CN109439946A - 一种矿用电缆无氧铜杆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿用电缆无氧铜杆，具体制备流程如下：将高纯度阴极电解铜通入预热炉中加热；将预热后的高纯度阴极电解铜放入熔解炉内加热溶解，并加入复合精炼剂和一定量的一级紫杂铜；将溶解后产生的铜水过滤后通入保温炉内的浇注室，通过保温炉内的加压室进行加压，铜水从浇注室出铜口流入坩埚内部；将剔除表面氧化皮的母杆，自下而上匀速通过盛有一定铜液的容器；通过压延机根据目标铜杆外径进行压延。本发明此方法制备的铜杆含氧量极低，含氧量在10ppm以下，控制在5ppm以下，铜杆导电率高，通常可达到101 5%IACS以上，铜杆内部晶粒小、金相组织均匀、无氧化亚铜颗粒，制备过程中除氧、隔氧效果好。

Description

一种矿用电缆无氧铜杆
技术领域
本发明涉及电缆无氧铜杆工业生产技术领域，具体为一种矿用电缆无氧铜杆。
背景技术
无氧铜(一般地含氧量在20ppm以下的铜制品)，由于其具有良好的导电、导热性能，被广泛地应用于电子、电工、电器件的生产和制造中，电真空器件的高频发射管、渡导管、磁控管、真空开关管等产品，都要使用无氧铜材料，由于电真空器件在制造过程中都要在氢气中密封，因此对铜中的氧含量的控制有很严格的规定。
现有的铜杆其含氧量一般在50-100PPM之间，其制备工艺的条件苛刻，存在对原材料要求很高，除氧、隔氧效果不好，导致铜杆的机械性能下降，在后续加工中容易造成断裂现象，使得无氧铜杆导电率下降，后续拉线中产生的铜粉较多，制作的漆包线针孔较多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿用电缆无氧铜杆，以解决上述背景技术中提出的现有的铜杆其含氧量一般在50-100PPM之间，其制备工艺的条件苛刻，存在对原材料要求很高，除氧、隔氧效果不好，导致铜杆的机械性能下降，在后续加工中容易造成断裂现象，使得无氧铜杆导电率下降，后续拉线中产生的铜粉较多，制作的漆包线针孔较多的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种矿用电缆无氧铜杆，具体制备流程如下：
步骤一：将高纯度阴极电解铜通入预热炉中加热；
步骤二：将预热后的高纯度阴极电解铜放入熔解炉内加热溶解，并加入复合精炼剂和一定量的一级紫杂铜；
步骤三：将溶解后产生的铜水过滤后通入保温炉内的浇注室，通过保温炉内的加压室进行加压，铜水从浇注室出铜口流入坩埚内部；
步骤四：无氧铜母杆经过单头拉丝机拉丝后，母杆经过前置模、导向模，再由扒皮模去除母杆表面的氧化膜；
步骤五：将剔除表面氧化皮的母杆，自下而上匀速通过盛有一定铜液的容器；
步骤六：通过压延机根据目标铜杆外径进行压延。
优选地，所述步骤一中将铜板预热到200℃以上，并通过多个烧嘴不完全燃烧天然气。
优选地，所述步骤二中复合精炼剂为稀土盐、稀土铜中间合金的混合物。
优选地，所述炉内覆盖有木炭或石墨，且木炭覆盖的厚度保持在15cm以上。
优选地，所述木炭覆盖前经过粒度选择、净化，再在密闭的容器中进行烘烤，木炭容器为不锈钢材质，烘烤温度600℃ ，时间为4小时，选用石墨覆盖前用低温烘干，用吸铁石除去石墨中的铁杂质。
优选地，所述熔解炉内设有大功率感应器，并始终保持熔解炉内铜水的温度为1160℃左右。
优选地，所述步骤三中铜水通过溜槽流人浇注室，使用压缩DX气体进行加压，使浇注室液面升高，铜水从浇注室出铜口流人坩埚内部。
优选地，所述步骤二中当熔化的铜液温度达到1160℃左右时，通过一个“U"形槽注入保温炉内，其内衬为石墨，在铜水通过流槽时，通入一氧化碳气体燃烧进行保护。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过加入的复合精炼剂，稀土盐在铜液表面利用扩散原理同杂质元素发生吸附、分解或络合作用，生成的稀土夹杂物进入渣中而起到净化铜液的作用，同时避免了稀土过量带来的负作用，而微量的稀土铜中间合金又可加快除杂净化过程，使反应更充分，更快捷，此方法制备的铜杆含氧量极低，含氧量在10ppm以下，控制在5ppm以下，铜杆导电率高，通常可达到101 5%IACS以上，铜杆内部晶粒小、金相组织均匀、无氧化亚铜颗粒，铜杆在后续拉线中产生的铜粉极少，制作的漆包线针孔极少，接近于零，除氧、隔氧效果好，且在加工时不会出现表面伤痕或者断线现象。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供的一种实施例：一种矿用电缆无氧铜杆，具体制备流程如下：
步骤一：将高纯度阴极电解铜通入预热炉中加热；
步骤二：将预热后的高纯度阴极电解铜放入熔解炉内加热溶解，并加入复合精炼剂和一定量的一级紫杂铜；
步骤三：将溶解后产生的铜水过滤后通入保温炉内的浇注室，通过保温炉内的加压室进行加压，铜水从浇注室出铜口流入坩埚内部；
步骤四：无氧铜母杆经过单头拉丝机拉丝后，母杆经过前置模、导向模，再由扒皮模去除母杆表面的氧化膜；
步骤五：将剔除表面氧化皮的母杆，自下而上匀速通过盛有一定铜液的容器；
步骤六：通过压延机根据目标铜杆外径进行压延。
在本实施例中：通过加入的复合精炼剂，可快速的对杂质元素发生吸附、分解或络合作用，而起到净化铜液的作用，此方法制备的铜杆含氧量极低，含氧量在10ppm以下，控制在5ppm以下，铜杆导电率高，通常可达到101 5%IACS以上，铜杆内部晶粒小、金相组织均匀、无氧化亚铜颗粒，铜杆在后续拉线中产生的铜粉极少，制作的漆包线针孔极少，接近于零，制备过程中除氧、隔氧效果好，且在加工时不会出现表面伤痕或者断线现象。
实施例2
步骤一中将铜板预热到200℃以上，并通过多个烧嘴不完全燃烧天然气。
在本实施例中：预热炉主要作用是去除阴极铜板表面的水分、杂质以及硫、磷等化合物，避免此类物质影响铜材纯净度，硫、磷等杂质会严重地降低铜的拉断延伸率，降低铜的拉伸强度及脆性，通过不完全燃烧天然气，可产生一氧化碳气体起到还原和保护作用，防止预热后铜板氧化。
实施例3
步骤二中复合精炼剂为稀土盐、稀土铜中间合金的混合物。
在本实施例中：当把稀土盐、稀土铜中间合金作为复合精炼剂加人铜液中时，稀土盐在铜液表面利用扩散原理同杂质元素发生吸附、分解或络合作用，生成的稀土夹杂物进入渣中而起到净化铜液的作用，同时避免了稀土过量带来的负作用，而微量的稀土铜中间合金又可加快除杂净化过程，使反应更充分，更快捷，所以用此方法在添加50%的废旧紫杂铜的上引熔炼中，生产出来的导电铜杆的电阻率，与用纯紫铜生产的铜杆的电阻率基本相当，符合国标要求。
实施例4
炉内覆盖有木炭或石墨，且木炭覆盖的厚度保持在15cm以上。
在本实施例中：木炭和石墨主要被用来还原脱氧除掉铜液中的氧，木炭和石墨中的碳和氧结合生成氧化碳，变成气体挥发排除，而达到除氧的目的。同时，木炭和石墨具有隔离空气和保温作用，避免铜液从空气中吸氧和氢，木炭还可以将铜水中的氧化铜还原。
实施例5
木炭覆盖前经过粒度选择、净化，再在密闭的容器中进行烘烤，木炭容器为不锈钢材质，烘烤温度600℃ ，时间为4小时，选用石墨覆盖前用低温烘干，用吸铁石除去石墨中的铁杂质。
在本实施例中：若木炭潮湿，未烘烤而进炉，会使木炭中的氢和氧进入铜液，氢和氧的存在，使得铸杆产生气孔和裂纹，因此，木炭进炉之前必须经过粒度选择、净化，再在密闭的容器中进行烘烤，为避免铁锈等杂质混入木炭容器最好用不锈钢，烘烤温度600℃ ，时间为4小时，烘烤过程中和烘烤以后冷却过程中，都必须盖紧容器，避免灼热木炭与空气接触，引起自燃，石墨吸水不厉害，但也有潮气，使用前必须低温烘一下，最主要是要用吸铁石除去石墨中的铁杂质，否则会造成铸杆拉丝后电阻率不合格。
实施例6
熔解炉内设有大功率感应器，并始终保持熔解炉内铜水的温度为1160℃左右。
在本实施例中：通过设置的大功率感应器实时检测熔解炉内铜水温度，使得熔解炉内铜水的温度始终保持在1160℃左右，熔体的吸气量是随温度的升高而增加的，因此在达到气体的饱和溶解度之前，熔炼温度愈高，熔炼时间愈长，熔体中含气量愈多，易产生气孔等缺陷，且金属晶粒粗大，影响加工性能，当熔炼温度过低时，金属流动性差，不利于补缩，易产生夹渣、断杆等缺陷，所以铜液温度必须控制在-定的范围内。
实施例7
步骤三中铜水通过溜槽流人浇注室，使用压缩DX气体进行加压，使浇注室液面升高，铜水从浇注室出铜口流人坩埚内部。
在本实施例中：相对于制氮气保护工艺，由于DX混合气体含有氢气、一氧化碳还原性气体成份，除了有隔氧保护作用外，还具有还原去氧作用，将铜液中的氧进行还原，以降低铜液中的氧含量，确保无氧铜杆的质量。
实施例8
步骤二中当熔化的铜液温度达到1160℃左右时，通过一个“U"形槽注入保温炉内，其内衬为石墨，在铜水通过流槽时，通入一氧化碳气体燃烧进行保护。
在本实施例中：在铜水通过流槽时，要有保护性气体燃烧进行保护，以防止流动的铜水与空气中的氧气、水蒸气接触，避免使铸杆产生气孔和裂纹，应让用于产生保护性气体的木炭燃烧5- 10分钟，才可以从熔化炉经流槽将铜水倾倒入保温炉。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种矿用电缆无氧铜杆，其特征在于：具体制备流程如下：
步骤一：将高纯度阴极电解铜通入预热炉中加热；
步骤二：将预热后的高纯度阴极电解铜放入熔解炉内加热溶解，并加入复合精炼剂和一定量的一级紫杂铜；
步骤三：将溶解后产生的铜水过滤后通入保温炉内的浇注室，通过保温炉内的加压室进行加压，铜水从浇注室出铜口流入坩埚内部；
步骤四：无氧铜母杆经过单头拉丝机拉丝后，母杆经过前置模、导向模，再由扒皮模去除母杆表面的氧化膜；
步骤五：将剔除表面氧化皮的母杆，自下而上匀速通过盛有一定铜液的容器；
步骤六：通过压延机根据目标铜杆外径进行压延。
2.根据权利要求1所述的一种矿用电缆无氧铜杆，其特征在于：所述步骤一中将铜板预热到200℃以上，并通过多个烧嘴不完全燃烧天然气。
3.根据权利要求1所述的一种矿用电缆无氧铜杆，其特征在于：所述步骤二中复合精炼剂为稀土盐、稀土铜中间合金的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种矿用电缆无氧铜杆，其特征在于：所述炉内覆盖有木炭或石墨，且木炭覆盖的厚度保持在15cm以上。
5.根据权利要求4所述的一种矿用电缆无氧铜杆，其特征在于：所述木炭覆盖前经过粒度选择、净化，再在密闭的容器中进行烘烤，木炭容器为不锈钢材质，烘烤温度600℃ ，时间为4小时，选用石墨覆盖前用低温烘干，用吸铁石除去石墨中的铁杂质。
6.根据权利要求1所述的一种矿用电缆无氧铜杆，其特征在于：所述熔解炉内设有大功率感应器，并始终保持熔解炉内铜水的温度为1160℃左右。
7.根据权利要求1所述的一种矿用电缆无氧铜杆，其特征在于：所述步骤三中铜水通过溜槽流人浇注室，使用压缩DX气体进行加压，使浇注室液面升高，铜水从浇注室出铜口流人坩埚内部。
8.根据权利要求1所述的一种矿用电缆无氧铜杆，其特征在于：所述步骤二中当熔化的铜液温度达到1160℃左右时，通过一个“U"形槽注入保温炉内，其内衬为石墨，在铜水通过流槽时，通入一氧化碳气体燃烧进行保护。
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