Температура плавления жести из банок

Металл консервной банки

«Олово отжило свой „бронзовый век“ и стало металлом консервной банки» – это цитата из прекрасного очерка академика А. Е. Ферсмана об олове, из книги «Занимательная геохимия». Название очерка повторяет название этой главы.

Действительно, известное человеку с древнейших времен олово в течение тысячелетий употреблялось как главная добавка к меди. Великий сплав – бронза – получался в результате этого союза.

Но прошла эпоха бронзового века. Бронзы стали одним из широко применяемых, но отнюдь не главных сплавов. И олово нашло себе другое применение. Оно подружилось с железом, точнее – с жестью, тонкими листами прокатанного железа. Тысячи применений имеет такой лист. И одно из важнейших – быть тарой консервированного продукта, проще – консервной банкой.

Олово обладает значительной устойчивостью против химических воздействий. Оно не реагирует с водой, очень медленно растворяется в разбавленных кислотах, только при нагревании до 150 градусов начинает окисляться кислородом воздуха. Все это полностью удовлетворяет тем высоким требованиям, которые можно предъявить к металлу, покрывающему изнутри жесть консервной банки, соприкасающемуся с пищей, предназначенной для человека. И поэтому оловом и покрывают внутреннюю поверхность консервных банок.

Есть несколько способов осуществить такое покрытие жести оловом. Издавна известен горячий способ, когда очищенное и обезжиренное изделие погружают сквозь слой флюса в расплавленное олово. Извлеченное изделие уже покрыто полудой.

В случае, если надо полудить одну сторону металлического листа, его очищают, нагревают снизу и очищенную сторону натирают оловом и флюсом. Осуществляется это с помощью обыкновенной сухой и чистой тряпки.

В настоящее время, однако, эти способы лужения отошли в прошлое. Сегодня жесть консервных банок лудится в гальванических ваннах.

Мировая добыча олова подвергается довольно резким колебаниям. Так, в 1940 году в капиталистических странах было добыто около 250 тысяч тонн этого металла, а в 1952 году – только около 170 тысяч тонн. Пожалуй, нет страны в мире, в которой олово не считалось бы дефицитным металлом. И большая часть этого олова везде идет на производство белой жести – металла консервных банок.

Недостаток олова заставляет работать в трех направлениях. Геологи стараются найти новые месторождения оловянного камня – руды олова.

Металлурги изыскивают способы заменить олово в сплавах, обойтись без него. И все должны думать над тем, чтобы сберечь уже добытое олово, не дать ему погибнуть.

Каждая консервная банка – это примерно полграмма олова, которое может вернуться в цикл производства, если консервная банка попадет в утиль, а не поржавеет под забором. Извлечение же олова со старых консервных банок несложно: ведь олово растворяется в щелочах. В них‑то и погружают старые банки, а потом олово выделяют электролизом.

Вторая очень серьезная статья расхода олова – сплавы. Ведь этот металл входит в состав бронз, легкоплавких сплавов, типографских сплавов, подшипниковых материалов. Но особенно много его идет на производство припоев.

А вот и паспортные свойства этого металла. Он плавится при 232 градусах, кипит при 2430 градусах. Удельный вес его при обычных условиях около 7,3 г на куб. см. Олово мягко, его можно царапать ногтем. Легко куется и прокатывается в тончайшую фольгу.

Было время, из олова делали не только ложки и миски, а и пуговицы для солдат. Рассказывают, что в одну суровую зиму эти пуговицы внезапно «заболели». Совсем недавно блестящие, прочные, они покрывались ни с того ни с сего сероватым налетом и рассыпались в пыль. Казалось, какой‑то заразной болезнью заболело олово пуговиц. Даже название этому явлению придумали – «оловянная чума».

А все объяснялось очень просто. Дело в том, что обычное, известное нам олово устойчиво только при температуре выше минус 13 градусов. Ниже этой температуры происходит перекристаллизация олова, оно сильно увеличивается в объеме и поэтому начинает рассыпаться в пыль. Особенно быстро этот процесс идет при температуре около минус 30 градусов. Видимо, такая температура и стояла, когда начали рассыпаться пуговицы солдатских шинелей.

Такова служба человеку олова. Хотя этот металл и не является непосредственным соседом меди в периодической системе, я поместил его в этой главе. Слишком много столетий состоял он в огнем скрепленной дружбе с медью, а теперешняя его служба человеку слишком схожа с работой цинка, чтобы можно было оторвать этот металл от его друзей и коллег по труду.

Медь – избранница электричества.

Экономить металл

Производство цветных металлов – мы уже убедились в этом на целом ряде примеров – сложный, дорогой, трудоемкий процесс. Вспомните: для получения одной тонны меди надо добыть 100 тонн руды; чтобы получить одну тонну никеля, надо поднять из земных недр 200 тонн руды, а олова – даже 300 тонн. Сколько затрачивается на это человеческого труда! И как надо экономить этот воплотившийся в металл труд!

Когда‑то весь добываемый цветной металл расходовался лишь на производство оружия, инструментов и предметов домашнего обихода. Пускали жаркую медь, подобную золоту латунь, звонкую бронзу и на изготовление украшений. Каюты и надстройки военных кораблей увешивали медяшками, которые приходилось ожесточенно драить матросам. Из этих же материалов изготовляли громоздкие и тяжелые люстры, разнообразные подсвечники, вентиляционные решетки, краны и т. д. Да техника и не знала сто лет тому назад, например, других материалов для изготовления всех этих и многих других предметов.

Настало совсем иное время – время, когда на смену старым материалам приходят новые, такие, как алюминий, пластмасса и облагороженное дерево. А для цветных металлов находят новые важные применения в тех местах, где их вообще никто заменить не может.

Сердце электрического мотора – вот где должна быть медь, а не в витиеватой дверной ручке или тяжелом, как ступа, подсвечнике.

Нет, не в громоздком бронзовом чернильном приборе место драгоценному олову и меди!

Надо стараться, чтобы оловянные изделия не попадали на холод. Они могут безвозвратно погибнуть.

Зачем затрачивать драгоценный никель, входящий в состав нержавеющей стали, для отделки железнодорожных и трамвайных вагонов, судов речного и морского флота?

И чернильный прибор, и отделка трамваев, и тяжелая бронзовая люстра могут быть сделаны и красивее и удобнее из других материалов. А никель лучше пустить на изготовление жаропрочных сталей. Пусть лучше работает он в пламени газовой топки, чем ведет паразитический образ жизни в салоне речного трамвая.

Но, конечно, пересматривая нормы расхода цветных металлов, сокращая список изделий, на которые идет цветной металл, нельзя допускать, чтобы из‑за этого страдало качество изделий. Замену следует производить только там, где это действительно целесообразно.

Экономия цветных металлов должна вестись не только заменой их другими материалами.

Экономия цветных металлов – это и сокращение припусков на обработку, и тщательное собирание и сортировка металлической стружки, и борьба с отходами при переплавке и термообработках, и снижение веса соответствующих деталей.

На многих предприятиях, выпускающих легированный магнием чугун, используют для этой цели не магниевый лом и отходы, а первичный магний.

Очень часто изделия, отличное качество которых обеспечило бы тонкое покрытие антикоррозионным слоем, целиком делаются из дорогих нержавеющих сплавов.

Экономия цветных металлов – это и сбор лома цветных металлов, и сбор бытовых отходов.

Каждая использованная консервная банка – это уже не нужное потребителю олово.

Для переплавки тонны алюминиевого лома нужно несравненно меньше затрат, чем для получения тонны первичного алюминия.

Беречь цветной металл! Расходовать его только там, где он действительно незаменим! – с таким призывом обратился к нашему народу Центральный Комитет Коммунистической партии Советского Союза в декабре 1959 года.

Этот призыв встретил живейший отклик всего советского народа.

Переплавка алюминиевых банок в домашних условиях

Сегодня мы рассмотрим способ переплавки алюминиевых банок при помощи простой маленькой плавильной печи в домашних условиях. На этот раз мы используем наш высокотехнологичный задний двор и ведро с банками из под газировки или пива. Чтобы изготовить поделки из алюминия, а точнее из банок, начнем с того, что достанем нашу мини-плавильню, которая уже сделана ранее и большой мешок угольных брикетов. Их обычно используют для барбекю. Когда несколько углей распределены на дне плавильни, можно добавить тигель, сделанный из стального огнетушителя.

Только взгляните, что продают в этом китайском магазине.

Если поместить тигель на слой угля, банки будут переплавляться быстрее. Теперь присоединим стальную трубку через отверстие для подвода воздуха. Так будет обеспечена температура, достаточная для плавки, но нам все еще нужно найти способ загнать воздух внутрь. Для этого отлично подойдет бытовой фен, который можно купить в любом магазине.

Соединим фен с куском ПВХ трубки, используя две муфты на три сантиметра, чтобы присоединить с одной стороны стальную трубку, а с другой облегчить отсоединение фена. Всю конструкцию очень легко разобрать и поместить в 20 литровое ведро.

Воздуходувка находится под нужным углом, не помешает подпереть ее, чтобы она не отошла. Так вы сохраните стенки в целости и значительно увеличите срок службы плавильни. Теперь, когда плавильня готова, наполним ее доверху углем. Можно использоват ь пропановую горелку, потому что она нагревает все очень быстро. Угли горят, так что давайте включим фен на низкой мощности и направим на уголь кислород, чтобы как следует все разогреть. Как видите, сделанная нами крышка сохраняет жар и температура растет. Тигель и отверстия в центре крышки точно подогнаны.

Теперь возьмем алюминиевые банки, приготовленные для переплавки и стальные щипцы. Через 10 минут плавильня предельно разогрета. Видно, что стальной тигель светится оранжевым, это значит, что все готово. Тигель имеет 8 сантиметров в диаметре и поэтому отлично подходит для плавки банок из-под напитков и при температуре более 500 градусов по Цельсию они плавятся всего за пару секунд. Доведем мощность плавильни до полной, чтобы как можно быстрее все расплавить. Производительность устройства в среднем 10-12 банок в минуту.

Приятно то, что банки могут быть и грязными и покрашенными, с остатками газировки. Не важно, как мы скоро увидим, мини-плавильня поглощает все подряд дает на выходе чистый жидкий алюминий. По опыту 35-45 банок достаточно для производства 450 грамм алюминия. Если банки сначала раздавить, то можно даже не снимать крышку, а это значит, что в ходе плавки окислится еще меньше металла. После расплавления 50 банок тигель оказывается полным, но внутри много отходов, которые нам не нужны.

Хороший способ изолировать алюминий – взять стальную форму. Для начала осторожно вытащим тигель, убедившись что очено надежно захватили его стальными щипцами. Затем очень медленно перельем расплав в стальную форму. Как видите, шлак остается в тени или и действуют почти как фильтр, не давая твердым частицам покинуть его. Отделив то, что нам нужно, мы можем постучать тигель об кусок цемента и удалить шлак. Очистив тигель, мы можем сразу же использовать его снова.

Для забавы были расплавлены еще несколько банок, чтобы наполнить новую форму для кексов. Цель в том, чтобы придать слиткам красивый необычный внешний вид. Форма из стали, но порой вспыхивает огонь. Это сгорает противопригарное покрытие. Но так будет только в первый раз. После нескольких минут слитки начинают твердеть но они все еще ужасно горячие настолько, что бумага от них мгновенно вспыхивает. Хорошо будет запастись ведром с водой, чтобы их охладить. Брошенные в холодную воду слитки все еще горячие, чтобы мгновенно ее вскипятить, но примерно через 10 секунд они охлаждается и их уже можно достать руками.

Используем форму для мини-кексов, чтобы сделать слитки меньшего размера. В результате получились очень милые маленькие кексики. Назначение слитков том, чтобы иметь чистый металл наготове, когда вы захотите что то сделать. Теперь при необходимости нужно всего лишь бросить пару слитков в чистый тигель. При такой конфигурации слитки расплавятся за 5-10 минут. При использовании слитков нам не нужно избавляться от шлаков, разве что от тонкой пленки оксида алюминия, а значит тигель полон готового к отливке жидкого алюминия.

Нальем алюминий в песок, в котором сделана специальная форма, которая сгорает, вбирая 900 грамм жидкого металла. Через 10 минут металл достаточно тверд, чтобы зацепить его щипцами. Мы можем сломать форму и вытащить наши литье. По ссылке в начале статьи вы сможете увидеть, как меч отливался более подробно.

Когда работа будет закончена, все приспособления можно удобно уложить в 20 литровое ведро, а когда плавильня остынет, можно легко вытряхнуть пепел, взявшись за ручку. Уборка проходит быстро и когда вы ставите внутрь горшок с растением, плавильная печь превращается в декор.

Ну что же, теперь вы знаете, как в домашних условиях превратить пустые жестяные банки из под газировки в блестящие металлические мафины. Ими можно просто гордится и любоваться, а можно использовать для отливки всего, что придет в голову.

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

Белая жесть выпускается в виде листов или полос из мягкой, малоуглеродистой стали, облуженной чистым оловом. Оловянное покрытие, наносимое путем горячего погружения или гальваническим способом хорошо сцепляется с основным металлом и делает его легко паяемым с применением некоррозионных флюсов. Белая жесть, получаемая способом горячего погружения, выпускается в виде листов с толщиной покрытия от 0,0015 до 0,02 мм. Гальваническая белая жесть выпускается в виде больших рулонов, которые часто режут на полосы одинаковой длины. Гальваническое покрытие имеет матовую или тусклую поверхность; его поверхность осветляют путем расплавления. Осветленная белая жесть хорошо сохраняется и обладает хорошими паяльными свойствами. Гальваническим способом можно наносить оловянные покрытия различной толщины, от 0,0003 до 0,0015 мм с каждой стороны листа. Этим же способом можно выпускать листы белой жести с различной толщиной покрытия каждой из сторон.

Детали, изготовленные из белой жести, с любой толщиной покрытия пригодны для пайки с применением некоррозионных флюсов. Чем толще покрытие, тем легче паять деталь. Поэтому белая жесть, полученная методом горячего погружения, применяется для всех изделий, кроме консервных банок.

Так как припой растекается легко, нет необходимости в сильном нагреве; слишком сильное газовое пламя может разрушить покрытие и ухудшить паяемость.

Для пайки белой жести применяются оловянносвинцовые припои. Консервные банки запаиваются припоями, содержащими 2% олова и 98% свинца или 30% олова и 70% свинца. Если это необходимо для изготовления деталей из белой жести, применяют припои, содержащие 40, 50 и 60% олова, вследствие простоты применения, низкой температуры плавления и хорошей капиллярности.

Белая жесть не требует специальной подготовки поверхности под пайку, если не считать удаления таких поверхностных загрязнений как масло, жир и атмосферные загрязнения.

Для пайки белой жести применим любой из описанных в гл. 6 способов нагрева. Наиболее распространены пайка паяльником, индукционным нагревом и газовым пламенем. Применяемые при пайке канифолевые флюсы обеспечивают достаточную защиту металла и припоя. Если возникает необходимость в высокой производительности, можно также применять активированные канифолевые флюсы.

Для получения максимальной прочности соединений следует пользоваться рекомендациями по конструированию соединений из тонкого листового материала. Наиболее надежными являются соединения нахлесточного типа, особенно соединения в замок. Для пайки изделий из белой жести достаточен зазор в 0,025 мм, но допустимы и несколько большие зазоры.

Современное оборудование консервной промышленности позволяет выпускать в минуту до 500 банок из белой жести. Жесть поступает в машину (рис. 11.1), где она сворачивается в цилиндр с замковым швом. Шов покрывается флюсом, и затем корпус консервной банки перемещается по направляющим. Здесь на шов наносится припой с помощью вращающегося стального ролика, погруженного в ванну с расплавленным припоем. Излишки припоя удаляются матерчатым полировальным кругом, показанным на рис. 2. Днище консервной банки закатывается на специальном станке с предварительной установкой резиновой прокладки для уплотнения. Банки для сгущенного молока изготавливаются аналогично, за исключением того, что оба днища соединяются с корпусом консервной банки с помощью пайки в процессе того, как она катится вдоль ролика, вращающегося в расплавленном припое. Небольшое отверстие в банке позволяет провести заполнение консервной банки. После заполнения отверстие запаивается каплей припоя.

Другим примером пайки изделий из белой жести является изготовление корпуса газового счетчика. На сборочной линии применяются различные методы нагрева. Корпус счетчика состоит из двух боковых отбортованных секций и крышки.

Механизм счетчика устанавливается на раму с отбортовкой в 12,5 мм. Корпус счетчика собирают с предварительным покрытием поверхности отбортовки некоррозионным флюсом и последующим плотным соединением трех кромок. Вокруг прямоугольной отбортовки производится прихватка точечной сваркой с шагом в 75 мм. Запаивают соединение погружением кромок на 15 сек в ванну с расплавленным припоем из 50% свинца и 50% олова при температуре 290°. Устанавливают на место крышку и припаивают отбортовки при прохождении счетчика через ряд газопламенных горелок, применяя припой в виде проволоки. Небольшие исправления, если необходимо, производят паяльником. При изготовлении изделий из сталей, покрытых оловом, применяются флюсы некоррозионного типа. Это исключает воздействие остатков флюсов на механизм счетчика. При этом легко обеспечивается герметичность паяного соединения и получение хорошей основы под окраску.

Облуженные стали применяются также во многих других отраслях промышленности. Из них изготовляют трубы для подвода сухого воздуха, корпуса конденсаторов, каркасы усилителей, воздушные фильтры, масляные фильтры, корпусы радиоламп, кухонные принадлежности.

Как перерабатывают лом алюминиевых банок

Переработка лома алюминиевых банок в новые банки считается замечательным примером почти безотходного производственного процесса. Именно переработка лома алюминиевых банок сыграла главную роль в бурном росте рынка алюминиевых банок для пива и газированных напитков.

Переплав лома алюминиевых банок

Во всем мире продается более 350 миллиардов алюминиевых банок. При этом в лом поступают не все банки. Доля лома во в общем объеме алюминиевых банок составляет:

• в Швеции – 90 % алюминиевых банок,
• в США – до 70 %,
• в Австралии, Канаде, Японии и Китае – около 80 %,
• в целом в мире – немногим более 50 %.

Небольшую часть лома алюминиевых банок переплавляют в обычных или роторных плавильных печах и она идет, в основном, на изготовление литейных сплавов.

Простой переплав отходов алюминиевых банок дает в среднем такой состав алюминия [2]:

• Si – 0,26 %
• Fe – 0,40 %
• Cu – 0,20 %
• Mn – 0,86 %
• Mg – 1,22 %
• Ti – 0,04 %
• остальное – Al.

“Алюминий” такого химического состава вполне укладывается в интервалы химического состава сплавов 3004 и 3104 (см. таблицу ниже), которые применяют для изготовления корпуса банки. Поэтому п одавляющая часть металла из лома алюминиевых банок – около 80 % – возвращается к производителям новых банок.

Ниже излагаются общие подходы к переработке лома алюминиевых банок, когда его применяют опять же для изготовления банок. Аналогичные, иногда весьма сложные, технологии применяют на многих заводах в США и Западной Европе.

Сплавы алюминиевых банок

Полезно знать, что алюминиевые банки изготавливают из нескольких различных алюминиевых сплавов и только из них (таблица):

• В корпусе банки применяют алюминиевый сплав 3004 или алюминиевый сплав 3104, которые очень близки по химическому составу: марганца и магния в среднем по 1 %, меди – до 0,25 % и железа – до 0,7-0,8 %.
• Крышку банки делают из сплава 5182. В этом сплаве магния уже 4-5 %, а марганца – 0,20-0,50 %.
• Ключ для открывания банки дает самый малый вклад в общую массу банки. Его изготавливают из сплава 5042 с содержанием магния 3-4 % и марганца – 0,20-0,50 %.

Измельчение лома алюминиевых банок

Обычно алюминиевые банки поступают на переплавку в виде брикетов весом до 400 кг и плотностью не более 500 кг/м3. Эти брикеты удобны для транспортировки, но не годятся для прямой загрузки в печь для переплавки в материалы, которые пойдут на изготовление новых банок. Поэтому эти брикеты подвергают измельчению и сортировке, чтобы убедиться, что в них нет жидкостей или взрывоопасных материалов. Это очень важно для обеспечения безопасности литейщиков и сохранности литейного оборудования. Для этого применяют специальные измельчающую машину – шредер.

Сортировка алюминиевого лома

Из этого шредера измельченный лом проходит через магнитный сепаратор, который удаляет магнитные стальные примеси. После магнитного сепаратора лом проходит воздушный нож, на котором отделяются материалы, которые тяжелее алюминия: свинец, цинк и нержавеющая сталь. После операции измельчения и сортировки, измельченные и отсортированные алюминиевые банки (или то, что от них осталось) поступают на оборудование для удаления лака.

«Делакирование» лома алюминиевых банок

Применяют два подхода непрерывного термического удаления лака. Один основан на относительно длительном выдерживании измельченного алюминиевого лома при определенной температуре, а другой – на коротких циклах нагрева с постепенным повышением температуры до чуть ниже температуры плавления алюминиевых сплавов.

В первом случае применяют конвейерную печь, в которой измельченные алюминиевые банки проходят через камеру при температуре около 520 °С. Эта камера содержит продукты сгорания лака, которые разбавляют воздухом для создания благоприятной для удаления лака атмосферы.

При втором подходе применяют роторную печь со сложной системой рециркуляции продуктов сгорания. Температура последней стадии – около 615 °С, что очень близко к температуре начала плавления в алюминиево-магниевых сплавах, из которых обычно изготавливают крышки (сплав 5182) и ключи для открывания (сплав 5054) пивных банок.

Обе системы могут иметь проблемы, которые приводят к неполному удалению лака. Если температура слишком низкая или длительность обработки слишком короткая, то на поверхности алюминия остается черное смолянистое покрытие. Это приводит к возгоранию лома при его плавлении и чрезмерным потерям металла за счет угара. Если же температура слишком высока или длительность обработки слишком велика, то это приводит к значительному окислению лома и также приводит к повышенным потерям металла.

Разделение алюминиевых сплавов

Горячий, «делакированный» алюминиевый лом поступает затем в термомеханическую камеру-сепаратор. В этой камере поддерживается заданная температура и неокислительная атмосфера. В ней крышки банок из сплава 5182, а также ключей из сплава 5054, подвергают легкому механическому воздействию, в результате которого они разбиваются на мельчайшие фрагменты по границам зерен. Весь процесс основан на том, что под воздействием узкого интервала температуры размягчаются только границы зерен. Эти мелкие фрагменты из сплавов 5181 и 5054 непрерывно отсеивают и направляют в печь для переплавки крышек, а оставшийся алюминиевый лом – в печь для переплавки корпусов банок.

Плавление алюминиевого лома

Для плавления алюминиевых банок обычно применяют специальные печи. При плавлении образуется значительное количество шлака – смеси металла, оксидов и других загрязнений. Этот шлак содержит много газов, поэтому хорошо плавает сверху расплава. Его удаляют и отправляют на восстановление из него металла. Обычно вес шлака составляет около 15 % от начальной загрузки лома. Из этой специальной печей расплав передают в непрерывную плавильную печь, в которую дополнительно загружают крупный алюминиевый лом и первичный нелегированный алюминий для получения нужного объема и приблизительного химического состава заданного сплава.

Обработка алюминиевого расплава

Из непрерывной плавильной печи расплав передают в печь-миксер. Там производят подшихтовку расплава – делают необходимые добавки металлов и лигатур для получения заданного химического состава сплава. В этой же печи производят обработку расплава, например, продувку инертным газом для удаления нежелательных неметаллических включений.

Разливка слитков и прокатка листа

Чистый и с нужным химическим составом расплав разливают в слитки весом до 15 тонн. При разливке слитков и прокатке слитка в лист в лом может уйти до 40 % металла исходного количества расплава. Это происходит при обрезке концов, краев и тому подобных операциях. Этот лом называют внутренним. Он является очень ценным, так его химический состав полностью совпадает с заданным. Его сразу направляют на переплав изготовителю слитков.

Производство алюминиевых банок

Алюминиевые ленты для корпусов и крышек банок поставляют производителям банок. В результате процесса производства алюминиевых банок около 20 % алюминиевой ленты (или 13 % от исходного расплава) возвращается производителю слитков в виде производственных отходов – остатков листов с отверстиями на месте вырезанных заготовок для корпусов и крышек банок. В целом, около 55 % количества исходного расплава в миксере уходит во внутренний, производственный лом. Если бы все банки возвращались в виде алюминиевого лома, то для замыкания цикла переработки старых алюминиевых банок в новые нужно было пополнять только потери алюминия от угара – всего несколько процентов.