Smelteegenskaber af iltfrit kobber
Strengt skelne, bør iltfrit kobber opdeles i almindeligt iltfrit kobber og højrent iltfrit kobber. Almindelig iltfrit kobber kan smeltes i en effektfrekvensjernkerneinduktionsovn, mens iltfrit kobber med høj renhed bør smeltes i en vakuuminduktionsovn.
Ved brug af semi-kontinuerlig støbning kan raffineringsprocessen af smelten i smelteovnen og holdeovnen være uafhængig af tidsbegrænsninger. Kontinuerlig støbning er anderledes. Kvaliteten af smeltet kobber afhænger ikke kun af raffineringskvaliteten af smelteovnen og holdeovnen, men endnu vigtigere, den afhænger også af stabiliteten af hele systemet og processen.
For at forhindre, at smelten bliver forurenet, bruger iltfri kobbersmeltning generelt ingen tilsætningsstoffer til smeltning og raffinering. Overfladen af den smeltede pool er dækket med trækul, og den dannede reducerende atmosfære er en almindeligt anvendt smelteatmosfære.
Induktionsovne til smeltning af iltfrit kobber bør have gode tætningsegenskaber.
Smeltning af iltfrit kobber bør bruge katodekobber af høj kvalitet som råmateriale. For at smelte iltfrit kobber med høj renhed bør katodekobber med høj renhed anvendes som råmateriale. Hvis katoden kobber tørres og forvarmes, før den kommer ind i ovnen, kan fugt eller fugtig luft, der kan være adsorberet på dens overflade, fjernes.
Ved smeltning af iltfrit kobber skal tykkelsen af trækulslaget, der dækker overfladen af den smeltede pool i ovnen, være dobbelt så stor som ved smeltning af almindeligt rent kobber, og trækullet skal opdateres i tide.
Selvom trækulsbelægning har mange fordele, såsom varmekonservering, luftisolering og reduktion, har det også visse ulemper. For eksempel absorberer trækul let fugtig luft og absorberer endda direkte fugt og bliver dermed en kanal, hvorigennem flydende kobber kan absorbere en stor mængde brint.
Trækul eller kulilte har en reducerende effekt på kobber(II)oxid, men er fuldstændig ineffektive over for brint. Derfor bør trækul udvælges omhyggeligt og brændes, før det tilsættes til ovnen.
Under smeltning, overførsel, varmekonservering og hele støbeprocessen er fuldstændig beskyttelse af smelten en nødvendig betingelse for fremstilling af iltfrit kobber. I mange moderne iltfri kobbersmelte- og støbeproduktionslinjer er ikke kun smeltningen, men også tørringen og forvarmningen af ladningen, overførselsvaskeren, hældekammeret osv. fuldt beskyttet.
Nogle moderne iltfri kobberproduktionslinjer i stor skala bruger generatorgas som beskyttelsesgas, mens de fleste gasgeneratorer bruger naturgas som råmateriale.
En metode til fremstilling af beskyttelsesgas, der almindeligvis anvendes i udlandet, er: først brænde naturgas med relativt lavt svovlindhold og 94 % til 96 % metan med luft af teoretisk værdi, og brug nikkeloxid som medium til at fjerne brint. Den resulterende gas består hovedsageligt af Sammensat af nitrogen og kulsyregas. Derefter omdannes kulsyregassen til kulilte ved at bruge varmt kul for at opnå en iltfri gas indeholdende 20% til 30% kulilte og resten er nitrogen.
Udover generatorgas bruges gasser som nitrogen, kulilte eller argon også som dielektriske materialer til iltfri kobbersmeltebeskyttelse eller raffinering.
Vakuumsmeltning bør være det bedste valg til smeltning af iltfrit kobber af høj kvalitet.
Vakuumsmeltning kan ikke kun reducere iltindholdet i høj grad, men også i høj grad reducere indholdet af brint og visse andre urenhedselementer.
Ved smeltning i en vakuum-mellemfrekvent kerneløs induktionsovn, bruges grafitdigler og højrent katodekobber eller omsmeltet kobber, der er blevet raffineret to gange, ofte som råmaterialer. Pakket ind i ovnen sammen med kobberkatoden inkluderer den også flagegrafitpulver til deoxidation.
Faktisk udføres deoxidation hovedsageligt gennem kulstoffet i grafitdigelens materiale. Mængden af forbrugt kulstof kan beregnes. For eksempel bruger 1 kg kobber 100 g kulstof. Erfaringen viser, at jo højere iltindholdet er i kobbervæsken i begyndelsen, jo hurtigere forløber deoxidationsreaktionen i de tidlige stadier af smeltningen.
Iltfrit kobber opnået ved vakuumsmeltning kan have et oxygenindhold lavere end 0.0005 % og et brintindhold lavere end 0,0001 % til 0,0003 %. Faktisk er det kun når kobber smeltes og støbes under en vis grad af vakuum, at det er muligt at få støbegods, der er helt fri for ilt og andre gasser. Derfor bør vakuumgraden af den vakuumovn, der bruges til at fremstille kobbermaterialer til elektroniske rør, være over 10-6.
