ЦП2

Особенности получения цинка ЦП2: марка относится к сплавам системы Zn-Al-Mg-Mn. К промышленным сплавам этой системы относится сплав ЦП2, нашедший широкое применение для приготовления литых протекторов. Приготовление сплава можно осуществлять в тигельных печах с газовым и электрическим обогревом, а также в индукционных печах.

Приготовление сплава ЦП2 значительно усложнено вследствие значительного различия в плотностях, температурах плавления цинка и легирующих компонентов. В процессе приготовления сплава наблюдаются существенные потери легирующих элементов и ухудшается качество цинковых сплавов.

Последовательность и условия введения легирующих элементов при приготовлении сплава ЦП2 имеют важное значение, так как влияют на их потери и качество сплава. Для определения потерь легирующих компонентов и их уменьшения при получении сплава, ЦП2, а также снижения брака литых протекторов по химическому составу были проведены эксперименты по различным технологическим вариантам, отражающим условия введения элементов и особенности технологии приготовления цинковых сплавов. Приготовление сплавов проводили в тигельной электрической печи сопротивления. Расчетное количество вводимых в цинковый расплав алюминия, марганца и магния отвечало ОСТ 5.3072-75 на сплав ЦП2 и составляло, %: А1 0,53-0,6; Мn 0,1-0,31; Mg 0,11-0,31. Легирующие компоненты вводили в цинковый расплав при 460-480 °С из чистых металлов, двойных и более сложных по составу лигатур. Пробы отбирали после введения всех компонентов и отстаивания расплава в течение 15-20 мин.

Данные табл. 42 о содержании легирующих компонентов при приготовлении сплава на основе цинка по различным вариантам свидетельствуют о больших различиях в расчетном (Р) и фактическом (Ф) содержании элементов в сплаве ЦП 2 в зависимости от условий их введения.

Таблица 42. Содержание легирующих компонентов при приготовлении сплавов на основе цинка по различным вариантам

Примечание. В скобках указаны элементы, вводимые одновременно.

Усвоение легирующих компонентов при их введении по вариантам I-IX также различно и составляет, %: А1 105,2-137,0; Мn 42,5-88,3; Mg 75,0-136,0.

Указанные выше варианты можно разделить на три группы:

1) легирующие компоненты вводятся в расплав в чистом виде по отдельности при получении двойных сплавов на основе цинка (I, II, III);

2) легирующие компоненты вводятся в расплав в чистом виде в различной последовательности при получении сплава ЦП2 (IV, V, VI);

3) легирующие компоненты вводятся в расплав в чистом виде (магний) и из лигатур (алюминий, марганец, магний) при получении сплава ЦП2 (варианты VII, VIII, IX).

Следовательно, введение легирующих компонентов в чистом виде (варианты первой группы) обеспечивает наибольшую степень усвоения алюминия (108,1 %); степень усвоения магния составляет 93,3 %, а марганца 60%. Изменение последовательности введения легирующих компонентов (варианты второй группы) приводит к различной степени усвоения алюминия, магния и марганца, уменьшающейся, как и в вариантах первой группы, от алюминия к марганцу. Превышение фактического содержания элементов в сплавах против расчетных значений (усвоение элементов выше 100%) в ряде вариантов объясняется повышенным угаром цинка. Степень усвоения марганца, несмотря на потери цинка, низка (42,5-77,0%), особенно при его введении вместе с магнием ( VI). Результаты, полученные при сравнении вариантов IV, V и VI (третья группа), показывают, что на потери магния большое влияние оказывает алюминий, вводимый в расплав после магния. Наименьшие потери магния наблюдаются при его введении в конце плавки (IV, V).

Наименьшие потери легирующих компонентов при их введении из чистых металлов будут наблюдаться при следующей очередности загрузки элементов: Al, Mn, Mg. С применением для введения марганца двойных (VII, VIII) и более сложных по составу лигатур (IX) несколько сокращаются потери марганца и повышается степень его усвоения с 42,5 до 88,3 % (IX). Для снижения потерь марганца целесообразно его вводить в цинковый расплав в виде лигатуры А1-Мп (10-20%).

На основании полученных результатов плавку цинкового сплава ЦП2 в тигельных электропечах следует проводить в следующей последовательности: в разогретый до 400-500 °С тигель или плавильную печь загружают 2/3 цинка марки ЦВ1 или ЦВ с содержанием железа 0,001 % и лигатуру А1-Мп, приготовленную на алюминии марки А95 и марганце марки МРО. После расплавления и перегрева расплава до 480-490 °С осуществляют тщательное перемешивание сплава, вводя оставшуюся часть цинка. После этого под уровень расплава вводят с помощью дырчатого колокольчика навеску предварительно нагретого до 120-150 °С магния. Далее при 470-480 °С рафинируют расплав путем введения в него ZnCl₂ (NH₄C1) в количестве 0,1-0,2% от массы сплава.

В случае производства цинковых сплавов в больших количествах широкое применение находят канальные индукционные печи типа ИЦ20.