Ж. М. Адилов академик, доктор экономических наук, профессор

●
 Техникалық ғылымдар 
 
ҚазҰТУ хабаршысы №2 2014  
 
219
Таким образом, можно заключить, что отрасль производства драгоценных металлов и сплавов и 
изделий  из  них  бурно  развивается  в  настоящее  время.  Предприятия,  работающие  в  данной  сфере, 
оснащаются  самыми  современными  технологиями  и  оборудованием.  Несмотря  на  это,  полностью 
исключить  брак  при  производстве  изделий  из  драгоценных  металлов  и  сплавов  не  представляется 
возможным. В той или иной степени с этой проблемой сталкиваются все производители. Во многих 
случаях  причины  повышенной  дефектности  готовой  продукции  носят  индивидуальный  характер, 
который  связан  со  многими  причинами,  начиная  от  сырьевой  базы  и  заканчивая  особенностями 
технологического  процесса  производства.  Особенно  важным  вопросом  является  исключение 
металлургического  брака  слитков  и  полуфабрикатов  (заготовок)  драгоценных  металлов  и  сплавов, 
так как это операция является началом всего производственного цикла изготовления изделий. Вместе 
с этим, все участники процесса производства изделий из драгоценных металлов  отмечают важность 
исследований 
по 
повышению 
качества. 
Такие 
исследования 
способствуют 
повышению 
рентабельности  и  эффективности  производства,  что  в  условиях  рыночной  экономики  повышает 
конкурентоспособность любого предприятия. 
 
1.  Особенности технологии плавки и литья сплава СрМ 92,5 на КМД 
Технология  производства  монетных  заготовок  в  общем  виде  состоит  из  ряда  последовательно 
выполняемых  технологических  операций:  расчет  и  набор  шихты;  плавка  и  отливка  слитка; 
пластическая  деформация  (прокатка);  вырубка;  термообработка;  подготовительные  (финишные) 
операции перед чеканкой. 
Фактически все современные технологии и используемые материалы нацелены на дальнейшее 
снижение себестоимости монет, при сохранении необходимой стойкости к коррозии, износу и защите 
от подделки. 
При  рассмотрении  особенностей  технологии  плавки  и  литья  сплава  СрМ  92,5  на  КМД, 
необходимо  принять  во  внимание  следующие  отправные  положения,  характерные  для  анализа 
плавильно-литейного производства благородных металлов и сплавов в целом [6]: 
1.  Результаты  работы  плавильно-литейного  производства  (качество  получаемого  металла)  по 
основным  технико-экономическим  показателям  проявляются,  в  основном,  на  последующих 
технологических переделах. Поэтому плавильно-литейное производство необходимо анализировать в 
неразрывной связи с другими последующими производствами. 
2.  Значительное количество брака, отходов, потерь металлов и, соответственно, низкий выход 
годной  продукции  связан  с  неоптимальной  технологией  и  нарушениями  технологической 
дисциплины. 
3.  При  анализе  бракованной  продукции  на  производствах  драгоценных  металлов  и  сплавов 
был  сделан  вывод,  что  подавляющее  количество  этой  продукции  забраковано  по  дефектам 
металлургической природы. 
4.  Все мероприятия, проводимые для снижения количества брака без кардинального изменения 
существующей  технологии,  позволяли  несколько  стабилизировать  процессы  производства  и 
улучшать  их  технико-экономические  показатели,  но  в  целом  не  ликвидировали  металлургический 
брак по основным его видам. 
 
Выбор  того  или  иного  способа  литья,  в  первую  очередь,  зависит  от  объемов  производства.  В 
последнее  время  все  большую  популярность  набирает  способ  непрерывного  и  полу-непрерывного 
литья  благородных  металлов  и  сплавов,  который  был  опробован  в  черной  и  цветной  металлургии. 
Способ  непрерывного  литья  имеет  ряд  преимуществ,  по  сравнению  с  литьем  в  песчано-глинистые 
формы,  в  чугунные  и  водоохлаждаемые  изложницы,  на  установках  вакуумного  всасывания  и 
центробежных 
машинах 
[7]. 
Установки 
имеют 
хорошую 
экономичность, 
высокую 
производительность, но основное их преимущество – высокое качество слитка. 
На  КМД  плавка  и  литье  сплава  СрМ  92,5  осуществляется  на  установке  непрерывного 
горизонтального литья (УНЛ) MINI 150 швейцарской фирмы AG Wertli. Емкость металлоприемника - 
тигля  составляет  10  литров  (100  килограмм  по  сплаву  СрМ  92,5).  Литье  осуществляется  в 
водоохлаждаемый  медный  кристаллизатор  с  графитовой  вставкой  –  кокилем  внутренним  сечением 
150×20 мм. Особенностью технологии плавки и литья является то, что УНЛ имеет один плавильный 
узел,  который  одновременно  является  и    литейным.  Литье  сплава  СрМ  92,5  осуществляется  путем 
периодических  пусков  и  остановок  протяжной  машины.  Шихта  загружается  в  тигель  в  твердом 
состоянии.  Затем  производится  ее  нагрев  и  расплавление  индуктивным  методом.  По  мере 

●
 Технические науки 
 
                                                    
№2 2014 Вестник КазНТУ  
                    
220 
расплавления  шихты,  подгружаются  новые  порции,  пока  не  будет  загружено  требуемое  количество 
материала. После того, как расплав достигнет температуры литья, проводятся операции дезоксидации 
(раскисления),  отбора  огневой  пробы  и  контроля  температуры  погружной  термопарой.  После 
выдержки  расплава  при  температуре  литья  пуском  протяжной  машины  установки  дается  старт 
вытяжки  слитка.  После  того  как,  литейный  тигель  на  половину  опорожнится,  протяжная  машина 
останавливается,  литье  слитка  прекращается.  Затем    производится  загрузка  новой  порции  шихты  и 
процесс повторяется.  
Технологической  документацией  предприятия  регламентируются  операции  расчета  и  набора 
шихты,  требования  к  шихтовым  материалам,  технологические  параметры  плавки  и  литья. 
Установлены ограничения по использованию отходов собственного производства в качестве шихты.  
 
2.  Исследования металлургического качества сплава СрМ 92,5 
Как уже указывалось выше, по данным бюро технического контроля (БТК) КМД, брак готовой 
продукции по инородным включениям на различных монетах может составлять до 5 %.  
Актуальность заявленной нами проблемы состоит в том, что на Казахстанском Монетном дворе 
при  производстве  монет  из  благородных  металлов  конечной  технологической  операцией  является 
операция чеканки изделия, где проявляется основное количество дефектов. В процессе изготовления 
заготовок  для  монет  «proof»-качества  бюро  технического  контроля  контролирует  геометрические 
параметры  полуфабрикатов,  твердость  металла,  которые  обеспечиваются  соблюдением  требований 
технологической документации. Готовое изделие сравнивается с утвержденным комиссией образцом-
эталоном,  по  которому  оценивается  внешний  вид  монеты.  Однако  качество  используемого  металла 
(типы  дефектов  готовой  продукции)  проявляется  только  после  процесса  чеканки,  в  результате 
которого  получается  финишное  изделие.  Как  мы  видим,  на  предприятии  существует  проблема 
диагностики  и  исключения  вероятного  процента  брака  готовой  продукции  по  металлургическим 
дефектам на ранних стадиях технологического цикла изготовления монет из драгоценных металлов. 
Применение  статистических  методов  контроля  качества  (международный  стандарт  ISO 
9001:2000)  позволило  специалистам  КМД  составить  собственную  классификацию  дефектов  монет 
«proof».  Полученные  данные  подтвердили  предположения  о  наличии  большого  процента 
металлургических дефектов в структуре  общего брака при чеканке изделий, тем  самым, подтвердив 
необходимость  диагностики  металлургического  качества  сплава  СрМ  92,5  на  начальных  стадиях 
производственного цикла изготовления монет. 
Для  разработки  методики  контроля  качества  сплава  СрМ  92,5  руководством  КМД  были 
привлечены  ученые  ВКГТУ  им.  Д.  Серикбаева.  В  процессе  проведения  НИР  были  опробованы 
методы  неразрушающего  контроля  качества,  такие,  как:  метод  вихревых  токов  или 
электроиндуктивный  метод;  метод  ультразвуковой  дефектоскопии;  метод  рентгенографического 
контроля.  Предложенные    методы  оказались  не  эффективны  для  выявления  внутренних  дефектов 
размером  менее  3  мм.  Тогда  была  разработана  методика  металлографического  контроля  качества 
сплава  СрМ  92,5  (ММА).  В  результате  контроля  качества  с  помощью  ММА  металлу  присваивается 
так  называемый  рейтинг  качества.  Затем  была  проведена  серия  опытных  плавок  на  УНЛ  с 
последующим изготовлением и чеканкой заготовок из данного металла. 
В  результате  исследований  было  установлено,  что  в  сплаве  СрМ  92,5  производства  КМД 
встречаются инородные включения на основе оксидов железа, кремния, сложных оксидов алюминия, 
магния и кальция. Включения находятся на поверхности сплава и часто в подповерхностном (рядом с 
поверхностью)  слое.  Практически  всегда  в  состав  включений  входит  углерод.  При    снятии 
некоторого слоя металла в результате полировки часть включений удаляется. Дефекты, находящиеся 
в  подповерхностном  слое,  выходят  на  поверхность  («вскрываются»).  Подобные  процессы  имеют 
место  при  движении  металла  в  результате  пластической  деформации  при  чеканке.  Поверхностные 
дефекты выводят из строя чеканочные штемпеля и царапают зеркальную поверхность  отчеканенной 
монеты.  
Было установлено, что, в основном, встречаются включения трех видов. Данный факт позволил 
условно разделить их на три группы по внешнему  виду:  «черное»,  «серое» и «светлое». Кроме того, 
при  проведении  металлографического  анализа  инородные  включения  классифицировались  по 
размеру.    Так  как  включения  размером  (диаметром)  более  40  мкм  встречались  крайне  редко                        
(в  единичных  случаях),  то  было  выделено  3  основных  группы:  включения  размером  0-10  мкм 
(средний диаметр 5 мкм), 10-20 мкм (средний диаметр 15 мкм), 20-40 мкм (средний диаметр 30 мкм). 

●
 Техникалық ғылымдар 
 
ҚазҰТУ хабаршысы №2 2014  
 
221
Таблица 1. Результаты металлографической оценки качества сплава СрМ 92,5 
 
№ 
плавки 
Место 
вырезки 
образца 
Кол-во вкл. 
на 30 мм
2 
«Загрязненность», 
× 10
-2
, % 
Рейтинг 
чистоты 
15 мкм 
30 мкм 
1 
край 
1.8 
- 
0.8 
R-2 
центр 
2.0 
- 
1.08 
R-3 
2 
край 
0.5 
- 
0.69 
R-2 
центр 
0.5 
- 
0.33 
R-2 
3 
край 
0.25 
- 
0.78 
R-2 
центр 
0 
- 
0.75 
R-2 
4 
край 
0.5 
- 
0.78 
R-2 
центр 
0.5 
- 
0.65 
R-2 
5 
край 
5.8 
- 
0.81 
R-2 
центр 
7.0 
- 
0.56 
R-2 
6 
край 
3.0 
- 
0.86 
R-2 
центр 
1.5 
- 
1.19 
R-3 
7 
край 
2.8 
- 
1.09 
R-3 
центр 
3.0 
- 
1.28 
R-3 
8 
край 
2.5 
0.5 
1.29 
R-3 
центр 
2.0 
5.0 
4.79 
R-5 
9 
край 
5.0 
0.8 
1.98 
R-3 
центр 
2.5 
2.0 
2.67 
R-4 
 
Анализ  результатов  исследования  качества  сплава  СрМ  92,5  позволил  выявить  следующие 
закономерности: 
-  в  процессе  эксплуатации  плавильно-литейного  оборудования  «загрязненность»  слитков 
включениями  увеличивается.  Если  после  первой  плавки  в  слитке  «загрязненность»  составляла 
0.005%, то после десятой плавки - 0.05%, т.е. загрязнение увеличилось в десять раз; 
-  более  интенсивно  эндогенными  включениями  загрязняется  центральная  зона  слитка, 
кристаллизующаяся в последнюю  очередь: после восьмой плавки загрязненность составляла 0.013 и 
0.048% соответственно край и центр сечения слитка; 
-  размер  и  количество  включений  также  увеличивается:  до  седьмой  плавки  не  наблюдалось 
присутствие  в  микроструктуре  включений  размером  30  мкм  и  более,  а  начиная  с  8  плавки, 
появляются включения размером 20…40 мкм в количестве 2…5 штук на 30 мм
2
. Указанные дефекты 
визуально  не  обнаруживаются  и  не  являются  браковочным  признаком  в  процессе  изготовления 
заготовок.  Однако  данная  закономерность  указывает  на  то,  что  в  процессе  эксплуатации  тигля  идет 
прогрессирующее  загрязнение  сплава.  Это  связано  с  физико-химическим  взаимодействием  тигля  с 
атмосферой и расплавом, что приводит к эрозии; 
- пробная чеканка заготовок изготовленных из исследуемого металла показала, что заготовки из 
металла  с  рейтингом  качества  не  выше  R-2  (согласно  ММА)  не  бракуются  по  инородным 
включениям.  Повышение  рейтинга  качества  металла  приводит  к  браку  готовой  продукции  по 
инородным  включениям. Т.е.  на  качество  чеканки  влияет  не  только  количество  включений, но  и  их 
размер. 
Дальнейшее  изучение  элементного  состава  включений  и  динамики  изменения  химического 
состава рабочей поверхности плавильно-литейного тигля позволили сделать следующие выводы: 
- поверхность тигля в процессе эксплуатации подвергается термоциклированию (нагрев до 1100 °С 
–  охлаждение),  попеременно  контактирует  с  окислительной  (воздух)  и  восстановительной  (СО) 
атмосферами, а также с расплавом «серебро-медь», содержащим раскислитель Cu
5
P. 
-  содержание  одного  из  основных  компонентов  -  «углерода»,  содержащегося  в  графито-
шамотном тигле в виде графита, снижается в 2…4 раза: с 34-50 % масс. (до эксплуатации) до 6-28% 
масс  (после  эксплуатации).  Это  обусловлено  «выгоранием»  углерода  в  процессе  плавки  при 
температуре  1000  °С,  особенно  в  заключительной  стадии  плавки  -  в  моменты  слива  сплава,  когда 
«оголяется» поверхность тигля и происходит ее контакт с воздухом; 
- содержание карбида кремния также снижается в 2 раза: с 21…28 % масс (до эксплуатации) до 
10…14  %  масс  (после  эксплуатации).  Карбид  кремния,  который  создается  предприятием-

●
 Технические науки 
 
                                                    
№2 2014 Вестник КазНТУ  
                    
222 
производителем  только  в  поверхностном  слое  тигля,  видимо,  по  технологии  высокотемпературного 
силицирования,  не  разлагается  при  температурах,  реализуемых  при  плавке  (1000  °С).  Вероятно, 
происходит «выкрашивание» - эрозия зерен карбида кремния; 
-  содержание  металлического  кремния  в  поверхности  тигля,  контактирующей  с  расплавом, 
снижается  с  7…11  до  4…8  %  масс.  Поскольку  кремний  практически  не  растворим  в  серебре,  то 
снижение его содержания в анализах, видимо, связано с окислением его поверхности при контакте с 
воздухом в моменты слива расплава; 
- увеличение содержания оксидов алюминия, кремния, железа, натрия, калия, кальция, магния в 
2…10  раз  может  быть  объяснено  тем,  что  после  частичного  удаления  углеродсодержащих 
ингредиентов  (графит,  карбид  кремния)  с  рабочей  поверхности  тигля  в  процессе  его  эксплуатации 
увеличивается доля «шамотной» (оксидной составляющей тигля), вступающей в контакт с расплавом 
серебряного сплава.  
 
Таблица 2. Химический состав рабочей поверхности плавильно-литейного тигля 
 
С-е 
До эксплуатации 
После эксплуатации 
 
верх 
низ 
верх 
низ 
 
min 
max 
сред 
min 
max 
сред 
min 
max 
сред 
min 
max 
сред 
С 
20.7 
71.8 
34.4 
25.3 
79.0 
50.3 
4.54 
7.69 
6.12 
2.36 
49.5 
28.0 
SiC 
7.19 
58.3 
28.2 
5.9 
53.1 
21.3 
0.61 
41.6 
10.9 
1.37 
57.8 
14.4 
Al
2
O
3 
0.7 
8.11 
1.83 
0.8 
9.2 
2.4 
2.02 
17.9 
4.93 
0.53 
14.7 
4.69 
SiO
2 
5.14 
18.3 
10.0 
5.0 
17.2 
8.78 
2.55 
30.6 
10.9 
1.28 
28.8 
11.7 
Si 
2.04 
29.2 
10.9 
2.2 
24.0 
6.62 
1.52 
27.6 
7.95 
0.4 
10,0 
3.66 
Fe
2
O
3 
0 
16.2 
1.67 
0 
25.4 
2.5 
0 
4.28 
1.47 
0 
9.88 
1.57 
CaO 
0 
0.85 
0.07 
0 
0.2 
0.02 
0 
29.1 
5.43 
0 
5.05 
1.47 
K
2
O 
0 
4.6 
0.39 
0 
0.4 
0.13 
0 
6.43 
1.51 
0 
5.3 
1.31 
KCl 
 
 
 
 
 
 
0 
0.69 
 
 
 
 
MgO 
0 
0.3 
0.02 
0 
0.2 
0.01 
0 
4.63 
1.15 
0 
1.82 
0.38 
Na
2
O 
0 
1.56 
0.12 
0 
0.3 
0.05 
0 
5.53 
0.96 
0 
2.06 
0.4 
 
Рекомендации 
В  современной  металлургии  известно  достаточно  методов  повышения  металлургического 
качества  металлов  и  сплавов.  Большинство  из  них  направлено  на  применение  дополнительного 
аппаратурного  оформления  процесса  плавки  и  литья.  Ниже  приведены  меры,  которые,  по  мнению 
авторов,  могут  быть  рекомендованы  для  повышения  металлургического  качества  сплава  СрМ  92,5 
производства КМД:  
1.  Контроль  качества  сплава СрМ  92,5 в  процессе  производства  заготовок  для  монет  «proof»-
качества. Данная мера позволит оперативно диагностировать металлургическое качество сплава СрМ 
92,5  на  ранних  стадиях  производственного  процесса  изготовления  заготовок,  прогнозировать 
вероятное  количество  бракованных  по  металлургическим  дефектам  изделий  на  конечной  операции 
чеканки, исключить из производственного процесса заведомо не кондиционные партии металла. 
2.  Плавка  серебра  Ср  99,99  и  сплава  СрМ  92,5  на  УНЛ  Вертли  с  использованием  защитного 
покрытия  (глазуровки)  внутренней  поверхности  тигля.  Нанесение  защитного  покрытия  на  рабочую 
поверхность  плавильно-литейного  тигля  после  каждой  кампании  плавок  направленно  на  снижение 
эрозии в результате физико-химического взаимодействия расплава с материалом и атмосферой тигля. 
3.  Плавка  серебра  Ср  99,99  и  сплава  СрМ  92,5  на  УНЛ  Вертли  с  использованием  защитной 
атмосферы инертного газа. Использование защитной атмосферы инертного газа в процессе плавки и 
литья  направлено  на  снижение  эрозии  рабочей  поверхности  в  результате  физико-химического 
взаимодействия расплава с материалом и атмосферой тигля. 
 
ЛИТЕРАТУРА 
1.  Dr.  G.  Wagner.  Striking  of  type  Ag  999  Cu  alloys  Ag999-xCux.  Р  2. //  31th    ICMT,  Vienna 27th  to  30th 
Sept. 2005. 
2.  Dong  Jiang,  Tarnish  of  Gold  and  Silver  Coin,  Shenyang  Mint(CBPM),  Session  10,  24ТН  MINT 
DIRECTORS CONFERENCE, Paris – may, 2006. 
3.  Бреполь Эрхард. Теория и практика ювелирного дела.  С-Пб, 2000, 522 с. 

●
 Техникалық ғылымдар 
 
ҚазҰТУ хабаршысы №2 2014  
 
223
4.  Сырнев Б.В., Туганбаев Ф.С., Масленников О.О. и др. Исследование природы инородных включений 
в  сплавах  на  основе  серебра,  получаемых  методом  непрерывного  литья  и  используемых  для  производства 
коллекционных монет. Отчет по теме № 15-9/157 ск от 30.12.13. Усть-Каменогорск:  ВКГТУ им. Д. Серикбаева, 
2013 г, 85 с. 
5.  Отчет  №  15-08/223  от  30.09.04.  РГП  «КМД  НБ  РК».  Совершенствование  технологии  литья  на  УНЛ 
Вертли  с  целью  повышения  качества  получаемого  металла  –  уменьшения  количества  пор  и  неметаллических 
включений. Усть-Каменогорск, 2004, 27 с. 
6.  Андронов В.П.  Плавильно-литейное производство драгоценных металлов и сплавов. М., 1974. - 317 с. 
7.  Шатагин  О.А.,  Слаткоштеев  В.Т.,  Вартазаров  М.А.,  Козаченко  С.М.,  Трехов  В.Н.  Непрерывное 
горизонтальное литье цветных металлов и сплавов. М.: «Металлургия», 1974. - 208 с. 
 
REFERENCES 
1.  Dr.  G.  Wagner.  Striking  of  type  Ag  999  Cu  alloys  Ag999-xCux.  Р  2. //  31th    ICMT,  Vienna 27th  to  30th 
Sept. 2005. 
2.  Dong  Jiang,  Tarnish  of  Gold  and  Silver  Coin,  Shenyang  Mint(CBPM),  Session  10,  24ТН  MINT 
DIRECTORS CONFERENCE, Paris – may, 2006. 
3.  Erhard Brepohl. Theorie und Praxis des Goldschmieds. Aufl. – Munchen; Wien: Fachbuchverl. Leipzig im 
Hanser-Verl., 1998. 
4.  Syrnev B.V., Tuganbaev F.S., Maslennikov O.O. I dr. Issledovanie prirody inorodnih vklucheniy v splavah 
na  osnove  serebra,  poluchaemih  metodom  neprerivnogo  litia  I  ispolzuemih  dlia  proizvodstva  kollektsionnyh  monet. 
Otchet po teme № 15-9/157 sk оt 30.12.13. Ust-Kamenogorsk:  VKGTU im. D. Serikbaeva, 2013. - 85 s. 
5.  Оtchet № 15-08/223 оt 30.09.04. RGP «КМD NB RK». Sovershenstvovanie tehnologyi litya na UNL Wertli 
s tselyu povishenya kachestva poluchaemogo metalla – umenshenie kolichestva por i nemetallicheskih vkluchenyi. Ust-
Kamenogorsk, 2004, 10 s. 
6.  Andronov V.P. Plavilno-liteynoe proizvodstvo dragotzennih metallov i splavov. М., 1974.-317 s. 
7.  Shatagin  О.А.,  Sladkosheev  V.T.,  Vartazarov  М.А.,  Коzachenko  С.М.,  Тrehov  V.N.  Neprerivnoe  lityo 
zvetnih metallov i splavov. М.: “Меtallurgya”, 1974, 208 s. 
 
Масленников О.О. 

жүктеу/скачать 38,33 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: