Karakteristike taljenja bakra bez kisika
Strogo razlikovati, bakar bez kisika treba podijeliti na obični bakar bez kisika i bakar bez kisika visoke čistoće. Obični bakar bez kisika može se taliti u indukcijskoj peći sa željeznom jezgrom visoke frekvencije, dok se bakar bez kisika visoke čistoće treba taliti u vakuumskoj indukcijskoj peći.
Kada se koristi polukontinuirano lijevanje, proces pročišćavanja taline u peći za taljenje i peći za držanje može biti neovisan o vremenskim ograničenjima. Kontinuirano lijevanje je drugačije. Kvaliteta rastaljenog bakra ne ovisi samo o kvaliteti rafiniranja peći za taljenje i peći za držanje, nego što je još važnije, također ovisi o stabilnosti cijelog sustava i procesa.
Kako bi se spriječilo onečišćenje taline, kod taljenja bakra bez kisika općenito se ne koriste nikakvi aditivi za taljenje i rafiniranje. Površina rastaljenog bazena prekrivena je drvenim ugljenom, a nastala redukcijska atmosfera je uobičajeno korištena atmosfera taljenja.
Indukcijske peći za taljenje bakra bez kisika trebaju imati dobra svojstva brtvljenja.
Taljenje bakra bez kisika treba koristiti visokokvalitetni katodni bakar kao sirovinu. Za taljenje bakra bez kisika visoke čistoće, katodni bakar visoke čistoće trebao bi se koristiti kao sirovina. Ako se katodni bakar osuši i prethodno zagrije prije ulaska u peć, može se ukloniti vlaga ili vlažan zrak koji se može adsorbirati na njegovoj površini.
Kod taljenja bakra bez kisika, debljina sloja drvenog ugljena koji prekriva površinu bazena rastaljene peći trebala bi biti dvostruko veća od debljine taljenja običnog čistog bakra, a ugljen je potrebno ažurirati na vrijeme.
Iako pokrivanje drvenim ugljenom ima mnoge prednosti, poput očuvanja topline, izolacije zraka i redukcije, ima i određene nedostatke. Na primjer, drveni ugljen lako upija vlažan zrak i čak izravno upija vlagu, čime postaje kanal kroz koji tekući bakar može apsorbirati veliku količinu vodika.
Drveni ugljen ili ugljikov monoksid imaju redukcijski učinak na bakrov oksid, ali su potpuno nemoćni protiv vodika. Stoga drveni ugljen treba pažljivo odabrati i kalcinirati prije dodavanja u peć.
Tijekom procesa taljenja, prijenosa, očuvanja topline i cjelokupnog procesa lijevanja, potpuna zaštita taline nužan je uvjet za proizvodnju bakra bez kisika. U mnogim suvremenim proizvodnim linijama za taljenje i lijevanje bakra bez kisika, ne samo taljenje, već i sušenje i predgrijavanje punjenja, praonik za prijenos, komora za izlijevanje itd. potpuno su zaštićeni.
Neke moderne velike linije za proizvodnju bakra bez kisika koriste generatorski plin kao zaštitni plin, dok većina plinskih generatora koristi prirodni plin kao sirovinu.
Metoda proizvodnje zaštitnog plina koja se obično koristi u inozemstvu je: prvo sagorijevanje prirodnog plina s relativno niskim udjelom sumpora i 94% do 96% metana s teorijskim zrakom, te korištenje oksida nikla kao medija za uklanjanje vodika. Rezultirajući plin uglavnom se sastoji od plina dušika i ugljične kiseline. Zatim se plin ugljične kiseline pretvara u ugljični monoksid kroz vrući ugljen, dobivajući 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 od taljenja bakra bez kisika ili rafiniranje.
Vakuumsko taljenje trebalo bi biti najbolji izbor za taljenje visokokvalitetnog bakra bez kisika.
Vakuumsko taljenje ne samo da može znatno smanjiti sadržaj kisika, već i značajno smanjiti sadržaj vodika i nekih drugih nečistoća.
Pri taljenju u vakuumskoj indukcijskoj peći bez jezgre srednje frekvencije često se kao sirovine koriste grafitni lončići i katodni bakar visoke čistoće ili pretopljeni bakar koji je dvaput rafiniran. Upakiran u peć zajedno s bakrenom katodom, također uključuje grafitni prah za deoksidaciju.
Zapravo, deoksidacija se uglavnom provodi preko ugljika u materijalu grafitnog lončića. 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 brže teče reakcija deoksidacije u ranim fazama taljenja.
Bakar bez kisika dobiven taljenjem pod vakuumom može imati sadržaj kisika manji od 0.0005% i sadržaj vodika manji od 0,0001% do 0,0003%. Zapravo, samo kada se bakar tali i lije pod određenim stupnjem vakuuma, moguće je dobiti odljevke koji su potpuno bez kisika i drugih plinova. Stoga bi stupanj vakuuma vakuumske peći koja se koristi za proizvodnju bakrenih materijala za elektroničke cijevi trebao biti iznad 10-6.
