Treiben
Englisch: pole
Kupfer durch Einblasen von Erdgas oder anderem Reduktionsmittel in die geschmolzene Oxydschicht behandeln, um den Sauerstoff zu verbrennen.
Pol: Entoxidation von Schmelzkupfer mit Gasstrom
Polung ist ein Veredelungsschritt in der Kupferverhüttung, bei dem ein Reduktionsgas, üblicherweise Erdgas oder manchmal Wasserstoff, durch Schmelzkupfer geblasen wird, um gelöstes Sauerstoff und andere flüchtige Verunreinigungen zu entfernen. Das Verfahren funktioniert, weil der Sauerstoff in der Schmelze bevorzugt mit dem eingeblasenen Reduktionsmittel reagiert, anstatt im Metall gelöst zu bleiben, wodurch diese Oxide als Gas oder Schlacke entweichen können.
Der Name stammt aus der historischen Praxis, die Schmelze mit Holzstangen umzurühren, wodurch Kohlenstoff und Dampf in das Kupfer gelangten und denselben Entoxidationseffekt erreichten, allerdings weniger kontrollierbar. Die moderne Polung nutzt untergetauchte Einblaspfeifen oder Lanzen, um das Reduktionsgas direkt in die Charge zu führen. Der Prozess muss sorgfältig überwacht werden: Zu wenig Gas hinterlässt Restsauerstoff, der das Endprodukt beim Vergießen versprödet, während zu hohe Gasmengen zu heftigem Spritzen führen und Kupfer an der Oberfläche oxidieren.
Sauerstoffgehalt und mechanische Eigenschaften
Im Kupfer gelöster Sauerstoff erzeugt Oxideinschlüsse, die das Metall verspröden und während der Warmverformung rissanfällig machen. Die Polung reduziert den Sauerstoffgehalt von 500 bis 2000 ppm auf unter 100 ppm, je nach Anwendung. Der Prozess dauert typischerweise 15 bis 30 Minuten, abhängig von Ofengröße und Gasflussrate, wobei die endgültigen Sauerstoffwerte durch chemische Analyse oder durch Vergießen von Probekörpern und Überprüfung auf Sprödigkeit nachgewiesen werden.
Die Polung liegt zeitlich zwischen der Feuerveredelung, die Schwefel und Eisen entfernt, und dem Vergießen. Sie ist wesentlich für die Herstellung von zähem, dehnbarem Kupfer, das zum Ziehen von Draht oder Walzen von Blechen geeignet ist. Unzureichende Polung hinterlässt Kupferoxidpräzipitat an Korngrenzen, das bei Abkühlung in Gegenwart von Feuchtigkeit zu Wasserstoffversprödung führt. Dieser Fehler wird in der Branche "sprödes Kupfer" genannt und macht das Metall für die meisten Umformungsanwendungen unbrauchbar.
Bei Stranggussverfahren wird die Polung manchmal durch Zusatz von Entoxidationsmitteln wie Phosphor oder Lithium ersetzt oder ergänzt, die chemisch mit Sauerstoff reagieren, anstatt ihn durch Gasverdrängung zu entfernen. In der Chargenverhüttung bleibt die Gaspolung jedoch die Standardmethode, da sie keine Rückstände des Entoxidationsmittels im Endprodukt hinterlässt.