Тигель — это огнеупорная емкость, предназначенная для плавления металлов. В тигелях, в составе которых присутствует графит, производят плавку сталей или меди и сплавов на ее основе. Получение расплава металла производят в тигельных печах.
Примеры графитовых тигелей
Данный способ плавления ограничен объемом получения расплава. Графитовый тигель используется в лабораториях, на заводах для получения редких сплавов или для получения отливок из меди, драгоценных металлов, а также в домашних мастерских.
Содержание
- Особенности графитового тигеля
- Изготовление тигеля своими руками
- Другие виды тигелей
- Вам также могут быть интересны статьи:
Особенности графитового тигеля
Графитовые тигели для плавки цветных металлов имеют достаточно длительный эксплуатационный период. Хорошо противостоят окислению, термическому и механическому воздействию расплава. Используются в основном тигели в паре с индукционными нагревательными печами.
Индукционная печь с графитовым тигелем
Графиту, как у материалу, присущи такие свойства как:
- термостойкость;
- огнеупорность;
- большая теплопроводность;
- повышение прочностных характеристик при нагревании;
- малый удельный вес;
- малая пористость;
- предупреждение окисления;
- стойкость к:
- разъеданию;
- прилипанию;
- пригару.
Графитовые тигели изготавливаются не из чистого графита. Для формирования смеси в графит добавляют огнеупорную глину (шамотную, глинозем), кварцевый песок. Часть глины может быть заменена на каолин. Качественно изготовленные емкости легко переносят значительное число плавок.
Для плавки сталей состав шихтовой смеси подбирается под требования чистоты и характеристик стали.
| Материалы шихты, % | Графит | Глинозем | Каолин | Шамот |
| Тип сплавов | ||||
| Сталь высокой прочности | 54 | 35 | — | 10 |
| Сталь средней твердости | 40 | 38 | — | 22 |
| Бритвенная сталь | 12 | 40 | 40 | 8 |
| Качественная сталь (чистая) | 3 | 87 | 10 | — |
| Медь | 8 | 67 | — | 25 |
| Латунь, бронза | 12 | 50 | 13 | 25 |
| Чугун серый | 53 | 43 | — | 4 |
| Чугун модифицированный | 50 | 40 | — | 10 |
Для плавки меди и чугуна Блейнингер предложил следующие пропорции тигельных шихт.
| Материалы шихты, % | Медные сплавы | Чугуны | ||||
| A | B | C | D | E | F | |
| Графит | 48 | 57,5 | 55 | 50 | 58 | 55 |
| Глина | 32 | 25,5 | 35 | 40 | 35 | 30 |
| Каолин | 6 | 10,5 | 5 | — | — | 7 |
| Кварцевый песок | — | — | — | 5 | 7 | 8 |
| Шамот | 14 | — | 5 | 5 | — | — |
| Кремниевый песок | — | 6,5 | — | — | — | — |
Важным производственным показателем является себестоимость готовой продукции при заданных характеристиках. Поэтому для изготовления тигелей используется различные виды графита.
Зернистый графит не используется. Применяется пластинчатый или измельченный в мелкую фракцию. Крупнопластинчатый графит обладает огнеупорностью, термостойкостью и имеет высокую плотность. Мелкопластинчатый графит (аморфный) менее стоек и количество плавок в нем значительно меньше. Прочностные характеристики тигелей зависит от зольности графита.
Графитовые тигели для сталей
Тигели для сталей изготавливаются из высоко концентрированного графита, содержание которого достигает 90%. Но наличие окислов железа должно быть сведено к минимуму. При плавке меди графит частично заменяют ретортным графитом или коксом.
В последнее время широкое применение находят следующие марки графитов:
- ЭГ2 – электрографит;
- ГМ – графит мелкозернистый;
- МПГ – графит изостатический.
Электрографит
Электрографит ЭГ2 отличается от графита, из которого изготавливаются электроды, меньшей пористостью. Данная марка рекомендована при повторной плавке или для расплава с удалением шлака.
Графит мелкозернистый
Мелкозернистый графит ГМ рекомендован для плавки чистых металлов. Устойчив к обгоранию.
Графит изостатический
Изостатические графиты МПГ имеют самые наилучшие характеристики, а потому высокую стоимость.
Изготовление тигеля своими руками
Изготовление тигеля не трудоемкое занятие. Чтобы его изготовить своими руками на основе мартеля потребуется:
- измельченный графит;
- целый графит;
- трубка графитовая;
- мартель шамотный;
- магнезит;
- фетр.
Технологическая последовательность:
- Взять плотную бумагу. Из нее свернуть два цилиндра разного диаметра. Внешний цилиндр полый и большего диаметра, а внутренний закрытый с обоих сторон и меньше по размеру.
- Мартель и остальные компоненты перемешать в отдельной емкости. Далее смешать с жидким стеклом до получения однородной массы, консистенция которой сопоставима с песочным тестом.
- Часть полученной массы распределяется на ровной и гладкой поверхности. Затем на нее установить бумажные цилиндры один в другой для получения формы тигеля. Расстояние между бумажными цилиндрами – толщина стенок тигеля.
- Оставшейся массой заполняется приготовленная форма.
- После формирования удаляются бумажные элементы формы и заготовку необходимо немного просушить при комнатной температуре.
- Затем тигель помещается в индукционную печь для того, чтобы из смеси выгнать оставшуюся влагу. Прогревать следует при невысоких температурах, чтобы форма не лопнула. Процесс занимает значительное время.
- После сушки тигель обжигается при температуре не более 600 °С.
- Качество тигеля проверяется простукиванием, как хрустальный бокал.
Другие виды тигелей
Тигели изготавливаются не только на основе графита, но и из чугуна и керамики. Чугунные емкости используются достаточно редко из-за: быстрого окисления железа, вступления его в химическую реакцию с расплавом, большой реактивности, низкой термостойкости и огнеупорности. Из-за чего чугунные модели имеют невысокую стоимость.
Тигели из керамики разных форм
В тигелях из керамики не происходит никаких реакций и изменений. Поэтому их используют для плавки хромовых, кобальтовых сплавов и неблагородных металлов.
Вставки в тигель из кварца
Как вариант изготавливаются вставки в тигель из кварца. Их применяют, когда требуется исключить взаимодействие расплава с графитом или чугуном.
Источник: