Электрошлаковый переплав серебра и сплавов на его основе

Благодаря ценным физико-химическим и технологическим свойствам серебро и сплавы на его основе находят широкое применение в различных отраслях современной науки и техники, а также в быту [1]. Свойства полуфабрикатов из серебра и сплавов на его основе в большой мере зависят от метода выплавки металла.

В настоящее время одним из основных производственных методов выплавки слитков серебра и сплавов на его основе является плавка в открытых низкочастотных либо высокочастотных индукционных печах с последующей наполнительной либо полунепрерывной разливкой в слитки [2, 3]. Плавка ведется в графитовых тиглях под слоем древесного угля. В качестве покровного флюса используют буру, хорошо растворяющую и связывающую окислы. С целью предотвращения интенсивного поглощения расплавленным металлом кислорода применяют защиту струи и зеркала жидкой ванны природным газом.

Однако, несмотря на вышеперечисленные технологические приемы, не всегда удается избежать загазованности и окисления металла, наличия в нем в связи с этим усадочной и газовой рыхлости и пористости кристаллизационного происхождения. Кроме того, металл, выплавляемый в индукционных печах, неизбежно загрязняется частицами огнеупорной футеровки тигля и воронки, что обусловливает высокое содержание в нем неметаллических включений экзогенного характера.

Наличие в слитках металлургических дефектов приводит к расслоению полуфабрикатов в процессе их изготовления, низкому выходу годных слитков, не превышающему 50-60% от общего количества.

Накопленный опыт по обработке черных и цветных металлов показывает, что перечисленные выше недостатки, присущие металлу, выплавленному в индукционных печах, можно устранить методами специальной электрометаллургии и, в частности, электрошлаковым переплавом (ЭШП) — одним из простых методов повышения качества металла. Получение высокого качества металлов и сплавов при этом обусловливается сочетанием медленного расплавления металла расходуемого электрода, обработкой его активным флюсом и последующей медленной направленной кристаллизацией расплава [4].

Авторы статьи провели опыты по ЭШП литых расходуемых электродов чистого серебра и сплавов СрМ 916 и СрМ 875 сечением 24×46 мм в круглый кристаллизатор диаметром 78 мм на установке А-550 мощностью 120 ква.

Выплавку полых слитков осуществляли под слоем фторидного флюса ДМ-1, специально разработанного для ЭШП серебра и сплавов на его основе.

Слитки, выплавленные с применением оптимальных параметров процесса, имели удовлетворительную, полностью проплавленную поверхность (рис. 1), не требующую обработки на металлорежущих станках перед их деформированием. Металл слитков плотный. В отличие от сплавов, выплавленных в индукционной печи, усадочная и газовая рыхлость, макро- и микропористость отсутствуют (рис. 2, 3).

Исследования химического состава слитков показали, что угар легирующих элементов, в частности, серебра незначителен и не превышает 0,03 вес. % (табл. 1). Ликвации как по высоте, так и по сечению слитка, не наблюдается (табл. 2).

Металл, полученный методом ЭШП, отличается высокой технологической пластичностью. Выход годного металла составляет 90-95%. Скорость плавки с использованием флюса ДМ-1 в крис-таллизатор диаметром 78 мм при оптимальных параметрах процесса составляет 1,5 кг/мин, расход электроэнергии при этом не превышает 1 квт-час/кг металла.

Таким образом, применение метода ЭШП позволяет получать сплавы серебра высокой степени чистоты и плотности, с равномерным распределением легирующих элементов и низким угаром серебра при удовлетворительных технико-экономических показателях процесса.