SE420423B - Forfarande for tillsats av reaktiva element till smelt koppar - Google Patents

Description

_7s02ses-1 Ett sätt att övervinna detta problem har varit att använ- da de reaktiva elementen i pulverform och direkt inspruta detta pulver i smält koppar eller smält kopparlegering. Pulver medför kortare interdiffusionstid i den smälta basen, men den stora ytan som dessa pulver uppvisar och den inneboende reaktiviteten hos elementen i pulverform medför oxídationsproblem vid använd- ning av denna metod under beskickning av pulverelementen i kop- parsmältan eller kopparlegeringssmältan. 7 En metod att övervinna dessa problem har varit att till- föra dessa reaktiva element i form av massiv kapslad eller be- klädd tråd för beskickning i en kopparsmälta eller kopparlege- ringssmälta. Denna metod anges i amerikanska patentskriften 3 738 827. Denna metod undviker många av de problem som diskute- rats i det föregående men kräver det ytterligare steget att for- ma de reaktiva elementen till trådform och därefter kapsla eller plätera denna tråd med ett material som är kombinerbart med bas- smältan. V Uppfinningen avser ett förfarande för tillsats av reak- tiva element till en smälta av koppar eller kopparlegering, som kännetecknas av att man i smältan inför ett eller fler av de reak- tiva elementen krom, titan, vanadin, zirkonium, magnesium, bor, beryllium, strontium, yttrium, cerium och niob, i pulverform blandat med pulver av koppar eller kopparlegering, varvid pulvret är infört och sammanpressat i ett rör av metall, som är kombinerbar med smältan av koppar eller kopparlegering, varvid röret med innehåll eventuellt är draget till reducerad tvärsektion.

Enligt uppfinningen uppnår man att elementen lätt och hastigt upplöses med minimal oxidation genom att pulvren av de reaktiva elementen från början skyddas av en yttre beläggning som är kombinerbar med smältan.

Man kan införa pulvret av det reaktiva elementet blandat med koppar- eller kopparlegeringspulver i ett metallrör som är kombinerbart med smältan, tillsluta ändan av röret, dra ned röret och slutligen inmata det dragna röret eller tråden i smältan av koppar eller kopparlegering. Den totala reduktionen av den pulver- formiga elementblandningen i röret regleras för kompaktering av pulvren och för att ge en tillräcklig råhâllfasthet åt pulvren för att hålla dessa i röret under beskickningen av röret i smältan. 7802865-1 Förfarandet enligt uppfinningen är generellt begränsat eller inriktat på tillsats av element till koppar eller koppar- legeringar såsom bas. Elementen som tillsättas till sådana bas- material innefattar men är icke begränsade till sådana element som krom, titan, vanadin, zirkonium, magnesium, bor, beryllium, strontium,yttrium,cerium och niob. De faktorer dessa element har gemensamma är att de antingen är mycket reaktiva i förhål- lande till koppar eller kopparlegeringar eller att de har hög smältpunkt vilket generellt erbjuder problem vid kombinering av sådana element med smält koppar eller kopparlegeringar.

Förfarandet enligt uppfinningen avser att undvika de pro- blem som hittills förelegat vid tidigare kända beskickningspro- cesser genom att man formar kompakterade fyllda trådar av mate- rial som är kombinerbart med bassmältan till vilken elementen skall sättas. Dessa trådar formas av rör som fyllas med de reak- tiva elementen i pulverform och därefter dragas ned till öns- kad tråddimension.

Vid förfarandet enligt uppfinningen väljes rör som är framställt av koppar eller kopparlegeringar som åtminstone är kombinerbara med det smälta material till vilket elementen slut- ligen skall sättas. Detta rör fylles med pulverformiga reaktiva element, antingen enbart eller i blandning, kombinerade med kop- parpulver eller kopparlegeringspulver, och ändarna av röret tillslutas därefter. Röret drages därefter ned till en tråd med fin diameter för att möjliggöra att elementen och yttertråden upplösas hastigt i metallsmältan till vilken tråden sättes.

Denna dragningsprocess liknar i hög grad tidigare kända pro- cesser som utnyttjas förframställninq av tråd av massiv stång.

Den totala neddragningen eller reduktionen regleras omsorgsfullt för sammanpressning eller kompaktering av pulverblandningen i tillräcklig grad för att ge tillräcklig råhållfasthet åt pulvren för att hålla dessa kvar i tråden under efterföljande beskick- 78028654 ningsoperation. Tråden kan efter neddragning till önskad dimen- sion matas in i bassmältan antingen i det formade tillståndet, upphettad eller genom en båge mellan en metall och medinertgas (MIG) med användning av en konventionell trådmatningsapparat.

Den på detta sätt formade fyllda tråden kan matas direkt genom smälttäcket och inunder metallsmältans yta i vilken tråd- höljet av skyddande koppar eller kopparlegering smälter och til- låter pulvret att fördelas och upplösas i hela basmaterialet.

Iråden kan i denna form inmatas i metallsmältan antingen med eller utan ett skyddande inert gastäcke. 7 I Den fyllda tråden kan även upphettas under matningen ge- nom att man för en elektrisk ström genom tråden mellan inmat- ningsapparaten och metallsmältan. Genom noggrann reglering av denna ström kan processkötaren upphetta trådhöljet till godtyck- lig temperatur upp till smälttemperaturen vid den punkt där trå- den träffar smältans yta. Denna speciella process tillåter nog- grann reglering av smältningshastigheten för tråden, i synner- het vid hög trådmatningshastighet.

En båge kan även tändas mellan tråden och det smälta me- tallbadet. I denna speciella process överföres smälta droppar av det reaktiva elementet och tråden genom metall-inertgasbågen (MIG) till metallsmältbadet. En inertgas eller nlandning av inertgaser kan användas såsom skyddsgas vid en operation. Vid samtliga dessa speciella beskickningsprocesser är det lämpligt att bassmältan täckes med antingen ett smälttäcke av amorft kol eller ett vanligen använt saltflödesmedelstäcke. Ett sådant täcke bidrar till att ytterligare minska icke önskad oxidation av de reaktiva elementen innan dessa kommer i kontakt med bassmältanf De pulverformiga reaktiva elementen kan utnyttjas med storlek inom ett vidsträckt intervall. Ett särskilt lämpligt storleksintervall för förfarandet enligt uppfinningen sträcker sig från minus 325 mesh till 0,127 mm för godtyckliga av de reak- tiva element som innefattas av uppfinningen. Detta storleksin- tervall bestämmes givetvis slutligen av den önskade upplösninge- hastigheten för elementen i metallsmältan. Storleksintervallet bestämmas även av den önskade graden av total reduktion i röret som användes för framställning av beskickningstråden. Det är väsentligt att de reaktiva elementen blandas med antingen koppar- 7802865-1 pulver eller kopparlegeringspulver till bildning av en pulver- blandning i det rör som användes enligt uppfinningen. Koppar- pulvret eller kopparlegeringspulvret bidrar till att hålla par- tiklarna av reaktivt pulver separerade tillräckligt länge för att undvika sintring och oxidation av partiklarna av de reaktiva ele- menten vid kontakt med metallsmältan till vilken de reaktiva ele- menten sättas. De omgivande partiklarna av koppar eller koppar- legering bidrar även till att underlätta hastig upplösning av pulverpartiklarna av det reaktiva elementet i metallbassmältan.

Storleksintervallet för pulvret av koppar eller kopparlegering enligt uppfinningen varierar även från minus 325 mesh till 0,127 mm och är sålunda kombinerbart i storlek med partiklarna av de reaktiva elementen. Såsom påpekas i de följande exemplen måste mängdförhållandet mellan pulver av reaktivt element och pul- ver av koppar eller kopparlegering regleras för att förhindra sintring av pulverandelen av reaktivt element i den fyllda tråden.

Uppfinningen beskrives närmare 1 det följande med utfö- ringsexempel.

Exempel l.

En blandning av 75% Cr-25% Cu i pulverform infördes i ett kopparrör av standardtyp med ytterdiametern 6,4 mm, som därefter drogs ned till en tråd med diametern 1,59 mm. Tråden glödgdes därefter, upplindades och matades genom en "trâdmatningspistol“ av standardtyp in i en smälta med vikten 4,53 kg av fosfordesoxi- derad koppar så att man erhöll en legering av Cu-0,2%P-0,25% Cr.

Smälttemperaturen var 11500 C före tillsatsen av den kalla tråden.

Ingen märkbar temperatursänkning i smältbadet observerades vare sig under tillsatsen av tråden eller efter tillsatsen av tråden.

Trådmatningshastigheten varierades från ca 150 om/minut till 500 cm/minut utan något märkbart problem med upplösningen. Ingen inert skyddsgas användes vid processen. Metallografisk undersök- ning av prover tagna från den erhållna legeringssmältan och göt framställt av smältan visade att kromen med gott resultat gått i lösning inom en tidsrymd av l minut efter inmatninq av tråden.

Exempel 2.

En tråd med diameterna 1,59 mm framställdes på det i exem- pel 1 angivna sättet med användning av samma pulverblandning.

Denna tråd glödgades därefter, upplindades och matades med gott 78Û2865~1_ resultat genom en MIG-båge i en smälta med vikten 4,53 kg av des- oxiderad koppar så att man erhöll en legering med sammansätt- ningen Cu-0,2% P-0,3% Cr. Argon användes såsom skyddsgas. Badtem- peraturen var 11500 C före tändning av bågen mellan smältan och tråden. Någon märkbar temperaturhöjning fastställdes icke i kop- parsmältan och ingen alltför kraftig oxidation observerades var- ken under metalltillföringen genom bågen eller i metallografiska prover uttagna från smältan eller från det erhållna gëtet. Dessa prover visade att kromtillsatsen med gott resultat upplösts i kopparsmältan inom 15 sekunder efter införandet i badet.

Exempel 3. _ En serie av två trådar med diametern 1,59 mm drogs av kop- parrör med ytterdiametern 6,4 mm, som innehöll 90% Zr-10% Cu och 75% Zr-25% Cu i form av pulverblandning. Intermittent glödgning erfordrades icke under dragningen. Tråden inmatades i ett bad med vikten 4,53 kg av fosfordesoxiderad koppar som hölls vid 11500 C.

En legering bildades i badet med den nominella sammansättningen 0,2% P, 0,5% Zr resten Cu. Metallografisk undersökning av prover uttagna från smältorna och de framställda göten visade att zir- konium med gott resultat upplöstes inom en tidsrymd av l minut efter pâbörjande av tillföring av tråden till de båda smältbaden.

Exempel 4.

En pulverblandning av 75% Zr-25% Cu infördes i ett koppar- rör med ytterdiametern 12,7 mm vilket därefter tillslöts och drogs ned till en tråd med diametern 9,53 mm. Denna tråd inmatades i en standardtrådmatare i överföringstråget (transfer trough) under stränggjutning av kopparlegeringen CDA 638 (95% Cu, 2,8% Al, l,8% Si, 0,4% Co) så att man erhöll en zirkoniumhalt i legeringen av O,2%. Metallografisk undersökning av det stränggjutna götet på olika ställen utmed dettas längdutsträckning visade att effek- tiv upplösning av zirkonium i hela legeringen erhållits.

Exempel 5. '.

Pulverblandning av 90% Ti-10% Cu och 75% Ti-25% Cu inför- des i två kopparrör med ytterdiametern 6,4 mm, vilka därefter till- slöts och inmatades i bad med vikten 4,53 kg av kopparlegering, som hölls vid ll75° C, så att man erhöll en legering med samman- sättningen Cu-1,S% Sh-0,5% Ti. Metallografisk undersökning av prover uttagna från smältan och från de framställda göten visade att titan med gott resultat upplöstes i smältan inom en tidsrymd 7802865-1 av l minut efter inmatningen av tråden.

I exemplen avser procentuppgifterna viktprocent.

Dessa exempel visar att pulverblandningar innehållande höga procentuella andelar av normalt reaktiva elenfent med gott resultat och hastigt kan upplösas i koppar eller kopparlegerings- smältor utan för tidig och icke önskad reaktion eller oxidation.

Denna process möjliggör även likformig fördelning av de reaktiva elementen i hela den erhållna legeringen.

Uppfinningen kan tillämpas i andra former eller genomfö- ras på andra sätt utan att »man avviker från uppfinningstanken, och de angivna utföringsexemplen är endast avsedda att åskådlig- göra uppfinningen utan att begränsa denna.

Claims (8)

vsozaqs-1 PATENTKRAV .

1. l. Förfarande för tillsats av reaktiva element till en smälta av koppar eller kopparlegering, k ä n n e t e c k - n a t därav, att man i smältan inför ett eller fler av de reaktiva elementen krom, titan, vanadin, zirkonium, magnesium, bor, beryllium, strontium, yttrium, cerium och niob, i pulver- form blandat med pulver av koppar eller kopparlegering, varvid pulvret är infört och sammanpressat i ett rör av metall, som är kombinerbar med smältan av koppar eller kopparlegering, varvid röret med innehåll eventuellt är draget till reducerad tvärsektion.

2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n ert e c k - n a t därav, att man i smältan inför ett rör i vilket pulvret sammanpressats utan ytterligare reduktion av rörets tvär- sektion genom dragning.

3. Förfarande enligt patentkravet 1, kyä n n e t e c k - n a t därav, att man inmatar det med pulver fyllda röret i metallsmältan 1 det tillstånd i vilket röret erhålles vid framställningen. z I

4. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det pulverfyllda röret inmatas i metall- smältan efter dragning och upphettning.

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att det pulverfyllda röret föres genom en ljusbåge mellan metallelektroder i inert gas och direkt från denna ljusbåge införes i metallsmältan.

6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att det pulverfyllda röret införes i smältan genom ett täckskikt som utgöres av amorft kol och/eller salt och som är pâfört på ytan av metallsmältan. 7802865-1

7. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det pulverfyllda röret inmatas i metall- smältan i en skyddsgasatmosfär innehållande en eller fler inerta gaser.

8. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att partiklarna av reaktiva element och pulver av koppar eller kopparlegering har en storlek varierande mellan 0,044 och 0,127 mm. ÅNFÖRDÅ PUBLIKATIONER: Sverige potentansökun 9673 71 US 2 705 196, 3 056 190 Andra publikationer: JP Kokní No 52-20920.