Тигли - это небольшие емкости конусной или цилиндрической формы, изготовленные из огнеупорных материалов. Они используются для термической обработки различных веществ при экстремально высоких температурах.
История возникновения тиглей
Первые упоминания о тиглях относятся к 11-10 тысячелетию до н.э. Они использовались на территории Восточной Европы и Ирана для выплавки металлов. На Ближнем Востоке и в Средней Азии тигельный процесс применялся для получения высококачественной стали, из которой изготавливали оружие. В частности, в XI веке в Южном Иране сталь для булатных клинков выплавляли с добавлением хромита.
Тигельный процесс, при котором высококачественная сталь получается выплавлением металла в специальных горшках из огнеупорных материалов, применялся на Ближнем Востоке, в Средней Азии, Шри-Ланке, Индии, Персии.
В XVIII веке английский металлург Бенджамин Хантсман возродил технологию тигельной плавки. А в 1837 году русский инженер Павел Аносов разработал свой вид тигельного процесса для получения инструментальной стали.
Современные технологии производства тиглей
В настоящее время тигли производятся из таких материалов, как:
- Платина
- Золото
- Серебро
- Графит
- Керамика
- Фарфор
Одним из передовых методов считается изостатическое прессование графитовых тиглей, запатентованное в 1964 году немецкой компанией Aug. Gundlach KG.
Классификация и маркировка тиглей
Тигли - это прежде всего емкости, которые классифицируются по нескольким параметрам:
- Материал изготовления
- Форма
- Размер и объем
- Температура эксплуатации
Каждый тигель имеет свою маркировку - число от 1 до 300, которое обозначает его емкость. Например, тигель марки 20 вмещает 2,84 дм3 расплавленного металла.
| Марка тигля | Объем, дм3 |
| 10 | 1,42 |
| 20 | 2,84 |
Таким образом, тигли классифицируются по различным критериям в зависимости от их назначения и условий эксплуатации.
Хотя тигли могут использоваться в разных технологических процессах, их основной функцией является плавка металлов и сплавов. При этом они выступают как тепловая емкость, защищающая расплав от внешних воздействий и загрязнений.
Применение тиглей в металлургии
Тигли - это незаменимое оборудование в металлургической промышленности. Их используют на разных этапах производства:
- Плавка руды и получение чугуна
- Выплавка стали
- Литье цветных металлов
- Получение высококачественных сплавов
Благодаря использованию тиглей, металлурги могут точно контролировать состав и свойства выплавляемого металла. Кроме того, "закрытый тигель" предохраняет расплав от взаимодействия с внешней средой.
Тигли в ювелирном производстве
Небольшие тигли широко используются ювелирами для работы с драгоценными металлами - золотом, серебром, платиной. С их помощью можно точно дозировать количество расплавленного металла, необходимое для отливки украшений.
Особо "чистые" тигли для таких целей изготавливаются из золота, серебра или платины. Они не оказывают никакого влияния на химический состав расплава.
Применение тиглей в литейном производстве
В литейном деле тигли являются неотъемлемой частью технологического процесса. С их помощью происходит расплавление металлических заготовок и заливка расплава в литейные формы.
Для этих целей подходят огнеупорные тигли из графита, керамики или специальных жаропрочных сталей. Они выдерживают высокие температуры и обеспечивают равномерный нагрев металла.
Изготовление тиглей своими руками
Несмотря на кажущуюся простоту, изготовление качественного тигля своими руками - непростая задача. Главные сложности:
- Подбор необходимых огнеупорных и жаростойких материалов
- Обеспечение высокой точности размеров и формы
- Контроль прочностных характеристик
Поэтому домашние мастера для таких целей чаще используют не чистые материалы, а их более доступные заменители с добавлением керамики или глины.
Требования к материалам для изготовления тиглей
Какие требования предъявляются к материалам, из которых изготавливаются тигли? В первую очередь, это высокая огнеупорность и термостойкость. Тигли должны выдерживать температуру плавления обрабатываемых веществ, которая может достигать 3000°C.
Кроме того, материал тиглей не должен вступать в реакцию с расплавами, что может привести к загрязнению образцов. Поэтому часто используется химически инертная керамика, кварцевое стекло, благородные металлы.
Устройства для нагрева тиглей
Существует несколько видов промышленных печей и установок, в которых происходит нагрев тиглей с образцами:
- Электрические печи сопротивления
- Индукционные плавильные печи
- Плазменные установки
- Газовые горелки
Температура, точность и скорость нагрева зависят от типа оборудования. Например, в индукционных печах используются особые тигли для плавки из графита или огнеупорной керамики.
Футеровка тиглей
Для повышения стойкости к химическому и термическому воздействию применяется футеровка - внутреннее покрытие тиглей огнеупорными материалами.
Футеруются тигли из менее стойких материалов, например металлов. В качестве футеровки используются карбид кремния, оксид алюминия, цирконий и другие соединения.
Контроль качества тиглей
Перед использованием тигли проходят обязательную сертификацию и контроль качества. Проверяются размеры, толщина стенок, шероховатость поверхности, трещиностойкость.
Каждая партия тиглей сопровождается паспортом и сертификатом качества от производителя. Это гарантирует их соответствие заявленным характеристикам.
