CN111014636A - 一种再生铜精炼平行浇铸系统及浇铸方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种再生铜精炼平行浇铸系统及浇铸方法，涉及金属材料浇铸设备技术领域，包括中间包壳体、保温层和加热组件，中间包壳体可偏动的卧式安装于工作平台，中间包壳体两端面边缘分别开设有铜液入口和铜液出口且铜液入口端水平高度较高，铜液入口正对铜液出口，中间包壳体侧壁上端开设有观察口，观察口设有封闭盖，保温层安装于中间包壳体内壁，加热组件安装于中间包壳体用以对中间包壳体内的铜液进行加热；其结构简单，通过中间包壳体的偏动来实现暂存铜液和排出铜液。

Description

一种再生铜精炼平行浇铸系统及浇铸方法

技术领域

本发明涉及金属材料浇铸设备技术领域，具体而言，涉及一种再生铜精炼平行浇铸系统及浇铸方法。

背景技术

有色金属是国民经济的重要基础原材料产业，在经济建设、国防建设和社会发展中发挥着重要作用。再生金属循环利用是解决资源短缺的有效途径，再生金属行业已成为我国有色金属工业的重要组成部分。其中，铜作为重要的有色金属，由于我国基础铜矿储量匮乏，但铜的消费量随着经济发展而日益增长，国内原生铜资源已无法满足市场对铜的需求。合理开发利用再生铜，是非常有必要的，而目前再生铜的浇铸过程中，平板式精炼炉直接通过保温溜槽将铜液排入到连铸连轧机中，而在通过保温溜槽这段路程会使铜液温度下降约100℃左右，可能导致最终产品表面出现裂纹。

中间包是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去，常规的中间包采用竖式浇铸，其连续性不强，且结构复杂，造价较高。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种再生铜精炼平行浇铸中间包，其结构简单，利用中间包壳体的偏动来实现暂存铜液和排出铜液。

本发明的第二个目的在于提供一种再生铜精炼平行浇铸系统，其采用上述再生铜精炼平行浇铸中间包作为连通平板式精炼炉和连铸连轧机，防止铜液出现较大的温降，从而有效的保证了最终产品的品质。

本发明的第三个目的在于提供一种再生铜精炼平行浇铸方法，其采用上述再生铜精炼平行浇铸系统，能够稳定的生产出高品质的铜产品。

本发明的实施例是这样实现的：

一种再生铜精炼平行浇铸中间包,包括中间包壳体、保温层和加热组件，所述中间包壳体可偏动的卧式安装于工作平台，中间包壳体两端面边缘分别开设有铜液入口和铜液出口且铜液入口端水平高度较高，所述铜液入口正对所述铜液出口，中间包壳体侧壁上端开设有观察口，所述观察口设有封闭盖，所述保温层安装于中间包壳体内壁，所述加热组件安装于中间包壳体用以对中间包壳体内的铜液进行加热。

进一步的，还包括偏动机构，所述偏动机构包括至少两个设有用以安装所述中间包壳体的缺口的转动盘，所述转动盘连接于所述中间包壳体且与中间包壳体的轴线垂直，所述转动盘可绕自身中心轴转动用以带动中间包壳体发生偏动且转动盘的中心轴与铜液入口、铜液出口的中心轴重合。

进一步的，还包括承接装置和驱动机构，所述承接装置包括框架和滚轮，所述框架安装于工作平台，所述滚轮可绕自身中心轴转动的安装于框架，所述转动盘承接于滚轮，所述驱动机构安装于框架且与转动盘传动连接。

进一步的，所述框架倾斜设置。

进一步的，所述驱动机构为直线输出机构，所述直线输出机构铰接于所述框架且其输出端铰接于所述转动盘。

进一步的，还包括温度传感器，所述温度传感器安装于所述中间包壳体内用以对铜液进行实时监测，温度传感器和加热组件均和控制器电连接用以控制加热组件的启停。

进一步的，所述保温层包括由内向外依次设置的高强度耐火砖层、浇注料层和硅酸铝层。

进一步的，所述铜液出口设有过滤机构，所述过滤机构为碳化硅泡沫陶瓷过滤器。

一种再生铜精炼平行浇铸系统，包括平板式精炼炉和连铸连轧机，所述平板式精炼炉和连铸连轧机通过保温溜槽连通，所述平板式精炼炉和连铸连轧机还通过如上所述的再生铜精炼平行浇铸中间包连通，浇铸系统还包括溅射装置，所述溅射装置安装于中间包一侧用以在生产过程中通过观察口溅射稀土金属至铜液中。

一种再生铜精炼平行浇铸方法，采用如上所述的再生铜精炼平行浇铸系统，浇铸步骤如下：

S1.将精铜原料投入所述平板式精炼炉，对精铜原料进行加热熔炼；

S2.熔炼至铜液温度到1230℃～1250℃时，将铜液排入所述中间包，同时将中间包预热至750℃～850℃；

S3.开启所述溅射装置将稀土元素溅射入铜液；

S4.将铜液排入连铸连轧机进行铜线的生产。

本发明的有益效果是：

本申请提供的再生铜精炼平行浇铸中间包，其结构简单，通过中间包壳体的偏动来实现暂存铜液和排出铜液。

本申请提供的再生铜精炼平行浇铸系统，采用上述再生铜精炼平行浇铸中间包替代传统的保温溜槽来连通平板式精炼炉和连铸连轧机，有效的降低铜液的温降；同时中间包还对铜液的夹杂物进行去除，改善铜液的流动状态，同时还包括溅射装置向铜液内溅射入稀土金属元素，稀土元素铈、镧等化学活性强，除了脱除氧、硫元素的作用之外，可与金属杂质铅、铋等形成难溶化合物，从铜液中析出，净化铜液，稀土元素有细化晶粒的作用，显著提高铜的加工性能，提高铜铸坯的成分均匀性。

本申请提供的再生铜精炼平行浇铸方法，采用上述再生铜精炼平行浇铸系统，能够稳定的生产高品质的铜产品。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的中间包的最小盛装铜液量的示意图；

图2为本发明实施例1提供的中间包的最多盛装铜液量的示意图；

图3为本发明实施例1提供的中间包壳体的侧剖视图；

图4为本发明实施例1提供的承接装置的侧剖视图；

图5为本发明实施例1提供的封闭盖的关闭的示意图；

图6为本发明实施例1提供的封闭盖的打开的示意图；

图7为本发明实施例1提供的保温层的结构示意图；

图8为本发明实施例2提供的再生铜精炼平行浇铸系统的结构示意图；

图标：1-中间包，11-中间包壳体，111-铜液入口，112-铜液出口，113-观察口，114-安装孔，12-保温层，121-高强度耐火砖层，122-浇注料层，123-硅酸铝层，13-加热组件，14-封闭盖，15-偏动机构，151-转动盘，16-承接装置，161-框架，162-滚轮，17-驱动机构，18-过滤机构，2-平板式精炼炉，3-连铸连轧机，4-保温溜槽，5-铜杆清洗线，6-铜杆卷取机，7-溅射装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1、图2和图3所示，本实施例提供一种再生铜精炼平行浇铸中间包1,包括中间包壳体11、保温层12和加热组件13，中间包壳体11可偏动的卧式安装于工作平台，中间包壳体11两端面边缘分别开设有铜液入口111和铜液出口112且铜液入口111端水平高度较高，铜液入口111正对铜液出口112，中间包壳体11侧壁上端开设有观察口113，观察口113设有封闭盖14，如图5和图6所示，封闭盖14通过一个平行四边形结构和中间包壳体11连接，避免封闭盖14的翻转，节约了空间，同时也增加了装置的安全性，保温层12安装于中间包壳体11内壁，加热组件13安装于中间包壳体11用以对中间包壳体11内的铜液进行加热；需要说明的是，本实施例中采用的加热组件13为若干个喷火嘴构成，中间包壳体11开设有安装孔114用以安装喷火嘴，由于加热组件13安装于安装孔114内，所以图中未示出，通过中间包壳体11的偏动来实现暂存铜液和排出铜液。

而本实施例中实现中间包壳体11偏动是通过将中间包壳体11偏心安装于转动盘151上，具体实施方式如下：本装置还包括偏动机构15，偏动机构15包括至少两个设有用以安装中间包壳体11的缺口的转动盘151，通常情况下两个转动盘151已经足够，但是当中间包壳体11较长时，需要增加转动盘151个数，转动盘151连接于中间包壳体11且与中间包壳体11的轴线垂直，转动盘151可绕自身中心轴转动用以带动中间包壳体11发生偏动且转动盘151的中心轴与铜液入口111、铜液出口112的中心轴重合。

为了实现转动盘151能够顺利的转动，本实施例将转动盘151安装于承接装置16上，如图4所示，承接装置16包括框架161和滚轮162，框架161安装于工作平台，滚轮162可绕自身中心轴转动的安装于框架161，转动盘151承接于滚轮162，在此方式中，实现铜液入口111较高的具体方式为：框架161倾斜设置，当然在其他的实施例中，也可以采用靠近铜液入口111的滚轮162直径比靠近铜液出口112的滚轮162的直径大，且两个滚轮最好为锥形轮来实现，而偏动机构15的动力源来至驱动机构17，驱动机构17安装于框架161且与转动盘151传动连接，驱动机构17可以为旋转输出机构，也可以为直线输出机构，当为旋转输出机构时，其直接与转动盘151传动连接，例如采用齿轮等方式，也可以直接与滚轮162的旋转轴连接，进而带动转动盘151的转动，当驱动机构17为直线输出机构，直线输出机构铰接于框架161且其输出端铰接于转动盘151，具体可以采用气缸等机构。

在本实施例中为了实现对中间包壳体11内的铜液的温度进行精准的控制，能够对铜液进行及时的加热，本实施例中，本装置还包括温度传感器，温度传感器安装于中间包壳体11内用以对铜液进行实时监测，温度传感器和加热组件13均和控制器电连接用以控制加热组件13的启停。

如图7所示，本实施例中，保温层12包括由内向外依次设置的高强度耐火砖层121、浇注料层122和硅酸铝层123，采用以上设计，全面满足中间包的保温作用，并且能够很好地保护中间包壳体11。

为了能够去除铜液中夹杂的杂质，本实施例中，铜液出口112设有过滤机构18，过滤机构18为碳化硅泡沫陶瓷过滤器，由于碳化硅泡沫陶瓷过滤器为多孔形状，增加了与铜液的接触面积，使得夹杂物被吸附的可能性大大增加对铜液有极好过滤作用,且碳化硅泡沫陶瓷过滤器可耐1500℃左右的高温。运用碳化硅泡沫陶瓷过滤器阻挡、吸附、捕捉杂物，能够有效去除各种氧化杂物以及非金属杂物，净化铜水，达到提高铸件优质品率、减少铸件内部缺陷的目的，提高铝合金熔体的成分均匀性。

实施例2

本实施例提供了一种再生铜精炼平行浇铸系统，包括平板式精炼炉2和连铸连轧机3，平板式精炼炉2和连铸连轧机3通过保温溜槽4连通，平板式精炼炉2和连铸连轧机3还通过如实施例1提供的再生铜精炼平行浇铸中间包1连通，浇铸系统还包括溅射装置7，溅射装置7安装于中间包1一侧用以在生产过程中通过观察口113溅射稀土金属至铜液中，采用以上设计，通过再生铜精炼平行浇铸中间包替代传统的保温溜槽来连通平板式精炼炉和连铸连轧机，有效的降低铜液的温降；同时还包括溅射装置向铜液内溅射入稀土金属元素，稀土元素铈、镧等化学活性强，除了脱除氧、硫元素的作用之外，可与金属杂质铅、铋等形成难溶化合物，从铜液中析出，净化铜液，稀土元素有细化晶粒的作用，显著提高铜的加工性能，提高铜铸坯的成分均匀性。

实施例3

本实施例提供了一种再生铜精炼平行浇铸方法，采用如实施例2提供的再生铜精炼平行浇铸系统，浇铸步骤如下：

S1.将精铜原料投入平板式精炼炉2，对精铜原料进行加热熔炼；

S2.熔炼至铜液温度到1230℃～1250℃时，将铜液排入中间包1，同时将中间包1预热至750℃～850℃；

S3.开启溅射装置7将稀土元素溅射入铜液；

S4.将铜液排入连铸连轧机3进行铜线的生产。

需要说明的是，连铸连轧机3还包括铜杆清洗线和铜杆卷取机来共同完成铜线的生产。

比较例1

采用传统的设备和工艺来生产铜线，传统的设备包括平板式精炼炉(2)和连铸连轧机3，所述平板式精炼炉2和连铸连轧机3通过保温溜槽4连通，后端还包括铜杆清洗线和铜杆卷取机来共同完成铜线的生产；工艺操作如下：

S1.将精铜原料投入所述平板式精炼炉2，对精铜原料进行加热熔炼；

S2.将铜液通过保温溜槽4排入连铸连轧机3进行铜线的生产。

对比例

比较采用实施例3和对比例1制备的铜线的性能参数，具体情况如下表：

不难看出相较于比较例1制成的产品，采用实施例3的方法制成的产品的氧含量的波动范围较小，延展性能得到了明显的提升，对天然气和木炭的消耗量也有所降低，合格率有一定的提升，且浇铸温度的波动范围极小。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种再生铜精炼平行浇铸中间包(1),其特征在于：包括中间包壳体(11)、保温层(12)和加热组件(13)，所述中间包壳体(11)可偏动的卧式安装于工作平台，中间包壳体(11)两端面边缘分别开设有铜液入口(111)和铜液出口(112)且铜液入口(111)端水平高度较高，所述铜液入口(111)正对所述铜液出口(112)，中间包壳体(11)侧壁上端开设有观察口(113)，所述观察口(113)设有封闭盖(14)，所述保温层(12)安装于中间包壳体(11)内壁，所述加热组件(13)安装于中间包壳体(11)用以对中间包壳体(11)内的铜液进行加热。

2.根据权利要求1所述再生铜精炼平行浇铸中间包(1)，其特征在于：还包括偏动机构(15)，所述偏动机构(15)包括至少两个设有用以安装所述中间包壳体(11)的缺口的转动盘(151)，所述转动盘(151)连接于所述中间包壳体(11)且与中间包壳体(11)的轴线垂直，所述转动盘(151)可绕自身中心轴转动用以带动中间包壳体(11)发生偏动且转动盘(151)的中心轴与铜液入口(111)、铜液出口(112)的中心轴重合。

3.根据权利要求2所述再生铜精炼平行浇铸中间包(1)，其特征在于：还包括承接装置(16)和驱动机构(17)，所述承接装置(16)包括框架(161)和滚轮(162)，所述框架(161)安装于工作平台，所述滚轮(162)可绕自身中心轴转动的安装于框架(161)，所述转动盘(151)承接于滚轮(162)，所述驱动机构(17)安装于框架(161)且与转动盘(151)传动连接。

4.根据权利要求3所述再生铜精炼平行浇铸中间包(1)，其特征在于：所述框架(161)倾斜设置。

5.根据权利要求3所述再生铜精炼平行浇铸中间包(1)，其特征在于：所述驱动机构(17)为直线输出机构，所述直线输出机构铰接于所述框架(161)且其输出端铰接于所述转动盘(151)。

6.根据权利要求1所述再生铜精炼平行浇铸中间包(1)，其特征在于：还包括温度传感器，所述温度传感器安装于所述中间包壳体(11)内用以对铜液进行实时监测，温度传感器和加热组件(13)均和控制器电连接用以控制加热组件(13)的启停。

7.根据权利要求1所述再生铜精炼平行浇铸中间包(1)，其特征在于：所述保温层(12)包括由内向外依次设置的高强度耐火砖层(121)、浇注料层(122)和硅酸铝层(123)。

8.根据权利要求1所述再生铜精炼平行浇铸中间包(1)，其特征在于：所述铜液出口(112)设有过滤机构(18)，所述过滤机构(18)为碳化硅泡沫陶瓷过滤器。

9.一种再生铜精炼平行浇铸系统，包括平板式精炼炉(2)和连铸连轧机(3)，所述平板式精炼炉(2)和连铸连轧机(3)通过保温溜槽(4)连通，其特征在于：所述平板式精炼炉(2)和连铸连轧机(3)还通过如权利要求1-8所述的再生铜精炼平行浇铸中间包(1)连通，浇铸系统还包括溅射装置(7)，所述溅射装置(7)安装于中间包(1)一侧用以在生产过程中通过观察口(113)溅射稀土金属至铜液中。

10.一种再生铜精炼平行浇铸方法，其特征在于：采用如权利要求9所述的再生铜精炼平行浇铸系统，浇铸步骤如下：

S1.将精铜原料投入所述平板式精炼炉(2)，对精铜原料进行加热熔炼；

S2.熔炼至铜液温度到1230℃～1250℃时，将铜液排入所述中间包(1)，同时将中间包(1)预热至750℃～850℃；

S3.开启所述溅射装置(7)将稀土元素溅射入铜液；

S4.将铜液排入连铸连轧机(3)进行铜线的生产。

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