CN110405168A - 紫铜水平连铸烧损除铁法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了紫铜水平连铸烧损除铁法，属于紫铜铸造领域，能够快速的降低铜液的铁含量，减少金属和电能消耗，快速恢复生产，降低成本，本发明的紫铜水平连铸烧损除铁法，其步骤为：S10：扒开铜液上层的隔绝层，设定时间内捞出浮于铜液表面的铁类物质，取样检测铜液铁含量，直至铁含量达到第一标准；S20：向炉内铜液内加入木炭搅拌，使铁类物质与木炭加快氧化还原反应生成氧化铁炉渣；S30：向铜液内加入脱氧剂除氧，设定时间内取样检测铜液铁含量，检测结果符合设定的第二标准后，执行步骤S40，若不符合，则返回步骤S20；S40：恢复铸锭生产，检测生产的铸锭的成分，若铁含量超标则重复步骤S10到S30，不合格铸锭报废后重新融化处理。

Description

紫铜水平连铸烧损除铁法

【技术领域】

本发明涉及紫铜铸造领域，尤其涉及紫铜水平连铸烧损除铁法。

【背景技术】

紫铜熔化过程需要添加一些内部压成块打包的工艺回料(即不合格产品)如果打包过程有含铁杂物误入回料中，不能及时发现，在加入熔炉后，出现铁元素Fe含量严重超标几倍、甚至十几倍的情况。

一般的做法是：一种是停止添加打包回料、降低拉速，只加100％电解铜进行逐步稀释，拉出的铸锭取样化验成分，铁Fe超标的锯成短锭，暂放待后续处理，连续生产取样化验至成分合格，才正常升速生产；另一种，停止加料，降低拉速，不再添加原料，把炉子内的铜水浇铸成铸锭，直至炉内剩余的铜水不能浇铸时，再添加100％电解铜进行逐步稀释，上述2种做法根据铁Fe超标情况至少需要1-2天的时间才能恢复正常生产，且会生产数量较多的不合格铸锭，而不合格的铸锭报废会浪费很多的资源，这些含量超标的铸锭后续锯成短锭重新添加熔铸，对正常生产组织产生相当大的影响(因处理超标影响給后道的铸锭供给)；且过程中重新起熔需要纯电解铜加入，金属和电能消耗都是极大的成本。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提出紫铜水平连铸烧损除铁法，能够快速的降低铜液的铁含量，减少金属和电能消耗，快速恢复生产，降低成本。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

紫铜水平连铸烧损除铁法，其特征在于包含以下步骤：

S10：扒开铜液上层的隔绝层，设定时间内使用石墨勺捞出浮于铜液表面的铁类物质，取样检测铜液铁含量，直至铁含量达到第一标准；

S20：除铁步骤，向炉内铜液内加入木炭搅拌，使铁类物质与木炭加快氧化还原反应生成氧化铁炉渣；

S30：除氧步骤，向铜液内加入脱氧剂除氧，设定时间内取样检测铜液铁含量，检测结果符合设定的第二标准后，执行步骤S40，若不符合，则返回步骤S20；

S40：恢复铸锭生产，检测生产的铸锭的成分，若铁含量超标则重复步骤S10到S30，不合格铸锭报废后重新融化处理。

传统的几种除铁法，原理均是将铁类物质进行稀释，从而达到总体铁含量降低，而这样的做法，恢复正常生产所需的时间极长，且会消耗大量的电力以及金属，本发明的除铁法，使用多道步骤将铜液之中的铁去除，从而降低生产出的铸锭内的铁含量，在铜液内铁含量降低后，就可以生产出符合使用要求的铸锭，除铁的时间短，能够提高生产的效率，即使生产出的铸锭含量超标，也可以及时停止拉铸，重复除铁步骤，报废的铸锭数量少，重新融化处理所需的时间短，消耗的电力、金属资源少，恢复生产的时间短。

进一步的，所述S10中的隔绝层为木炭或专用铜液覆盖剂。木炭或是专用铜液覆盖剂的比重比铜小，会浮在铜液的上方，用于铜液隔绝控制、防氧化，扒开木炭或专用铜液覆盖剂后的铜液暴露在空气中，增加了铁与空气中的氧气发生氧化化学反应的可能性，生成的氧化铁比重比铜比重轻，因此铁类物质会上浮，使用石墨勺将上浮的铁类物质捞出，可以快速的降低铜液的含铁量。

进一步的，所述步骤S30中脱氧剂为磷铜。磷铜能够溶于铜液之中，脱氧速度快且脱氧彻底。

进一步的，所述步骤S40中检测铸锭的方法包括以下步骤：铸锭定尺锯切，再切一片铸锭切片送检测室检测成分。即使在检测中铜液内铁含量符合要求，也可能有着局部区域的铜液的铁含量依然超标或者氧含量超标，将铸锭切段后，每一段切一片切片进行成分检测，每一段的铸锭可以代表一个区域内的铜液，检测的结果可以反应这一部分的铜液的成分组成，这样的检测可以检测到含量依然超标的部分铸锭。

进一步的，所述步骤S40加入熔炉的报废铸锭的量需要控制，熔入熔炉内后铜液的铁含量需要小于标准值。由于报废的铸锭内有着超出标准量的铁，将其返炉融化后，铸锭内含有的铁会分散到铜液内，为了保持铜液整体的含量不超标，加入铸锭的时间间隔以及加入的量都需要进行工艺计算，将铜液的铁含量控制在标准值以下。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明紫铜水平连铸烧损除铁法的流程图。

【具体实施方式】

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

参照图1，紫铜水平连铸烧损除铁法，其特征在于包含以下步骤：

S10：扒开铜液上层的隔绝层，设定时间内使用石墨勺捞出浮于铜液表面的铁类物质，取样检测铜液铁含量，直至铁含量达到第一标准；

S20：除铁步骤，向炉内铜液内加入木炭搅拌，使铁类物质与木炭加快氧化还原反应生成氧化铁炉渣；

S30：除氧步骤，向铜液内加入脱氧剂除氧，设定时间内取样检测铜液铁含量，检测结果符合设定的第二标准后，执行步骤S40，若不符合，则返回步骤S20；

S40：恢复铸锭生产，检测生产的铸锭的成分，若铁含量超标则重复步骤S10到S30，不合格铸锭报废后重新融化处理。

传统的几种除铁法，有的是向铜液内加入电解铜稀释铜液，使得总体铁含量降低，有的是将含铁量超标的铜液尽可能浇铸成铸锭，剩余的铜液稀释处理，铁含量超标的铸锭融入铁含量正常的铜液，将含有的铁分散到整体的铜液中，这些操作的原理均是将铁类物质进行稀释，从而达到总体铁含量降低，而这样的做法，恢复正常生产所需的时间极长，铁超标的情况至少需要1-2天才能解决恢复生产，且会消耗大量的电力以及金属，本发明的除铁法，使用多道步骤将铜液之中的铁去除，从而降低生产出的铸锭内的铁含量，在铜液内铁含量降低后，就可以生产出符合使用要求的铸锭，除铁的时间短，能够提高生产的效率，即使生产出的铸锭含量超标，也可以及时停止拉铸，重复除铁步骤，报废的铸锭数量少，重新融化处理所需的时间短，消耗的电力、金属资源少，恢复生产的时间短。

需要说明的是：当检测成分后发现铁含量超标时，需要停止加料，停止拉铸，由于铜液内铁含量超标，继续拉铸生产的铸锭的成分也是超标的，需要报废后重新返炉熔化，既然最终还是需要熔化处理，则在炉内将铜液内的铁去除可以直接生产出成分合格的铸锭，同时，也不适合向炉内加料，熔化新的原料需要更多的能源，也不能确保原料内是否还有铁类物质，对于还没有添加到炉内的原料需要检测后才能继续使用；

铁含量的第一标准是低于50ppm，Fe含量50ppm——是企业内部控制标准，过高的铁含量容易使铜偏硬，不容易退火软化，即需要更高的加热温度才能软化，影响客户使用，因此铁含量尽可能降低，虽然铁含量的标准是低于50ppm，但是对于高要求的产品，其Fe含量最好控制在30ppm以下，即为第二标准，所以即使Fe含量达到50ppm标准以下，还需要继续除铁，因此在步骤S10中，即使铁含量降低到标准含量后，还需要继续执行步骤S20进一步除铁，重复多次使用木炭加快铁类物质的化学反应生成氧化铁炉渣，捞出氧化铁炉渣后铜液内的铁含量将会再一次的降低，加入木炭的同时还需要搅拌，尽量避免局部区域的铜液的铁含量超标同时将空气中的氧气溶入到铜液内，使得铜液整体的铁含量尽量保持一致，能够使得生产的铸锭成分均匀，可以减少后续对铸锭的检测工作，减少人工成本以及提高生产效率。

在生产过程中，为了防止铜液氧化，需要在铜液上铺一层能够隔绝氧气的隔绝层，步骤S10中隔绝层为木炭或专用铜液覆盖剂。木炭或是专用铜液覆盖剂的比重比铜小，会浮在铜液的上方，用于铜液隔绝控制、防氧化，铁类高级氧化物Fe₂O₃及Fe₃O₄的分解压都大于Cu₂O的分解压，故不可能在铜液内靠Cu₂O将铁氧化成Fe₂O₃及Fe₃O₄，只是处于铜液表面层中的少量铁，才有可能被炉气中的氧氧化成高价氧化物(比重比铜轻)，因此要扒开木炭露出铜液，与空气接触，增加了铁与空气中的氧气发生氧化化学反应的可能性，生成的氧化铁比重比铜比重轻，因此铁类物质会上浮至铜液的表面，使用石墨勺将上浮的铁类物质捞出，可以快速的降低铜液的含铁量，在每一次捞出铁类物质后都需要检测一次铜液的含铁量，能够探知先前捞出铁类物质后总体铁含量下降了多少以及目前的铁含量，由于每次与氧气反应的铁类物质有限，因此每次捞完铜液表面的铁类物质后，需要等待一定的时间，给予铁类物质与氧气充分的反应时间。

需要说明的是：木炭覆盖在铜液上方时，在高温下，木炭C与空气中氧气发生氧化化学反应，生成CO或CO₂，CO作为还原剂还原氧化铜生成铜与CO₂；CO₂比重比空气中的氧气比重大，因此可以隔绝空气中的氧气与铜直接反应；在这个过程中，木炭也会逐渐消耗掉，需要添加补充。

在步骤S10，扒开隔绝层使得铜液暴露在空气中，空气中的氧可以混入到铜液内，在步骤S20中，加入木炭搅拌铜液除铁的做法也会将大量的氧气融入到铜液之中，而在高温中，氧与铜会生成Cu₂0，因此在铁含量降低到30ppm以下后，需要处理铜液内的氧气，需要选择一种脱氧剂将铜液中的氧气取出，同时不会影响到铜液的成分含量，经过筛选，步骤S30中脱氧剂为磷铜。磷铜能够溶于铜液之中，脱氧速度快且脱氧彻底，磷铜中的磷能与铜液中的氧生成P₂O₅，在高温的铜液中，P₂O₅呈气态，因此生成后以气泡的形式上升离开铜液，有部分的P₂O₅会与Cu₂0反应生成CuPO₃，Cu₂0也会与磷反应生成CuPO₃，CuPO₃熔点低密度小，在铜液中呈球状液体聚集上浮到铜液表面，可以方便去除。

虽然检测的数据显示铜液的含铁量已经达到标准，但是此数据不能代表所有的铜液的铁含量已达标，可能存在着部分区域的铜液铁含量依然超标或是在30ppm到50ppm之间的问题，在拉铸时同一区域的铜液会被浇铸在一起成为铸锭，对每一部分的铸锭进行检测可以体现出这一区域内铜液的成分，因此在步骤S30之后还需要检测铸锭，所述步骤S40中检测铸锭的方法包括以下步骤：铸锭定尺锯切，再切一片铸锭切片送检测室检测成分。铸锭长度达到23米后切断，每一片切片的厚度在10-15mm，生产线后续工序(轧制)，同时考虑成材率(减少不必要的工艺废料)，确定最终铸锭需要锯切多长，即确定锯切长度为23米，厚度10-15mm的切片一方面是需要做铸锭化学成分的，另一方面也可以看金相结构，如晶粒分布、截面有没有缺陷；厚度只是为了满足车床夹具固定的要求，切片过厚，会造成浪费。

检测后成分不合格的铸锭虽然报废，但是其中含有的大量的铜，经过步骤S10到S30后，铸锭本身的含铁量不会特别高，可能在30ppm到50ppm之间，或者是略超出50ppm，因此将这些铸锭放回熔炉重新熔化，与铁含量不超标的铜液混合，将报废铸锭内的铁稀释，为了保持整体铜液的铁含量不超标，所述步骤S40加入熔炉的报废铸锭的量需要控制，熔入熔炉内后铜液的铁含量需要小于标准值。由于报废的铸锭内有着超出标准量的铁，将其返炉融化后，铸锭内含有的铁会分散到铜液内，为了保持铜液整体的含量不超标，加入铸锭的时间间隔以及加入的量都需要进行工艺计算，将铜液的铁含量控制在标准值以下，即铁含量<30ppm。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (5)

1.紫铜水平连铸烧损除铁法，其特征在于包含以下步骤：

S10：扒开铜液上层的隔绝层，设定时间内使用石墨勺捞出浮于铜液表面的铁类物质，取样检测铜液铁含量，直至铁含量达到第一标准；

S20：除铁步骤，向炉内铜液内加入木炭搅拌，使铁类物质与木炭加快氧化还原反应生成氧化铁炉渣；

S30：除氧步骤，向铜液内加入脱氧剂除氧，设定时间内取样检测铜液铁含量，检测结果符合设定的第二标准后，执行步骤S40，若不符合，则返回步骤S20；

S40：恢复铸锭生产，检测生产的铸锭的成分，若铁含量超标则重复步骤S10到S30，不合格铸锭报废后重新融化处理。

2.根据权利要求1所述的紫铜水平连铸烧损除铁法，其特征在于：所述步骤S10中的隔绝层为木炭或专用铜液覆盖剂。

3.根据权利要求1所述的紫铜水平连铸烧损除铁法，其特征在于：所述步骤S30中脱氧剂为磷铜。

4.根据权利要求1所述的紫铜水平连铸烧损除铁法，其特征在于：所述步骤S40中检测铸锭的方法包括以下步骤：铸锭定尺锯切，再切一片铸锭切片送检测室检测成分。

5.根据权利要求4所述的紫铜水平连铸烧损除铁法，其特征在于：所述步骤S40加入熔炉的报废铸锭的量需要控制，熔入熔炉内后铜液的铁含量需要小于标准值。