Графитовые тигли

Графитовые тигли

ГРАФИТОВЫЕ ТИГЛИ, сосуды для плавки медных сплавов и стали. В состав формовочной массы входит, кроме графита, огнеупорная глина, иногда частично заменяемая каолином, и не всегда шамот и кварц; хорошие графитовые тигли могут выдерживать большое число плавок. Состав графитовой массы изменяется в зависимости от назначения тиглей. Содержание графита в массе тиглей изменяется в пределах от 20 до 60%. Грубочешуйчатый графит является основой тигельной массы, сообщающей последней огнеупорность, отличную теплопроводность, высокую термическую стойкость и большую плотность. Его восстановительная способность препятствует при плавке окислению металла. Тигли, изготовленные из аморфного или мелкочешуйчатого графита, выдерживают меньшее число плавок. Прочность графитовых тиглей зависит, однако, не только от структуры графита, но также от зольности последнего, от состава золы, от количества и качества прибавляемой глины, от способа сушки и прочего. Тигли, предназначаемые для плавки стали, изготовляются из высокопроцентного (85—90%) графита, не содержащего значительной примеси окиси железа. Тигли для медной плавки иногда приготовляют с заменой значительной части графита коксом или ретортным графитом.

При изготовлении крупных изделий применяется графит с более крупными частицами, чем при малых размерах. Наилучшим графитом для тигельного производства считается крупночешуйчатый с островов Цейлона и Мадагаскара. Его преимущества: высокая чистота состава, большая плотность строения и способность давать при измельчении частицы разных размеров. Другие графиты дают преимущественно тончайшие плоские частицы. Породы тонкокристаллического сложения для ответственных графитовых тиглей не пригодны. Глина является связующей добавкой к графиту, придающей массе пластические свойства, необходимые для формования тиглей, и сообщающей им прочность до обжига и в особенности после него. Применяются огнеупорные глины, способные спекаться при сравнительно низкой температуре, около 1000—1125°. Они должны обладать высокой пластичностью и огнеупорностью и содержать достаточно плавней. Большое применение при изготовлении тиглей имеют заграничные глины: из месторождений Гросальмероде, Клингенберга и Стурбриджа, химический состав которых приведен в табл. 1.

Химический состав глин

Из глин, имеющихся в СССР наиболее пригодны для тигельного дела часов-ярские (Артемовский округ УССР). Тигли для плавки стали изготовляются иногда с заменой части огнеупорной глины каолином и с небольшой добавкой шамота или кварца для уменьшения усадки. Составы шихт даны в табл. 2 и 3.

Составы шихт для тиглей, по Серлю

Составы тигельных шихт, по Блейнингеру

Смесь графита и глины, взятых в сухом порошкообразном состоянии, перемешивается в барабане, увлажняется и обрабатывается затем механическими средствами (на бегунах, в мешалках) до получения совершенно однородного, легко формующегося теста. Природные свойства составных частей массы, их количественное соотношение, степень механической обработки д. б. тщательно изучены и подобраны. Весьма важно, чтобы готовые изделия состояли из плотного однородного материала, без грубых и даже мелких пор и пустот. Пористость черепа тиглей способствует быстрому выгоранию графита при их работе. После некоторого вылеживания графито-глиняная масса обрабатывается еще раз вручную или механически (ленточный пресс). Рабочая масса, выходящая из ленточного пресса, разрезается на части, сообразно с величиной изготовляемых тиглей. Формовка производится большей частью на гончарных кругах в гипсовых формах вручную с помощью шаблона. Применяется также формование на винтовых или других прессах в стальных формах. Весьма ответственной операцией является сушка сформованных графитовых тиглей. Вследствие тонкости частиц и высокой плотности отформованной массы, имеющей минимальную пористость, высушивание ее идет крайне медленно; поэтому необходимо сушить тигли весьма осторожно и длительно, притом в условиях отсутствия сколько-нибудь значительного движения воздуха и резких колебаний температуры его вследствие близости нагревательных устройств, попадания солнечных лучей и т. д. Наилучшей обстановкой для сушки является устройство достаточно обширных специальных помещений с постоянной температурой и умеренной вентиляцией. Весьма полезным в данном случае будет, по-видимому, применение нового принципа сушки массивных мало- и тонкопористых изделий, известного под названием Feuchtigkeitstrocknung. Способ этот при быстрой сушке в высокой степени обеспечивает постепенность и равномерность усадки плотных и массивных керамических изделий: тиглей и др. После сушки тигли подвергают осторожному обжигу при невысокой температуре в 650—700°. Во избежание выгорания графита тигли обжигаются в муфельных печах или в пламенных печах, но в защитных капселях с засыпкой изделий песком или толченым коксом.

Готовые графитовые тигли обладают значительной гигроскопичностью, которая делается весьма опасной при быстром нагреве тиглей, т. к. пары воды не могут, вследствие значительной плотности материала, быстро удаляться из внутренних частей массы и, расширяясь внутри материала, дают трещины или разрушают стенки изделий. Во избежание этого принято предварительно нагревать тигли, постепенно доводя их до 120—150° в течение нескольких дней. Лишь после этой операции тигли можно переносить в плавильную печь. С целью уменьшения гигроскопичности поверхность графитовых тиглей иногда покрывают защитным слоем из смолы или дегтя, растворенных в скипидаре.

Размер (емкость) тиглей определяется в «марках» (марка - объем, занимаемый одним кг расплавленной меди или одним фунтом резаной стали). На производство тиглей до войны 1914—18 гг. приходилось 50%, во время войны 70—75% всего мирового потребления графита.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 5 - 1929 г.