CN102990029A - 上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺 - Google Patents

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朱荣华
张荣明
苏平
殷明亮
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Abstract

本发明公开了一种上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺，其中克服了铜水的流动性与电性能及致密度的困难，采用该工艺生产获得的无氧铜铸坯的含氧量能够不高于5ppm，在20℃时直流电阻率≤0.017593/Ω·mm2/m，其组织致密，氧化皮少，不需要铣面即可直接用于冷轧生产，节约了大量的铜资源。采用该工艺生产无氧铜铸坯，能够获取超宽的无氧铜铸坯，无氧铜铸坯的宽厚比可达到大于20。该工艺不仅使得无氧铜铸坯的成品率大幅提高，而且降低了生产成本，提高了生产效率。

Description

上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺
 
技术领域
本发明涉及一种上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺，尤其涉及一种利用上引连铸法生产高密度、大宽幅的无氧铜的铸造工艺。
 
背景技术
  传统的无氧铜生产工艺主要采用半连续铸造和水平连铸工艺，其获得的铸坯中氧含量不易控制，生产的铸坯的合格率较低，经上述工艺生产的铸坯后续还需铣面以及多道次的轧制才能够获得成品，材料浪费率高，生产效率、成品率均较低。
 
发明内容
本发明的目的是提供一种上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺，从而提高无氧铜铸坯的成品率和生产效率，降低生产成本。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺，所述工艺包含以下步骤：
（1）采用纯度≥99.98%的高纯阴极电解铜作为原材料，将所述原材料投入熔炼炉中，并投入第一覆盖剂，所述熔炼炉中熔炼温度控制在1160～1200℃，熔炼得到熔融状态的铜水；
（2）按照每100kg铜水中添加0.001～0.003kg的磷和0.002～0.004kg的稀土的比例，向所述熔融状态的铜水中加入磷和稀土，将所述的磷和稀土在铜水中混合均匀；
（3）将所述熔炼炉中的所述铜水从下部引流至保温炉中进行保温，并投入第二覆盖剂，所述保温炉中的保温温度控制在1150～1180℃；
（4）采用上引连铸用无氧铜带结晶器，利用虹吸原理使得所述保温炉中的所述铜水进入所述结晶器中成型形成无氧铜铸坯；
（5）采用上引连铸机进行引拉，获取无氧铜铸坯成品，并卷取收集。
优选地，所述步骤（1）中，所述第一覆盖剂为优质木炭或优质石墨鳞片。
进一步优选地，所述第一覆盖剂为优质木炭，其厚度为15～30cm。
优选地，所述步骤（2）中，所述第二覆盖剂为优质石墨鳞片。
进一步优选地，所述第二覆盖剂的厚度为8～20cm。
优选地，所述步骤（1）、所述步骤（3）中，所述熔炼炉、所述保温炉为连体式，所述熔炼炉、所述保温炉相连的炉壁的下部开设有多个潜流孔，所述熔炼炉的内腔、所述保温炉的内腔通过所述多个潜流孔相连通。
进一步优选地，所述连体式的熔炼炉、保温炉为连体式双熔沟工频感应炉。
优选地，所述步骤（4）中，所述结晶器中所述铜水的液面沿竖直方向高于所述结晶器上保护套最高点50～100mm。
优选地，所述步骤（5）中，引拉的速度为60～100cm/min。
优选地，所述步骤（4）中，采用多头上引技术，从所述保温炉中同时牵引出4条、5条或6条所述的无氧铜铸坯。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺，其中克服了铜水的流动性与电性能及致密度的困难，采用该工艺生产获得的无氧铜铸坯的含氧量能够不高于5ppm，在20℃时直流电阻率≤0.017593/Ω·mm 2 /m，其组织致密，氧化皮少，不需要铣面即可直接用于冷轧生产，节约了大量的铜资源。采用该工艺生产无氧铜铸坯，能够获取超宽的无氧铜铸坯，无氧铜铸坯的宽厚比可达到大于20。该工艺不仅使得无氧铜铸坯的成品率大幅提高，而且降低了生产成本，提高了生产效率。
 
具体实施方式
下面结合具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
具体实施例1：
本实施例中熔炼和保温工序在连体式双熔沟工频感应炉，该连体式双熔沟工频感应炉具有连为一体的熔炼炉和保温炉，熔炼炉和保温炉相连的炉壁的下部开设有多个潜流孔，这多个潜流孔使得保温炉的内腔和熔炼炉的内腔相连通。
本实施例中该无氧铜铸坯的生产工艺包含如下步骤：
步骤1、采用纯度≥99.98%的高纯阴极电解铜作为原材料，将上述原材料投入熔炼炉中，并投入优质木炭作为第一覆盖剂来防止空气中的氧进入原材料中，优质木炭的厚度控制在15～30cm，保持熔炼炉中的熔炼温度控制在1160～1200℃，原材料在熔炼炉中熔炼得到熔融状态的铜水；
步骤2、向熔炼炉内熔融状态的铜水中添加磷和稀土从而提高铜水的流动性和电阻率，添加比例为每100kg铜水中添加0.001～0.003kg的磷和0.002～0.004kg的稀土，将磷和稀土在铜水中混合均匀，并进行化学成分分析，保证铜水的比例保持在适宜的比例上；
步骤3、熔炼炉中的铜水从下部的潜流孔进入熔炼炉中进行保温，投入优质石墨鳞片作为第二覆盖剂以防止空气中的氧进入铜水中，第二覆盖剂的厚度为8～20cm，保温炉中的保温温度控制在1150～1180℃；
步骤4、采用上引连铸用无氧铜带结晶器，结晶器悬挂在保温炉上，利用虹吸原理使得保温炉中的铜水进入结晶器中成型形成无氧铜铸坯，该步骤中，结晶器中铜水的液面高度应高于结晶器上保护套的最高点50～100mm，这样才能够形成较大的压力而使得成型的无氧铜铸坯具有较为致密的组织，上引连铸时可采用多头上引技术，从保温炉中同时牵引出6条无氧铜铸坯，这样能够有效地提高无氧铜的生产效率，同时节约了能源消耗量；
步骤5,、采用上引连铸机进行引拉，获取无氧铜铸坯成品，并将上述成品卷取收集，在引拉时，采用“拉—停—拉”的方式进行牵拉，这样能够防止持续牵拉造成成型的无氧铜铸坯在结晶器中阻力变大，此时牵拉则会将无氧铜铸坯拉断，而中间停顿片刻则能增加无氧铜铸坯在结晶器中停留的时间，使其具有足够的凝固时间，引拉时，牵拉的速度可为60～100cm/min。
采用上述步骤生产获得的无氧铜铸坯成品率高，获得的无氧铜铸坯的含氧量≤5ppm，在20℃时直流电阻率≤0.017593/Ω·mm 2 /m，其组织致密，氧化皮少，不需要铣面即可直接用于冷轧生产，节约了大量的铜资源，同时也降低了生产成本。采用该工艺生产无氧铜铸坯，能够获取超宽的无氧铜铸坯，其生产的规格可为（12-16）mm×（240-360）mm，无氧铜铸坯的宽厚比可大于20。该工艺在生产过程中能够采用多头上引技术，大幅度地提高了生产效率。
 
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺，其特征在于：所述工艺包含以下步骤：
（1）采用纯度≥99.98%的高纯阴极电解铜作为原材料，将所述原材料投入熔炼炉中，并投入第一覆盖剂，所述熔炼炉中熔炼温度控制在1160～1200℃，熔炼得到熔融状态的铜水；
（2）按照每100kg铜水中添加0.001～0.003kg的磷和0.002～0.004kg的稀土的比例，向所述熔融状态的铜水中加入磷和稀土，将所述的磷和稀土在铜水中混合均匀；
（3）将所述熔炼炉中的所述铜水从下部引流至保温炉中进行保温，并投入第二覆盖剂，所述保温炉中的保温温度控制在1150～1180℃；
（4）采用上引连铸用无氧铜带结晶器，利用虹吸原理使得所述保温炉中的所述铜水进入所述结晶器中成型形成无氧铜铸坯；
（5）采用上引连铸机进行引拉，获取无氧铜铸坯成品，并卷取收集。
2.根据权利要求1所述的上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，所述第一覆盖剂为优质木炭或优质石墨鳞片。
3.根据权利要求2所述的上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺，其特征在于：所述第一覆盖剂为优质木炭，其厚度为15～30cm。
4.根据权利要求1所述的上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，所述第二覆盖剂为优质石墨鳞片。
5.根据权利要求4所述的上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺，其特征在于：所述第二覆盖剂的厚度为8～20cm。
6.根据权利要求1所述的上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺，其特征在于：所述步骤（1）、所述步骤（3）中，所述熔炼炉、所述保温炉为连体式，所述熔炼炉、所述保温炉相连的炉壁的下部开设有多个潜流孔，所述熔炼炉的内腔、所述保温炉的内腔通过所述多个潜流孔相连通。
7.根据权利要求6所述的上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺，其特征在于：所述连体式的熔炼炉、保温炉为连体式双熔沟工频感应炉。
8.根据权利要求1所述的上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺，其特征在于：所述步骤（4）中，所述结晶器中所述铜水的液面沿竖直方向高于所述结晶器上保护套最高点50～100mm。
9.根据权利要求1所述的上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺，其特征在于：所述步骤（5）中，引拉的速度为60～100cm/min。
10.根据权利要求1所述的上引连铸法生产无氧铜铸坯的工艺，其特征在于：所述步骤（4）中，采用多头上引技术，从所述保温炉中同时牵引出4条、5条或6条所述的无氧铜铸坯。
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