно постоянно поддерживать, чтобы печь не остывала. Современные доменные печи имеют объемы загрузки более 12 тысяч тонн. Естественно, что вручную такую массу загрузить невозможно.

В нижней части печи имеются летки для выпуска расплавленного металла и слива шлаков, а так же фурмы для подачи подогретого воздуха. Для обеспечения нормального режима работы печи воздух должен быть подогрет до температуры 1100 – 1200 градусов. При такой температуре важно, чтобы сопла фурм не повело. Для этого внутри них циркулирует охлаждающая жидкость.

Горновая часть доменной печи имеет многослойную футеровку, которая тоже охлаждается проложенным внутри контуром. А сама печь опирается на фундамент из железобетона толщиной 4 метра. Поддерживают печь в вертикальном положении стальные колонны.

По мере того как в горновой части скапливается достаточное количество жидкого металла, его сливают, выбивая пробку в летке горна. Металл отводится от печи по каналам и поступает в термостатированные емкости для дальнейшей транспортировки по технологической цепочке. Доменные шлаки могут спускать как через летку для металла, так и через специальные шлаковые летки. Шлаки в расплавленном виде вывозят на специально оборудованную площадку и там сливают. В дальнейшем шлаки перерабатывают в минеральную вату, так как они по большей части представляют собой минеральную основу.

Из доменной печи выходит чугун. Его свойства далеки от требуемых, так как он содержит слишком много углерода, вкрапления фосфора и серы. Чтобы получить из него сталь, требуется выжечь лишнее и ввести легирующие присадки. Тогда получится сталь с требуемыми характеристиками. Все это происходит в мартеновском или кислородно-конвертерном цехах.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector