專利名稱：紫雜銅連鑄連軋制桿采用的裝置及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種紫雜銅連鑄連軋制桿采用的裝置及工藝。
背景技術(shù)：
節(jié)能減排是國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展的長期方針。廢舊銅重新利用減少了廢棄物污染，節(jié)約了有限的資源，是一舉兩得的好事。紫雜銅連鑄連軋制桿工藝是利用紫雜銅生產(chǎn)銅桿的先進工藝，采用紫雜銅為原料，分選后，經(jīng)熔化、氧化、還原得到銅液，進入連鑄連軋設備澆鑄，得到銅桿。紫雜銅連鑄連軋制桿工藝生產(chǎn)的銅桿與傳統(tǒng)的熱軋法生產(chǎn)的銅桿相比，具有長度長、節(jié)能節(jié)量，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、性能均一、表面光亮等特點。采用國產(chǎn)連鑄連軋設備用紫雜銅生產(chǎn)銅桿雖然生產(chǎn)成本低，但銅桿電阻率偏高(0.017400 Q 111)、塑性較差(延伸率38% 42%)、可拉性差(拉到0) I. Omm以上，斷頭2 3個/噸)，導致后續(xù)拉絲困難，影響拉絲效率，加上電阻偏高，用此銅桿生產(chǎn)的電線電纜產(chǎn)品使下游在使用過程中造成極大的電能浪費，且容易造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格，埋下了事故隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述不足，提供一種紫雜銅連鑄連軋制桿采用的裝置及工藝，采用該裝置及工藝生產(chǎn)的銅桿表面質(zhì)量、導電性、塑性和可拉性更優(yōu)，并且生產(chǎn)成本低。本發(fā)明提供的紫雜銅連鑄連軋制桿采用的裝置，包含一個向上傾斜的具有電磁場的流槽，流槽內(nèi)壁含有除氧劑。作為本發(fā)明的裝置的進一步改進，所述流槽向上傾斜的角度為與水平面成10度 30度角。本發(fā)明提供的采用如權(quán)利要求I所述的裝置的紫雜銅連鑄連軋制桿工藝，包括以下步驟
a.分選、配料；
b.熔化、氧化、還原；
c.電磁精煉通過熔化、氧化、還原的銅液流經(jīng)一個向上傾斜的具有電磁場的流槽，銅液在電磁力作用下沿流槽向上流，銅液中的雜質(zhì)受到銅液反向擠壓力及重力作用向下流，使銅液與雜質(zhì)分離，除去雜質(zhì)，同時銅液在電磁場的攪拌作用下與流槽內(nèi)壁的除氧劑接觸，銅液中氧被去除一部分；
d.連鑄；
e.連軋；
f.清洗、還原、成圈、噴臘軋出的銅桿經(jīng)表面清洗、還原、成圈、噴臘，得成品。作為本發(fā)明的工藝的進一步改進，經(jīng)熔化、氧化、還原處理的銅液經(jīng)爐前光譜分析和氣體測量，如銅含量低于99. 90%,氧含量大于0. 055%,則進行二次氧化、還原,直至銅含量大于99. 90%，氧含量小于0. 055%。加入晶粒細化劑(如含鈰稀土)，可細化連續(xù)澆鑄時的銅錠條晶粒，改進銅桿的塑性、可拉性，提高銅桿性能。連軋時對連軋過程中使用的乳液進行磁性過濾，除去鐵粉等雜質(zhì)，減少軋入銅桿的鐵粉量。本發(fā)明提供的紫雜銅連鑄連軋制桿采用的裝置，包含一個向上傾斜的具有電磁場的流槽，流槽內(nèi)壁含有除氧劑。本發(fā)明提供的采用上述裝置的紫雜銅連鑄連軋制桿工藝，通過增加連續(xù)鑄造前的電磁精煉步驟，經(jīng)熔化、氧化、還原的銅液流經(jīng)上述裝置，銅液在電磁力作用下沿流槽向上流，銅液中的雜質(zhì)受到銅液反向擠壓力及重力作用向下流，使銅液與雜質(zhì)分離，除去雜質(zhì)，同時銅液在電磁場的攪拌作用下與流槽內(nèi)壁的除氧劑接觸，銅液中氧被去除一部分，從而降低了銅液中的雜質(zhì)及氧含量，提高了銅桿的表面質(zhì)量、導電性、塑性和可拉性。在連鑄連軋過程中，軋機軸承和軋輥的不斷磨損使乳液中鐵粉含量較高，導致鐵粉被軋入桿的表層，影響了桿的表面質(zhì)量、導電性、塑性和可拉性。對連軋過程中使用的乳液進行磁性過濾，除去鐵粉等雜質(zhì)，從而大大減少了軋入銅桿的鐵粉等雜質(zhì)的量，進一步提高了銅桿的表面質(zhì)量、導電性、塑性和可拉性。通過本發(fā)明提供的工藝生產(chǎn)的銅桿，可以 達到銅含量彡99. 90%,氧含量0. 0048% 0. 042%,延伸率40% 45%,拉到^0. 15mm,斷頭少于5噸/2個，電阻率及其余指標符合電工用銅線坯T2、TU2、T3牌號國家質(zhì)量標準；從而具有更好的表面質(zhì)量、導電性、塑性、可拉性，提高了拉絲效率，降低了下游產(chǎn)品線路電能損耗，節(jié)約了能源，消除了事故隱患。


圖I為電磁精煉裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I一槽體(內(nèi)部帶含除氧劑的耐火材料),2—電磁線圈,3—由還原劑如木炭等做的覆蓋劑；銅液在電磁精煉裝置中按箭頭方向流動。圖2為過濾器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中2—過濾器，21一箱體,22一過濾網(wǎng)，211一流體入口，212一流體出口。
具體實施例方式本發(fā)明提供的工藝中，與現(xiàn)有紫雜銅連鑄連軋工藝相同的步驟，其工藝參數(shù)可取行業(yè)內(nèi)常規(guī)選用的任何數(shù)值，以下實施例中相同步驟的工藝參數(shù)只作為例舉，不應視為對本發(fā)明的限定。實施例I紫雜銅采用光譜測量分選，熔化、氧化、還原爐容量80噸，配料后本爐紫雜銅的銅含量99. 89%，鉛含量150mg/kg，錫含量560mg/kg，鎳含量120mg/kg，其余雜質(zhì)含量合格。加入SiO2做熔劑，熔化溫度1090°C，熔化時間6. 5小時，造渣除雜；用反射爐進行氧化、還原處理，氧化還原溫度1180°C,通入I. OMPa壓力的氧氣作為氧化劑,氧化時間4小時，加入松木作為還原劑，還原時間6小時。取樣分析，銅含量99. 91%，鉛含量85mg/kg，錫含量420mg/kg，鎳含量108mg/kg，氧含量0. 049%。上述銅液通過電磁場時采用電磁精煉裝置(圖1)，銅液流速為0. 15m/s，每升銅液受到的電磁力2200N。銅液沿斜上方向的角度為與水平面成30度角。電磁精煉裝置槽體內(nèi)部覆蓋含除氧劑的耐火材料，如在流槽的耐火材料中加入碳粉或裝入石墨板之類。覆蓋劑中可加入木炭等作為還原劑，銅液通過電磁精煉裝置時，銅液中的氧與覆蓋劑中的木炭反應，除去部分氧，通過電磁精煉裝置后，氧含量下降到0. 042%。連鑄溫度控制在1130 1150°C，連軋開軋溫度810°C左右，終軋溫度200°C左右，連軋時間5小時。采用過濾器(圖2)對乳液過濾，除去鐵粉等雜質(zhì)，通過過濾器的乳液流速為0. 7m/min。該爐銅桿電阻率0. 01723 Q m,延伸率42%，拉到￠0. 15mm,線斷頭為5噸位2個，其余指標均符合行業(yè)標準。實施例2與實施例I不同的是，配料后紫雜銅的銅含量99. 90%，鋅含量為230mg/kg,其余雜質(zhì)含量合格。銅材采用反射爐熔化，熔化溫度1130°C，熔化時間6小時；用反射爐進行氧化、還原處理，氧化還原溫度1130°C，氧化時間5小時，采用天燃氣作還原劑，還原時間5小時。取樣分析，銅含量低于99. 90%，進行 第二次氧化、還原，通過多次氧化、還原后，銅含量為99. 92%，鋅含量58mg/kg，氧含量0. 025%。銅液流經(jīng)電磁精煉裝置時流速為0. 17m/s，每升銅液受到的電磁力2000N。銅液沿斜上方向的角度為與水平面成26度角。通過電磁精煉裝置的銅液氧含量下降到0. 019%。連鑄溫度控制在1120 1150°C，連軋開軋溫度820°C左右，終軋溫度200°C左右，連軋時間6小時。通過過濾器的乳液流速為0. 75m/min。該爐銅桿電阻率0.01721 Q * m,延伸率42%，拉到￠0. 15mm，線斷頭為5噸位I. 5個，其余指標均符合行業(yè)標準。實施例3與實施例I不同的是，配料后紫雜銅的銅含量99. 94%，鎳含量為122. 5mg/kg，其余雜質(zhì)含量合格。采用豎爐熔化，熔化溫度1100°C，熔化時間6小時，用轉(zhuǎn)爐進行氧化、還原處理，氧化還原溫度1100°C。取樣分析，銅液各雜質(zhì)元素含量合格，銅含量99. 94%，氧含量0. 022%。銅液流經(jīng)電磁精煉裝置時流速為0. 20m/s，每升銅液受到的電磁力1900N，銅液沿斜上方向的角度為與水平面成21度角。通過電磁精煉裝置的銅液氧含量下降到0. 016%。經(jīng)過電磁精煉裝置精煉后的銅液進入四輪連鑄機，采用光電感應或重力感應自動澆鑄，溫度控制在1130 1160°C，得澆鑄產(chǎn)品。澆鑄產(chǎn)品連軋開軋溫度830°C左右，終軋溫度200°C左右，連軋時間8小時。通過過濾器的乳液流速為0. 85m/min。軋出的銅桿經(jīng)表面清洗、還原、成圈、噴臘，得成品。該爐銅桿電阻率0.01715 Q !!!，延伸率43%。拉到^0. 15mm，線斷頭為5噸位I個，其余指標均符合行業(yè)標準。實施例4與實施例I不同的是，配料后紫雜銅的銅含量99. 95%，鉛含量122mg/kg。采用轉(zhuǎn)爐熔化，熔化溫度1090°C，熔化時間6. 5小時，用反射爐進行氧化、還原處理，氧化還原溫度1160°C。取樣分析，鉛含量35mg/kg，銅含量99. 96%，氧含量0. 018%。銅液流經(jīng)電磁精煉裝置時流速為0. 24m/s，每升銅液受到的電磁力1500N，銅液沿斜上方向的角度為與水平面成13度角。通過電磁精煉裝置的銅液氧含量下降到0. 012%。連鑄溫度控制在1130 1150°C，連軋開軋溫度840°C左右，終軋溫度200°C左右，連軋時間6小時。通過過濾器的乳液流速為0. 77m/min。該爐銅桿電阻率0. 01712 Q .m,延伸率44%，拉到￠0. 15_，線斷頭為5噸位I個，其余指標均均符合行業(yè).標準。實施例5與實施例I不同的是，配料后紫雜銅的銅含量99. 93. %，鉛含量92mg/kg，錫含量365mg/kg。采用轉(zhuǎn)爐熔化，熔化溫度1180°C，熔化時間6. 8小時，用反射爐進行氧化、還原處理，氧化還原溫度1190°C。取樣分析，鉛含量42mg/kg，錫含量210mg/kg，銅含量99. 95%，氧含量0. 0092 %。銅液流經(jīng)電磁精煉裝置時流速為0. 30m/s,每升銅液受到的電磁力1700N，銅液沿斜上方向的角度為與水平面成18度角。通過電磁精煉裝置的銅液氧含量下降到0. 0048%。連鑄溫度控制在1140 1160°C，連軋開軋溫度820°C左右，終軋溫度200°C左右，連軋時間4小時。通過過濾器的乳液流速為0. 82m/min。該爐銅桿電阻率
0.01709 Q m,延伸率45%，拉到￠0. 15mm，線斷頭為5噸位0. 5個，其余指標均符合行業(yè)標準。
實施例6與實施例I不同的是，配料后紫雜銅的銅含量99. 95%，鉛含量161mg/kg，錫含量93mg/kg，鎳含量82mg/kg。采用轉(zhuǎn)爐熔化，熔化溫度1100°C，用轉(zhuǎn)爐進行氧化、還原處理，氧化還原溫度1200°C。取樣分析，鉛含量108mg/kg,錫含量58mg/kg,鎳含量62mg/kg,銅含量99. 96%，氧含量0. 0092%。銅液流經(jīng)電磁精煉裝置時流速為0. 28m/s,每升銅液受到的電磁力1300N，銅液沿斜上方向的角度為與水平面成10度角。通過電磁精煉裝置的銅液氧含量下降到0. 0048%。連鑄溫度控制在1140 1160°C，連軋開軋溫度820°C左右，終軋 溫度200°C左右，連軋時間7小時。通過過濾器的乳液流速為0. 80m/min。該爐銅桿電阻率
0.01699 Q m,延伸率45%，拉到￠0. 15mm，線斷頭為5噸位0. 4個，其余指標均符合行業(yè)標準。
權(quán)利要求
1.一種紫雜銅連鑄連軋制桿采用的裝置，包含一個向上傾斜的具有電磁場的流槽，流槽內(nèi)壁含有除氧劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紫雜銅連鑄連軋制桿采用的裝置，其特征在于所述流槽向上傾斜的角度為與水平面成10度 30度角。
3.一種采用如權(quán)利要求I所述的裝置的紫雜銅連鑄連軋制桿工藝，包括以下步驟a.分選、配料； b.熔化、氧化、還原； c.電磁精煉通過熔化、氧化、還原的銅液流經(jīng)一個向上傾斜的具有電磁場的流槽，銅液在電磁力作用下沿流槽向上流，銅液中的雜質(zhì)受到銅液反向擠壓力及重力作用向下流，使銅液與雜質(zhì)分離，除去雜質(zhì)，同時銅液在電磁場的攪拌作用下與流槽內(nèi)壁的除氧劑接觸，銅液中氧被去除一部分； d.連鑄； e.連軋； f.清洗、還原、成圈、噴臘軋出的銅桿經(jīng)表面清洗、還原、成圈、噴臘，得成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫雜銅連鑄連軋制桿工藝，其特征在于步驟b中氧化、還原進行二次以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫雜銅連鑄連軋制桿工藝，其特征在于步驟b中在氧化和還原時加入晶粒細化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫雜銅連鑄連軋制桿工藝，步驟e對連軋過程中使用的乳液進行磁性過濾，除去鐵粉等雜質(zhì)，減少軋入銅桿的鐵粉量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種紫雜銅連鑄連軋制桿采用的裝置及工藝，本發(fā)明提供的紫雜銅連鑄連軋制桿采用的裝置，包含一個向上傾斜的具有電磁場的流槽，流槽內(nèi)壁含有除氧劑。本發(fā)明提供的紫雜銅連鑄連軋制桿工藝，在現(xiàn)有紫雜銅連鑄連軋制桿工藝的基礎(chǔ)上，在熔化、氧化、還原步驟后采用進一步精煉除去雜質(zhì)、降低氧含量，再進行鑄造，從而提高了銅桿的表面質(zhì)量、導電性、塑性和可拉性。采用本發(fā)明提供的裝置及工藝生產(chǎn)的銅桿表面質(zhì)量、導電性、塑性和可拉性更優(yōu)，且生產(chǎn)成本低。
文檔編號B21B1/46GK102744257SQ20121023930
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者劉孟英, 蘇華光 申請人:湖南金龍國際銅業(yè)有限公司