Катодная медь для производства медного проката и способ контроля ее качества

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при производстве катодной меди и медного проката из меди, в частности на установках непрерывного литья и прокатки. Для производства медного проката переплавкой, литьем и горячей прокаткой литой заготовки берут катодную медь, состоящую, преимущественно, из кристаллов с осью текстуры относительно направления роста осадка <111>, а также кристаллов других текстур с плотной упаковкой плоскостей атомами меди при минимальном содержании кристаллов с осью текстуры <110>. При этом контроль качества катодной меди для производства медного проката проводят по данным кристаллографического анализа с регистрацией количества кристаллов указанных текстур, проводимого известными методами, например дифракционным и/или металлографическим методами: катодную медь, содержащую преимущественное количество кристаллов с осью текстуры относительно направления роста осадка <111>, а также кристаллов других текстур с плотной упаковкой плоскостей атомами меди при минимальном содержании кристаллов с осью текстуры <110> относят к катодной меди с хорошей прокатываемостью, повышается качество медного проката, обеспечивается оперативный контроль качества катодов, 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при производстве катодной меди и медного проката из меди, в частности на установках непрерывного литья и прокатки.

Известны требования Лондонской биржи металлов, стандартов ИСО 431, Великобритании BS - 6017, BS - 6926 к катодной меди марки Cu -CATH -1, ГОСТ 859 -78, /1-4/, ГОСТ 546 к меди марки МООк для производства медной катанки непрерывным литьем и прокаткой, включающие ограничение массовой доли 17 элементов, в том числе серы не более 15 г/т /5/. Прототип.

Недостатком медного проката по данным стандартам является отсутствие гарантированной технологичности при горячей прокатке листовой заготовки, возможное появление горячих трещин, приводящее к снижению сортности продукции. В мировой практике отсутствует метод прогноза прокатываемости катодной меди, контроля и управления данным качеством катодов на стадии их производства. Поэтому Лондонская биржа металлов в качестве основного условия регистрации катодной меди ставит успешную проверку ее на прокатных станах 2 - 3 ведущих фирм, что является длительным и дорогим процессом.

Известно также, что главной причиной образования горячих трещин является насыщение расплава меди водородом (гидрида Вюрца) с последующим выделением паров воды и образования микропор при кристаллизации меди. /6/.

Содержание растворенного водорода или гидрида Вюрца в катодной меди не фиксируется современными методами газового анализа, которые определяют суммарное содержание водорода в осадке в виде твердого раствора, неотмытого электролита и включений органических веществ.

Предлагаемое изобретение позволяет достичь технический результат, выраженный в повышении качества медного проката за счет снижения содержания водорода или гидрида Вюрца в катодной меди для производства медного проката и проведения оперативного контроля качества катодов.

Технический результат достигается тем, что для производства медного проката переплавкой, литьем и горячей прокаткой литой заготовки берут катодную медь, состоящую, преимущественно, из кристаллов с осью текстуры относительно направления роста осадка <111>, а также кристаллов других текстур с плотной упаковкой плоскостей атомами меди при минимальном содержании кристаллов с осью текстуры <110>. При этом контроль качества катодной меди для производства медного проката проводят по данным кристаллографического анализа с регистрацией количества кристаллов указанных текстур, проводимого известными методами, например, дифракционным и/или металлографическим и/или фотометрическим методами: катодную медь, содержащую преимущественное количество кристаллов с осью текстуры относительно направления роста осадка <111>, а также кристаллов других текстур с плотной упаковкой плоскостей атомами меди при минимальном содержании кристаллов с осью текстуры <110> относят к катодной меди с хорошей прокатываемостью.

Сущность изобретения состоит в использовании связи содержания растворенного в катодном осадке водорода и текстуры осадка - ориентации кристаллографических плоскостей относительно направлений роста кристаллов при электроосаждении.

Данные, полученные на монокристаллах меди, свидетельствуют об электрохимический неравноценности разных кристаллографических плоскостей и значительном различии на них потенциала нулевого заряда и токов обмена электродных реакций. В частности, для электродной реакции Cu²⁺ + 2 e ---> Cu токи обмена составляют, А/см²: для плоскости (111) - 1,14·10^-3; - для плоскости (100) -1,61·10^-3; - для плоскости (110) - 2,74·10^-3 /7/.

Соответствующее смещение потенциалов разряда ионов меди и гидроксония и вдвое меньшая плотность упаковки атомов меди в процессе разряда ионов и кристаллизации осадка приводят к более значительному разряду и растворению водорода на плоскостях (110) по сравнению с плоскостями (111). Следовательно, степень растворения водорода в катодном осадке при электролизе и прокатываемость меди после ее переплавки без дополнительной дегазации определяется преимущественно текстурой катодного осадка. В векторной системе отсчета координат с точки зрения прокатываемости наилучшими являются текстуры с осями <111>, наихудшей - <110>. Поэтому для оценки качества катодной меди для производства медного проката наряду с данными химического анализа, а также других требований стандартов, дополнительно предлагается использовать результаты кристаллографического анализа текстуры катодной меди: катодную медь, содержащую преимущественное количество кристаллов с осями текстур <111>, а также кристаллов других текстур с плотной упаковкой плоскостей атомами при минимальном содержании кристаллов с осью текстуры <110> относят к катодной меди с хорошей прокатываемостью.

Пример. Данное изобретение проверено при промышленной переработке трех партий катодной меди одного предприятия, соответствующих требованиям ГОСТ 859 для марки МООк и международным стандартам, массой около 300 т каждая на непрерывной плавильно- прокатной установке "Саутвайер" с контролем текстуры катодной меди массовой доли серы в катодах и катанке и выхода медной катанки разных классов по данным токо-вихревого дефектомата "Ферстер".

Результаты испытаний приведены в таблице.

Испытания показали, что текстура осадка катодной меди - более существенный фактор, определяющий дефектность катанки, чем массовая доля серы. Преобладание в катодном осадке кристаллов с осью текстуры <111> в партиях 1 и 2 обеспечивает выход катанки 1-2 классов более 90% даже при массовой боле серы в катодах выше предусмотренного ГОСТ 859 для меди марки МООк, а высокое содержание кристаллов с осью текстуры <110> партии 3 не позволило получить катанку 1-2 классов при крайне низкой массовой доле серы в катодах и катанке. Полученные данные свидетельствуют о промышленной применимости, новизне и изобретательском уровне заявляемого технического решения.

Литература 1. Стандарт ИСО 431 -81. Профили из рафинированной меди.

2. Стандарт Великобритании BS-6017-1981 с изм. АМД 5725. Рафинированная фасонная сортовая медь. Технические условия.

3. Стандарт Великобритании ВS-6926-1988. Медь электротехнического назначения.

4. ГОСТ 859 -78. Медь. Марки.

5. ГОСТ 546-88. Катоды медные. Технические условия.

6. М. Хансен, К.Андерко. Структуры двойных сплавов, т. II. - М., Металлургиздат, 1962, с.629.

7. Справочник по электрохимии /Под редакцией А.М.Сухотина/, Л., Химия, 1981, с.169в

Формула изобретения

1. Катодная медь для производства медного проката переплавкой, литьем и горячей прокаткой литой заготовки, отличающаяся тем, что она состоит, преимущественно, из кристаллов с осью текстуры относительно направления роста осадка <111>, а также кристаллов других текстур с плотной упаковкой плоскостей атомами меди при минимальном содержании кристаллов с осью текстуры <110>.

2. Способ контроля качества катодной меди для производства медного проката, включающий отбор проб и определение стандартных физико-химических параметров, отличающийся тем, что дополнительно проводят кристаллографический анализ текстуры кристаллов катодного осадка меди с регистрацией количества кристаллов катодного осадка меди с различной ориентацией кристаллографических плоскостей в направлении его роста, по полученным данным проводят оценку и контроль качества катодной меди для производства медного проката, при этом катодную медь, содержащую преимущественно количество кристаллов с осью текстуры относительно направления роста осадка <111>, а также кристаллов других текстур с плотной упаковкой плоскостей атомами меди при минимальном содержании кристаллов с осью текстуры <110> относят к катодной меди с хорошей прокатываемостью.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что кристаллографический анализ проводят дифракционным, и/или металлографическим, и/или фотометрическим методами.

РИСУНКИ

Рисунок 1