Дәріс тақырыбы пісіру флюстары.

Жеке дәндерінің өлшемдері 0,25-4 мм (флюстың маркасына байланысты) болатын, арнайы дайындалған металл емес гранулалар тәрізді ұнтақтарды пісіру флюстары деп атайды. Флюстар пісіру кезінде балқып, пісіру аймақтың үстінен газды және қожды күмбезді құрайды, ал, химикалық-металлургиялық әрекеттесуінен кейін, доға кеңістігінде және пісіру ваннасында жік бетінде қож қабатын құрайды. Осы қож қабатына түрлі тотықтар, күкірт, фосфор және газдар шығарылады.

Пісіру материалдарға және пісіру кезінде өтетін металлургиялық процестерге қойылатын талаптарға байланысты, флюстар әртүрлі құрамды болуы мүмкін. Флюстарды оларды дайындау тәсілдеріне, тағайындалуына және химиялық құрамына байланысты бірнеше түрлерге бөледі.

Дайындау тәсіліне байланысты оларды балқымалы және керамикалық (балқымаған) деп айырады. Керамикалық флюстарды дайындау технологиясы электродтардың қаптамаларын дайындау технологиясына ұқсас. Шихтаның құрғақ компоненттерін сұйық шынымен араластырады; алынған массаны тор арқылы арнайы қондырғыларды өткізіп майдалайды, кептіріп (кептіру режимдері электрод қаптамалардың кептіру режимдерімен бірдей), белгілі өлшемді түйіршіктерді алу үшін електен өткізеді. Компоненттердің құрғақ қоспасының түйіршіктері жоғары температурада күйдіру арқылы біріктіріледі. Алынған кесектерді қажетті өлшемге дейін домалақтандырылады (басқаша күйдірілген флюстар деп де аталады).

Балқымаған флюстар кәдімгі қарапайым механикалық қоспа түрінде де дайындалуы мүмкін (флюстар-қоспалар). Балқымаған флюстар тобынан ең кең тараған, ол керамикалық флюстар. Олардың құрамы негізді типті қаптамалардың құрамына жақын келеді. Металдарды осындай флюстармен легірлеу үшін олардың құрамына қажетті ферроқорытпалар қосылады. Дайындау кезінде флюстар балқымайтын болғандықтан, ферроқорытпалардың және басқа да легірлеуші элементтердің мөлшері мен қатынасы әртүрлі болуы мүмкін. Осыған байланысты, металл жігінің қажетті құрамына оңай жетіге мүмкіндік туады. Флюстардың осындай ерекшелігі олардың басты артықшылығы болып есептелінеді. Бірақ, осындай флюстарды қолданғанда, металл жігінің химиялық құрамы міндетті түрде пісіру режимына тәуелді болады. Пісіру ток шамасынаң өзгеруі және, әсіресе, доға кернеуінің өзгеруі балқытылған флюстар мен металл массаларының қатынасын өзгертеді. Сонда, жік металының құрамы әртүрлі болуы мүмкін (жіктің ұзындығы бойыншада).

Керамикалық флюстардың тағы бір кемшілігі - түіршіктердің механикалық беріктігі әртүрлі және төмен болғандықтан өлшемдері әртекті болады. Осыған байланысты керамикалық флюстар оңай үгітіледі. Керамикалық флюстардың өзіндік құны өте жоғары болғандықтан, олар кәдімгі болаттарды пісіруде қолданылмайды. Негізгі қолданылу саласы - ол жоғары легірленген арнайы болаттарды пісіру және балқытып қаптау жұмыстары.

Балқымалы флюстар металдар тұздарының тотықтарының қорытпалары түрінде болады. Оларды дайындау үрдісі бірнеше кезеңдерден тұрады: шихтаны есептеп дайындау; флюсты балқытап алу; грануляция (домалақтандыру); сулы грануляциядан кейін кептіру; електен өткізу. Алдын ала ұнтақталған және қажетті пропорцияларда олшенген компоненттерді араластырып доғалы немесе жалынды пештерге тиейді. Балқытылғаннан кейін белгілі уақыт пеште (барлық реакциялар түгел аяқталу үшін) ұстайды да шамамен 1400°С температурада сұйық флюс пештен шығарылады.

Грануляцияны екі тәсілмен жүргізуге болады: құрғақ немесе сулы тәсілмен. Құрғақ тәсілі бойынша флюсты металдық қалыптарға құйып, суығаннан кейін құйманы түйіршіктерінің өлшемі 0,1-3 мм дейін біліктерде ұсақтап, сосын електен өткізеді. Құрғақ грануляцияны гигроскопиялық флюстар үшін қолдагылады (құрамында фтор мен хлор тұздарының мөлшері жоғары болған). Негізінде осындай флюстар алюминий және титан қорытпаларын пісіргенде қолданылады. Сулы грануляция тәсілі бойынша пештен шыққан сұйық флюсты су ағыптұратын бакқа жіңішке ағынмен бағыттайды. Кейбір жағдайдарда флюстың ағынын су бетінің үстінде қосымша жоғары қысымды су ағынымен бөледі.

250-350°С температурада кептірілген массаны ұсақтап 1 см²-де 16 және 400 саңлаулары бар екі електен өткізеді. Екінші електің тор үстіндегі қалған масса дайын флюс ретінде қолданылады. Әдетте, қалыптары әртүрлі дәндердің түсі ақшыл-сұрдан қызыл-қоңыр немесе қоныр болады (құрамына байланысты). Флюстарды сақтау және тасымалдау полтэтиленнен жасалған қаптарда немесе басқа да су мен ауаны өткізбейтін тарада жүргізіледі.

Балқымалы флюстардың крамикалық флюстардан басты айыпмашылығы, ол балқымалы флюстарда легірлеуші элементтер таза күйде болмайтындығы, өйткені флюсты дайындау кезінде олар міндетті түрде тотықтанады. Жік металын балқымалы флюстармен легірлеу үрдісі флюс құрамындағы тотықтармен әрекеттесу арқылы жүзеге асырылады.

Химиялық құрамы бойынша флюстарды сұрыптау олардың құрамындағы металдардың тотықтары мен тұздардың мөлшеріне байланысты. Оттектендіргіш флюстардың құрамында, негізінде МnО және SiO₂ сияқты тотықтар болады. Флюстардың қажетті қасиеттерін алу үшін оларға басқа да құраушылар қосылады, мысалы балқымалы шпат және де беріктігі өте жоғары CaO, MgO, Al₂О₃ сияқты тотықтар. Осы тотықтар пісіру кезінде металмен әрекеттеспейді.

Неғұрлым флюс құрамында МnО және SiO₂ мөлшері жоғары болса, солғұрлым флюс жік металын кремний мен марганыцпен жоғары мөлшерде легірлейді, бірақ, металдың тотығуы да жоғары болады. Неғұрлым болаттардың химиялық құрамы күрделі болса (легірлеуі), солғұрлым флюстың құрамында МnО және SiО₂ мөлшері аз болу қажет. Өйткені, легірлеуші элементтердің тотығуы шектен тыс жоғары болады және болатты кремний мен марганецпен лерленуіне жол бермеу керек. Сондықтан оттектендіргіш флюстарды тек көміртекті және азлегірленген болаттарды пісіргенде ғана қолдануға болады. Оттектендірмейтін флюстардың құрамында марганец пен кремнийдің тотықтары болмайды, немесе олардың мөлшері өте төмен. Негізінде, құрамында СаF₂ сияқты фторидтер және беріктігі жоғары басқа металдардың тотықтары болады. Осындай флюстарды жоғары легірленген болаттарды пісіру үшін қолданылады.

Оттексіз флюстар толы,ымен металдардың фторидты және хлорлы тұздарынан және құрамында оттегі жоқ басқа да құраушылардан тұрады. Мұндай флюстар химиялық белсенді металдарды пісіруде қолданылады (алюминий, титан және т.б.). Балқымалы флюстардың пісіруде кеңінен қолданылатына байланысты, флюстардың негізгі маркаларына МЕСТ 9087-81 "Балқымалы пісіру флюстары" стандарт қарастырылған. Бұл стандартта балқымалы флюстардың 10 маркасының химиялық құрамы белгіленген, дәндердің түсі, құрылысы мен өлшемдері көрсетіліп, қолданылу салалары бойынша ұсыныстар берілген (Кесте 12).

АН-20 және АН-26 маркалы флюстар тек дәндердің өлшемдері бойынша бөлінбей, флюс дәндерінің құрылысы бойынша да бөлінеді - шыны тәрізжі немесе пемза тәрізді. Флюс дәндерінің құрылысы флюс балқымасының құрамына, суға түсіру кезіңдегі қыздырылу дәрежесіне тәуелді. Осыған байланысты флюс тығыз, дәндері мөлдір - "шыны тәрізді" немесе кеуекті, тығыздығы өте төмен - "пемза тәрізді" болуы мүмкін. Пемза тәрізді Флюстың құрамы сондай болса да меншікті салмағы 1,5 - 2 есе аз болады. Мұндай флюстар металды ауа әсерінен нашарлау қорғайды, бірақ ток күші мен пісіру жылдамдығы жоғары болғанда жік жақсы қалыптасуын қамтамасыз етеді.

Флюстарды дәндердің өлшемдері бойыншада сұрыптайды. Мысалы, АН-348-А; ОСЦ-45; АН-20-С; АН-26-П флюстардың дәндер өлшемдері 0,35-3 мм; АН-348-АМ; ОСЦ-45-М; ФЦ-9; АН-20-0 25-1,6 мм; АН-8; АН-22 и АН-26С - 0,35-4 және АН-26-СП - 0,25-4 мм. Дәндерінің өлшеме 1,6 мм-ге дейін шыны тәрізді флюстар электродты сыммен (диаметрі 3 мм-ге дейін) пісіруге араналған. Флюстың маркасының белгіленуінде М - майда, С - шыны тәрізді, П - пемза тәрізді, СП - аралас дегенді білдіреді. Флюстың стандарт бойынша шартты белгіленуі келесі: АН-348-АМ- МЕСТ 9087-81 флюсы.

Жік металының химиялық құрамы флюстың химиялық белсенділігімен және пісіру сымның құрамымен тығыз байланыста болғандықтан, әртүрлі маркалы көміртекті және азлегірленген болаттарды пісіруге арналған флюсты және сымның маркасын бірге таңдайды, немесе флюс - сым жүйені таңдайды. Жік металында түрлі кеуектердің пайда болуына жол бермеу үшін жік металында кремний мен марганецтің мөлшері 0,2—0,4%- тен кем болмау керек. Осыған байланысты, флюс пен пісіру сымның жүйесін таңдайды. Қазіргі кезде үш негізгі жүйе қолданылады:

а) Азкөміртекті электродты сым (Св-08, Св-08А және т. б.) және кремнземның мөлшері жоғары (40-45% SiO₂) жоғарымарганецті (35-45% МnО) флюс. Жікті кремний мен марганецпен легірлеу кремний-марганецті түзілу процестерінің салдарынан жүреді, флюстан жікке ауысатын легірлеуші элементтерінің мөлшері салыстырмалы түрде аз болады (Si ≤ 0,4%; Mn ≤ 0,7%). Керамикалық флюстарды қолданғанда, жік металын марганец пен кремниймен легірлеу флюске сәйкес келетін ферроқорытпаларды қосу арқылы жүргізіледі;

ә) Мn 2%-ке дейін легірленген азкөміртекті сым (Св-10Г2 типті) және жоғарыкремнийлі (қышқылды) флюс (құрамында 40-42% SiO₂ және 15%-тен көп емес МnО). Мұндай жағдайда жікті марганецпен легірлеу сым арқылы, ал кремниймен флюстен түзілу арқылы жүзеге асырылады;

б) Орташамарганецті электродты сым (≈1 % Мn) және орташа марганецті (≈ 30% Мn) қышқылды флюс. Жік металының марганецпен легірлеуі сымнан және марганецтін флюстан түзілу процесі арқылы, ал кремниймен кремнийдың флюстан түзілу процесі арқылы жүзеге асырылады. Әртүрлі жоғары- және күрделі легірленген болаттар мен түсті металдарды пісіруге арналған флюстардың басқа марқалары стандартталмаған және түрлі ведомстволық техникалық жағдайлар бойынша тұтынушыға жеткізіледі (Кесте 13).

Электрқожды пісіруге тағайындалуы жалпы болатын (АН-348-А, АН-22, 48-ОФ-6, АНФ-5) және нақты осы процеске тағайындалған (АН-8 и АН-25) флюстар қолданылады. Осы флюстардың құрамында титан тотықтарының бар болуы олардың қатты күйінде жоғары электрөткізгіштікті қамтамасыз етеді. Мұндай жағдай пісіру процестің басында өте маңызды, өйткені доғаның жануында шлакты ваннаның жеткілікті бастапқы көлемін қамтиды. Технологиялық жағынан ең жақсы АН-8 флюсы болып саналады.

Мысты және оның қорытпаларын механикаландырылған пісіруде ОСЦ-45, АН-348-А, АН-20, АН-26 кәдімгі флюстардың маркалары (болаттарды пісіруде кеңінен қолданылатын) флюстар тиімді қолданылады. Алюминий мен оның қорытпаларын пісіруде екі негізгі оттексіз АН-А1 және АН-А4 флюстардың маркалары дайындалған (Кесте 14).

Кесте 12 - Балқымалы пісіру флюстары (МЕСТ 9087-81-ден үзінділер)

Флюс маркасы	Мөлшері (көп емес), % масса бойынша	Тағайындалуы
SiO2	MnO	CaO	MgO	Al2O3	CaF2	K2O, Na2O	Fe2O3	S	P	C
Ан-348-А	Күшті оттектендіргіш флюстар	41-44	34-38	6.5	5-7..5	4.5	4-5.5	-	2.0	0.15	0.12	-	Диаметрі 3 мм-ден жоғары көміртекті және азлегірленген сыммен көміртекті және азлегірленген болаттарды пісіру
ОСЦ-45	38-44	38-44	6.5	2.5	5.0	6-9	-	2.0	0.15	0.15	-
АН-60	42.5-46.5	36-41	3-11	0.5-3.0	5.0	5-8	-	1.5	0.15	0.15	-
АН-348-АМ	Әлсіз оттектендіргіш флюстар	41-44	34-38	6.5	5-7.5	4.5	3.5-4.5	-	2.0	0.15	0.12	-	Тура солай, сымның диаметрі 3 мм-ге дейін
ОСЦ-45М	38-44	38-44	6.5	2.5	5.0	6-9	-	2.0	0.15	0.10	-
ФЦ-9	38-41	38-41	6.5	2.5	10-13	2-3	-	2.0	0.10	0.10	-
АН-8	33-36	21-26	4-7	5-7.5	11-15	13-19	-	1.5-3.5	0.15	0.15	-	Электрқожды пісіру
АН-20	10-24	0.5	3-9	9-13	27-32	25-33	2-3.0	1.0	0.08	0.05	-	Легірленген болаттарды пісіру
АН-22	18-21.5	7-9	12-15	11.5-15	19-23	20-24	1-2	1.0	0.05	0.05	-
АН-26	29.0-33.0	2.5-4.0	4-8	15-18	19-23	20-24	-	1.5	0.10	0.10	0.05	Коррозияға төзімді және ыстыққа берік болаттарды пісіру

Кесте 13 - Оттексіз және оттектендіргіштіксіз балқымалы пісіру флюстары

Флюс маркасы	Ерекшеліктері	Мөлшері (көп емес), % масса бойынша	Болжамды тағайындалуы
SiO2	MnO	Al2O3	CaO	MgO	CaF2	NaF	FeO	S	P
АН-30	Оттектендіргіштіксіз	2--5	-	39-44	16-20,5	13-16	19-23	-	1.0	0,08	0,05	Хромоникельді болаттарды пісіру
АН-70	Сондай	8,0	-	30-40	25-35	-	20-30	1-3	-	0,09	0,05	Жоғарылегірленген болаттарды балқытып қаптау
48-ОФ-6	Сондай	3,5-6,0	0,3	20-24	16-20	2,0	50-60	-	1,0	0,025	0,025	Агрессивті ортадла жұмыс істейтін хромникельді болаттарды доғалы және электрқожды пісіру
АНФ-8	Сондай	2,0	-	25-35	12-18	-	45-55	-	1,0	0,05	0,05
АНФ-5	Оттексіз	2,0	-	-	-	-	75-80	17-25	1,0	0,05	0,05

Кесте 14 - Алюминий мен қорытпаларын, титан мен қорытпаларын пісіруге арналған флюстардың құрамы

Флюс маркасы	Құрамы, %	Тағайындалуы
АН-А1	Хлорлы калий-50 Хлорлы натрий-20 Криолит -30	Алюминийды доғалы пісіру
АН-А4	Хлорлы калий-50 Криолит-30 Хлорлы литий-20	Алюминий-магний қорытпаларын доғалы пісіру
АН-А301	Хлорлы калий-20-60 Хлорлы литий-10-40 Хлорлы барий-5-30 Фторлы литий 2-20	Алюминийды электрқожды пісіру
АН-А302
АН-304
АН-Т1	Фторлы кальций-79.5 Хлорлы барий-19 Фторлы натрий-1.5	Қалыңдығы 2-8 мм титанды доғалы пісіру
АН-Т3	Фторлы кальций-85.5 Хлорлы барий-10 Фторлы натрий-1.5	Қалыңдығы 2-8 мм титанды доғалы пісіру

Мұндай флюстарды құрамына кіретін тұздарды балқытып немесе оларды механикалық түрде араластырып дайындайды. АН-А1 флюс тек алюминийды пісіруге арналған. Алюминий-магнийлы қорытпаларды пісіргенде NaCI түрінде флюс құрамындағы натрий пісіру ваннасында магниймен түзіліп жиектердің кеуектілігіне келтіреді. Ал кеуектіліктің салдарынан жік металының пластикалық қасиеттері нашарлайды. Сондықтан алюминий-магнийлы қорытпаларды пісіру үшін, құрамында натрий тұздары жоқ, АН-А4 флюс қолданылады. Алюминийды электрқожды тәсілімен пісіру үшін арнаулы флюстар дайындалған.

Титанды пісіргенде АН-Т1, АН-ТЗ және т.б. оттексіз флюстар қолданылады. Олардың құрамына негізінен фторлы және хлорлы қосылыстар кіреді. Фторлы қосылыстар кейбір жағдайларды титан тотықтарымен әрекеттесіп оларды ерітуі мүмкін. Сондықтан флюстың технологиялық қасиеттерін қамтамасыздандыру үшін флюс құрамына хлорлы қосылыстар еңгізіледі.

Ұсынылған әдебиет:

1 нег. [Т1,144-196]. 2 нег. [т.1, 85-144]

Бақылау сұрақтары:

1.Пісірудің қандай түрлерінде флюстар қолданылады?

2.Флюстарды қалай дайындайды?

3.Пісіруде қандай қорғаушы газдар қолданылады?

4.Аргон баллонында жазуы қандай түсті?

5. Баллонның сиымдылығы қандай?