CN107377913A - 一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺，包括以下步骤：步骤一、将需要熔融的原料铜放置到上引连铸熔料炉内，然后通过工频感应加热将原料铜加热形成熔融铜液，在熔融铜液液面上铺设一层煅烧后的木炭颗粒层，在木炭颗粒层的上方再铺设一层石墨鳞片层；步骤二、将上引连铸熔料炉中的熔融铜液通过设置有细小通孔的固液分离装置与未熔融的固态原料铜分离，固液分离装置包括耐温过滤箱和木炭颗粒层；步骤三、将与未熔融的固态原料铜分离后的熔融铜液输送至铜液保温腔体中，然后从底部向铜液保温腔体中的熔融铜液中通入氮气和一氧化碳混合还原气体。本发明能够快速有效地对铜熔体进行脱氧处理。

Description

一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺
技术领域
本发明涉及一种上引连铸法铜材生产工艺技术领域，特别是一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺。
背景技术
上引连铸法铜材生产工艺主要用于生产大长度光亮的无氧铜管以及大长度光亮的无氧铜扁型材。铜材上引连铸机可以直接利用电解铜连续熔铸生产不同规格的杆材、管材、扁坯或其他异型材。和传统的铜锭压延生产黑铜杆相比，采用铜材上引连铸机进行铜材生产加工具有工艺技术先进、产品质量好、单位能耗低、生产品种及规格灵活多样、适应性强、没有三废污染、等特点，是铜导体及铜材加工的理想生产工艺。
熔铜快速脱氧是上引连铸法铜材生产工艺中的核心技术之一，铜在熔炼过程中极易氧化，熔炼后期必须对熔体脱氧，脱氧是铜熔体净化的关键。现有技术中通常采用磷、镁、锂、木炭等脱氧剂脱氧，但残余磷强烈降低铜的导电性能，不能用于导电铜的生产；镁的脱氧产物氧化镁粘度大，易在铜中形成氧化夹杂；锂价格昂贵，不易保存，且用量不当会导致熔体吸氢；木炭密度小，浮于液面，仅能够通过液相扩散传质对整个溶池脱氧，一般用于熔体覆盖和预脱氧。因此有必要设计一种新型的熔铜快速脱氧工艺，能够快速有效地对铜熔体进行脱氧处理。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺，能够快速有效地对铜熔体进行脱氧处理。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺，包括以下步骤：
步骤一、将需要熔融的原料铜放置到上引连铸熔料炉内，然后通过工频感应加热将原料铜加热形成熔融铜液，并且上引连铸熔料炉的熔炼温度为1180～1220摄氏度，在上引连铸熔料炉中的熔融铜液液面上铺设一层煅烧后的木炭颗粒层，在木炭颗粒层的上方再铺设一层石墨鳞片层；
步骤二、将上引连铸熔料炉中的熔融铜液通过设置有细小通孔的固液分离装置与未熔融的固态原料铜分离，固液分离装置包括耐温过滤箱，细小通孔设置在耐温过滤箱底部，耐温过滤箱底部且位于细小通孔上方铺设一层木炭颗粒层；
步骤三、将与未熔融的固态原料铜分离后的熔融铜液输送至铜液保温腔体中且保持熔融铜液的深度为90～100厘米，铜液保温腔体的保温温度为1160～1180摄氏度，然后从底部向铜液保温腔体中的熔融铜液中通入氮气和一氧化碳混合还原气体。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤一中，木炭颗粒层的厚度为10～20厘米，木炭颗粒层中木炭颗粒的粒度范围为3～5厘米；石墨鳞片层的厚度为5～10厘米，石墨鳞片层中石墨鳞片的粒度范围为0.1～0.5厘米。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤二中，耐温过滤箱为石墨或碳化硅结合氮化硅陶瓷制造，木炭颗粒层的厚度为40～50厘米，木炭颗粒层中木炭颗粒的粒度范围为3～5厘米。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤三中，氮气和一氧化碳混合还原气体中，一氧化碳的体积百分比为15%～20%，氮气和一氧化碳混合还原气体的通气速率为每平米每分钟50升，通气孔径为3～5毫米，通气孔密度为每平米400～500个，通气时间为20～30秒。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
本发明所提供的一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺，含氧量为1000ppm的熔融铜液经过处理后，含氧量可以降至5ppm以下，能够快速有效地对铜熔体进行脱氧处理。
具体实施方式
具体实施例1
本实施例所提供的一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺，包括以下步骤：
步骤一、将需要熔融的原料铜放置到上引连铸熔料炉内，然后通过工频感应加热将原料铜加热形成熔融铜液，并且上引连铸熔料炉的熔炼温度为1200摄氏度，在上引连铸熔料炉中的熔融铜液液面上铺设一层煅烧后的木炭颗粒层，在木炭颗粒层的上方再铺设一层石墨鳞片层；木炭颗粒层的厚度为15厘米，木炭颗粒层中木炭颗粒的粒度范围为4厘米；石墨鳞片层的厚度为8厘米，石墨鳞片层中石墨鳞片的粒度范围为0.3厘米。
步骤二、将上引连铸熔料炉中的熔融铜液通过设置有细小通孔的固液分离装置与未熔融的固态原料铜分离，固液分离装置包括耐温过滤箱，细小通孔设置在耐温过滤箱底部，耐温过滤箱底部且位于细小通孔上方铺设一层木炭颗粒层；耐温过滤箱为石墨或碳化硅结合氮化硅陶瓷制造，木炭颗粒层的厚度为45厘米，木炭颗粒层中木炭颗粒的粒度范围为4厘米。
步骤三、将与未熔融的固态原料铜分离后的熔融铜液输送至铜液保温腔体中且保持熔融铜液的深度为95厘米，铜液保温腔体的保温温度为1170摄氏度，然后从底部向铜液保温腔体中的熔融铜液中通入氮气和一氧化碳混合还原气体；氮气和一氧化碳混合还原气体中，一氧化碳的体积百分比为18%，氮气和一氧化碳混合还原气体的通气速率为每平米每分钟50升，通气孔径为4毫米，通气孔密度为每平米450个，通气时间为25秒。
含氧量为1000ppm的熔融铜液，经过本实施例所提供的一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺处理后，含氧量可以降至5ppm以内。
具体实施例2
本实施例所提供的一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺，包括以下步骤：
步骤一、将需要熔融的原料铜放置到上引连铸熔料炉内，然后通过工频感应加热将原料铜加热形成熔融铜液，并且上引连铸熔料炉的熔炼温度为1220摄氏度，在上引连铸熔料炉中的熔融铜液液面上铺设一层煅烧后的木炭颗粒层，在木炭颗粒层的上方再铺设一层石墨鳞片层；木炭颗粒层的厚度为20厘米，木炭颗粒层中木炭颗粒的粒度范围为5厘米；石墨鳞片层的厚度为10厘米，石墨鳞片层中石墨鳞片的粒度范围为0.5厘米。
步骤二、将上引连铸熔料炉中的熔融铜液通过设置有细小通孔的固液分离装置与未熔融的固态原料铜分离，固液分离装置包括耐温过滤箱，细小通孔设置在耐温过滤箱底部，耐温过滤箱底部且位于细小通孔上方铺设一层木炭颗粒层；耐温过滤箱为石墨或碳化硅结合氮化硅陶瓷制造，木炭颗粒层的厚度为50厘米，木炭颗粒层中木炭颗粒的粒度范围为5厘米。
步骤三、将与未熔融的固态原料铜分离后的熔融铜液输送至铜液保温腔体中且保持熔融铜液的深度为100厘米，铜液保温腔体的保温温度为1180摄氏度，然后从底部向铜液保温腔体中的熔融铜液中通入氮气和一氧化碳混合还原气体；氮气和一氧化碳混合还原气体中，一氧化碳的体积百分比为20%，氮气和一氧化碳混合还原气体的通气速率为每平米每分钟50升，通气孔径为5毫米，通气孔密度为每平米500个，通气时间为30秒。
含氧量为1000ppm的熔融铜液，经过本实施例所提供的一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺处理后，含氧量可以降至5ppm以内。
具体实施例3
本实施例所提供的一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺，包括以下步骤：
步骤一、将需要熔融的原料铜放置到上引连铸熔料炉内，然后通过工频感应加热将原料铜加热形成熔融铜液，并且上引连铸熔料炉的熔炼温度为1180摄氏度，在上引连铸熔料炉中的熔融铜液液面上铺设一层煅烧后的木炭颗粒层，在木炭颗粒层的上方再铺设一层石墨鳞片层；木炭颗粒层的厚度为10厘米，木炭颗粒层中木炭颗粒的粒度范围为3厘米；石墨鳞片层的厚度为5厘米，石墨鳞片层中石墨鳞片的粒度范围为0.1厘米。
步骤二、将上引连铸熔料炉中的熔融铜液通过设置有细小通孔的固液分离装置与未熔融的固态原料铜分离，固液分离装置包括耐温过滤箱，细小通孔设置在耐温过滤箱底部，耐温过滤箱底部且位于细小通孔上方铺设一层木炭颗粒层；耐温过滤箱为石墨或碳化硅结合氮化硅陶瓷制造，木炭颗粒层的厚度为40厘米，木炭颗粒层中木炭颗粒的粒度范围为3厘米。
步骤三、将与未熔融的固态原料铜分离后的熔融铜液输送至铜液保温腔体中且保持熔融铜液的深度为90厘米，铜液保温腔体的保温温度为1160摄氏度，然后从底部向铜液保温腔体中的熔融铜液中通入氮气和一氧化碳混合还原气体；氮气和一氧化碳混合还原气体中，一氧化碳的体积百分比为15%，氮气和一氧化碳混合还原气体的通气速率为每平米每分钟50升，通气孔径为3毫米，通气孔密度为每平米400个，通气时间为20秒。
含氧量为1000ppm的熔融铜液，经过本实施例所提供的一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺处理后，含氧量可以降至5ppm以内。
以上对本发明的较佳实施进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、将需要熔融的原料铜放置到上引连铸熔料炉内，然后通过工频感应加热将原料铜加热形成熔融铜液，并且上引连铸熔料炉的熔炼温度为1180～1220摄氏度，在上引连铸熔料炉中的熔融铜液液面上铺设一层煅烧后的木炭颗粒层，在木炭颗粒层的上方再铺设一层石墨鳞片层；
步骤二、将上引连铸熔料炉中的熔融铜液通过设置有细小通孔的固液分离装置与未熔融的固态原料铜分离，固液分离装置包括耐温过滤箱，细小通孔设置在耐温过滤箱底部，耐温过滤箱底部且位于细小通孔上方铺设一层木炭颗粒层；
步骤三、将与未熔融的固态原料铜分离后的熔融铜液输送至铜液保温腔体中且保持熔融铜液的深度为90～100厘米，铜液保温腔体的保温温度为1160～1180摄氏度，然后从底部向铜液保温腔体中的熔融铜液中通入氮气和一氧化碳混合还原气体。
2.根据权利要求1所述的一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺，其特征在于：在步骤一中，木炭颗粒层的厚度为10～20厘米，木炭颗粒层中木炭颗粒的粒度范围为3～5厘米；石墨鳞片层的厚度为5～10厘米，石墨鳞片层中石墨鳞片的粒度范围为0.1～0.5厘米。
3.根据权利要求1所述的一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺，其特征在于：在步骤二中，耐温过滤箱为石墨或碳化硅结合氮化硅陶瓷制造，木炭颗粒层的厚度为40～50厘米，木炭颗粒层中木炭颗粒的粒度范围为3～5厘米。
4.根据权利要求1所述的一种利用氮气保护的熔铜快速脱氧工艺，其特征在于：在步骤三中，氮气和一氧化碳混合还原气体中，一氧化碳的体积百分比为15%～20%，氮气和一氧化碳混合还原气体的通气速率为每平米每分钟50升，通气孔径为3～5毫米，通气孔密度为每平米400～500个，通气时间为20～30秒。
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