RU2108403C1 - Method for production of copper-phosphorus alloying composition - Google Patents
Method for production of copper-phosphorus alloying composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2108403C1 RU2108403C1 RU96113546/02A RU96113546A RU2108403C1 RU 2108403 C1 RU2108403 C1 RU 2108403C1 RU 96113546/02 A RU96113546/02 A RU 96113546/02A RU 96113546 A RU96113546 A RU 96113546A RU 2108403 C1 RU2108403 C1 RU 2108403C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- phosphorus
- slag
- ladle
- melt
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии получения медно-фосфорных лигатур, которые используются для раскисления меди, сплавов цветных металлов и в качестве припоев. The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to a technology for producing copper-phosphorus ligatures, which are used for deoxidation of copper, non-ferrous metal alloys and as solders.
Известен способ [1] получения медно-фосфорного сплава, при котором фосфор помещают в перевернутый тигель, закрепленный на штанге, при помощи которой его вводят в расплавленную медь и удерживают до завершения реакции. Способ не позволяет получать сплавы с высоким (более 6%) содержанием фосфора, имеет низкую производительность, в промышленных условиях не применяется. A known method [1] for producing a copper-phosphorus alloy, in which phosphorus is placed in an inverted crucible, mounted on a rod, by which it is introduced into molten copper and held until the reaction is completed. The method does not allow to obtain alloys with a high (more than 6%) phosphorus content, has a low productivity, is not used in industrial conditions.
Известен способ [1], согласно которому расплав меди дозированными порциями поступает в герметичный реактор с элементным фосфором. Способ позволяет получать лигатуры с содержанием фосфора до 15 мас.%. Герметичность реактора и высокое парциальное давлением фосфора в нем ведут к взрывоопасности процесса. На практике не применяется. The known method [1], according to which the molten copper in metered portions enters a sealed reactor with elemental phosphorus. The method allows to obtain ligatures with a phosphorus content of up to 15 wt.%. The tightness of the reactor and the high partial pressure of phosphorus in it lead to an explosive process. In practice, not applicable.
Известен способ [2], по которому в расплавленную медь вносят пары фосфора, полученные при возгонке фосфора в электропечах из фосфоритного сырья. Способ сложен в аппаратурном оформлении и имеет тяжелые условия труда из-за применения газообразного фосфора. A known method [2], in which the vapor of phosphorus obtained by sublimation of phosphorus in electric furnaces from phosphate rock is introduced into molten copper. The method is complicated in hardware design and has difficult working conditions due to the use of gaseous phosphorus.
Известен способ, в котором медь и фосфорсодержащие отходы фосфорного производства плавят в инертной атмосфере [3] или с восстановителем на воздухе [4] . Способы характеризуются высоким содержанием примесей в лигатуре и низким выходом годного металла. A known method in which copper and phosphorus-containing waste phosphorus production is melted in an inert atmosphere [3] or with a reducing agent in air [4]. The methods are characterized by a high content of impurities in the ligature and a low yield of metal.
Известен способ получения медно-фосфорного сплава плавлением шихты, состоящей из меди и фосфора [5]. Стружку или обрезки меди смешивают с красным фосфором и закладывают в герметически закрывающуюся железную трубу. Трубу нагревают до 300oC и выдерживают при этой температуре в течение 4-6 ч. Образование медно-фосфорного сплава в этом случае происходит в результате диффузионного процесса при относительно низких температурах без какого-либо угара фосфора. Этим способом получают сплав с содержанием фосфора до 24-28%. Способ отличается низкой производительностью.A known method for producing a copper-phosphorus alloy by melting a mixture consisting of copper and phosphorus [5]. Chips or copper scraps are mixed with red phosphorus and placed in a hermetically sealed iron pipe. The pipe is heated to 300 o C and maintained at this temperature for 4-6 hours. The formation of a copper-phosphorus alloy in this case occurs as a result of a diffusion process at relatively low temperatures without any fumes of phosphorus. In this way an alloy is obtained with a phosphorus content of up to 24-28%. The method is characterized by low productivity.
Известен способ производства медно-фосфористого сплава [5] (принят в качестве аналога и прототипа), в котором медь плавят под слоем шлака. В качестве флюса используют смесь кальцинированной соды и плавикового шпата (на 1000 кг меди расходуется примерно 8 кг кальцинированной соды). Расплавленную и перегретую на 70 - 120oC выше температуры плавления медь отделяют от шлака, покрывают слоем сухого, хорошо прожженного древесного угля и сливают в ковш, футерованный огнеупорной глиной. Предварительно на дно ковша загружают красный фосфор, утрамбовывают, покрывают слоем сухих древесных опилок толщиной 30-50 мм. На опилки, посредине ковша, укладывают пластинки меди или фосфористой меди для равномерного распределения жидкой меди при ее сливе в ковш. После полного растворения фосфора в расплавленной меди, готовый сплав разливают в плоские открытые чугунные изложницы с большим числом пережимов.A known method for the production of copper-phosphorous alloy [5] (adopted as an analogue and prototype), in which copper is melted under a layer of slag. A mixture of soda ash and fluorspar is used as flux (approximately 8 kg of soda ash is consumed per 1000 kg of copper). Melted and superheated at 70 - 120 o C above the melting temperature, the copper is separated from the slag, covered with a layer of dry, well-burned charcoal and poured into a ladle lined with refractory clay. Previously, red phosphorus is loaded onto the bottom of the bucket, compacted, covered with a layer of dry wood sawdust 30-50 mm thick. Plates of copper or phosphorous copper are placed on the sawdust in the middle of the bucket for even distribution of liquid copper when it is drained into the bucket. After the complete dissolution of phosphorus in molten copper, the finished alloy is poured into flat open cast iron molds with a large number of pinches.
Изготовление медно-фосфорного сплава этим способом связно с потерями фосфора на угар (степень усвоения фосфора менее 85%) и сильной загазованностью атмосферы цеха. The production of a copper-phosphorus alloy in this way is associated with loss of phosphorus on waste (the degree of assimilation of phosphorus is less than 85%) and a strong gas contamination of the workshop atmosphere.
Задача изобретения - создание экологически чистой технологии производства медно-фосфорного сплава за счет повышения степени использования фосфора и снижения потерь фосфора с газами. The objective of the invention is the creation of an environmentally friendly technology for the production of copper-phosphorus alloy by increasing the degree of use of phosphorus and reducing losses of phosphorus with gases.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения медно-фосфорной лигатуры, включающем плавление меди под слоем шлака с последующим сливом перегретого расплава в ковш, на дно которого загружен элементный фосфор, изолированный с поверхности твердой медью, и насыщением металлического расплава фосфором в ковше, согласно изобретению, причем в качестве сливаемого в ковш расплава используют полученный при плавлении меди под слоем шлака шлакометаллический расплав, перегретый на 150-200oC выше температуры плавления меди, с поддержанием в нем соотношения жидкой меди к шлаку 1:(0,05-0,10) соответственно, при этом отношение твердой меди, изолирующей с поверхности загруженный на дно ковша элементный фосфор, к жидкой меди, содержащейся в шлакометаллическом расплаве составляет (0,05-0,10):1.This object is achieved in that in a method for producing copper-phosphorus ligature, comprising melting copper under a slag layer, followed by pouring the superheated melt into a ladle, to the bottom of which elemental phosphorus is loaded, insulated from the surface with solid copper, and the metal melt is saturated with phosphorus in the ladle, according to invention, wherein as the melt poured into a ladle are used resulting in the melting of copper under the layer of slag slag-metal melt is overheated at 150-200 o C above the melting point of copper, with maintaining m in it the ratio of liquid copper to slag 1: (0.05-0.10), respectively, while the ratio of solid copper insulating elemental phosphorus loaded to the bottom of the ladle from the surface to liquid copper contained in the slag metal melt is (0.05 -0.10): 1.
Новым в предложенном техническом решении является одновременный слив из печи меди и шлака на элементный фосфор и твердую медь, создание за счет этого герметичной и изолированной от окружающей атмосферы зоны реакции, а также температурные интервалы и соотношения компонентов, обеспечивающие образование твердого слоя шлака на поверхности расплава меди в ковше до начала реагирования меди и фосфора. New in the proposed technical solution is the simultaneous discharge of copper and slag from the furnace into elemental phosphorus and solid copper, thereby creating a reaction zone sealed and isolated from the surrounding atmosphere, as well as temperature ranges and component ratios ensuring the formation of a solid slag layer on the surface of the copper melt in the bucket before the reaction of copper and phosphorus.
Выражением положительного эффекта (в сравнении с прототипом) является высокое 07,5-99,4% усвоение фосфора медью и меньшие - до 0,2% потери фосфора с газами. The expression of a positive effect (in comparison with the prototype) is a high 07.5-99.4% absorption of phosphorus by copper and less - up to 0.2% loss of phosphorus with gases.
В предлагаемом техническом решении более высокое усвоение фосфора медью и уменьшение его потерь с газом достигается за счет температурного режима и последовательности кристаллизации шлака и плавления твердой меди, что определяется соотношением компонентов в реакционном пространстве. In the proposed technical solution, a higher absorption of phosphorus by copper and a decrease in its loss with gas is achieved due to the temperature regime and the sequence of crystallization of slag and melting of solid copper, which is determined by the ratio of components in the reaction space.
Первоначально медь марки МО в виде вайербарсов или катодов (возможно использование отходов чистой меди) плавят в печи совместно с флюсами для получения шлака на основе системы CaO-SiO2-Na2O (предпочтительно 10-20% Na2, 20-30% CaO и 45-60% SiO2) с температурой плавления 1100-1200oC. В качестве флюсов используются силикат глыба, известняк, обожженная известь, кварцевый песок и сода. Наличие шлака в печи уменьшает угар меди при плавке. Количество флюсов берут таким образом, чтобы соотношение жидкой меди к шлаку отвечало соотношение 1:(0,05-0,10). Это соотношение определяется условиями насыщения меди фосфором при сливе расплавов из печи в ковш. Так уменьшение количества шлака (шлак/медь менее 0,05) не обеспечивает непрерывного покровного слоя шлака в ковше. При соотношении шлак/медь более 0,1 толстый слой шлака в ковше снижает технологичность процесса - усложняется разливка лигатуры в изложницы, увеличиваются потери продукции.Initially, MO grade copper in the form of viber bars or cathodes (pure copper waste can be used) is melted in the furnace together with fluxes to produce slag based on the CaO-SiO 2 -Na 2 O system (preferably 10-20% Na 2 , 20-30% CaO and 45-60% SiO 2 ) with a melting point of 1100-1200 o C. As a flux, a block silicate, limestone, calcined lime, quartz sand and soda are used. The presence of slag in the furnace reduces the loss of copper during smelting. The number of fluxes is taken so that the ratio of liquid copper to slag corresponds to a ratio of 1: (0.05-0.10). This ratio is determined by the conditions for the saturation of copper with phosphorus during the discharge of melts from the furnace into the ladle. So reducing the amount of slag (slag / copper less than 0.05) does not provide a continuous coating layer of slag in the ladle. When the slag / copper ratio is more than 0.1, a thick slag layer in the ladle reduces the processability - the casting of the ligature into the molds becomes more complicated, and product losses increase.
Температурный режим плавки - перегрев расплавов на 150-200oC выше температуры плавления меди, определяется необходимостью слива продуктов из печи в ковш в жидком виде, разделения шлака и меди в ковш (отстаивание), разогревом ковша и плавлением твердой меди, покрывающей слой фосфора, в ходе чего температура снижается на 100-150oC. Снижение температуры перегрева не обеспечивает температурного режима насыщения меди фосфором, степень его усвоения резко уменьшается. Использование для получения лигатуры шлакометаллических расплавов, перегретых свыше 200oC над температурой плавления меди, ведет к преждевременному плавления твердой меди, выбросу фосфора на поверхность расплава, его интенсивному окислению на воздухе, что также значительно снижает степень усвоения фосфора.The melting temperature - overheating of the melts at 150-200 o C above the melting point of copper, is determined by the need to drain the products from the furnace into the ladle in liquid form, separate the slag and copper into the ladle (settling), heat the ladle and melt the solid copper that covers the phosphorus layer, during which the temperature decreases by 100-150 o C. A decrease in the temperature of the superheat does not provide the temperature regime of saturation of copper with phosphorus, the degree of assimilation sharply decreases. The use of slag metal melts overheated above 200 o C above the melting point of copper to obtain a master alloy leads to premature melting of solid copper, the release of phosphorus to the surface of the melt, its intense oxidation in air, which also significantly reduces the degree of assimilation of phosphorus.
Важную роль в проведении процесса выполняет твердая медь, изолирующая поверхность фосфора в ковше. Необходимость ее загрузки связана с малым (в сравнении с медью) удельным весом фосфора и возможным всплыванием его на поверхность при недостаточном количестве твердой меди. Избыточное количество твердой меди исключает реагирование жидкой меди и фосфора. Регламентированное отношение твердой меди в ковше к подаваемой в ковш жидкой меди предотвращает протекание реакций до затвердевания шлака, тем самым достигается герметизация реакционного объема. При соотношении твердой меди в ковше к жидкой меди менее 0,05:1 инкубационный период недостаточен для затвердевания шлака до начала реакции, а более 0,1:1 - замедляет начало реакций вплоть до полного ее прекращения. В обоих случаях снижается степень усвоения фосфора. An important role in the process is performed by solid copper, which insulates the surface of phosphorus in the ladle. The need to load it is associated with a small (in comparison with copper) specific gravity of phosphorus and its possible float to the surface with an insufficient amount of solid copper. Excess solid copper eliminates the reaction of liquid copper and phosphorus. The regulated ratio of solid copper in the ladle to liquid copper supplied to the ladle prevents reactions from occurring before the slag solidifies, thereby sealing the reaction volume. When the ratio of solid copper in the ladle to liquid copper is less than 0.05: 1, the incubation period is insufficient for the slag to solidify before the start of the reaction, and more than 0.1: 1 - it slows down the onset of reactions up to its complete cessation. In both cases, the degree of phosphorus uptake is reduced.
Следует отметить, что весь фосфор, всплывший на поверхность расплава или оставшийся непрореагировавшим в ковше (тигле), в дальнейшем сгорает при контакте с атмосферой воздуха в ковше или изложницах при разливке лигатуры в слитки. Во всех случаях не только снижается степень использования фосфора, но существенно загрязняется окружающая атмосфера. Поэтому создание экологически чистой технологии производства медно-фосфорной лигатуры является важной и актуальной задачей. В патентной и технологической лигатуре не найдено попытки решить эту задачу путем насыщения жидкой меди фосфором под слоем шлака. It should be noted that all phosphorus that has surfaced on the melt surface or remains unreacted in the ladle (crucible), subsequently burns when it comes into contact with the atmosphere in the ladle or molds when casting the ligature into ingots. In all cases, not only the degree of phosphorus utilization is reduced, but the surrounding atmosphere is significantly polluted. Therefore, the creation of an environmentally friendly technology for the production of copper-phosphorus ligatures is an important and urgent task. No attempt has been found in patent and technological ligature to solve this problem by saturating liquid copper with phosphorus under a slag layer.
Следует отметить также тот факт, что наличие разогретого шлака над реакционной зоной предотвращает выход в атмосферу оксида фосфора (P2O5), образование которого возможно за счет реагирования растворенного в жидкой меди кислорода с фосфором или лигатурой, а также окисления фосфора кислородсодержащим газом, находящимся между частицами твердого фосфора.It should also be noted that the presence of heated slag above the reaction zone prevents the release of phosphorus oxide (P 2 O 5 ) into the atmosphere, the formation of which is possible due to the reaction of oxygen dissolved in liquid copper with phosphorus or ligature, as well as the oxidation of phosphorus by an oxygen-containing gas located between particles of solid phosphorus.
Предлагаемый способ производства медно-фосфорной лигатуры может быть реализован путем плавки меди и флюсов в дуговой, отражательной или индукционной печах с последующим переливом расплавов в футерованный ковш (тигель) с загруженным в него элементным фосфором. The proposed method for the production of copper-phosphorus ligatures can be implemented by melting copper and fluxes in an arc, reflective or induction furnace, followed by overflow of the melts into a lined ladle (crucible) with elemental phosphorus loaded into it.
Изобретение проверено и испытано при производстве медно-фосфорных сплавов марок МФ 9-11 по ГОСТ 4515-81. The invention is tested and tested in the production of copper-phosphorus alloys of grades MF 9-11 according to GOST 4515-81.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Information confirming the possibility of carrying out the invention.
Медь (МО) в виде вайербарсов плавили в дуговой сталеплавильной печи ДСП-0,5. В качестве флюсов брали силикат-глыбу (2Na2O-SiO2), кварцевый песок (96% SiO2) и обожженную известь (86% CaO). Количество загруженных в печь меди и флюсов приведено таблице, опыт 1. Состав шлака 60% SiO2, 20% Na2O и 20% CaO, что согласно диаграмме плавкости, отвечает температуре его плавления 1100oC. По достижении температуры в печи 1230oC (150oC выше температуры плавления меди) шлакометаллический расплав (соотношение шлак/жидкая медь равно 0,1) из печи переливали в футерованный динасом ковш, на дно которого загружено 50 кг элементного фосфора в виде порошка (99,2% P, 0,54 P2O5), сверху покрытого пластинами металлической меди общей массой 30 кг (соотношение медь в ковше/жидка медь равно 0,07). После слива шлакометаллического расплава из печи в ковш в течении 25 мин выдерживали массу в ковше, после чего в корке шлака пробивали отверстие и через него разливали медно-фосфорную лигатуру в изложницы. Составы лигатуры определяли химическими методами на содержание меди, фосфора и примесей. Полученная лигатура содержала 9,6% фосфора, 89,9% меди и 0,5% примесей. Степень использования фосфора составила 97,5%, а потери фосфора с газами 0,2%.Copper (MO) in the form of viber bars was smelted in a DSP-0.5 arc steelmaking furnace. Silicate block (2Na 2 O-SiO 2 ), silica sand (96% SiO 2 ) and calcined lime (86% CaO) were taken as fluxes. The number of copper and fluxes loaded into the furnace is given in the table,
Результаты других опытов (таблиц) показали, что разработанный способ позволяет получать лигатуры марок МФ 9-11. Степень усвоения фосфора составляет не менее 97,5%. Потери фосфора с газами не превышают 0,2-0,3%. Степень использования фосфора определяли как отношение количества фосфора в лигатуре к массе загруженного фосфора с учетом его чистоты, а потери фосфора с газом как разницу между загруженными фосфором и усвоенным лигатурой и шлаком. The results of other experiments (tables) showed that the developed method allows to obtain ligatures of brands MF 9-11. The degree of assimilation of phosphorus is at least 97.5%. Losses of phosphorus with gases do not exceed 0.2-0.3%. The degree of phosphorus utilization was determined as the ratio of the amount of phosphorus in the ligature to the mass of the loaded phosphorus taking into account its purity, and the loss of phosphorus with gas as the difference between the loaded phosphorus and the assimilated ligature and slag.
За пределы формулы изобретения степень усвоения фосфора составляет менее 76,4%, причем в опытах 9 и 10 непрореагировавший фосфор остался на дне ковша, а в опытах 7, 8 и 11 произошел выброс и горение фосфора на поверхности расплава. Outside the scope of the claims, the degree of phosphorus uptake is less than 76.4%, moreover, in
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96113546/02A RU2108403C1 (en) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | Method for production of copper-phosphorus alloying composition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96113546/02A RU2108403C1 (en) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | Method for production of copper-phosphorus alloying composition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2108403C1 true RU2108403C1 (en) | 1998-04-10 |
RU96113546A RU96113546A (en) | 1998-08-27 |
Family
ID=20182828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96113546/02A RU2108403C1 (en) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | Method for production of copper-phosphorus alloying composition |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2108403C1 (en) |
-
1996
- 1996-07-01 RU RU96113546/02A patent/RU2108403C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Hofman H.O. Metallugry of Copper. York: The Maple press company, 1924, p. 420. 2. * |
4. SU, авторское свидетельство, 1444383, кл. C 22 C 1/02, C 22 B 7/00, 1988. 5. Орлов Н.Д., Миронов В.М. Справочник литейщика, - М.: Машгиз, 1960, с. 280. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101838718A (en) | Medium frequency furnace internal dephosphorization and desulfurization smelting process | |
RU2059731C1 (en) | Steel continuous melting method | |
JP2005525988A (en) | Calcium silicate slag for the treatment of molten silicon | |
US4363657A (en) | Process for obtaining manganese- and silicon-based alloys by silico-thermal means in a ladle | |
RU2108403C1 (en) | Method for production of copper-phosphorus alloying composition | |
JP2004520478A (en) | Manufacture of ferroalloys | |
JPS587691B2 (en) | Steel manufacturing method | |
US2760859A (en) | Metallurgical flux compositions | |
US4775521A (en) | Process for the production of ferrous sulphide | |
US4444590A (en) | Calcium-slag additive for steel desulfurization and method for making same | |
RU2521930C1 (en) | Charge and method for electric-furnace aluminothermic production of ferroboron using it | |
US3942977A (en) | Process for making iron or steel utilizing lithium containing material as auxiliary slag formers | |
JPH0641654A (en) | Method for smelting magnesium | |
SU490867A1 (en) | The method of obtaining an alloy based on titanium | |
GB1446021A (en) | Method for the refining of molten metal | |
RU2073735C1 (en) | Method for production of alloys of metals with phosphorous | |
SU1211299A1 (en) | Method of producing aluminium cast iron with compact graphite | |
RU2009208C1 (en) | Method for electric furnace dephosphorization of alloyed metal | |
RU2164960C1 (en) | Method of modifying agent production | |
RU2364632C2 (en) | Steel production method | |
RU2272851C2 (en) | Method of smelting of ferroaluminum with the reduced consumption of the pure aluminum | |
RU2198950C2 (en) | Method of copper-phosphorus alloying composition production | |
SU496316A1 (en) | Method of smelting ligatures | |
SU1691399A1 (en) | Method of producing structural chromium steels | |
US2094969A (en) | Reagent for metal alloys |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20061130 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100702 |