5. Взаимодействие жидких металлов с футеровкой печей. Основные критерии выбора футеровок.

Обычно приготовление сплавов производится в плавильных печах с огнеупорной футеровкой, с которой металл соприкасается, находясь в твердом, твердожидком и жидком состояниях. Большинство огнеупорных футеровочных материалов представляют собой смесь окислов различных металлов (алюминия, кремния, магния, кальция, циркония и других). Все эти окислы обладают различной упругостью диссоциации и в соответствующих условиях могут взаимодействовать с расплавленными металлами. Этот процесс сопровождается механическими, физическими и химическими явлениями Механические явления обуславливаются действием гидростатического давления объема расплава на нижнюю и боковую части футеровки печи, и при образовании в ней трещин и других не плотностей металл может вытечь из печи. Физические явления связаны с воздействием высоких температур, которые могут привести к оплавлению футеровки печи, ее разрушению и загрязнению расплава неметаллическими включениями. В химическое взаимодействие с окислами футеровки вступают и металлы, окислы которых обладают меньшей упругостью диссоциации, чем окислы футеровки. Увеличение разности упругостей диссоциации окислов повышает интенсивность реакции Me + RO <—> МеО + R. Восстановленный элемент из окисла футеровки растворяется в расплаве. Образованный новый окисел может тоже растворяться металле или оставаться в виде самостоятельной фазы или же образовывать сплавы с окислами огнеупоров. В результате такого взаимодействия разрушается футеровка и загрязняется расплав По этой причине магниевые сплавы никогда не плавят в футеровке, содержащей оксид кремния. Такое же взаимодействия происходит при плавке алюминиевых сплавов в печах с шамотной футеровкой, но эта реакция между алюминием и кремнеземом идет довольно медленно, что позволяет все-таки использовать шамот для плавки большинства алюминиевых сплавов. Химическое взаимодействие расплавов с футеровкой и смачивание ее жидким металлом вызывает так называемую металлизацию футеровки. Это явление связано с пропитыванием футеровки расплавом по тонким капиллярным каналам и швам между огнеупорами. Внешне это явление выражается в том, что прилежащий к расплаву слой футеровки меняет свой цвет, существенно возрастает его физическая плотность. Анализ химического состава продуктов взаимодействия алюминиевого расплава с огнеупорной кладкой печи показывает, что в футеровке содержится, %. 3,61 Si; 0,65 Fe. 0,13 Мп; 0.011 Сг, 0,3_" Zn; 63.3 SiO2 и других. Взаимодействие жидких металлов с окислами огнеупоров может сопровождаться разъеданием футеровки, это связано с образованием жидких сплавов окислов, имеющих более низкую температуру плавления. Например, при плавке бронзы с большие содержанием свинца в шамотной футеровке в системе PbO-SiO2 образуются очень легкоплавкие эвтектики с температурой плавления около 700 "С. В результате футеровка легко и интенсивно разъедается расплавом. Во избежание разъедания футеровки необходимо подбирать такой огнеупорный материал, чтобы температура процесса плавки был. значительно ниже не только точек плавления окислов огнеупоров, но и возможных эвтектических превращений. При плавке в графитовых или металлических (стальных и чугунных) тиглях может происходить частичное растворение углерода или железа в расплаве. В связи с этим внутренняя поверхность металлических тиглей покрывается краской, обычно на основе мела и огнеупорной глины. Иногда металлическую поверхность алитируют.