CN101234411A - 无氧铜水平连铸连体炉隧道式流动熔液高效除气方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无氧铜水平连铸连体炉隧道式流动熔液高效除气方法，其特征在于：在无氧铜水平连铸连体炉的隧道式通道9下设置一个能产生细微气泡的耐火材料制成的细微气泡发生器7，并通过设置于细微气泡发生器底部的氩气通道向细微气泡发生器内通入氩气，调节氩气的压力为148－300百帕，流量为0.004³－0.008³/分。本发明方法投资小、成本低、易于实现规模生产、除气效果显著。

Description

无氧铜水平连铸连体炉隧道式流动熔液高效除气方法

技术领域

本发明涉及一种水平连铸生产无氧铜时的高效除气方法。属无氧铜生产技术领域。

背景技术

无氧铜因为具有高导电性、高导热性及良好的抗氢脆性和优良的加工性能和焊接性能，被广泛应用于电子、通讯和电真空等领域。

近几年来，随着科技的迅猛发展，对无氧铜的需求更是日益增长。目前，无氧铜的技术发展趋势是向高效、大型、连续、规模、高品质、低成本的方向发展。

无氧铜的生产，绝大部分企业都是用非真空炉(工频感应炉)生产。因此，无氧铜的质量均不稳定。主要表现在其导电性能与高强、高温性能难以兼顾，有资料表明，有许多企业生产的无氧铜质量不均匀。以密度为例，从下表可以看出，无氧铜均匀性差。

序号	密度g/cm3
		1#	8.9567
2#	8.9644
		3#	8.9410
4#	8.9279

影响无氧铜质量的关键在于：熔液除气效果。

含氧量是无氧铜的重要特征，因此减少无氧铜中气体杂质，比如氧和氢，对高纯无氧铜金属获得稳定机械性能和电气性能至关重要。

目前无氧铜的生产方法主要有以下三种：

第一种：真空炉熔炼。这种方法生产的铸锭质量稳定，但投资大，成本高，而且形成规模生产难度大。

第二种：半连续铸造非真空炉熔炼(工频感应炉)。这种方法是将高温铜液从熔炼炉转注流槽，再通过流槽进入保温炉，在这过程中，高温铜液可能暴露在空气中，很容易吸气污染铜液。因此尽管这种生产方法投资小、成本低，但仅能生产二号无氧铜，而且质量不稳定。

第三种：水平连体铸造，采用这种方法生产时，由于熔液从熔炼炉潜流入保温炉，避免了铜液与大气接触。因此生产的无氧铜锭质量较稳定，且投资小、成本低，容易实现规模生产。但与真空炉相比，除气效果仍不尽人意。

传统的水平连铸连体炉熔炼的木炭的接触按下述二个阶段的反应进行：

1、碳与熔融铜中的氧反应生成二氧化碳C+O₂→CO₂

2、生成的二氧化碳与碳反应，产生一氧化碳CO₂+C→CO

这一Boudouard反应，在熔炼炉液处于静止时，反应速度很慢，因此除气效果不好。

本发明的目的是开发出促进这种反应的简单技术。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种投资小、成本低、易于实现规模生产、除气效果显著的无氧铜水平连铸连体炉隧道式流动熔液高效除气方法。

本发明的目的是这样实现的：一种在无氧铜水平连铸连体炉隧道式流动熔液高效除气方法，其特点是：在无氧铜水平连铸连体炉的隧道式通道下设置一个能产生细微气泡的耐火材料制成的细微气泡发生器，并通过设置于细微气泡发生器底部的氩气通道向细微气泡发生器内通入氩气，调节氩气的压力为148-300百帕，流量为0.004³-0.008³/分。生产中调节氩气的压力的流量即可获得满意的除气效果。这种方法投资小见效快，配合水平连体炉的优点，很容易实现无氧铜的规模生产。

附图说明

图1为本发明所采用的无氧铜水平连铸连体炉的正面结构示意图。

图2为图1的A-A剖示图。

图3为本发明所采用的二次冷却示意图。

图4为本发明所采用的拉铸工艺示意图。

图中：固态纯铜1、熔化炉2、保温炉3、木炭4、结晶器5、铜锭6、细微气泡发生器7、氩气通道8、隧道式通道9。

具体实施方式

本发明涉及的无氧铜水平连铸连体炉隧道式流动熔液高效除气方法，该方法主要包括以下工艺步骤：

步骤一、阴极铜准备

生产无氧铜，不管用哪一种生产方法，阴极铜是一个关键要素，特别是非真空炉生产采用高纯阴极铜是必不可少的，必须将阴极铜上铜豆和边料及挂耳切除，并进行烘烤干燥，阴极铜必须是伦敦交易市场注册的工厂生产的。

步骤二、熔炼

熔炼采用水平连体炉，为工频感应电炉，生产时对熔炼炉连接不断地加入阴极铜，熔化升温时，为保护铜液不从空气中吸氧吸氢，要对铜液进行覆盖。本发明选择煅烧过的木炭作为覆盖剂，覆盖厚度为10cm，粒度≤40mm，木炭既可隔绝空气，又起到还原脱氧的作用。当铜液温度达到1130℃-1160℃，即可铸造。熔炼过程中，尽量少扒渣，而且一个班必须2-3次补加覆盖剂。

利用两个连体炉的势能差，使两个连体炉之间敷设的隧道产生定向的铜液流动，本发明通过在无氧铜水平连铸连体炉的隧道式通道9下设置一个能产生细微气泡的耐火材料制成的细微气泡发生器7，并通过设置于细微气泡发生器7底部的氩气通道8通入氩气，如图1、2，改变静止除气效果不佳的状态，使流动熔液的气体杂质得到清除。流动熔体吹氩气除气的原理是：惰性或中性气泡具有吸集溶入金属中有害气体的特性，并随之形成气体分子，最后以含有惰性气体和有害气体混合物的泡泡形成排除。调节氩气的压力为148-300百帕，流量为0.004³-0.008³/分。所述细微气泡发生器7采用泡沫镁砖或多孔粘土砖制成，也可采用石墨制作，发气器的几何尺寸为230mm×115mm×65mm。

步骤四、保温

保温炉仍为工频感应炉，为防止熔液吸气，采用石墨鳞片覆盖，保温炉内保持铸造液面的稳定性，以有利铸锭铸造和炉渣上浮。

步骤五、铸造

铸造用的结晶器为石墨结晶器。结晶器的形式采用目前通用形式，使铜锭的高温区不与空气和水接触，

本采用二次冷却，冷却水进出水位置和内部冷却水路如图3所示，经二次冷却后温度由450℃下降到200℃以下，充分保证铸锭冷却强度和冷却均匀性，铸造方式采用引拉-停-反推-停的铸造制度，以￠150mm无氧铜锭采用微引程反推工艺拉铸制度，如图4所示。经以上工序生产的无氧铜铸锭达到一级无氧铜标准，且质量均匀。

综上，本发明高稳定质量的无氧铜锭的获得是选用了阴极铜，采用一种非真空水平连体炉设备，使熔体从熔炼炉潜流入保温炉，避免了熔体暴露在空气中而吸入大量气体，同时选用经煅烧过的木炭覆盖，覆盖尺寸厚度为100mm。为了克服静止除气效果不佳的缺点，又在熔炼炉与保温炉之间的隧道中采用细微气泡发生器，使熔体在动态中除气后，得到第二次净化进入保温炉。保温炉采用石墨磷片覆盖，并且创造液面稳定的条件，使炉渣容易上浮；铸造时采用了二次冷却，充分保证冷却强度和均匀性，同时选用了拉-停-反推-停的铸造制度，最终使生产的无氧铜锭质量均一，含氧量小于5ppm。

Claims (3)

1、一种无氧铜水平连铸连体炉隧道式流动熔液高效除气方法，其特征在于：在无氧铜水平连铸连体炉的隧道式通道9下设置一个能产生细微气泡的耐火材料制成的细微气泡发生器7，并通过设置于细微气泡发生器底部的氩气通道向细微气泡发生器内通入氩气，调节氩气的压力为148-300百帕，流量为0.004³-0.008³/分。

2、根据权利要求1所述的一种无氧铜水平连铸连体炉隧道式流动熔液高效除气方法，其特征在于：所述细微气泡发生器7采用泡沫镁砖或多孔粘土砖制成，或采用石墨制作。

3、根据权利要求1所述的一种无氧铜水平连铸连体炉隧道式流动熔液高效除气方法，其特征在于：所述细微气泡发气器的几何尺寸为230mm×115mm×65mm。

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