PL202838B1 - Sposób wytwarzania materiałów odniesienia dla miedzi anodowej, odlewniczej i konwertorowej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania materiałów odniesienia do określenia zawartości Ag, Sn, Fe, As, Sb, Bi, Zn, Pb, Ni, Se, Te, B, P, S i Co, w miedzi anodowej, odlewniczej i konwertorowej, poddawanych następnie badaniom jednorodności i procedurom certyfikacyjnym, a służących jako spektralne certyfikowane materiały odniesienia, zwane wzorcami, do określania składu chemicznego miedzi anodowej, odlewniczej i konwertorowej.

W materiał ach odniesienia sł u żących do kalibracji spektrometrów emisyjnych zawartość domieszek musi być precyzyjnie wtopiona do metalu i jednorodna w całej masie wytworzonego materiału. Każdy odlany pręt jest cięty na walce o wysokości 25 mm i musi mieć taki sam skład chemiczny na całej powierzchni i głębokości.

Ze względu na zróżnicowaną koncentrację, różne temperatury topnienia i lotność, większość pierwiastków wprowadza się w postaci stopów wstępnych. W postaci czystej wprowadza się miedź katodową jako składnik podstawowy, oraz srebro jako zanieczyszczenie.

Problem precyzyjnego i jednorodnego w całej masie miedzi wtopienia pierwiastków, rozwiązuje sposób według wynalazku.

Zgodnie z wynalazkiem, do pieca indukcyjnego tyglowego o pojemności 50 kg Cu, wsaduje się miedź katodową i roztapia ją pod szczelnym pokryciem węgla drzewnego a następnie wtapia się do niej dodatkowe pierwiastki takie jak: Ag, Sn, Fe, As, Sb, Bi, Zn, Pb, Ni, Se, Te, B, S, P i Co. Pierwiastki te wtapia się kolejno do ciekłej miedzi w postaci stopów wstępnych i czystych metali, cały czas mieszając indukcyjnie ciekły metal. Kolejność wtapiania pierwiastków jest następująca: najpierw wtapia się Fe w postaci stopu wstępnego CuFe20, a po nim Ni w postaci stopu wstępnego CuNi8. Potem wtapia się kolejno Sn i Co wprowadzając do ciekłego metalu oba pierwiastki jako stopy wstępne CuSn10 i CuCo7. Po ich wtopieniu dodaje się czyste Ag, po roztopieniu którego wtapia się Pb wprowadzając do metalu stop wstępny PbCu2,8. Następnie wtapia się Bi w postaci stopu wstępnego CuBi10, a po nim As, Zn, S, P, Se, Te, Sb, w postaci stopów wstępnych odpowiednio CuAs7 i CuZn35, CuS0,8, CuP10, CuSe2, CuTe4 i CuSb54. Na koniec tuż przed odlaniem wtapia się B w postaci stopu wstę pnego CuB2.

Po zakończeniu wtapiania wszystkich składników, podgrzewa się ciekły metal do temperatury 1130-1180°C, dodatkowo miesza się zagrzanym prętem grafitowym i ściąga z kąpieli żużel, a następnie przelewa do rozgrzanego tygla przelewowego i odlewa do zagrzanej do temperatury około 320°C kokili żeliwnej. Uzyskuje się w ten sposób pręty o wymiarach zbliżonych do φ 40 mm x 350 mm, które tnie się na walce o wysokości około 25 mm.

Otrzymane wzorce w postaci walców poddaje się wstępnym badaniom jednorodności wszystkich wtopionych do miedzi składników i sprawdzeniu zgodności składu chemicznego z zaplanowanym. Do wstępnego badania jednorodności pobiera się próbki na przemian z dołu i z góry odlanych prętów stanowiących jeden wzorzec. Ocenę jednorodności przeprowadza się porównując intensywności linii charakterystycznych pierwiastków wchodzących w skład wzorców, wzbudzając czterokrotnie w iskrze niskowoltowej z obu stron powierzchnie czynne każdego walca. Skład chemiczny ustala się w oparciu o analizy chemiczne wykonane metodą AAS-ICP na bazie wzorców syntetycznych. Pozytywne wyniki badań upoważniają do przeprowadzenia statystycznej oceny jednorodności i atestacji w oparciu o analizy chemiczne, z co najmniej trzech specjalistycznych laboratoriów chemicznych. Statystycznej ocenie poddaje się co najmniej 30% odlanego materiału.

Tak wytworzony materiał odniesienia stanowi produkt handlowy w postaci wzorca (certyfikowanego materiału odniesienia) przeznaczonego do spektralnego oznaczania zawartości Ag, Sn, Fe, As, Sb, Bi, Zn, Pb, Ni, Se, Te, B, S, P i Co, do określania składu chemicznego miedzi anodowej, odlewniczej i konwertorowej.

Okazuje się, że jedynie odpowiednia kolejność wtapiania poszczególnych pierwiastków w połączeniu z postacią wtapianego pierwiastka i parametrami procesu, pozwala uzyskać miedź anodową, odlewniczą i konwertorową o ściśle planowanych zawartościach dodawanych pierwiastków.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawiono dokładnie w poniższym przykładzie

P r z y k ł a d.

Przykład dotyczy wykonania wzorca dla miedzi anodowej, odlewniczej i konwertorowej oznaczonego symbolem CT2. Do pieca indukcyjnego tyglowego o pojemności 50 kg, wsaduje się 35,42 kg miedzi katodowej i roztapia ją pod szczelnym pokryciem wysuszonego węgla drzewnego, warstwa węgla drzewnego wynosi 50 mm, a następnie wtapia się do niej pierwiastki takie jak: Ag, Sn, Fe, As,

PL 202 838 B1

Sb, Bi, Zn, Pb, Ni, Se, Te, B, S, P i Co. Pierwiastki wtapia się kolejno do ciekłej miedzi, przy czym każdy pierwiastek wprowadza się do ciekłego metalu po dokładnym roztopieniu wcześniej wprowadzonego pierwiastka. Najpierw wtapia się Fe w postaci stopu wstępnego CuFe20 w ilości 338 g, potem wtapia się Ni w postaci stopu wstępnego CuNi8 w ilości 1754 g. Kolejno dodaje się Sn w postaci stopu wstępnego CuSn10 w ilości 621 g, a po niej Co w postaci stopu wstępnego CuCo7 w ilości 245 g. Następnie wtapia się Ag w postaci czystej w ilości 19 g oraz Pb w postaci stopu wstępnego PbCu2,8 w iloś ci 41 g, Bi w postaci stopu CuBi10 w iloś ci 61 g, As w postaci stopu CuAs7 w iloś ci 1268 g, Zn w postaci stopu CuZn35 w ilości 257 g, S w postaci stopu CuS0,8 w iloś ci 1969 g, P w postaci stopu CuP10 w ilości 315 g, Se w postaci CuSe2 w ilości 878 g, Te w postaci CuTe4 w ilości 367 g oraz Sb w postaci stopu wstę pnego CuSb54 w iloś ci 176 g. Na koniec tuż przed odlaniem wtapia się B w postaci stopu wstępnego CuB2 w ilości 1350 g. Po zakończeniu wtapiania wszystkich składników, stop o temperaturze odlewania 1130-1180°C, miesza się podgrzanym prętem grafitowym, a następnie ściąga się z kąpieli żużel i przelewa do rozgrzanego tygla przelewowego i odlewa się do kokili żeliwnej zagrzanej do temperatury 320°C. Odlane osiem prętów o wymiarach φ 40 mm x 350 mm, tnie się na walce o wysokości 25 mm. Z dołu pręta pierwszego, trzeciego, piątego i siódmego oraz z góry pręta drugiego, czwartego, szóstego i ósmego pobiera się próbki (walce) do przeprowadzenia wstępnego badania jednorodności techniką AES - (iskra), natomiast wióry do oznaczenia wszystkich składników we wzorcu CT2 techniką AES-ICP. Po uzyskaniu pozytywnych wyników badań, pobiera się 30% materiału (24 walce) do statystycznej oceny jednorodności. Powierzchnie czynne wybranych walców wzbudza się czterokrotnie w iskrze niskowoltowej rejestrując intensywności linii analitycznych oznaczanych pierwiastków. Wyniki pomiarów stanowią podstawę do obliczeń statystycznych z zastosowaniem testu Snedecor'a. Następny etap to atestacja. Atestację przeprowadza się w oparciu o wyniki analiz wykonanych w co najmniej trzech specjalistycznych laboratoriach chemicznych różnymi technikami. W tym przypadku oznaczenia wszystkich składników wzorcowych wykonało siedem laboratoriów. Średnie wyniki analiz stanowią skład chemiczny materiału odniesienia. Otrzymany wzorzec dla miedzi anodowej, odlewniczej i konwertorowej zawiera wagowo: 0,086% Pb, 0,013% Bi, 0,22% As, 0,24% Sb, 0,10% Fe, 0,29% Ni, 0,14% Sn, 0,19% Zn, 0,036% S, 0,059% P, 0,041% Ag, 0,042% Se, 0,036% Te, 0,033% Co i 0,033% B.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania materiałów odniesienia do spektralnej analizy miedzi anodowej, odlewniczej i konwertorowej, polegający na wtapianiu, w określonej ściśle kolejności, do czystej miedzi dodatkowych pierwiastków, znamienny tym, że do pieca indukcyjnego tyglowego, wsaduje się miedź katodową i roztapia ją pod szczelnym pokryciem węgla drzewnego, a następnie do ciekłej miedzi wtapia się dodatkowe pierwiastki w postaci stopów wstępnych i czystych metali z tym, że najpierw wtapia się Fe w postaci stopu wstępnego CuFe20, a po nim Ni w postaci stopu wstępnego CuNi8, potem wtapia się Sn w postaci stopu wstępnego CuSn10, i Co w postaci stopu wstępnego CuCo7 a po ich wtopieniu dodaje się czyste Ag, po roztopieniu której wtapia się Pb poprzez wprowadzenie stopu wstępnego PbCu2,8 do metalu, następnie wtapia Bi w postaci stopu CuBi10, As w postaci stopu CuAs7, Zn w postaci stopu Cu Zn35, S w postaci stopu CuS0,8, P w postaci stopu CuP10, Se w postaci CuSe2, Te w postaci stopu CuTe4 oraz Sb w postaci stopu wstępnego CuSb54, na koniec tuż przed odlaniem wtapia się B w postaci stopu wstępnego CuB2, po wtopieniu wszystkich pierwiastków podgrzewa się ciekły stop do temperatury odlewania w zakresie 1130-1180°C, po czym otrzymany stop miesza się zagrzanym prętem grafitowym i ściąga się z niego żużel, przelewa do rozgrzanego tygla przelewowego a następnie odlewa się w gorącej kokili żeliwnej o temperaturze około 320°C, uzyskane pręty o wymiarach zbliż onych do φ 40 mm x 350 mm tnie się na walce o wysokości około 25 mm, i poddaje wstępnym badaniom jednorodności wszystkich wtopionych składników, sprawdzeniu zgodności składu chemicznego z zaplanowanym, statystycznej ocenie jednorodności oraz atestacji.