Caratteristiche di fusione del rame privo di ossigeno
Distinguere rigorosamente il rame privo di ossigeno dovrebbe essere suddiviso in rame privo di ossigeno ordinario e rame privo di ossigeno di elevata purezza. Il rame normale privo di ossigeno può essere fuso in un forno a induzione con nucleo di ferro a frequenza industriale, mentre il rame privo di ossigeno di elevata purezza deve essere fuso in un forno a induzione sotto vuoto.
Quando si utilizza la colata semicontinua, il processo di raffinazione della massa fusa nel forno fusorio e nel forno di attesa può essere indipendente da vincoli di tempo. La colata continua è diversa. La qualità del rame fuso non dipende solo dalla qualità di raffinazione del forno fusorio e del forno di attesa, ma, cosa ancora più importante, dipende anche dalla stabilità dell'intero sistema e del processo.
Per evitare la contaminazione della massa fusa, la fusione del rame priva di ossigeno generalmente non utilizza alcun additivo per la fusione e la raffinazione. La superficie della vasca fusa è ricoperta di carbone e l'atmosfera riducente formata è un'atmosfera di fusione comunemente usata.
I forni a induzione per la fusione del rame privo di ossigeno dovrebbero avere buone proprietà di tenuta.
La fusione del rame privo di ossigeno dovrebbe utilizzare rame catodico di alta qualità come materia prima. Per fondere rame privo di ossigeno di elevata purezza, come materia prima è necessario utilizzare rame catodico di elevata purezza. Se il rame del catodo viene essiccato e preriscaldato prima di entrare nel forno, è possibile rimuovere l'umidità o l'aria umida che potrebbe essere adsorbita sulla sua superficie.
Quando si fonde rame privo di ossigeno, lo spessore dello strato di carbone che copre la superficie della vasca fusa nel forno dovrebbe essere il doppio di quello della fusione del rame puro ordinario e il carbone deve essere aggiornato nel tempo.
Sebbene la copertura con carbone presenti molti vantaggi, come la conservazione del calore, l'isolamento e la riduzione dell'aria, presenta anche alcuni svantaggi. Ad esempio, il carbone assorbe facilmente l’aria umida e assorbe anche direttamente l’umidità, diventando così un canale attraverso il quale il rame liquido può assorbire una grande quantità di idrogeno.
Il carbone o il monossido di carbonio hanno un effetto riducente sull'ossido rameoso, ma sono completamente inefficaci contro l'idrogeno. Pertanto, il carbone deve essere attentamente selezionato e calcinato prima di essere aggiunto al forno.
Durante la fusione, il trasferimento, la conservazione del calore e l'intero processo di colata, la protezione completa della massa fusa è una condizione necessaria per la produzione di rame privo di ossigeno. In molte moderne linee di produzione di fusione e colata del rame prive di ossigeno, non solo la fusione, ma anche l'essiccazione e il preriscaldamento della carica, il lavaggio di trasferimento, la camera di colata, ecc. sono completamente protetti.
Alcune moderne linee di produzione di rame privo di ossigeno su larga scala utilizzano il gas del generatore come gas protettivo, mentre la maggior parte dei generatori di gas utilizza il gas naturale come materia prima.
Un metodo di produzione del gas protettivo comunemente utilizzato all'estero è: bruciare prima gas naturale con un contenuto di zolfo relativamente basso e una percentuale di metano compresa tra il 94% e il 96% con un valore teorico di aria e utilizzare l'ossido di nichel come mezzo per rimuovere l'idrogeno. Il gas risultante è composto principalmente da composto di azoto e gas di acido carbonico. Quindi, il gas dell'acido carbonico viene trasformato in monossido di carbonio utilizzando carbone caldo per ottenere un gas privo di ossigeno contenente dal 20% al 30% di monossido di carbonio e il resto è azoto.
Oltre al gas del generatore, anche gas come azoto, monossido di carbonio o argon vengono utilizzati come materiali dielettrici per la protezione o la raffinazione della fusione del rame priva di ossigeno.
La fusione sotto vuoto dovrebbe essere la scelta migliore per fondere rame privo di ossigeno di alta qualità.
La fusione sotto vuoto può non solo ridurre notevolmente il contenuto di ossigeno, ma anche ridurre notevolmente il contenuto di idrogeno e di alcuni altri elementi impuri.
Durante la fusione in un forno a induzione senza crogiolo a media frequenza sotto vuoto, come materie prime vengono spesso utilizzati crogioli di grafite e rame catodico di elevata purezza o rame rifuso che è stato raffinato due volte. Confezionato nel forno insieme al catodo di rame, include anche polvere di grafite in scaglie per la disossidazione.
La disossidazione, infatti, avviene principalmente attraverso il carbonio presente nel crogiolo in grafite. È possibile calcolare la quantità di carbonio consumato. Ad esempio, 1 kg di rame consuma 100 g di carbonio. L'esperienza dimostra che maggiore è il contenuto di ossigeno nel liquido di rame all'inizio, più veloce procede la reazione di disossidazione nelle prime fasi della fusione.
Il rame privo di ossigeno ottenuto mediante fusione sotto vuoto può avere un contenuto di ossigeno inferiore al 0.0005% e un contenuto di idrogeno inferiore allo 0,0001% fino allo 0,0003%. Infatti, solo quando il rame viene fuso e colato sotto un certo grado di vuoto, è possibile ottenere getti completamente privi di ossigeno e di altri gas. Pertanto, il grado di vuoto del forno a vuoto utilizzato per produrre materiali in rame per tubi elettronici dovrebbe essere superiore a 10-6.
