Плавка магниевых сплавов имеет ряд особенностей в связи с тем, что расплавленный магний горит на воздухе. Интенсивность взаимодействия магниевых сплавов с атмосферой усугубляется тем, что оксидная пленка на поверхности расплава очень рыхлая и непрочная. Если отношение молекулярного объема VM.OK оксида к атомному объему Va.M металла больше 1, то оксидная пленка будет сплошной, если же это отношение < 1 — пористой. Данные о влиянии величины этого отношения на характер оксидной пленки для некоторых металлов приведены ниже:
Для плавки магниевых сплавов при небольших масштабах производства используют стационарные газовые или электрические тигельные печи. Применяют и индукционные печи типа ИГТ. Тигли используют литые из низкоуглеродистой стали, содержащей около 0,36% Ni.
Наиболее часто применяют сталь, содержащую 0,25-0,35% С; 0,5— 0,9 % Мп; 0,17-0,45 % N; не более 0,05 % S и 0,05 % Р. Используют также сварные тигли из листовой стали.
В связи с высокой склонностью магниевых сплавов к окислению рекомендуют использовать взаимозаменяемые выемные тигли в плавильных и раздаточных печах.
Самым распространенным способом защиты магниевых сплавов от соприкосновения с воздухом является плавка под слоем флюсов, содержащих хлориды и фториды щелочных или щелочно-земельных металлов. Перед началом плавки тигель очищают, затем устанавливают в печь, нагревают до 400-500 °С и присыпают дно и стенки флюсом, состав которого приведен ниже, %:
После расплавления флюса загружают шихту и дополнительно посыпают ее флюсом. Если нет готовых чушек, то сначала загружают лигатуру Al-Mg, затем алюминий, часть магния и отходы. После расплавления первой садки вводят частями остальной магний. Загорающиеся участки металла посыпают флюсом. После расплавления всей шихты вводят цинк, и температуру сплава поднимают до 700-720 °С; снимают шлак, поверхность сплава посыпают флюсом и проводят рафинирование в течение 4-6 мин с помощью диска с отверстиями, перемешивая сплав сверху вниз. Затем сплав должен отстояться для разделения металла и флюса и осаждения на дно твердых включений.
Раздаточные печи для магниевых сплавов по конструкции не отличаются от печей для алюминиевых сплавов. Использование флюсов в раздаточных печах требует нарушения защитного шлакового покрова при введении разливочного ковша. В результате сплав на отдельных участках загорается и его тушат новыми порциями флюса. Поэтому не удается избежать попадания посторонних включений в сплав. Они являются основным браком магниевых отливок. Брак по шлаковым включениям составляет 70% всего брака, по флюсовым — 10%, по оксидным пленкам -10 %.
Недостатком плавки и раздачи магниевых сплавов под флюсом предопределили поиски другого решения, в частности защиту инертными газами (N2, С02, Аr, SO2).
В целях улучшения условий труда ведутся работы по применению в раздаточных печах и тиглях машин с горячей камерой прессования шестифтористой серы (SF6). Это бесцветный неядовитый газ без запаха. Он в пять раз тяжелее воздуха. Защитное действие шестифтористой серы основано на взаимодействии с расплавом, в результате которого образуется непроницаемая пленка фторидов магния.
Химическая активность магния требует соблюдения целого комплекса мер по технике безопасности. Кроме отмеченных выше способов предупреждения возгорания в процессе плавки, необходимо при разливке металла припудривать струю металла пылеобразной серой. Конструкция печей не должна допускать попадание воды в приямок печи или в ее пространство. Печь должна легко очищаться от железной окалины, при соприкосновении с которой расплавленного магния начинается термитная реакция, протекающая с выделением большого количества теплоты и разбрызгиванием жидкого металла. При применении сернистого газа в качестве защитной атмосферы над зеркалом металла в печи на стенках тигля образуется слой химического соединения. Это соединение взрывоопасно; прежде чем удалять его, следует предварительно соединить с флюсом.
