Tavení kovu

Částice jednoho nebo více kovů přicházející k tavení se vkládají do speciálních tavicích pecí a vlivem vysoké teploty se přivádějí do tekuté homogenní hmoty, která se odlévá do forem na výrobu ingotů.

Materiál vstupující do taveniny se nazývá náboj nebo náboj. Vsázka může být ve formě čistých kovů, vadných ingotů a výrobků, šrotu, odřezků, hoblin a pilin a jiného odpadu z výroby šperků.

V závislosti na stupni a povaze znečištění je vsázkový materiál podroben různým úpravám.

Vratný odpad ze zpracování drahých kovů z jeho výroby (vtoků, odřezků, hoblin, odřezků apod.), který nevzbuzuje pochybnosti o obsahu hlavních a legujících složek, vstupuje do tavby bez předběžné přípravy.

Odpadní drahé kovy (piliny, drobné odřezky, hobliny), znečištěné během pracovního procesu, procházejí čištěním a teprve poté vstupují do procesu tavení.

Vsázkové materiály kontaminované škodlivými nečistotami (kovy, které neodpovídají složení slitiny; materiály, které negativně ovlivňují vlastnosti slitiny apod.) jsou podrobeny předběžnému tavení a následně odeslány do rafinérií nebo továren na druhotné drahé kovy.

Dávkové čištění. Odpadní drahé kovy vracející se od pracovníků (piliny, hobliny, drobné odřezky atd.) nelze než kontaminovat. Za čištění tohoto odpadu zodpovídají sami pracovníci. Nashromážděné piliny se kalcinují v muflové peci, aby se odstranily všechny hořlavé nečistoty (dřevo, vosk, štětiny kartáčů, papír a další prach). Ochlazená vsázka se uvolní a důkladně zmagnetizuje, aby se odstranily ocelové nečistoty (piliny, úlomky skládaček a vrtáků, okuje). Takto vyčištěné drahé kovy lze považovat za připravené k tavení, aby se určila vhodnost slitku pro další použití.

Legováno pro různé účely – spojování částí jednoho kovu do jednoho ingotu, příprava slitin a pájek (nízkotavitelné, nízkotekuté slitiny), osvěžení slitiny atd.

Drahé kovy se taví v indukčních pecích s grafitovým kelímkem.

Vsázkový materiál se vkládá do kelímku – žáruvzdorné nádoby v tavicí peci, ve které se taví kov. Pořadí plnění závisí na velikosti a stavu vsázky (velké kusy, ingoty nebo malé úlomky, hobliny atd.), složení a teplotních charakteristikách složek obsažených ve slitině.

Pořadí nakládání a tavení vsázky. Při tavení homogenního kovu lze vsázku současně nakládat do kelímku, pokud tavicí pec zajišťuje rychlý ohřev vsázky. Jinak se nejprve nakládají velké kusy nebo brikety a jak se taví, přidávají se drobné odřezky a další odpad. Tavenina zlata se zahřeje na 1200. 1250°C, stříbro – na 1100. 1150°C.

Pro přípravu dvojitých slitin zlata a stříbra se vsázka zatíží stříbrem. Naloží se na dno kelímku a zlato se nalije nahoru a tavení se provádí současně, pokud jsou kousky vsázky přibližně stejné velikosti. Pokud je velikost materiálů vsázky jiná, pak se nejprve naloží velké kusy a jak se roztaví, přidají se malé, stříbro nebo zlato. Teplota ohřevu taveniny pro slitiny zlata obsahující do 30 % Ag je 1200. 1250°C, pro slitinu obsahující 40. 70% Ag je 1180. 1240°C, pro slitinu obsahující 80% Ag je 1170. 1230°C.

Při legování zlata mědí (příprava dvojitých slitin zlato-měď) začíná tavení vsázky zlatem. Pokud je velikost vsázkových materiálů odlišná, pak se nejprve taví ingoty a velké kusy zlata a poté se přidávají jemné podíly. Měď se nakládá až po úplném roztavení zlaté náplně. Pro všechny slitiny obsahující měď se jako předslitina mědi používají válcované jakosti minimálně M1. Tavenina obsahující až 2 % Cu se zahřeje na 1190. 1250 °C; 8,4 % Cu – do 1180. 1240°C; 42,7% Cu – do 1150…1230°C.

Při přípravě ternárních slitin zlato-stříbro-měď se nejprve zaváže zlato a stříbro a poté se do zlato-stříbrné taveniny zaváže měď. Tavenina se zahřívá: u slitiny 958 vzorku až na 1180. 1240°C; 750. – až 1180. 1200 °C; 583. – 1080. 1200 °C; 500 – 1070. 1160 °C; pro slitiny standardu 375 do 1120. 1230 °C.

Nakládání slitiny zlato-nikl-měď začíná zlatem. Po jeho roztavení se přidává nikl a měď. Kelímek se zahřeje o 150. 250° nad teplotu úplného roztavení.

Při tavení slitin stříbra se kelímek zatíží stříbrem a po úplném roztavení se zatíží mědí. U slitin stříbra standardu 875 a vyšších je teplota ohřevu 1090. 1140°C.

Tavení zlatých pájek obsahujících kovy s nízkou teplotou tání zinek a kadmium lze provádět dvěma způsoby: 1) zinek a kadmium se do taveniny zavádějí jako poslední, zahřáté na teplotu 150 °C; 2) nejprve se postupným zahříváním kovů vytvoří mezislitiny nízkotavitelných kovů s mědí a následně se celá slitina staví.

Ochranné kryty, tavidla, dezoxidanty. Při tavení drahých kovů a slitin, k ochraně tavenin před oxidací, nasycením kyslíkem a jinými plyny z okolí, jakož i k horní tepelné izolaci tavenin (pro snížení nákladů a tepla na tavení) se používají následující ochranné kryty : dřevěné uhlí, borax, kyselina boritá, chlorid vápenatý, chlorid sodný, chlorid draselný, chlorid barnatý.

Tavidla čistí taveniny od nežádoucích složek, kontaminantů a nečistot oxidací a přeměnou oxidů na strusky. Ve většině případů se jako tavidla používají stejné látky, jaké se používají pro ochranné nátěry.

Deoxidační činidla redukují oxidované složky taveniny na kovy, aby se zlepšila její tekutost a kvalita odlévaných ingotů. U vzácných slitin jsou deoxidačními činidly zinek, fosforečnan měďnatý a manganistan draselný.

Při volbě ochranných nátěrů, tavidel a dezoxidantů je nutné vzít v úvahu charakter jejich interakce s taveninami a jednotlivými složkami tavenin. Například dřevěné uhlí, jeden z nejlepších ochranných povlaků pro stříbro a jeho slitiny, není vhodné pro platinu, protože platina, kovy skupiny platiny a nikl, stejně jako slitiny obsahující tyto kovy, podléhají při roztavení nauhličování. Je také nepřijatelné používat uhlí společně s dusičnanem draselným a potaší, protože tato tavidla tvoří při zahřívání v přítomnosti uhlíku výbušné sloučeniny.

Dřevěné uhlí může fungovat jako ochranný obal i jako tavidlo. Pro tavení drahých kovů a slitin se za nejlepší považuje dobře kalcinované březové uhlí. Bod vzplanutí uhlí je 250…300°C. Uhlí se zahřívá bez přístupu vzduchu, dokud nezíská třešňově červenou barvu. Skladováno v sušárnách při teplotách 20. 50° nad teplotou okolí. Jako ochranný kryt lze použít při tavení stříbra, slitin stříbra a mědi, zlata a slitin zlata bez platiny, kovů skupiny platiny a niklu.

Borax (tavený) se používá jako tavidlo a ochranný povlak při tavení drahých kovů. Má schopnost dobře odstraňovat oxidy mnoha kovů a struskové vměstky. Roztavený borax má dobrou smáčivost. Tím, že je ve vsázce, obaluje nerozpustné žáruvzdorné vměstky a oxidy a zvedá je na povrch. Roztavený, jemně mletý a kalcinovaný borax při teplotě 450°C se skladuje v suché nádobě se zabroušenou zátkou. Jako tavidlo a ochranný povlak lze borax použít pro všechny drahé kovy a slitiny, buď samostatně, nebo v kombinaci s jinými tavidly. Pro lepší klouzání taveniny po stěnách je pracovní část kelímku pokryta hnědou barvou.

Kyselina boritá (tavená) se používá jako tavidlo při tavení slitin zlata.

Borax nebo kyselina boritá se nalije na dno zahřátého kelímku před naložením vsázky, čímž se smáčí kovové částice předtím, než začnou oxidovat.

Směs potaše a boraxu (1:1 hmotnostně) se používá jako tavidlo v čistících taveninách. Směs musí být kalcinována. Tavidlo se zavádí po částech. Při kontaminaci vsázky nežádoucími kovy se používá směs boraxu s dusičnanem draselným nebo sodným.

Při tavení drahých slitin ledkem můžete zvýšit jemnost slitiny na 20 jednotek. Při tavení ledkem se vsázka zahřeje pod krytem boraxu na licí teplotu a ledek se do taveniny zavede ve dvou až třech krocích.

Při čištění tavenin se používají i další tavidla – chlorid vápenatý, chlorid barnatý, chlorid sodný, chlorid draselný. Vlastnosti a působení tavidel jsou stejné. Teplota tání 772…925 °C. Tvoří dobré ochranné kryty pro slitiny s bodem tání do 1300°C. Chlorid vápenatý, chlorid barnatý, chlorid sodný nebo chlorid draselný, jako borax, se používají v roztavené, drcené a kalcinované formě.

Nejlepším deoxidačním činidlem pro slitiny zlata je zinek. Zavádí se v množství 0,05. 0,1 % hmotnosti náplně. Fosforová měď se používá pro slitiny stříbra.

Proces tavení. Před vložením vsázky do kelímku byste měli zkontrolovat provozuschopnost tavícího systému a připravit formu pro odlévání ingotu. Kelímek se zahřeje před vložením kovu do něj a na dno zahřátého kelímku se nalije tavidlo v množství 1 % hmotnosti vsázky. Poté se vsázka vloží do kelímku a nastaví se požadovaná teplota. Po roztavení vsázky se tavenina obalí malým množstvím čerstvého tavidla a promíchá se. Bez snížení teploty ohřevu se tavenina nechá usadit, takže tavidlo odstraní zbytečné oxidy a nečistoty a zavede se deoxidační činidlo. Do tavenin pájek a slitin obsahujících zinek není zaváděno deoxidační činidlo z důvodu dostatečného počtu složek působících jako deoxidační činidlo. Formy zahřáté na 100 °C, aby se odstranily stopy vlhkosti, se potřou procesním mazivem a instalují se k odlévání. Poté se tavenina odlévá odvodňovacím žlabem kelímku do forem a po úplné krystalizaci a expozici se ingot vyjme.

V podnicích vybavených tavicími komplexy se tavení a odlévání provádí v odstředivých nebo vakuových zařízeních.

V dílnách, které nejsou vybaveny tavicími pecemi, se směs zahřívá pomocí plynového hořáku. Tavení se provádí ve speciálních kelímcích (miskách) určených pro kovovou hmotu do 30 g. Misky jsou vyrobeny ze směsí na bázi žáruvzdorných jílů, kaolinu, grafitu a šamotu. Pro stejné účely můžete použít šamotové cihly nebo kus dřevěného uhlí obalený ohnivzdornou hlínou. Používají se také misky z křemenného skla. Ale nejdostupnější za každých podmínek je miska z azbestové lepenky tloušťky 6. 8 mm. Karton nařezaný na míru se navlhčí a dostane tvar mírného průhybu (prohlubeň by neměla přesáhnout 6. 7 mm, aby nevytvářel efekt odraženého plamene), před roztavením se suší a glazuje do hněda. Azbestový kelímek vydrží 3…4 taveniny. Všechny tyto kelímky jsou však krátkodobé, tuhnoucí borax se odlupuje od hliněného povlaku a křemenný kelímek se ihned po odlití prudce ochladí ve vodě, jinak borax chladnutím rozbíjí povrch křemene. Tavení pájky v miskách se provádí s přidáním nízkotavitelné složky pod mírně zmrzlý ingot a pokračováním tavení.

Ingoty ze třísložkových slitin zlata, mědi a stříbra si při ochlazení pod 450 °C zachovávají svou původní kubickou plošně centrovanou mřížku a vlastnosti tuhého roztoku, proto musí být ingoty podrobeny rychlému ochlazení. To jim dodává měkkost a plasticitu.

Pro odlévání ingotů z drahých kovů se používají litinové a ocelové formy (obr. 3). Forma neboli ingus je kovový blok s vyfrézovanou drážkou ve tvaru budoucího ingotu. Nepracovní stěna formy je provedena výše, slouží jako clona směřující taveninu do drážky. Rozměry forem a tloušťka jejich stěn závisí na velikosti ingotu. Formy pro horizontální odlévání jsou vyrobeny masivní. Mohou mít několik buněk. Pro vertikální lití se dělené formy vyrábějí s plnicí nálevkou na konci. Formy se doporučuje vyrábět z šedé hematitové litiny s nízkým obsahem síry a příměsí fosforu nebo z ušlechtilé oceli (obvykle štípané).

Formy jsou kalcinovány na teplotu 500. 550°C technologickými mazivy. Úlohou technologických mazadel je zajistit dobrou kvalitu odlévaných ingotů, tedy dobrý rozptyl taveniny po cele, zamezit vzniku dutin a průhybu a připalování taveniny ke stěnám formy. Jako maziva se používají: lněný, konopný, slunečnicový, vřetenové a strojní oleje, včelí vosk a vodní emulze mleté ​​křídy.

Uvedené oleje se doporučují pro odlévání ingotů ze stříbra, zlata a pájek. Pokud se mazivo vyrábí bezprostředně před odléváním, musí být olej před použitím dehydratován vařením ve vodní lázni při 110 . 120 ° C po dobu 2 hodin. Mazivo se nanáší v tenké vrstvě na pracovní plochu formy zahřátý na teplotu nepřesahující 100 °C.

Včelí vosk je jedním z nejlepších lubrikantů. Používá se ve stejných případech jako oleje. Nanáší se na pracovní plochu formy zahřátou na 50…70°C.

Vodní emulze mleté ​​křídy se používá při odlévání vysokoteplotních kovů a slitin – zlato, platina, palladium. Po nanesení vrstvy emulze na pracovní plochu formy, zahřáté na 150. 200°C, se tato důkladně vysuší až do úplného odstranění vlhkosti. Vysušenou formu se doporučuje kalcinovat při teplotě 550°C, pak forma vydrží více než 100 polití. To se provádí předem, takže forma má v době odlévání provozní teplotu 150. 200°C.

Tavení a odlévání kovů je jedním z nejnebezpečnějších procesů, při kterém nedodržení bezpečnostních opatření může způsobit vážná zranění. Tavení lze provádět pouze na plně funkčním a seřízeném zařízení. Veškeré tavicí zařízení musí být předem připraveno a rozmístěno na místech vhodných pro práci. Tavení by mělo být prováděno s bezpečnostními brýlemi a extrémní opatrností. Vsázku je nutné vkládat do vyhřívaného kelímku pomocí speciální cínové naběračky, jejíž rozměry umožňují bezpečný průběh operace. Míchání taveniny a odstraňování strusky se provádí speciálním grafitovým nebo křemenným míchadlem, jehož délka zajišťuje snadné použití a spolehlivou ochranu rukou před popálením. Zvláštní opatrnosti je zapotřebí při lití kovu do forem. Kromě toho, že je vyžadována dovednost, musíte se ujistit, že je forma správně nainstalována a stupeň mazání. Nadměrné množství maziva může způsobit rozstřik slitiny. Tavič je povinen pracovat v ochranné zástěře z kůže, plachty nebo plsti. Ingoty jsou vyhazovány z forem a chlazeny pomocí rukavic.