Tavné charakteristiky bezkyslíkaté mědi
Striktně rozlišujte, bezkyslíkatou měď je třeba dělit na běžnou bezkyslíkatou měď a na vysoce čistou bezkyslíkatou měď. Obyčejnou bezkyslíkatou měď lze tavit v indukční peci se železným jádrem s energetickou frekvencí, zatímco vysoce čistá bezkyslíkatá měď by měla být tavena ve vakuové indukční peci.
Při použití semikontinuálního lití může být proces rafinace taveniny v tavicí peci a udržovací peci nezávislý na časovém omezení. Kontinuální lití je jiné. Kvalita roztavené mědi nezávisí pouze na kvalitě rafinace tavicí pece a udržovací pece, ale co je důležitější, závisí také na stabilitě celého systému a procesu.
Aby se zabránilo kontaminaci taveniny, tavení mědi bez kyslíku obecně nepoužívá žádné přísady pro tavení a rafinaci. Povrch tavící lázně je pokryt dřevěným uhlím a vytvořená redukční atmosféra je běžně používaná tavicí atmosféra.
Indukční pece pro tavení bezkyslíkaté mědi by měly mít dobré těsnící vlastnosti.
Tavení bezkyslíkaté mědi by mělo používat jako surovinu vysoce kvalitní katodovou měď. K tavení vysoce čisté bezkyslíkaté mědi by měla být jako surovina použita vysoce čistá katodová měď. Pokud se katodová měď před vstupem do pece vysuší a předehřeje, může být odstraněna vlhkost nebo vlhký vzduch, který může být adsorbován na jejím povrchu.
Při tavení bezkyslíkaté mědi by tloušťka vrstvy dřevěného uhlí pokrývající povrch tavené lázně v peci měla být dvojnásobná oproti tavení obyčejné čisté mědi a dřevěné uhlí je třeba včas aktualizovat.
Přestože má dřevěné uhlí mnoho výhod, jako je uchování tepla, vzduchová izolace a redukce, má také určité nevýhody. Například dřevěné uhlí snadno absorbuje vlhký vzduch a dokonce přímo absorbuje vlhkost, čímž se stává kanálem, kterým může tekutá měď absorbovat velké množství vodíku.
Dřevěné uhlí nebo oxid uhelnatý mají redukční účinek na oxid měďný, ale proti vodíku jsou zcela neúčinné. Dřevěné uhlí by proto mělo být před přidáním do pece pečlivě vybráno a kalcinováno.
Při tavení, přenosu, tepelné konzervaci a celém procesu odlévání je nezbytnou podmínkou pro výrobu bezkyslíkaté mědi úplná ochrana taveniny. V mnoha moderních výrobních linkách na tavení a odlévání mědi bez kyslíku je plně chráněno nejen tavení, ale také sušení a předehřívání vsázky, přenášecí žlaby, licí komory atd.
Některé moderní velkokapacitní bezkyslíkaté výrobní linky na výrobu mědi používají generátorový plyn jako ochranný plyn, zatímco většina plynových generátorů používá jako surovinu zemní plyn.
V zahraničí běžně používaný způsob výroby ochranného plynu je: nejprve spálit zemní plyn s relativně nízkým obsahem síry a 94 % až 96 % metanu s teoretickou hodnotou vzduchu a jako médium k odstranění vodíku použít oxid niklu. Výsledný plyn se skládá hlavně z dusíku a plynu kyseliny uhličité. Potom se plynná kyselina uhličitá přemění na oxid uhelnatý pomocí horkého dřevěného uhlí, aby se získal plyn bez kyslíku obsahující 20 % až 30 % oxidu uhelnatého a zbytek je dusík.
Kromě generátorového plynu se jako dielektrické materiály pro ochranu taveniny bezkyslíkaté mědi nebo rafinaci používají také plyny jako dusík, oxid uhelnatý nebo argon.
Vakuové tavení by mělo být nejlepší volbou pro tavení vysoce kvalitní bezkyslíkaté mědi.
Vakuové tavení může nejen výrazně snížit obsah kyslíku, ale také výrazně snížit obsah vodíku a některých dalších nečistot.
Při tavení ve vakuové středofrekvenční bezjádrové indukční peci se často jako suroviny používají grafitové kelímky a vysoce čistá katodová měď nebo přetavená měď, která byla dvakrát rafinována. Zabalený do pece spolu s měděnou katodou obsahuje také práškový vločkový grafit pro dezoxidaci.
Ve skutečnosti se dezoxidace provádí hlavně prostřednictvím uhlíku v materiálu grafitového kelímku. Množství spotřebovaného uhlíku lze vypočítat. Například 1 kg mědi spotřebuje 100 g uhlíku. Zkušenosti ukazují, že čím vyšší je obsah kyslíku v měděné kapalině na začátku, tím rychleji probíhá deoxidační reakce v raných fázích tavení.
Bezkyslíkatá měď získaná vakuovým tavením může mít obsah kyslíku nižší než 0.0005 % a obsah vodíku nižší než 0,0001 % až 0,0003 %. Ve skutečnosti pouze tehdy, když se měď taví a odlévá pod určitým stupněm vakua, je možné získat odlitky, které jsou zcela bez kyslíku a jiných plynů. Stupeň vakua ve vakuové peci používané k výrobě měděných materiálů pro elektronky by proto měl být vyšší než 10-6.
