Сплавы из цветных металлов производство

Обновлено: 08.01.2025

Заключается в получении металлов и сплавов методом выплавки из руд и обработке при высоких температурах.

Основными сплавами, получаемыми в металлургии, является сталь и чугун, поэтому металлургическое производство состоит из доменного производства и сталеплавильного: доменные печи, мартеновские печи, конвертеры и электропечи.

Для производства чугуна, стали и сплавов цветных металлов применяют исходные сырые материалы – руду, топливо, флюсы, а также огнеупорные материалы.

В природе большинство металлов находится в виде различных химических соединений (окислов, силикатов, карбонатов), входящих в состав сложных минералов и образующих горные породы. Для получения металлов добывают те горные руды, которые содержат в значительном количестве какой-либо металл и извлечение его экономически целесообразно. Такие породы называют рудами. Кроме соединений, содержащих добываемый металл, в руде присутствуют другие соединения, составляющие так называемую, пустую породу. В процессе обработки руды и плавки из этих соединений частично извлекаются элементы, которые становятся примесями в добываемом металле. Большая же часть пустой породы отделяется или сплавляется с флюсами, образуя шлак. Например, железная руда наряду с окислами железа содержит пустую породу, которая в основном состоит из окиси кремния, алюминия, кальция и магния, которые находятся в виде различных сложных соединений.

В зависимости от количества добываемого металла руды бывают богатыми и бедными. Богатые железные руды содержат 45-50% железа и более. Бедные руды имеют меньшее содержание железа и их подвергают специальной обработке (обогащению) для удаления из нее части пустой породы и получению продукта (концентрата) с увеличенным содержанием железа.

Пылевидные железные руды подвергаются спеканию в пористый кусковый продукт, называемый агломератом.

Процессами обработки железных руд, а также процессами непосредственного получения металлов и сплавов, и занимаются предприятия металлургической промышленности.

Флюсами называется материал, загружаемый в плавильную печь для образования легкоплавкого шлака нужного состава. При производстве чугуна в шлак сплавляют: пустую породу руды, агломерата, окатышей, а также флюс, золу кокса. При производстве стали, шлак образуется из флюса, а также из окислов, сульфидов и др. соединений, получающихся из плавки. Шлак имеет меньший удельный вес, чем выплавляемый металл, поэтому он располагается над металлом и может быть удален. Во многих случаях шлак служит для защиты металла от печных газов и воздуха.

Флюсом может служить кварцевый песок при плавке в кислых печах, а также известняк или известь при плавке в основных печах.

В доменном процессе флюсом служит известняк (СаСО₃), в котором более 50% СаО или доломитизированный известняк, содержащий СаСО₃ и МаСО₃.

На промышленных предприятиях применяют твердое, жидкое и газообразное топливо. Оно может быть естественным (природным) или искусственным.

Основными видами топлива, применяемого в металлургических печах, является кокс, коксовый газ, мазут, доменный газ, генераторный газ и природный газ. В некоторых печах и устройствах используют также древесный уголь, торф, дерево, каменный уголь.

Кокс – основное топливо доменных печей. Получение кокса производится при нагревании без доступа воздуха коксующихся сортов каменного угля. Коксовые батареи состоят из 40 – 75 печей, представляющих собой относительно узкие (0,4 – 0,5 м) камеры высотой 4,5 – 6,0 м, выложенные огнеупорным кирпичом. Между рабочими камерами имеются обогревающие простенки, где происходит сгорание газа, нагревающего стенки печи до 1 350 – 1 420°С.

Размолотый и слегка увлажненный каменный уголь загружают в камеры, где он при нагревании, сперва размягчается, при этом из него начинают выделяться газообразные продукты, а затем спекается и отвердевает в виде пористой массы кокса, которая в процессе выделения газов растрескивается, а затем распадается на куски. Газ, выделяющийся из камеры через отверстие в своде печи, направляется в химическое отделение, где из него извлекают аммиак, бензол, смолу и др. ценные химические продукты. После этого коксовый газ используют в качестве топлива. Его теплота сгорания около 4500 ккал/м 3 .

Раскаленную массу («коксовый пирог») выталкивают из камеры в специальный вагон и охлаждают (тушат) водой или инертными газами, а затем отправляют на сортировку. Процесс получения кокса длится 14 – 16 ч. Прочные пористые куски кокса размером от 25 до 100 – 200 мм светло серого цвета являются хорошим топливом для доменных печей. Теплота сгорания кокса в среднем 7000 ккал/кг. Химический состав кокса в зависимости от месторождения угля: 80 – 88 % С, 0,5 – 1,8% S, до 0,015 – 0,04 % Р, 8 – 12 % золы, до 5 % влаги.

Древесный уголь – почти не содержит фосфора и серы, золы всего 1 – 2 %, поэтому способствует получению высококачественных сортов чугуна. Но он мало прочен и легко разрушается, поэтому в больших доменных печах не применим. Его теплота сгорания 7000 ккал/кг.

Мазут – является очень хорошим жидким топливом для мартеновских и др. металлургических печей. В его составе содержится: 84 – 86 % С, 10 – 13 % Н, 0,2 – 0,7 % S, 0,2 – 0,3 % золы, 0,5 – 0,8 % N. Теплота сгорания его – 9 500 – 10 000 ккал/кг.

Доменный или колошниковый газ получается как побочный продукт в доменном производстве. Его применяют после очистки от пыли в смеси с коксовым газом, как топливо в мартеновских печах. Или же отапливают воздухонагреватели или др. печи и устройства. Теплота сгорания – 900 – 1 000 ккал/м 3 .

Генераторный газ – получают в результате специального сжигания твердого топлива (дерева, бурого угля, торфа) в газогенераторах. Его используют в качестве топлива в мартеновских и др. печах. Теплота сгорания - 1 150 – 1 500 ккал/м 3 .

Природный газ – применяют как топливо в различных металлургических печах. Его теплота сгорания 7 900 – 12 000 ккал/м 3 . Природный газ является лучшим топливом для мартеновских печей.

§ 4. Огнеупорные материалы

В большинстве промышленных способов получения металлов и сплавов имеют место процессы плавки при высоких температурах. Поэтому внутреннюю облицовку (футеровку) металлургических печей и др. устройств, а также ковшей для разливки металла делают из материалов, обладающих огнеупорностью, способностью выдерживать нагрузки при высоких температурах, противостоять резким изменениям температур и химическому воздействию шлака и печных газов. Огнеупорные материалы применяют в виде кирпичей разных форм и размеров, фасонных изделий (трубок, пробок), а также порошков и растворов для заполнения швов между кирпичами при кладке печей.

По химическим свойствам огнеупорные материалы бывают кислые, основные и нейтральные.

Материалы, в которых содержится большое количество кремнезема (SiO₂), называются кислыми.

Материалы, в которых много извести (СаО) и окиси магния (MgO) называются основными.

Материалы с высоким содержанием глинозема (Al₂O₃) или окиси хрома (Сr₂O₃) относятся к нейтральным.

Если рабочее пространство плавильной печи выложено из кислых огнеупорных материалов, то печь называется кислой, а если из основных материалов, то основной.

По степени огнеупорности материалы разделяют на огнеупорные (1580 – 1770°С), высокоогнеупорные (1770 – 2000°С) и высшей огнеупорности (выше 2000°С).

К кислым материалам относятся:

1. кварцевый песок, в котором не менее 95% SiO₂. Применяют для наварки и набивки подин кислых сталеплавильных печей.

2. динасовый кирпич и изделия изготовляемые из кварцита и кварцевого песка, содержащего более 93 – 97% SiO₂. Огнеупорность динаса не менее 1690 – 1720°С. Им футеруют мартеновские, електросталеплавильные печи, конвертеры, коксовые печи.

К основным материалам относятся:

1. магнезитовый металлургический порошок, который получается после отжига природного магнезита (MgCO₃). Он содержит 85 – 88 % MgO и применяется для наварки и набивки подин основных сталеплавильных печей.

2. магнезитовый кирпич изготовляют из обожженного магнезита. Он содержит не менее 86 – 90% MgO, его огнеупорность более 2000° С, применяется для кладки пода и стен основных мартеновских и электросталеплавильных печей. Обладает относительно невысокой термостойкостью.

3. магнезитохромитовый кирпич содержит 60 % MgO и 8 – 13 % Сr₂O₃. Обладает огнеупорностью свыше 2000°С, термостойкостью и шлакоустойчивостью, применяется для кладки сводов мартеновских печей.

4. доломитовый порошок получают после обжига доломита (MgCO₃∙СаCO₃) он содержит 32 – 36 % MgO и 50 – 58 % СаО. Применяется вместе с магнезитовым порошком для наварки подин и откосов основных сталеплавильных печей.

5. хромомагнезитовый кирпич содержит 42 % MgO и 15 – 20 % Сr₂O₃. Огнеупорность свыше 2000°С. Применяется в мартеновских печах.

К нейтральным материалам относятся:

1. шамотный кирпич и изделия. Их изготавливают из смеси сырой и обожженной глины. В их составе содержится 50 – 60 % SiO₂ и 30 – 42 % Al₂O₃. Огнеупорность шамота 1580 – 1730°С. Шамотные изделия применяют для футеровки доменных печей, разливочных ковшей, газогенераторов и др..

2. углеродистый кирпич, блоки и др. изделия содержат 92 % С, они высокоогнеупорные, применяются для кладки доменных печей, электролизных ванн для получения алюминия, сталеразливочных ковшей, тиглей для плавки медных сплавов.

Цветная металлургия

Цветная металлургия – это отрасль, которая включает в себя добычу, обогащение и создание сплавов из цветных металлов. Ее состояние является определяющим для развития и функционирования всего промышленного комплекса в целом.

Под цветными металлами следует подразумевать такие вещества и сплавы, в которых отсутствует железо. Это является главным отличием рассматриваемой отрасли от черной металлургии, основа которой – добыча железной руды и выработка чугуна и стали.

Классификация цветных металлов

В современной промышленности выделяют несколько групп цветных металлов, которые различаются между собой по их эксплуатационным свойствам и качествам. Рассмотрим некоторые из них:

Подотрасли

Цветная металлургия включает в себя подотрасли, в рамках которых осуществляется выпуск различных металлов:

На его долю приходится более 45% объема выплавки всех цветных металлов. Сырьем являются бокситы, которые перерабатываются в глинозем. Основные месторождения находятся в Австралии, Бразилии, экваториальной Африке, Китае и России.

Ведущими производителями алюминия в мире признаны Россия, США, Италия, Китай, Германия.

Более четверти от всего объема выплавки приходится на медь. Она добывается из медной руды, где концентрация металла может достигать порядка 30-35%. Кроме этого, значительную роль играет переработка вторичного сырья.

Основные месторождения медных руд находятся в России, Казахстане, Чили, США, Канаде, экваториальной Африке, Китае.

Ведущими производителями являются Россия, Китай, США, страны Европы.

Эти металлы выпускаются из полиметаллических руд. Основные залежи находятся в США, Мексике, Канаде, Китае, Австралии. Производство сконцентрировано в Китае, США, Японии, Австралии, странах ЕС. На долю выплавки цинка и свинца приходится более 22% от всего объема.

Крупнейшие месторождения находятся в России, она же и является главным мировым производителем. На долю производства данного металла приходится менее 7% от мировой выплавки. Основным сырьем выступают никелевые руды.

Данный металл получают из оловянных руд. Большая часть мировых запасов приходится на Боливию и Юго-Восточную Азию. Ведущими центрами выплавки являются Боливия, Малайзия, Китай, Россия.

Производство остальных цветных металлов менее развито и имеет локальные масштабы.

Этапы производственного процесса

В цветной металлургии задействован ряд производственных процессов, включающий в себя как добычу сырья, так и выплавку.

Схемы изготовления цветных металлов хоть в целом и схожи, однако в силу особенностей того или иного ресурса имеют некоторые отличия.

В этой связи для примера следует упомянуть цикл получения алюминия, выпуск которого имеет наибольшие масштабы и значимость.

Он состоит из следующих этапов:

добыча бокситов;
обогащение алюминиевой руды (промывка, грохочение);
производство глинозема;
выплавка металлического материала;
выпуск алюминиевых заготовок и полуфабрикатов.

Также из глинозема производят фтористые соли и электроды.

Общий обзор состояния цветной металлургии в России

Данная отрасль промышленного производства является одной из наиболее развитых в России. Это объясняется большими запасами сырья и природных ископаемых, а также развитой производственной базой, оставшейся после распада СССР.

История развития отрасли

Человечество начало выплавлять металл и использовать сплавы достаточно давно, что подтверждается археологическими находками.

В России производство цветных металлов и развитие горного дела в целом во многом связано с именем Петра I. Именно по его указам на Урале строятся первые плавильные заводы.

К началу XX века страна становится одним из мировых лидеров металлургического производства, но события 1917 года надолго остановили его развитие. Однако в 30-е годы, во времена первых пятилеток, страна смогла восстановить и преумножить свою индустриальную мощь.

После ВОВ в СССР возводятся крупнейшие ГОКи и металлургические заводы, многие из которых продолжают работать и сейчас. Кризис 90-х годов негативно отразился на состоянии данной отрасли, однако уже в 2000 г. производство цветных металлов в стране значительно выросло.

Размещение промышленных производств

В силу экономической целесообразности большинство предприятий цветной металлургии расположено в районе мест добычи соответствующих руд. По этой причине в России выделяется несколько основных производственных баз. Стоит отметить, что для выплавки легких металлов требуется большое количество энергии, в этой связи заводы построены вблизи ее источников (преимущественно ГЭС).

Размещение основных производственных центров:

Крупные комплексы находятся в районах с развитой энергетикой (Иркутская область, Красноярский край).

Преимущественно Урал, где находится большая часть разведанных месторождений.

Запасы полиметаллических руд в стране не очень высоки. Производственные центры есть в Сибири и на Дальнем Востоке.

Предприятия размещены возле месторождений. Наиболее крупные из них – на Кольском полуострове, а также севере Сибири.

Крупнейшие игроки отрасли

Предприятия-лидеры цветной металлургии в России:

Другие компании, работающие в данной отрасли, представлены в разделе Заводы цветных металлов.

Проблемы и перспективы развития

Значительной трудностью цветной металлургии в стране является зависимость от источников электрической и тепловой энергии.

К примеру, выработка более 75% энергии на Братской ГЭС направлена на обслуживание алюминиевого комбината. Это удорожает производство и в ряде случаев (при неблагоприятной мировой конъюнктуре) может лишить его рентабельности. Выходом из ситуации является внедрение более энергоемких технологий.

Кроме этого, предприятия цветной металлургии являются одними из основных причин экологического загрязнения. Модернизация производств требует многомиллиардных вложений, однако, несмотря на расходы, проводимые меры снижают нагрузку на окружающую среду.

Современное литейное производство

Являясь одной из наиболее древних технологий переработки материалов, литьё и ныне не теряет своей актуальности. Проектируются новые процессы и оборудование, совершенствуются приёмы повышения их экологической чистоты и точности.

Сущность и основы

На литейных предприятиях продукция получается в результате плавления исходного материала, последующей его заливки в форму, а затем затвердевания. Литейные цеха производят изделия широкого ассортимента: от компонентов двигателей до разнообразной тары пищевой промышленности. Литьём получают всю продукцию из чугуна, до половины алюминиевых деталей, до 20 % стальных изделий и т.д.

В основе всех литейных технологий лежит понятие жидкотекучести, когда материал, нагретый до температуры, превышающей температуру его плавления, превращается в высоковязкую жидкость. При этом должен соблюдаться эффект неразрывности её течения в необходимом направлении. Это даёт возможность формовать, в процессе затвердевания расплава, нужные заготовки.

Все литейные металлы обладают сложной структурой, поэтому на жидкотекучесть, оказывают влияние:

Вязкость.
Поверхностное натяжение.
Характер поверхностной оксидной пленки.
Наличие, содержание и состав включений.
Способ затвердевания.
Химический состав основного материала.
Физико-механические характеристики, прежде всего, удельный вес и температура плавления.

Жидкотекучесть устанавливается по результатам химических анализов и технологических проб применительно к конкретному материалу отливки.

Если ранее процесс течения жидкого металла был плохо управляемым, что приводило к различным дефектам литья – неравномерности структуры конечной продукции и пористости, то теперь ситуация изменилась. Чтобы производить отливки с оптимальным качеством и минимизировать издержки производства, освоены процессы компьютерного моделирования, в результате которых можно прогнозировать скорость потока и наличие различных охлаждающих эффектов. Именно они становятся причиной пористости литого продукта.

3-D моделирование позволяет регулировать:

Вязкость расплава;
Интенсивность охлаждения;
Степень пористости.

Разрабатываемая технологом с учётом перечисленных факторов пространственная модель отливки позволяет ещё на стадии проектирования технологии оптимизировать дизайн детали (обеспечивая её оптимальную конфигурацию), конструировать литейную оснастку, а также создавать наилучшую последовательность выполняемых операций.

Технология литейного производства чёрных и цветных металлов

Литейные свойства материалов учитывают не только жидкотекучесть, но и уменьшение объёма, которое происходит в процессе охлаждения отливки. Такое явление называют усадкой; она составляет 1…3 % от первоначальных размеров. Поскольку все металлы анизотропны*, то различают линейную и объёмную усадку, которые определяют итоговый баланс металла. Первый параметр важен для отливок с увеличенным соотношением длины к ширине, а второй – для отливок сложной формы.

В процессе охлаждения металла в его структуре наблюдается ликвация – неоднородность зёрен, что обуславливается различными свойствами составляющих. Формируются также примеси и неметаллические включения. Ликвация негативно влияет на свойства конечной продукции, поэтому неоднородность структуры стараются уменьшать всеми приемлемыми способами. В частности, действующий ГОСТ 26645-85 «Отливки из металлов и сплавов» ограничивает содержание фосфора, серы (а также их соединений – сульфидов и фосфидов), ряд газов – водород, кислород, а также количество шлаков, не выведенных из металла.

В зависимости от литейных свойств металлов принимается решение о выборе целесообразной технологии получения отливок. Различают свободное литьё в формы (песчаные или металлические), литьё под давлением, литьё выжиманием, центробежное литьё, а также комбинированные способы, например, жидкую штамповку.

Литьё под давлением

Литье под давлением используется для производства отливок ответственного назначения. Процесс требует использования специального оборудования, где металл плавится, а затем поступает в форму, где охлаждается и затвердевает.

Литье под давлением используется для изготовления тонкостенных деталей с большим количеством рёбер и поднутрений. Такие отливки применяют в бытовой технике, электроинструментах, деталях автомобилей и пр. Формы для литья под давлением не ограничиваются по сечению.

Возможность получения деталей со сложными формами и небольших размеров.
Высокое качество поверхности.
Повышенная (в сравнении с обычными литейными технологиями) точность.
Стабильность характеристик металла отливки.
Высокая производительность.

Высокая стоимость оборудования и оснастки.
Сравнительно небольшая стойкость инструмента.
Повышенный уровень первоначальных финансовых затрат.

Литьё под давлением оправдывает себя при значительных программах выпуска продукции, либо при повышенных требованиях к качеству готовых отливок (в частности, для исключения последующей механической доработки).

Технологический цикл для литья под давлением очень короткий, обычно от 2 секунд до 2 минут, он состоит из следующих четырех этапов:

Зажима частей пресс-формы, при этом одна половина закрепляется на оборудовании, а вторая получает возможность скольжения по направляющим;
Подачи расплава в закрытый объём пресс-формы. Объём впрыска определяется объёмом металла (с учётом его усадки), давлением и мощностью подачи;
Охлаждения расплава в процессе контакта металла со стенками пресс-формы. В некоторых случаях усадку учитывают поджатием подвижной половины пресс-формы к поверхности затвердевающей детали;
Удаление сформированной отливки из оснастки, время которого рассчитывается, исходя из термодинамических свойств материала и максимальной толщины стенки детали.

После цикла литья под давлением обычно требуется некоторая пост-обработка. Так, при охлаждении часть материала, находящегося в каналах формы, затвердевает. Этот избыточный металл должен быть обрезан с помощью резаков. При необходимости его можно добавлять в расплав, используя для литья следующей партии продукции.

Литьё выжиманием

Технология используется в случае, когда требуется постоянная компенсация усадки материала, и применяется для литья крупных отливок с тонкими стенками. Для этого подвижная полуформа получает принудительное перемещение по направлению к поверхности расплава – вращением, винтовым или плоско-параллельным движением. Последовательность переходов такова. Металл заливают в нижнюю часть формы, далее перемещают подвижную её часть до контакта с расплавом, при этом излишек сливается в приёмный ковш установки. Поскольку между ним и основным металлом поддерживается постоянный тепловой контакт, то потери тепла минимальны, и физико-механические параметры материала равномерны во всех сечениях. Возрастает и коэффициент заполнения формы. После затвердевания подвижная полуформа перемещается в исходное положение, а готовая отливка выталкивается из полости.

Повышенная структурная однородность отливки.
Высокая равномерность физико-механических характеристик материала.
Высокая производительность процесса.

В основном литьё выжиманием используется для получения продукции из алюминиевых литейных сплавов.

Оборудование и формы

В качестве плавильного оборудования в литейных производствах предусматриваются дуговые или индукционные электропечи. Вид оборудования определяется металлами, с которыми работает литейный цех/участок: электродуговые печи идеально подходят для работы со сталью или чугуном, в то время как литейный цех, специализирующийся на меди, с большей вероятностью использует индукционную печь. Печи могут варьироваться в размерах: от небольшого настольного оборудования до тех, что весят несколько тонн.

Современные литейные производства механизированы. Механизации подвергаются практически все операции цикла: от производства стержней до собственно литья. Формовочные машины применяют при серийном производстве отливок. Ручная формовка распространена лишь в малых ремонтных производствах.

В состав основного оборудования включают:

Плавильные печи;
Заливочные ковши;
Загрузочно-транспортное оборудование - погрузчики, краны, конвейеры и пр.
Средства управления и автоматики.

Электродуговая печь работает по принципу периодического плавления. Металл расплавляется путем подачи электрической энергии внутрь печи через графитовые электроды. Дополнительная химическая энергия подается кислородно-топливными горелками. Кислород вводят для удаления примесей и другого растворённого газа. Когда металл расплавляется, шлак образуется и плавает к верхней части расплава; шлак, который часто содержит нежелательные примеси, удаляется перед выводом.

Индукционная печь передает электрическую энергию методом индукции, когда высоковольтный электрический источник индуцирует низкое напряжение при большом токе во вторичной катушке. Индукционные печи способны работать при минимальной потере сырья, однако больше используются при производстве отливок из цветных металлов и сплавов.

Все литейное оборудование специально разрабатывается для надежной работы при повышенных температурах. Доминирующими тенденциями при производстве данной техники являются масштабность, автоматизация, оперативная отделка отливок, повышенные безопасность и эффективность.

Какие смазочные материалы применяются? Выбор зависит от марки материала и метода литья. Исходный концентрат в жидком виде должен быть водорастворимым, а в твёрдом виде используются термостойкие пасты.

Основной инструмент в литейном производстве

Литейная оснастка – это модели (шаблоны), опоки и формы. Что такое опока? Это полость, куда заливается расплавленный металл. Шаблон представляет собой реплику объекта, подлежащего литью, и используется для формирования отливки. Модели могут быть изготовлены из древесины, металла или пластмассы. Основными этапами получения оснастки являются:

Получение полости;
Размерная обработка элементов;
Разработка и установка механизмов зажима.

Формы разрабатывают с учётом усадки металла, для чего предусматривают компенсаторы. Стенки форм имеют конические участки для облегчения выталкивания из них готового изделия. Полые отливки создаются с использованием стержня - дополнительного объёма песка или металла, который образует внутренние отверстия и проходы в отливке. Каждый стержень помещают в форму до заливки. Для облегчения выемки застывшей отливки из формы используют противопригарные покрытия.

Существует два различных типа литейных форм: одно- и многоразовые.

Изготовление модельной оснастки многоразового применения обычно производится из металла, одноразового – из песка. Для облегчения складирования и применения всегда выполняется маркировка кокилей.

После того, как подготовка формовочных песков завершена, песок размещается вокруг модели. Затем образец удаляют, стержни устанавливают на место, после чего производят заливку расплава. Конструктивные особенности инструментов для литья оптимизируются для различных металлов и уровней сложности полости.

Стоимость некоторых видов литейного оборудования и оснастки представлена в таблице:

Производители цветных металлов

По своим свойствам и характеру применения цветные металлы подразделяют на тяжёлые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и лёгкие (алюминий, титан, магний). В соответствии с данной классификацией выделяют металлургию лёгких и тяжелых цветных металлов. Расположение предприятий, специализирующихся на производстве цветных металлов, зависит в первую очередь от сырьевого фактора: как правило, они функционируют в непосредственной близости от мест добычи руд металлов. Вторую по значимости роль, помимо сырья, играет топливно-энергетический фактор. В России по географическому признаку сформированы несколько основных баз цветной металлургии: одни специализируются исключительно на легких цветных металлах (алюминиевая, титано-магниевая промышленность), другие — только на тяжёлом цветмете (медная, свинцово-цинковая, оловянная, никель-кобальтовая промышленности).

Кольчугинский Мельхиор — бренд товаров народного потребления, производимых в цехе российского завода ЗАО "Кольчугцветмет". Продуктовая линейка насчитывает более 300 различных видов подстаканников, 13 коллекций столовых приборов в различных исполнениях.

ООО "Рязцветмет" один из крупнейших в России производителей свинца, свинцовых сплавов и полипропилена. Начиная от простых видов сплавов, на данный момент компания поставляет широкий спектр современной продукции, отвечающей вызовам времени и соответствующей мировым стандартам.

АО "Завод металлов и сплавов" является лидером на рынке по производству припоев, баббитов, олова, свинца в России и СНГ.

АО "Приокский завод цветных металлов" - предприятие по выпуску драгоценных металлов и является одним из ведущих аффинажных заводов России.

АО «ПОЛЕМА», завод порошковой металлургии — ведущий мировой производитель изделий из хрома, молибдена, вольфрама, металлических порошков и композиционных материалов.

АО «ЕВРАЗ Ванадий Тула» является крупнейшим в Европе производителем пентоксида ванадия, а также феррованадия-50 и феррованадия-80 – легирующих добавок для выплавки сверхпрочной стали различного назначения, титановых сплавов.

ПАО ГМК «Норильский никель» – крупнейший в мире производитель никеля и палладия, один из крупнейших производителей платины и меди. Помимо этого «Норильский никель» производит побочные металлы – кобальт, родий, серебро, золото, иридий, рутений, а также селен, теллур и серу.

АО «Московский завод полиметаллов» (АО «МЗП») старейшее предприятие атомной отрасли. Продукция используется не только в России, но и за ее пределами. На Украине (Южно-Украинской, Ровенской, Хмельницкой, Запорожской атомных станциях), на зарубежных АЭС, построенных по Российским проектам (Литва, Болгария, Китай). Изделиями предприятия укомплектовываются строящиеся атомные станции в Китае, Иране и Индии.

ОАО «Всероссийский институт легких сплавов» («ВИЛС») - стратегическое предприятие в области создания новых технологий и производства металлургической продукции из специальных сплавов.

ООО "Волгоградский Завод Цветных Металлов" (ВЗЦМ) производит и реализует продукцию латунного и бронзового металлопроката. ВЗЦМ выпускает продукцию в полном соответствии с требованиями ГОСТ, которая проходит полный технический контроль.

Глава VI. Производство отливок из цветных металлов и сплавов

Производство отливок из цветных металлов и сплавов.

§ 1. Цветные сплавы применяемые для литья.

Для производства отливок применяют тяжёлые сплавы на медной основе и легкие на алюминиевой и магниевой основах.

Медные сплавы применяют для отливок, которые должны обладать некоторыми специальными свойствами: износоустойчивостью, стойкостью в атмосфере, кислотах, щелочах, пресной или морской воде при достаточно высоких механических показателях.

Чистая медь имеет плохие литейные свойства, поэтому чаще применяют её сплавы: латуни и бронзы.

Латуни – это сплавы меди с цинком. Они бывают простые и специальные. В простых латунях до 45% цинка и для отливок они применяются редко. Наиболее широко применяются специальные латуни, которые получаются добавкой к простым латуням Sn, Al, Ni, Mn, Fe, Pb, что придаёт латуням повышенную прочность, твёрдость, обрабатываемость резанием и хорошие литейные свойства.

Кроме латуней, применяются также бронзы. Они разделяются на две группы: оловянистые и специальные или безоловянистые. Т. к. олово является дефицитным и дорогостоящим металлом на практике применяют много марок бронз, в которых олово частично или полностью заменено другими элементами: Zn, Pb, Fe, Ni, Si и др.

Оловянистые бронзы обладают повышенной износоустойчивостью и коррозионной стойкостью, из них изготавливают корпуса насосов, подшипники, зубчатые колёса, втулки.

Из безоловянистых бронз наибольшее применение находят алюминиевые и кремнистые бронзы.

Алюминиевая бронза по сравнению с оловянистой, имеет большую прочность, сопротивление износу и стойкость против коррозии, достаточно хорошую жидкотекучесть. Однако ей свойственны повышенная усадка (до 3%) и склонность к поглощению газов в жидком состоянии.

Из алюминиевой бронзы отливают детали для химической промышленности, судостроения, ручных насосов.

Кремнистая бронза содержащая до 3% Si обладает хорошими литейными свойствами и высокой пластичностью. Добавка Mn повышает коррозионную стойкость, а Pb – антифрикционные свойства.

Маркировка медных сплавов.

Сплавы обозначают начальной буквой: Л – латунь, Бр – бронза. После чего следуют первые буквы основных элементов, образующих сплав.

О – олово, Ц – цинк, Мц – марганец, Ж – железо, Ф – фосфор, Б – бериллий, Х – хром, С – свинец, А – алюминий, К – кремний, Н – никель. Цифры , следующие после букв, показывают количество легирующих элементов в %.

Простые латуни маркируют: Л60; Л63; Л70; Л80; Л90; Л96, где цифра указывает количество меди, а остальное цинк.

Оловянистые бронзы: БрОФ6,5-0,4 – 6,5 олова и 0,4 фосфора, остальное медь, БрОЦС6-6-3 – 6% олова, 6% цинка, 3% свинца остальное медь.

Безоловянистые бронзы: БрАЖС-7-1,5-1,5 – 7% алюминия, 1,5% железа, 1,5%свинца остальное медь.

К литейным оловянистыим бронзам относят: БрО10; БрОФ10-1; БрОЦ10-2; БрОСЦ5-5-5; БрОСЦ6-6-3; БрОЖ10-3-1,5.

Кремнистая бронза БрКМц3-1.

Чистый алюминий также очень редко применяется для литья, т. к. имеет низкие литейные свойства. На практике чаще используют лёгкие сплавы на основе Al и Mg (силумины). Сплавы Al с Si с содержанием 6…13% Si отличаются высокими литейными свойствами, хорошей жидкотекучестью. Из них отливают тонкостенные изделия очень сложной конфигурации. Усадка силуминов около 1%.

В авиационной промышленности широко применяют сплавы магния. Из этих сплавов делают детали самолётов, радиоаппаратуры. Их литейная усадка 1,2…1,4%.

§ 2. Особенности изготовления форм для цветных сплавов.

Медные сплавы отличаются значительной усадкой, сравнительно легко окисляются с образованием на поверхности плёнки окислов при высоких температурах, а бронзы имеют большую склонность к ликвации. Поэтому должно быть обеспечено плавное заполнение формы. При литье деталей из медных сплавов, часто в форме располагают большое количество отливок, соединенных питателями с одним стояком. Для алюминиевой бронзы подводят металл в нижнюю часть отливки с учётом сильной окисляемости и увеличенной усадки этого сплава.

Для улучшения питания на отливке устанавливают массивные прибыли и питающие выпоры, подвод металла осуществляют в массивную часть отливки.

Из алюминиевых сплавов получают отливки простой и сложной формы со стенками толщиной от 2,5 мм и выше.

Применяют литниковые системы с сифонным подводом металла, а также через вертикальные щелевидные литники и сверху через коллектор. Внизу стояка обычно устанавливают фильтровальные сетки, которые задерживают шлак и пленки Al₂O₃ . Питатели соединяются с полостью формы. Выпоры устанавливают массивные, чтобы не только способствовали удалению газов, но и служили прибылью для отливки. Суммарный вес выпоров нередко составляет 50% и более веса детали, а вместе с литниковой системой более 100%.

При литье магниевых сплавов металл подводят к отливке одновременно в большом количестве мест, что обеспечивает равномерность заполнения формы и охлаждения отливки.

Для предотвращения магниевого сплава от загорания во время заливки форм струю металла опыливают серным порошком. Сера образует пары и сернистый газ, которые предохраняют металл от соприкосновения с воздухом.

§ 3. Плавка цветных металлов.

В качестве шихтовых материалов для изготовления фасонного литья из цветных сплавов применяют не только чистые металлы, но и вторичные. Cu, Ni, Zn, Al, Mg, Pb поступают в литейные цехи в виде слитков различной формы.

Вторичные металлы представляют собой отходы литейных цехов и др. производств. Во вторичных металлах не допускается наличие вредных примесей – Sb, As, Si а также окислов Fe, Al.

В качестве флюсов используют хлористые и фтористые соли, которые не только ошлаковывают примеси неметаллических включений, но и предохраняют сплав в процессе плавки от насыщения газами и окисления.

Плавильными агрегатами для плавки цветных сплавов являются тигельные и пламенные печи, стационарные и поворотные электрические и газовые тигли, электропечи сопротивления, электрические дуговые и индукционные печи.

Читайте также: