DE1030038B

DE1030038B - Verfahren zur Entfernung des Phosphors aus desoxydiertem Kupfer sowie nach dem Verfahren hergestelltes Kupferhalbzeug

Info

Publication number: DE1030038B
Application number: DEO2104A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ludwig Katterbach
Original assignee: Osnabruecker Kupfer und Drahtwerk
Current assignee: Osnabruecker Kupfer und Drahtwerk
Priority date: 1952-01-16
Filing date: 1952-01-16
Publication date: 1958-05-14
Also published as: FR1075267A; GB741571A; BE516879A

Description

DEUTSCHES

In der Kupferhalbzeugindustrie und beim Verbraucher wird im allgemeinen ein Kupfer verarbeitet, das geringe Mengen Sauerstoff in Form von Kupferoxydul als Restmenge aus der hüttenmännischen Gewinnung der Feuerraffination enthält. Dieser Restgehalt ist im allgemeinen nicht störend, wird sogar in gewissen Fällen als notwendig erachtet. Es ist jedoch bekannt, daß in Sonderfällen ein sauerstofffreies Kupfer dem sauerstoffhaltigen vorzuziehen ist. In diesen Fällen wird dem Kupfer nach der Raffination ein Desoxydationsmittel zugesetzt, wie beispielsweise Phosphor in Form von 10- oder 15°/oigem Phosphorkupfer. Ein gewisser Überschuß dieses Desoxydationsmittels muß aus Sicherheitsgründen vorhanden sein, einmal weil der Zustand der vollkommenen Desoxydation und Entgasung in genau stöchiometrisch ermittelter Dosierung in der Praxis kaum oder nur unter größten Schwierigkeiten erzielt werden kann, andererseits aber auch, weil ein gewisser Überschuß dem Kupfer bei den in der Praxis üblichen Verarbeitungsmethoden eine größere Sicherheit in der Erzielung der technologischen Eigenschaften verleiht. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Anwesenheit von geringen Resten des Desoxydationsmittels bei gleichzeitigem \'^rorhandensein von kleinsten Restgehalten an Kupferoxydul beim Kupfer Eigenschaften hervorruft, die nicht erwünscht sind., ja sogar in extremen Fällen zur Unbrauchbarmachung des Materials führen können. Ferner ist bekannt, daß die Restgehalte von Desoxydationsmitteln, beispielsweise Phosphor, auch bei Abwesenheit von Sauerstoff die hohe elektrische Leitfähigkeit und die Wärmeleitfähigkeit des reinen Kupfers sehr wesentlich herabsetzen,, Eigenschaften, die gerade bei Kupfer in sehr vielen Fällen gefordert werden müssen. Außerdem verursacht dieser Restgehalt gerade von Phosphor in der Warmverarbeitung eine starke Verzunderung der Oberflächen des Werkstückes mit seinen unangenehmen Begleiterscheinungen.

Rs ist bereits bekannt, ein sauerstoffarmes Kupfer dadurch zu erzeugen, daß man der kupferoxydulhaltigen Kupferschmelze nach ihrer Raffination gerade so viel eines Desoxydationsmittels zusetzt und sie damit durchwirbelt, daß noch eine geringe Menge an Kupferoxydul in der Schmelze verbleibt. Dadurch wird die hohe Leitfähigkeit des raffinierten Kupfers gar nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt. Verständlicherweise ist es aber schwierig, die erforderliche Menge des Desoxydationsmittels gerade so zu bemessen, daß die Schmelze noch einen geringen Rest an Kupferoxydul aufweist.

Es ist ferner bekannt, der Kupferschmelze außer dem als Desoxydationsmittel benutzten Phosphor einen zweiten Stoff, ζ. Β. Kalzium, zuzusetzen, der Verfahren zur Entfernung des Phosphors

aus desoxydiertem Kupfer sowie nach dem Verfahren hergestelltes Kupferhalbzeug

Anmelder:

Osnabrücker Kupfer- und Drahtwerk, Osnabrück, Klosterstr. 29

Dipl.-Ing. Ludwig Katterbach, Osnabrück, ist als Erfinder genannt worden

sich ebenso wie das Desoxydationsmittel im Kupfer löst und der den vorhandenen Überschuß des Desoxydationsmittels bindet. Das Kupfer ist dann aber durch Kalziumphosphid, nämlich die Verbindung aus dem Desoxydationsmittel und seinem Bindemittel, verunreinigt.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein raffiniertes Kupfer zu erzeugen, das weder einen Rest an Kupferoxydul noch an Desoxydationsmitteln, wie beispielsweise Phosphor, noch Verbindungen des Desoxidationsmittel*, wie beispielsweise Kalziumphosphid, enthält. Das Ziel wird in folgender Weise erreicht:

Die in bekannter Weise durch Zusatz von Phosphor im Überschuß desoxydierte und entgaste Kupferschmelze wird erfindungsgemäß in folgender Weise behandelt: Der bei der Herstellung des sauerstoff- und gasfreien Kupfers durch die Desoxydation und Entgasung mittels des überschüssigen Phosphorzusatzes im Kupfer gelöst zurückbleibende Rest an Phosphor wird dadurch aus dem Kupfer entfernt, daß die Kupferschmelze mit pulverisiertem, gebranntem Kalk durchwirbelt wird.

Dem Kalkstaub kann dabei zwecks Vermeidung des Sinterns und zwecks Verflüssigung etwa 10 bis 15 % eines Flußmittels, beispielsweise Flußspat (Kalziumfluorid), zugegeben werden. Der überschüssige Phosphor wird je nach dem Grad der Durch wirbelung mehr oder weniger aus der Kupferschmelze entfernt. So läßt sich der in der Kupferschmeilze enthaltene

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überschüssige Phosphor dadurch teilweise aus der desoxydierten und entgasten Kupferschmelze entfernen, daß die Kupferschmelze aus dem Schmelzofen in eine Gießpfanne eingegossen wird, in. der sich der Kalkstaub befindet, und daß die Kupferschmelze dabei in der Gießpfanne umgerührt wird.

Der in der Kupferschmelze enthaltene überschüssige Phosphor wird aus der desoxydierten und entgasten Kupferschmelze dadurch weitgehend entfernt, daß die-Kupferschmelze durch einen an sich bekannten Kaskadentrichter in die Gießpfanne gegossen wird, der mit dem Kalkstaub beschickt ist

Der überschüssige Phosphor wird aus der Kupferschmelze vollkommen entfernt, wenn das Kupfer im Drehofen geschmolzen und dabei in folgender Weise behandelt wird:

Die bei der Dichtpolperiode auf das Bad gegebene Holzkohlendecke wird nach Beendigung der Zähpolperiode abgezogen, nachdem unmittelbar vorher die gesamte Charge im Ofen mittels eines Desoxydationsmittels mit schwachem Überschuß, in diesem Falle mit lO°/oigem Phosphorkupfer, vollkommen desoxydiert und von Polgas befreit worden, ist. Die nun frei gewordene Badoberfläche wird mit Staub von gebranntem Kalk abgedeckt. Darauf wird der Drehofen in kurzen Zeitabständen gedreht, wodurch das Bad in entsprechende Bewegung versetzt und durch die Drehbewegung mitgerissenes Kupfer von der jeweils oberen Ofeninnenwand auf das Bad durch die Kalkdecke herunterregnet und immer neue Phosphorreste an die Kalkdecke zur Verschlackung herangebracht werden. Bei Bedarf wird das Bad durch kurzzeitige Zwischenheizung mittels des Kohlenstaubbrenners aufgeheizt, der nach Beendigung des Oxydations-, also bei Beginn des Polprozesses abgestellt worden war. Nach gewissen Zeitabständen werden Proben zur Ermittlung der Phosphor- und Sauerstofrgehaite und der elektrischen Leitfähigkeit dem Bade entnommen. Es zeigt sich, daß bei jeder Probenahme die Phosphorgehalte ab- und die Leitfähigkeitswerte zunehmen, bis das Optimum, in diesem Falle praktisch vollkommene Phosphorfreiheit, bei höchster elektrischer Leitfähigkeit erzielt wird. Dann wird die Charge normal vergossen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entfernung des Phosphors aus Kupfer, der bei der Herstellung sauerstofffreien Kupfers durch Desoxydation und Entgasung mittels überschüssigen Phosphorzusatzes im Kupfer gelöst zurückbleibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferschmelze mit pulverisiertem, gebranntem Kalk durchwirbelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kalkstaub Kalziumfluorid in einer Menge von etwa 10 bis 15°/o als Flußmittel zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die desoxydierte und entgaste Kupferschmelze beim Abgießen aus dem Schmelzofen in eine Gießpfanne eingegossen wird, in der sich der mit dem Phosphor verbindende und ihn aus dem Schmelzgut herauslösende bzw. verschlackende Kalkstaub befindet und die Kupferschmelze dabei in der Gießpfanne umgerührt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die desoxydierte und entgaste Kupferschmelze durch einen Kaskadentrichter in die Gießpfanne gegossen, wird, der mit dem Kaficstaub beschickt ist, der sich mit dem Phosphor verbindet und diesen aus dem Schmelzgut herauslöst, vorzugsweise mit ihm verschlackt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, insbesondere zur Herstellung von Kupfer mit hoher Leitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die im Drehofen desoxydierte und entgaste Kupferschmelze nach, der Desoxydation und Entgasung mit Kalkstaub bedeckt wird, der sich mit dem Phosphor verbindet und ihn aus der Schmelze herauslöst, vorzugsweise mit ihm verschlackt, und der Drehofen gegebenenfalls dann bei kurzzeitiger Zwischenheizung so lange gedreht wird, bis die Kupferschmelze praktisch vollkommen von dem Phosphor befreit ist.

6. Kupferhalbzeug, hergestellt aus einem nach einem der Ansprüche 1 bis 5 behandelten Kupfer.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 608 397, 441 930.