Karakteristike topljenja bakra bez kiseonika
Strogo razlikovati, bakar bez kisika treba podijeliti na obični bakar bez kisika i bakar bez kisika visoke čistoće. Obični bakar bez kisika može se topiti u indukcijskoj peći sa željeznom jezgrom električne frekvencije, dok se bakar bez kisika visoke čistoće treba topiti u vakuumskoj indukcijskoj peći.
Kada se koristi polu-kontinuirano lijevanje, proces rafiniranja taline u peći za topljenje i peći za držanje može biti nezavisan od vremenskih ograničenja. Kontinuirano livenje je drugačije. Kvalitet rastopljenog bakra ne zavisi samo od kvaliteta rafiniranja peći za topljenje i peći za držanje, već, što je još važnije, zavisi i od stabilnosti čitavog sistema i procesa.
Kako bi se spriječila kontaminacija taline, topljenje bakra bez kisika općenito ne koristi nikakve aditive za topljenje i rafiniranje. Površina rastopljenog bazena je prekrivena drvenim ugljem, a formirana redukciona atmosfera je uobičajena atmosfera za topljenje.
Indukcijske peći za topljenje bakra bez kiseonika treba da imaju dobra zaptivna svojstva.
Za topljenje bakra bez kiseonika treba koristiti visokokvalitetni katodni bakar kao sirovinu. Za topljenje bakra bez kiseonika visoke čistoće, katodni bakar visoke čistoće treba koristiti kao sirovinu. Ako se katodni bakar prije ulaska u peć osuši i zagrije, može se ukloniti vlaga ili vlažan zrak koji se može adsorbirati na njegovoj površini.
Prilikom topljenja bakra bez kisika, debljina sloja drvenog uglja koji pokriva površinu rastopljenog bazena u peći treba biti dvostruko veća od debljine običnog čistog bakra, a drveni ugalj treba na vrijeme ažurirati.
Iako obloge od drvenog ugljena imaju mnoge prednosti, kao što su očuvanje topline, izolacija zraka i smanjenje, ima i određene nedostatke. Na primjer, drveni ugljen lako apsorbira vlažan zrak, pa čak i direktno apsorbira vlagu, postajući tako kanal kroz koji tekući bakar može apsorbirati veliku količinu vodonika.
Ugljen ili ugljični monoksid imaju redukcijski učinak na bakrov oksid, ali su potpuno nedjelotvorni protiv vodika. Stoga, drveni ugalj treba pažljivo odabrati i kalcinirati prije dodavanja u peć.
Tokom topljenja, prijenosa, očuvanja topline i cjelokupnog procesa livenja, potpuna zaštita rastopa je neophodan uslov za proizvodnju bakra bez kiseonika. U mnogim modernim proizvodnim linijama za topljenje i livenje bakra bez kiseonika, potpuno su zaštićeni ne samo topljenje, već i sušenje i predgrijavanje punjenja, praonica za transfer, komora za izlivanje itd.
Neke moderne velike proizvodne linije bakra bez kisika koriste generatorski plin kao zaštitni plin, dok većina plinskih generatora koristi prirodni plin kao sirovinu.
Metoda proizvodnje zaštitnog gasa koja se obično koristi u inostranstvu je: prvo sagoreti prirodni gas sa relativno niskim sadržajem sumpora i 94% do 96% metana sa teoretskim vazduhom, i koristiti nikl oksid kao medij za uklanjanje vodonika. Nastali plin se uglavnom sastoji od dušika i plina ugljične kiseline. Zatim se plin ugljične kiseline pretvara u ugljični monoksid korištenjem vrućeg drvenog uglja kako bi se dobio plin bez kisika koji sadrži 20% do 30% ugljičnog monoksida, a ostatak je dušik.
Osim generatorskog plina, plinovi kao što su dušik, ugljični monoksid ili argon također se koriste kao dielektrični materijali za zaštitu ili rafinaciju taline bakra bez kisika.
Vakuumsko topljenje bi trebalo da bude najbolji izbor za topljenje visokokvalitetnog bakra bez kiseonika.
Vakuumsko topljenje ne samo da može značajno smanjiti sadržaj kisika, već i značajno smanjiti sadržaj vodika i nekih drugih nečistoća.
Prilikom topljenja u vakuumskoj indukcijskoj peći srednje frekvencije bez jezgra, grafitni lončići i katodni bakar visoke čistoće ili pretopljeni bakar koji su dvaput rafinirani često se koriste kao sirovine. Upakovano u peć zajedno sa bakrenom katodom, uključuje i grafitni prah za deoksidaciju.
U stvari, deoksidacija se uglavnom provodi kroz ugljik u grafitnom lončiću. Količina potrošenog ugljika može se izračunati. Na primjer, 1 kg bakra troši 100 g ugljika. Iskustvo pokazuje da što je veći sadržaj kisika u bakrenoj tekućini na početku, to se brže odvija reakcija deoksidacije u ranim fazama topljenja.
Bakar bez kiseonika dobijen topljenjem u vakuumu može imati sadržaj kiseonika manji od 0.0005% i sadržaj vodonika manji od 0,0001% do 0,0003%. Zapravo, samo kada se bakar topi i lijeva pod određenim stupnjem vakuuma, moguće je dobiti odljevke koji su potpuno bez kisika i drugih plinova. Stoga, stepen vakuuma vakuumske peći koja se koristi za proizvodnju bakarnih materijala za elektronske cijevi treba biti iznad 10-6.
