مشخصات ذوب مس بدون اکسیژن
به طور دقیق، مس بدون اکسیژن باید به مس معمولی بدون اکسیژن و مس بدون اکسیژن با خلوص بالا تقسیم شود. مس معمولی بدون اکسیژن را می توان در کوره القایی هسته آهنی با فرکانس توان ذوب کرد، در حالی که مس بدون اکسیژن با خلوص بالا باید در کوره القایی خلاء ذوب شود.
هنگام استفاده از ریخته گری نیمه پیوسته، فرآیند تصفیه مذاب در کوره ذوب و کوره نگهدارنده می تواند مستقل از محدودیت های زمانی باشد. ریخته گری مداوم متفاوت است. کیفیت مس مذاب نه تنها به کیفیت تصفیه کوره ذوب و کوره نگهدارنده بستگی دارد، بلکه مهمتر از آن، به پایداری کل سیستم و فرآیند نیز بستگی دارد.
به منظور جلوگیری از آلوده شدن مذاب، ذوب مس بدون اکسیژن معمولاً از هیچ افزودنی برای ذوب و تصفیه استفاده نمی کند. سطح حوضچه مذاب با زغال چوب پوشانده شده است و اتمسفر کاهنده تشکیل شده یک جو معمولی ذوب است.
کوره های القایی برای ذوب مس بدون اکسیژن باید خاصیت آب بندی خوبی داشته باشند.
در ذوب مس بدون اکسیژن باید از مس کاتدی با کیفیت بالا به عنوان ماده اولیه استفاده شود. برای ذوب مس بدون اکسیژن با خلوص بالا، باید از مس کاتد با خلوص بالا به عنوان ماده اولیه استفاده شود. اگر مس کاتد قبل از ورود به کوره خشک و از قبل گرم شود، رطوبت یا هوای مرطوبی که ممکن است روی سطح آن جذب شود را می توان حذف کرد.
هنگام ذوب مس بدون اکسیژن، ضخامت لایه زغالی که سطح حوضچه مذاب را در کوره می پوشاند باید دو برابر ذوب مس خالص معمولی باشد و زغال چوب باید به موقع به روز شود.
اگرچه پوشش زغالی دارای مزایای زیادی مانند حفظ حرارت، عایق کاری و کاهش هوا است، اما معایب خاصی نیز دارد. به عنوان مثال، زغال چوب به راحتی هوای مرطوب را جذب می کند و حتی مستقیماً رطوبت را جذب می کند، بنابراین به کانالی تبدیل می شود که مس مایع ممکن است مقدار زیادی هیدروژن را از طریق آن جذب کند.
زغال چوب یا مونوکسید کربن اثر کاهنده بر روی اکسید مس دارند، اما در برابر هیدروژن کاملا بی اثر هستند. بنابراین، زغال چوب قبل از افزودن به کوره باید با دقت انتخاب و کلسینه شود.
در حین ذوب، انتقال، حفظ حرارت و کل فرآیند ریخته گری، حفاظت کامل از مذاب شرط لازم برای تولید مس بدون اکسیژن است. در بسیاری از خطوط تولید مدرن ذوب و ریخته گری مس بدون اکسیژن، نه تنها ذوب، بلکه خشک کردن و پیش گرم کردن شارژ، لباسشویی انتقال، محفظه ریختن و غیره کاملاً محافظت می شود.
برخی از خطوط مدرن تولید مس بدون اکسیژن در مقیاس بزرگ از گاز ژنراتور به عنوان گاز محافظ استفاده می کنند، در حالی که بیشتر ژنراتورهای گاز از گاز طبیعی به عنوان ماده خام استفاده می کنند.
یک روش تولید گاز محافظ که معمولاً در خارج از کشور استفاده می شود این است: ابتدا گاز طبیعی با محتوای گوگرد نسبتا کم و 94٪ تا 96٪ متان را با هوای تئوری سوزانده و از اکسید نیکل به عنوان واسطه برای حذف هیدروژن استفاده کنید. گاز حاصل عمدتاً از گازهای نیتروژن و اسید کربنیک تشکیل شده است. سپس گاز کربنیک اسید با استفاده از زغال داغ به مونوکسید کربن تبدیل می شود تا گازی بدون اکسیژن حاوی 20 تا 30 درصد مونوکسید کربن و مابقی نیتروژن به دست آید.
علاوه بر گاز ژنراتور، گازهایی مانند نیتروژن، مونوکسید کربن یا آرگون نیز به عنوان مواد دی الکتریک برای محافظت از مذاب مس بدون اکسیژن یا پالایش استفاده می شود.
ذوب خلاء باید بهترین انتخاب برای ذوب مس بدون اکسیژن با کیفیت بالا باشد.
ذوب خلاء نه تنها می تواند محتوای اکسیژن را تا حد زیادی کاهش دهد، بلکه محتوای هیدروژن و برخی از عناصر ناخالص دیگر را نیز بسیار کاهش می دهد.
هنگام ذوب در کوره القایی بدون هسته با فرکانس متوسط خلاء، بوته های گرافیتی و مس کاتدی با خلوص بالا یا مس مجدد ذوب شده که دو بار تصفیه شده اند اغلب به عنوان مواد خام استفاده می شوند. همراه با کاتد مس در کوره بسته بندی می شود، همچنین حاوی پودر گرافیت پوسته پوسته برای اکسیداسیون است.
در واقع، اکسید زدایی عمدتاً از طریق کربن موجود در مواد بوته گرافیتی انجام می شود. مقدار کربن مصرفی قابل محاسبه است. به عنوان مثال، 1 کیلوگرم مس، 100 گرم کربن مصرف می کند. تجربه نشان می دهد که هرچه میزان اکسیژن در مایع مس در ابتدا بیشتر باشد، واکنش اکسید زدایی در مراحل اولیه ذوب سریعتر انجام می شود.
مس بدون اکسیژن که از طریق ذوب خلاء به دست میآید میتواند دارای محتوای اکسیژن کمتر از 0 باشد.0005% و محتوای هیدروژن کمتر از 0.0001% تا 0.0003%. در واقع، تنها زمانی که مس ذوب می شود و تحت درجه خاصی از خلاء ریخته می شود، می توان مواد ریخته گری کاملاً عاری از اکسیژن و سایر گازها را بدست آورد. بنابراین درجه خلاء کوره خلاء مورد استفاده برای تولید مواد مسی برای لوله های الکترونیکی باید بالاتر از 10-6 باشد.
