CS276483B6 - Způsob výroby slitin mědi s kovy o vysoké teplotě táni - Google Patents

Abstract

Způsob výroby slitin mědi s kovy o vyso-’ kó teplotě táni, například s chromém, na elektrické obloukové peci jednofázové nebo třífázová, která se upravuje na plazmovou pec nahrazením klasických elektrod dutými uhlíkovými nebo grafitovými elektrodami, jimiž se do elektrického oblouku vhání směs argonu s amoniakem. Kov o vysoké teplotě táni, například chrom, se potom přisazuje do místa, kde se plazma dotýká hladiny roztavené mědi, čímž ji místně přehřívá.

Description

Vynález se týká způsobu výroby slitin mědi s kovy o vysoké teplotě tání, například s chromém, popřípadě výroby předslitiny mědi a vysokým obsahem těchto kovů, která je určena pro další legování.

Přímé legování kovového elektrolytického nebo aluminotermického chrómu do roztavené mědi na běžných otevřených i vakuových pecích kelímkových nebo kanálových je spojeno s nepřekonatelnými výrobními potížemi, které způsobují, že takto vyrobená slitina obsahuje částečně nerozpuštěný chrom, má vysoký obsah oxidů nebo karbidů chrómu a je značně naplyněná. Výrobky, popřípadě polotovary z takovýchto slitin jsou nehomogenní a tedy použitelné jen omezeně. Stejné potíže nastávají i při výrobě předslitiny mědi s obsahem například 5 až 20 % hmot, chrómu, určené pro následné legování. Kovový chrom, vyznačující sa ve srovnáni s mědí nižší měrnou hmotnosti, mnohem vyšší teplotou tání a vysokou afinitou ks kyslíku, se ještě před svým roztavením, nebo rozpuštěním, povléká na povrchu vrstvou fluidů, které jsou překážkou jeho rozpouštěni v mědi. Zvýšeni rychlosti rozpouštěni chrómu v médi působením přehříváni tavsniny nsni ani na indukčních, ani na vakuových pecích realizovatelné z důvodu intenzivního odpařování mědi a také proto, že neexistuji vyzdívky pece, které by odolaly přehřáté slitině, popřípadě při přehřátí nezpůsobovaly oxidaci chrómu. Přehřátí taveniny mědi na vysokou teplotu blízkou teplotě tání chrómu, jakou lze dosáhnout ku přikladu při výrobě slitiny na obloukové psci, můžs sice napomoci urychleni rozpouštění chrómu nebo jiných kovů s vysokou teplotou tání, je však provázeno nežádoucím přechodem nižších oxidů chrómu do taveniny. Zmíněné oxidy potom již nelže žádným způsobem ze slitiny odstranit.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob výroby slitin mědi s kovy o vysoké teplotě táni, například s chromém, podle vynálezu, jehož podstatou je, že měň se roztavi v elektrické obloukové peci s dutými uhlíkovými nebo grafitovými elektrodami, při působeni argon-vodíkové plazmy, vytvářené například zaváděním směsi argonu a amoniaku do těchto elektrod se do takto roztavené měděné lázně přisazuje kov o vysoké teplotě táni, například chrom, do místa vymezeného na povrchu lázně mědi přímým působením plazmy, vznikající v elektrickém oblouku z plynů proudících nejméně jednou dutou elektrodou.

V důsledku vysokého místního přehřátí lázně mědi v místě, kam je přisazován kov o vysoké teplotě táni, například chrom, se tento snadno a bez výše uvedených problémů v lázní médi rozpouští. Odlití slitiny, případně předslitiny na bázi mědi, se provádí například sklopením pece nebo odpichem do přistavené kokily. Kov o vysoké teplotě táni, například chrom, je v mědi rozpouštěn v redukující atmosféře, přičemž je přisazován do nejteplejši části lázně mědi, přehřáté místně plazmou vznikajicí průchodem plynu, jako je například argon ve směsi s amoniakem, dutými uhlíkovými nebo grafitovými elektrodami, mezi nimiž hoří elektrický oblouk.

Způsob výroby slitiny mědi s kovy o vysoké teplotě tání, například s chromém, podle vynálezu má řadu výhod. Lázeň roztavené mědi je plazmou přehřívána na teplotu potřebnou k rozpuštění kovu o vysoké teplotě táni, například chrómu, jen místně, takže lázeň mědi chrání vyzdívku nístěje před nadměrným tepelným namáháním. Kov o vysoké teplotě táni, například chrom, je rozpouštěn v redukční atmosféře, čímž jsou odstraněny problémy s jeho popřípadě přítomnými nebo vznikajícími oxidy. Uhlíkové nebo grafitové elektrody nejsou v přímém doteku a vyráběnou slitinou, takže nehrozí její nauhličeni. Předslitina vyrobená podle vynálezu je naplyněna vodíkem, který působí příznivě při následné výrobě slitiny obsahující například jedno hmotnostní procento chrómu, a to tím, že napomáhá odplyněni lázně mědi a odstraněni oxidických vměstků v ni popřípadě přítomných. V důsledku stabilizace oblouku argonem, proudícím z elektrod, klesají nároky na účinnost automatické regulace polohy elektrod. K vytvářeni plazmy je misto drahých plazmových hořáků využito podstatně lacinějších uhlíkových nebo grafitových elektrod, opatřených po celé délce otvorem pro průchod plynu, umístěným v ose elektrody.

Uvedený způsob je dále popsán a blíže vysvětlen na konkrétních příkladech.

CS 275 483 B6 2

Příklad 1

Výroba slitiny mědi, legované chromém na jednofázové peci;

Do kelímku jednofázové obloukové pece se na půdní elektrodu vsadí 20 kg elektrolytické mědi. Těsné nad vsazenou mě3 se spustí svisle umístěná grafitová elektroda průměru 100 mm, délky 700 mm, s osovým otvorem průměru 3 mm a pse se uzavře víkem. Do elektrody se počne zavádět argon tokem 7 litrů za minutu za normálního tlaku a teploty.

Zapne se pecní trasformátor o napětí naprázdno 70 voltů, schopný dodávat taviči proud 2 000 ampér. Po vytěsněni vzduchu z tavícího prostoru pece se svislá elektroda sníží na dotek se vsazenou mědi, čímž se zapálí elektrický oblouk. Po roztaveni veškeré vsazené mědi se svislá elektroda ustaví do vzdálenosti 3 až 5 cm od hladiny mědi a do proudu argonu se počne mísit plynný amoniak tokem 0,3 litrů za minutu zá normálního tlaku a teploty. Po vyčištění hladiny mědi od popřípadě přítomných oxidických vměstkň se otvorem ve víku pece vpraví do prostoru mezi svislou elektrodou a hladinou mědi postupně cclken 2 kg drceného kovového chrómu. Po rozpuštění chrómu se zastaví přívod amoniaku, vypne se pecní transformátor a při nepřerušeném toku argonu svislou elektrodou se vyrobená slitina neprodleně odleje do předem vyhřátých kokil.

Příklad 2

Výroba slitiny mědi legované chromém na třífázové peci: '

Pro výrobu slitiny mědi s chromém se víko sklopné třífázové obloukové pece na 120.kg kovu upraví, a to tak, aby dovolovalo umístění tří elektrod v šikmé poloze, pod úhlem 30 až 45 stupňů od vodorovné roviny a tím, že osy elektrod se protínají uvnitř pece v bodě pod úrovní předpokládané nejvyěšl hladiny kovu, přičemž elektrody jsou umístěny souměrně okolo svislé osy pece. Ve středu víka se vytvoří uzavíratelný otvor pro přisazování chrómu. Tavba se zahájí zaváděním argonu tokem 7 litrů za minutu za normální teploty a tlaku, do každé ze tří grafitových elektrod průměru 40 mm, délky 1 000 mm, s osovým otvorem průměru 6 mm po celé délce elektrody. Po vypuzení vzduchu z pecního prostoru se zapne pecní transformátor o napětí naprázdno 70 voltů, schopný dodávat tavící proud 500 ampér každou ze tří elektrod a sblížením elektrod až na vzájemný dotek se zapálí elektrický oblouk. Postupně se sázecím otvorem ve víku vsadí celkem 100 kg elektrolytické mědi, přičemž jsou elektrody postupně vysouvány tak, aby se nedotýkaly tvořící se lázně kovu. Po vsazení veškeré mědi je na boční výpustný žlábek sklopné obloukové pece nasazena válcová grafitová kokila, a to tak, že uzaylrá prostor pece, potom je započato s míšením plynného amoniaku tokem 0,3 litrů za minutu za normálních teploty a tlaku, do výše uveděného proudu argonu, každou ze tři elektrod. Po roztaveni veškeré vsazené mědi a vyčištění její hladiny jako v příkladu 1, je středovým otvorem ve víku vsazeno postupně 20 kg drceného kovového chrómu. Po rozpuštění veškerého chrómu je pec sklopena na stranu upevněné kokily, čímž dojde k odlití vyrobené slitiny. Potom se vypns přívod amoniaku, vypne se pecní transformátor a kokila se odejme od pece, potom je pec sklopena zpět do vodorovné polohy a tak ihned připravena k další tavbě.

Claims (2)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   Způsob výroby slitiny mědi s kovy o vysoké teplotě tání, například s chromém, vyznačující se tím, že mě3 se roztaví v elektrické obloukové peci s dutými uhlíkovými nobo grafitovými elektrodami, při působeni argon-vodíkové plazmy, vytvářené například zaváděním směsi argonu a amoniaku do těchto elektrod so do roztavené měděné lázně přisazuje kov o vysoké teplotě táni, například chrom, a to do místa, vymezeného na povrchu lázně
2. 3 CS 276 483 B6 mědi přímým působením plazmy, vznikající v elektrickém oblouku hořícím mszi elektrodami, z plynů proudících nejméně jednou dutou elektrodou. '