В чем плавят металл

Температура плавления металлов и сплавов с таблицей.

Каждый металл и их сплавы имеют различные свойства. Одно из таких свойств — температура плавления. Каждый металл плавится при разной температуре. Все что нужно для перевода вещества из твёрдого состояния в жидкое — источник тепла, который будет разогревать металл до определенной температуры.

Так как у каждого металла температура плавления различная, можно определить менее устойчивый металл к температуре и более. Так самый легкоплавкий металл — ртуть, он готов перейти в жидкое состоянии при температуре равно 39 градусов по цельсию. А вот вольфрам( из чего собственно и сделаны вольфрамовые электроды для аргоновой сварки), расплавится только по достижению температуры в 3422 градусов цельсии.

Что касается сплавов, таких как сталь и прочих, определить температуру, при которой те будут плавиться, довольно сложно. Вся сложность в их составе… Так как состав разный, то и температура плавления различная. Как правило, для сплавов указывается диапазон температур, при которых он будет плавиться. Вообще, температура плавления металлов интересная тема.

Способы плавления

Способов плавления два — внешний и внутренний. Каждый из способов по своему эффективен. Во время применений внешнего способа плавления, на металл или сплав воздействуют теплом с наружи, на пример в печи. А в случае с внутренним, через металл пропускается высокий разряд электрического тока или воздействуют электромагнитным полем.

На фото индукционный электромагнитный нагреватель металла для кузнечного дела.

Процесс плавления

Во время нагрева металла, в его кристаллической решетке начинается повышенное движение молекул. Они начинают двигаться с высокой(относительно) амплитудой, что увеличивает расстояние, между кристалами самой решетки. Образуются дефекты( пустота между атомами), что и является началом процесса плавления. Вот так происходить плавление металла при определенных температурах.

Группы металлов по температуре плавления

Все металлы можно разделить на три группы в связи с температурой их плавления. Ниже можно наблюдать список групп.

• Тугоплавкие (от 1600°C и выше)
• Среднеплавкие (от 600°C до 1600°C)
• Легкоплавкие (до 600°C)

Выше вы можете наблюдать три группы плавления металлов по необходимой температуре. Какие это металлы конкретно, вы сможете посмотреть в таблице.

Таблицы плавления металлов и сплавов

Ниже, представлены таблицы, для наглядного знакомства с температурами плавления тех или иных металлов и их сплавов.

Плавка металла в домашних условиях

Уже давно мужчины стали думать о том, как создать собственную печь для плавки металла в домашних условиях. Она должна быть портативной и соответствовать всем условиям. На производстве установлены печи для плавки большого количества металла. В домашних условиях можно собрать печь для плавки до пяти килограмм алюминия. Рассмотрим, как сделать плавильню в домашних условиях.

Оборудование и материалы, которые понадобятся

Для того, чтобы произвести плавку металла необходимо купить следующие компоненты для изготовления:

• огнеупорный кирпич;
• гвозди;
• трансформатор;
• медный провод;
• графит;
• слюда;
• асбестовые и цементные плитки;
• газовая горелка;
• тигель.

Размеры будут варьироваться от желания собирающего ее. Лучше создать небольшую печь для переплавки металлов, если вы хотите ее использовать только для своих нужд. Вы потратите меньше времени на ее изготовление, и на разогрев ее будет тратиться малое количество киловатт. Если вы делаете ее на солярке или на угле, то не забудьте про установку теплоизоляции и поддува воздуха.

В электропечи плавятся такие металлы, как железо, никель, олово, медь. Напряжение на выходе в электропечи должно быть больше, а значит и расстояние между электродами будет увеличиваться. Щетки от электромотора подойдут вместо электродов.

Пошаговая инструкция

Как сделать плавильную печь в домашних условиях -прочтите в следующей инструкции:

• Устанавливается высокочастотный генератор переменного тока.
• Обмотка в виде спирали. Изготавливается из медной проволоки.
• Тигель.

Все эти элементы помещаются в один корпус. Чашечка для плавления помещается в индуктор. Обмотка подключается к источнику питания. Когда включается ток, то появляется электромагнитное поле. Образовавшиеся вихревые токи проходят сквозь метал в чашечке и нагревают его. Происходит плавление.

Самодельная муфельная печь

Положительные свойства индукционной печи в том, что при переплавке металлов получается однородный расплав, не испаряются легирующие компоненты, а плавление происходит довольно быстро. К тому же установка такой печи не вредит экосистеме и безопасна для использующего ее.

Охлаждение можно сделать с помощью вентилятора. Только последний должен располагаться как можно дальше от печи, иначе обмотка его будет служить дополнительным замыканием вихревых потоков. Это понизит качество плавления.

Печь из колесного диска

Особенности плавления некоторых металлов

Для того, чтобы расплавить металл в домашних условиях этот элемент необходимо поместить в небольшую чашечку или тигель. Чашка с материалом вставляется в печь. Затем начинается его плавка. Чтобы расплавить драгоценные элементы их помещают в ампулу из стекла. Для того, чтобы сделать сплав из нескольких компонентов следуют такой инструкции:

• Вначале в чашечку для плавления кладется тугоплавкий элемент – медь или железо.
• Затем кладется более легкоплавкий компонент – олово, алюминий.

Плавка алюминия в самодельной печи

Сталь является тугоплавким материалом. Ее температура плавления составляет тысячу четыреста градусов по Цельсию. Поэтому, чтобы расплавить сталь в домашних условиях надо следовать следующей инструкции:

• Для плавки стали в домашних условиях ввести дополнительные регенераторы. Если печь работает на электричестве, то используется электроэнергия.
• При индукционном нагреве добавляются шлаки. Они увеличивают быстроту плавки.
• Постоянно вести наблюдение за показаниями приборов. Если необходимо, то понижать температуру плавления, переходя на более умеренный режим.
• Всегда верно определять готова ли сталь к работе или к плавлению. Выдерживать все вышеперечисленные шаги. Только тогда металл на выходе будет качественного изготовления.

Для плавки железа в домашних условиях печь необходимо заранее прогреть. Вначале помещается крупный кусок, а потом мелкие. Железо необходимо вовремя переворачивать. А правильно расплавленный металл будет иметь шаровидную форму.

Если вы собираетесь сделать бронзу, то вначале необходимо поместить в лунку для плавления медь. Так как этот компонент более тугоплавкий. Когда медь расплавилась добавляется олово.

Ни в коем случае нельзя плавить такие элементы, как кадмий, свинец или цинк. При выгорании они образуют ядовитый дым желтоватого цвета.

А при плавке алюминия, олово или железа необходимо соблюдать неспешность. Расклепывать медленно и делать это надо небольшим молотком. Часто нагревайте материал до покраснения и остужайте в холодной воде. Только тогда вы получите идеальный сплав на выходе.

Производственный процесс: Как плавят металл

16 мая 2014 в 17:06

Новолипецкий комбинат производит 17% всей российской стали. Его строительство началось в 1931 году, а 7 ноября 1934 года доменная печь дала первую партию чугуна. В годы войны производство эвакуировали в Челябинск, после её окончания завод вернулся обратно и в советские годы активно рос: число доменных печей увеличилось до шести, а в 1986-м заработал крупнейший на тот момент в Европе цех прокатки динамной стали. В ходе приватизации завод перешёл в частную собственность — сейчас группой НЛМК, в которую также входит несколько угольных месторождений в России и заводы за рубежом, владеют структуры Владимира Лисина. В прошлом году на липецкой площадке было произведено 12,4 млн тонн металла. Завод выпускает горячий, холодный и горячеоцинкованный прокат, прокат с полимерным покрытием, чугун, слябы и электротехническую сталь.

Новолипецкий металлургический комбинат (НЛМК)

выручка в 2013 г.

Площадь предприятия — 28 кв. км. В 2011 году на комбинате открылась новая доменная печь «Россиянка». Всего на предприятии их семь. Доменная печь состоит из пяти элементов: колошника для загрузки сырья, высокой шахты для нагрева материалов и восстановления железа, цилиндрического распара для плавки металла, заплечиков, где образуется восстановительный газ, и горна. Домна работает непрерывно — остановка производства даже на короткое время потребует длительного восстановления.

Шихтовые материалы, заполняющие всю печь, непрерывно опускаются вниз под действием силы тяжести, а снизу вверх поднимается горячий газ, который нагревает шихту и участвует в восстановительных процессах металла. В горне при температуре 1 800–2 000 °С сгорает кокс. Он соединяется с кислородом в воздухе и образует углекислый газ. Под влиянием высокой температуры газ превращается в оксид углерода, который отнимает у железорудных материалов кислород, восстанавливая железо. Так, стекая вниз через слой раскалённого кокса, железо насыщается углеродом и превращается в чугун.

Чугун скапливается в нижней части печи — горне. На его поверхности собирается шлак — более легкий слой пустой породы. Потом расплавленный металл выпускают через лётки. Чугун разливают в ковши и везут в конвертерный цех, шлак попадает в чаши, которые идут в цех переработки. Потом он может использоваться в строительстве.

Для выплавки стали на комбинате используют конвертеры — ёмкости грушевидной формы, обложенные изнутри огнеупорным кирпичом.

При производстве стали из чугуна путём окисления удаляются примеси. Через вертикальную водоохлаждаемую фурму вдувается технически чистый кислород, который окисляет примеси (углерод, кремний, марганец, фосфор и серу), переводя их в шлак или газовую фазу. После этого металл поступает в цех горячей прокатки.

Она начинается с предварительного разогрева металлических слитков (слябов) до температуры 1 150–1 250 °С в печах прокатного стана. Затем слябы выдаются на рольганг, который перевозит их к черновой группе из пяти клетей.

Гидросбивы струёй воды под давлением 12,0–16,0 МПа очищают поверхность металла.

Из черновой группы клетей прокат везут к чистовой группе клетей — здесь заготовка приобретает свою конечную толщину.

Затем полоса поступает на одну из трёх моталок, где металл сматывают в рулон (температура смотки — около 650 градусов). На выходе получается горячекатаный прокат.

Этот металл используется в строительстве, производстве оборудования, энергетическом и сельскохозяйственном машиностроении, производстве труб, автомобилей и бытовой техники.

Металлургия — как надо плавить металлы, чтобы они выдерживали любые условия

История металлургии, и в первую очередь металлургии железа, уходит в седую древность, когда древних энергетиков перестал удовлетворять каменный топор. Его сменил бронзовый, а потом и железный. Поначалу производство железа было примитивным — его выплавляли даже из болотной руды в примитивных плавильных горнах. Это железо было низкого качества.

И у оружейников, и у производителей инструмента тех времен была одна и та же проблема — изделия из твердого железа были крайне хрупкими и постоянно ломались, а те что, из мягкого, стремительно тупились. Над решением этой задачи колдовали веками лучшие кузнецы и алхимики своего времени. Больше всего расстраивал металлургов побочный продукт плавки — чугун. Этот сплав железа и углерода отличается твердостью, но и исключительной хрупкостью, то есть непригодный для производства чего-либо методом ковки — он просто рассыпался на куски. Его столетиями выбрасывали в отвалы. Но в ХIV веке кто-то вновь загрузил чугун в печь и переплавил его вместе с новой рудой. Это позволило наладить производство стали.

В начале XVIII века стали расти требования к качеству стали. Процесс придания стали различных качеств называется легированием, и он был известен достаточно давно, но был весьма сложным и хлопотным делом. То, что годилось для меча правителя, не годилось для заступов лопат, передаточных колес, шестерен и других изделий. В 1740 году Бенджамин Хантсмен в поисках рецепта стали для изготовления пружин и маятников разработал так называемую тигельную технологию изготовления стали, которая позволяла делать сталь разных свойств.

В первой половине XIX века Якоб Берцелиус и Иоганн Карстен смогли сформулировать представления о влиянии фосфора и серы, а также кислорода на свойства стали. Исследования показали также изменения свойств стали при добавке в ее состав других металлов. Чтобы объективно оценивать свойства различных сплавов, пришлось развивать раздел механики о прочностных свойствах, известный как «сопротивление материалов». Многие ученые отметились на этом поприще, в частности, значительный вклад внес в изучение сплавов известный физик Майкл Фарадей.

Во второй половине XIX века появились не только новые способы получения стали, но и новые потребности. В частности, была нужна сталь, которая использовалась бы для изготовления тех же самых труб, которые стали все шире использоваться в поиске и добыче нефти. Пионером в деле создания такого инструмента стал Робер Мюше, который создал в 1864 году легированную вольфрамом сталь, твердость которой не падала при нагревании, а даже росла. Появились сплавы устойчивые к истиранию, как, например, победит — сплав вольфрама и кобальта, созданный в СССР в 1929 году. Победит уже скоро 100 лет как используется для буровых коронок благодаря своей твердости и стойкости. Режущие элементы из победита используются также в пилах по камню и другом инструменте с особо тяжелыми условиями работы.

Таким образом, к началу ХХ века сформировался целый комплекс научных дисциплин, связанных с созданием новых сплавов с заданными свойствами, обусловленными конкретными нуждами промышленности.

Например, свои требования выдвигает буровая индустрия. Собственно бурильные трубы, обсадные, турбобуры и прочий инструмент должны быть изготовлены из соответствующих сплавов. Особые требования предъявляются и к трубам для магистральных нефте- и газопроводов.

Металлургия — как надо плавить металлы, чтобы они выдерживали любые испытания

Так, если до 50-х годов ХХ века трубы производились из обычной, легированной хромом или марганцем, стали, то уже в следующем десятилетии металлурги предложили трубопрокатчикам другую, более качественную, сталь. Причина была проста — обычная сталь склонна к хрупкому разрушению, которое становится тем более вероятным, чем ниже температура.

Именно поэтому сначала появилась новая кремнемарганцевая сталь, трубы из которой могли выдержать гораздо большее давление. А снижение содержания углерода повысило вязкость этой стали. Совершенствовалась также прокатка металла. Однако новые проекты поставили новые требования — трубы должны были быть еще более устойчивыми к низким температурам, металл должен был быть еще более вязким и прочным.

Сейчас российские производители, в частности Челябинский трубопрокатный завод, выпускают трубы из стали нового поколения. Эти новые сорта стали позволяют поднять рабочее давление и прокладывать трубопроводы в условиях Крайнего Севера и в холодных морях.

Ученые тем временем колдуют над новыми сплавами, которые будут востребованы уже очень скоро, — они потребуются для трубопроводов повышенного давления, поскольку повышение давления — это прямой путь и к повышению экономической эффективности трубопроводов. Буровики требуют новых инструментов — жаро- и хладостойких одновременно, прочных, но легких. Отдельная страница — это разработки металлов для установок нефте- и газохимических предприятий.

Плюс турбины тепловых электростанций, котельные и многое другое — все нуждается в своих металлах и их сплавах, которые надо рассчитать, создать, исследовать и только потом отправлять машиностроителям, которые создадут из них нужную продукцию. Так что то, что может показаться «простой железякой», на самом деле является продуктом серьезных научных исследований, конца-краю которым не видно.