Лигатура медь в слитках CuCa10: кальциевая модификация меди
Лигатура медь в слитках CuCa10 — это лигатурный сплав на основе меди с массовой долей кальция 8–12 %, выпускаемый в виде слитков и предназначенный для введения кальция в медные расплавы. Кальций в меди практически нерастворим в твёрдом состоянии, поэтому ввод элемента в чистом виде сопровождается пироэффектом, интенсивным шлакообразованием и нестабильным усвоением. Лигатура CuCa10 решает эту задачу: кальций связан в интерметаллидные фазы Cu–Ca, что снижает упругость пара и обеспечивает предсказуемое растворение присадки в объёме расплава.
Слитки получают литьём в изложницы или полунепрерывным литьём; структура характеризуется равномерным распределением кальциевой составляющей по сечению, что подтверждается контролем по ГОСТ 24231 и ГОСТ 9717.1. Поставляемая форма — чушка или слиток массой от 0,5 до 5 кг, что упрощает дозирование при шихтовке.
Технические характеристики CuCa10
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на плавку | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля Ca | 8–12 % | титрование, ААС | расчёт присадки | основной нормируемый элемент |
| Массовая доля Cu | основа | по разности | разбавление расплава | марка М00к, М1к |
| Примеси (Fe, Ni, Pb) | 0,3 % суммарно | спектральный анализ | загрязнение ванны | ограничиваются отдельно |
| Температура плавления | 880–950 C | ДТА | интервал ввода | зависит от состава фаз |
| Плотность слитка | 7,8–8,1 г/см | гидростатическое взвешивание | погружение в расплав | близка к меди |
| Усвоение Ca | 75–90 % | баланс по расплаву | уточнение навески | при защите от окисления |
Функции кальция в медном расплаве
Кальций выступает одновременно раскислителем и десульфуратором. Введение лигатуры CuCa10 в расплав меди и её сплавов обеспечивает:
- связывание кислорода в тугоплавкие оксиды CaO с последующим переходом в шлак;
- нейтрализацию серы с образованием сульфида CaS, снижающего горячеломкость отливок;
- модифицирование зерна при литье слитков и фасонных отливок;
- повышение электропроводности меди после раскисления за счёт удаления растворённого кислорода;
- улучшение обрабатываемости давлением при горячей прокатке и волочении.
Остаточное содержание кальция в готовом металле обычно удерживают в пределах 0,01–0,05 %; превышение ведёт к выделению хрупких интерметаллидов по границам зёрен.
Области применения
- Выплавка катодной меди и медной катанки на литейно-прокатных агрегатах непрерывного действия.
- Производство медных шин, лент и полос на прокатных станах горячей деформации.
- Раскисление бронз и латуней в индукционных тигельных печах и дуговых печах постоянного тока.
- Литьё заготовок для контактных проводов и токопроводящих жил кабельной продукции.
- Модифицирование сплавов для литья под давлением в машинах с холодной камерой прессования.
Технология ввода
Лигатуру CuCa10 загружают в ковш или в расплав при температуре 1150–1200 C под слоем флюса либо в струе инертного газа. Дробление слитка на куски 20–50 мм ускоряет растворение. Время выдержки после ввода — 3–7 минут при перемешивании; усвоение контролируют отбором пробы и спектральным анализом. Хранение слитков — в сухом помещении, поскольку кальциевые фазы чувствительны к влаге и при увлажнении поверхности возможна гидратация с выделением водорода.
Вопросы и ответы
Чем CuCa10 отличается от ввода чистого кальция?
Чистый кальций кипит при температурах медной плавки и горит на поверхности, давая нестабильное усвоение. В лигатуре CuCa10 кальций связан в интерметаллиды, что снижает упругость пара и позволяет вводить элемент в объём расплава с усвоением 75–90 %.
Какая температура ввода лигатуры оптимальна?
Рекомендуемый интервал — 1150–1200 C. При более низкой температуре растворение замедляется, при более высокой растёт угар кальция и шлакообразование.
Как рассчитать навеску лигатуры?
Навеску определяют по требуемому остаточному содержанию кальция, массе расплава и фактической доле Ca в партии. С учётом усвоения 75–90 % масса лигатуры корректируется коэффициентом 1,1–1,3.
Допускается ли хранение слитков на открытой площадке?
Нет. Кальциевые фазы гидратируются при контакте с влагой, что приводит к выделению водорода и пористости отливок. Слитки хранят в сухих закрытых помещениях.
