严格区分,无氧铜应分为普通无氧铜和高纯无氧铜。普通无氧铜可以在工频有铁心感应电炉中进行熔炼,高纯无氧铜的熔炼则应该在真空感应电炉中进行。
采用半连续铸造方式时,熔体在熔炼炉和保温炉内的精炼过程可以不受时间约束。连续铸造则不同,铜液的质量不仅依赖于熔炼炉和保温炉的精炼质量,更重要的是还需要依赖于整个系统和全过程的稳定性。
为了不使熔体被污染,无氧铜熔炼一般不采用任何添加剂的方式熔炼和精炼,熔池表面覆盖木炭以及所形成的还原性气氛是普遍采用的熔炼气氛。
感应电炉
熔炼无氧铜的感应电炉应该具有良好的密封性。
熔炼无氧铜应该以优质阴极铜作为原料。熔炼高纯无氧铜,应该以高纯阴极铜作为原料。阴极铜在进入炉膛之前,如果先经过干燥和预热,可以除去其表面可能吸附的水分或潮湿空气。
熔炼无氧铜时炉内熔池表面上覆盖的木炭层厚度,应该比熔炼普通纯铜时加倍,并需要及时更新木炭。木炭覆盖尽管有许多优点,例如保温、隔绝空气和还原作用,然而它同时存在一定的缺点。例如木炭容易吸附潮湿空气,甚至直接吸收水分,从而成为可能使铜液大量吸收氢的渠道。
木炭或一氧化碳对氧化亚铜具有还原作用,但对于氢则完全无能为力。因此,木炭在加入炉内之前,应该进行仔细挑选和煅烧。
在熔炼、转注、保温以及整个铸造过程中,对熔体采取全面的保护是无氧铜生产的必要条件。许多现代化的无氧铜熔炼铸造生产线,不仅熔炼,包括炉料的干燥预热、转注流槽、浇注室等都采取了全面的保护。
现代化的大型无氧铜生产线,有些是以发生炉煤气作为保护性气体,而煤气发生炉则大都以天然气为原料。
国外普遍采用的一种保护性气体的制造方法是:首先使硫含量比较低的天然气和94%~96%甲烷用理论值空气进行燃烧,以氧化镍为媒介除去氢,制成的气体主要由氮和碳酸气组成。然后,通过热木炭使碳酸气变成一氧化碳,得到含一氧化碳为20%~30%,其余为氮的无氧气体。
除发生炉煤气外,也有采用氮、一氧化碳或氩等气体作为无氧铜熔体保护或精炼用介质材料。 [2]
真空熔炼
真空熔炼应该是熔炼高品质无氧铜的最好选择。
真空熔炼不仅可以使氧含量大大降低,同时也可以使氢以及某些其他杂质元素的含量亦同时大大降低。
在真空中频无芯感应炉内熔炼时,多采用石墨坩埚和选用经过两次精炼的高纯阴极铜或重熔铜作为原料。与阴极铜一起装入炉内的,还包括用以脱氧的鳞片状石墨粉。其实,脱氧主要是通过石墨坩埚材料中的碳进行。碳的消耗量,可以通过计算得知,例如1 kg铜消耗100 g碳。经验表明,开始时铜液中氧含量越高,熔炼初期脱氧反应进行得越迅速。
通过真空熔炼获得的无氧铜,其氧含量可以低于0.0005%,氢含量低于0.0001%~0.0003%。实际上,只有在一定的真空度下熔炼和铸造的铜,才可能获得完全不含氧和其他气体的铸件,因此生产电子管用铜材所用真空炉的真空度应在10-6以上。

无氧铜是如何熔炼的?

无氧铜

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