CN101082083A - 一种纯铜冶炼脱氧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纯铜冶炼脱氧方法，它包括以下次序的步骤：1.纯铜在熔化加热到1130℃－1250℃时，把密封在纯铜管内的CaB₆混合粉末脱氧剂用石墨半圆压棒压入熔炼炉底部，使纯铜管内的CaB₆混合粉末脱氧剂和熔炼炉内的铜液充分反应；CaB₆混合粉末脱氧剂的成分配比(重量)为CaB₆≥88％，C≤11％，杂质≤1％；粒度为60目－150目；CaB₆脱氧剂的加入量为每100kg纯铜溶液加入240g～260g；2.CaB₆混合粉末脱氧剂与铜液反应结束后，将石墨管插入铜液中，吹入氩气3～5min，铜液中的氧气含量降低至5ppm以下。本纯铜冶炼脱氧方法在现有设备的基础上，即可获得优良脱氧效果的方法，同时工艺过程简便，对铜液不造成污染。

Description

一种纯铜冶炼脱氧方法

技术领域

本发明涉及一种纯铜冶炼脱氧方法。

背景技术

纯铜是一种重要的有色金属，具有优良的综合性能，如导电性、导热性、耐蚀性及良好的工艺性，广泛应用于各个工业部门。纯铜的熔点较高为1083℃，与氢、氧有很强的亲和力。在升温熔化过程中，氢熔解在铜液中，而氧与铜生成Cu₂O；在降温凝固过程中，氢的溶解度降低，在排出的过程中与氧结合以H₂O的形式析出，容易导致铸件产生裂纹、气孔等缺陷。另外杂质元素特别是P、Fe、Si与As，会显著降低纯铜铸件的电导率。因此，纯铜熔炼基本采用氧化性气氛中熔炼，从而必须阻止氢气的进入，但是此种方法熔炼后的铜液中含有大量的氧气，故必须进行脱氧处理。为了获得高质量的纯铜液体，必须选择合理的脱氧剂和脱氧工艺，使得脱氧后的氧的残留量不仅能够保证铸件的力学性能，同时脱氧剂产生的杂质也不能对铜液不产生污染。有人公开了的纯铜脱氧几种方法，如公开号CN1555944A的《铜熔体过滤脱氧工艺》，公开号CN1415768A的《一种生产超低氧铜的精炼技术》，公开号CN1403230A的《在电磁场下铜液脱氧方法》，但这些方法都有不同程度的存在对现有设备进行改造或者购买新的设备，从而增加生产成本，或者工艺过于复杂导致实用性和适用性大幅降低。而传统的脱氧方式往往是虽然能够满足脱氧，却导致铜液污染，降低产品的物理性能。

发明内容

为了克服现有纯铜脱氧方法的上述不足，本发明提供一种在现有设备的基础上，无需进行升级改造，即可获得优良脱氧效果的方法，同时工艺过程简便，对铜液不造成污染。

本发明能是通过以下技术方案实现的。

在纯铜熔炼的过程中保持氧化性气氛，阻止铜液吸氢。根据铜液重量及工艺要求，加入适量的CaB₆混合粉末，将CaB₆混合粉末准备好，根据所需铸件的壁厚选择加入CaB₆混合粉末的温度，在出炉前将CaB₆混合粉末包装压入铜液底部，使其充分反应，从而将铜液中的氧气去除。等待反应结束后，将干燥的石墨管插入铜液中，吹入氩气3～5min。从而获得良好的铜液，即可浇注。

具体要求如下：

1、本发明采用CaB₆混合粉末作为脱氧剂，其成分(质量)配比为：

CaB₆≥88％，C≤11％，杂质≤1％；

2、CaB₆混合粉末脱氧剂的粒度为：60目-150目(公制目)。

3、CaB₆混合粉末脱氧剂的加入量：每100kg纯铜溶液加入240g～260g的CaB₆混合粉末。

4、将CaB₆混合粉末脱氧剂装在纯铜管内(纯度T2)，每只纯铜管装入的CaB₆混合粉末脱氧剂一般不应超过650g，把纯铜管的两端压紧密封。封装采用规格为Φ40×3mm，长度300±10mm的纯铜管。

5、根据每炉纯铜熔化量，计算出CaB₆混合粉末脱氧剂的加入量，准确称重后，将CaB₆混合粉末脱氧剂装入纯铜管，两端压紧密封。

6、CaB₆混合粉末脱氧剂的加入方式：

在纯铜液体出炉时，把包装CaB₆混合粉末脱氧剂的纯铜管用放入炉内，用石墨半园(可方便快捷的压入)压棒压入熔炼炉底部，使纯铜管内的CaB₆混合粉末脱氧剂和熔炼炉内的铜液充分反应。

6、根据纯铜铸件的厚薄选择CaB₆混合粉末脱氧剂的加入温度。

薄壁铸件(壁厚小于13mm)     1250℃±10℃；

中型铸件(壁厚13mm-38mm)    1220℃±10℃；

厚壁铸件(壁厚38mm以上)     1190℃±10℃；

7、CaB₆混合粉末脱氧剂与铜液反应时发生较为剧烈的沸腾现象，并伴随气体排除。目测沸腾停止后(反应时间会持续1～3min)，即为反应结束。此时，将干燥的石墨吹气管插入铜液中，吹入氩气3～5min，此时脱氧完毕，可获得氧含量不大于5ppm的铜液，扒渣后即可浇注。

8、本发明的脱氧原理为，通过加入CaB₆混合粉末脱氧剂，铜液中发生如下反应，从而实现脱氧过程：

CaB₆+10Cu₂O＝CaO+3B₂O₃+20Cu

10Cu₂O+C＝Cu+CO↑

通过上述反应，CaO、3B₂O₃进入渣中，CO不溶于铜液中，上升排除，完成脱氧工序的反应过程，接下来对铜液吹入氩气，在铜液“沸腾”的过程中加速渣子的集中上浮和气体的聚集溢出，从而获得良好的铜液。

本纯铜冶炼脱氧方法是在纯铜液中加入脱氧剂，包括以下次序的步骤：

(一)、纯铜在熔炼炉熔化加热到1180℃-1260℃时，把密封在纯铜管内的CaB₆混合粉末脱氧剂用石墨半园压棒压入熔炼炉底部，使纯铜管内的CaB₆混合粉末脱氧剂和熔炼炉内的铜液充分反应，CaB₆混合粉末脱氧剂的成分配比(重量)为CaB₆≥88％，C≤11％，杂质≤1％；粒度为公制60目-150目；CaB₆混合粉末脱氧剂的加入量为每100kg纯铜溶液加入240g～260g；

(二)、CaB₆混合粉末脱氧剂与铜液反应结束后，将干燥的石墨管插入铜液中，吹入氩气3～5min，取样检测表明，铜液中的氧气含量降低至5ppm以下。

本纯铜冶炼脱氧方法不仅可有效的除去铜液中的氧气，而且脱氧的残留物以渣子和气体的形式排除，不对铜液产生污染，进而解决了传统的脱氧技术所面临的局限(如Cu-P脱氧残留物降低铸件物理性能，而青木脱氧的脱氧效果较差)。因此获得的铜液具有良好的综合性能。而且本纯铜冶炼脱氧方法操作简单，只用现有的铜熔炼炉及相关设备，无需新置或改装设备即可进行纯铜冶炼脱氧，工艺成本低。

附图说明

图1是本发明采用的纯铜管外形图。

图2是沿图1中A-A线的剖视图。

上述图中：

1、纯铜管    2、紧压密封端    3、脱氧剂

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本纯铜冶炼脱氧方法的具体实施方式，但本纯铜冶炼脱氧方法的具体实施方式不局限于下述的实施实例。

实施例一

本实施例铸造的是壁厚10～12mm的空心铜冷却板，用于炼铁企业，属本申请所说的薄壁铸件。把纯度为99.95％的电解铜板260kg，加入到熔炼炉中熔炼，1250℃时，把内装650g CaB₆混合粉末的纯铜管用石墨棒压到熔炼炉底，使纯铜管内的CaB₆混合粉末脱氧剂和熔炼炉内的铜液充分反应，反应完毕用进行吹氩3min，扒渣。经分析，铜液中的氧气含量为4.4ppm，出炉铸入高炉铜冷却板的成型模中。

实施例二

本实施例铸造的是壁厚26mm的扇形导电块，用于发电企业，属本申请所说的中型铸件。把纯度为99.95％的电解铜板480kg，加入到熔炼炉中熔炼，1220℃时，把两只内装600g CaB₆混合粉末(共计1200g)的纯铜管用石墨压棒依次压到熔炼炉底，使纯铜管内的CaB₆混合粉末脱氧剂和熔炼炉内的铜液充分反应，反应完毕用进行吹氩4min，扒渣。经分析，铜液中的氧气含量为4.7ppm，出炉铸入高炉铜冷却板的成型模中。

实施例三

本实施例铸造的是壁厚72mm的导电块，用于炼钢企业，属本申请所说的厚壁铸件。把纯度为99.95％的电解铜板210kg，加入到熔炼炉中熔炼，1190℃时，把内装525克CaB₆混合粉末脱氧剂的纯铜管用石墨压棒压到熔炼炉底，使纯铜管内的CaB₆混合粉末和熔炼炉内的铜液充分反应，反应完毕用进行吹氩3min，扒渣。经分析，铜液中的氧气含量为4.1ppm，出炉铸入高炉铜冷却板的成型模中。

上述三个实施例所用的内装CaB₆混合粉末脱氧剂的纯铜管的结构见图1、图2，装入CaB₆混合粉末脱氧剂3的纯铜管1的两端压紧密封，成紧压密封端2。三个实施例用的纯铜管1的规格为Φ40×3mm，长度300±10mm。

Claims (1)

1、一种纯铜冶炼脱氧方法，它包括以下次序的步骤：

(一)、纯铜在熔炼炉熔化加热到1180℃-1260℃时，把密封在纯铜管内的CaB₆混合粉末脱氧剂用石墨半园压棒压入熔炼炉底部，使纯铜管内的CaB₆混合粉末脱氧剂和熔炼炉内的铜液充分反应；CaB₆混合粉末脱氧剂的成分配比(重量)为CaB₆≥88％，C≤11％，杂质≤1％；粒度为公制60目-150目；CaB₆混合粉末脱氧剂的加入量为每100kg纯铜溶液加入240g～260g；

(二)、CaB₆混合粉末脱氧剂与铜液反应结束后，将干燥的石墨管插入铜液中，吹入氩气3～5min，铜液中的氧气含量降低至5ppm以下。

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