CN112658230B - 船用电力电缆用高性能铜杆的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了船用电力电缆用高性能铜杆，涉及铜杆生产领域，包括以下步骤：步骤一：采用竖炉熔化电解铜时，采取熔化炉动态烟囱叶片阀调节方式，控制燃烧过程中CO的输出，减少因窜气形成的铜液氧化；步骤二：在上流槽、撇渣槽、流槽、保温炉的连接主要采用固化封闭式连接，减少跑气量，在利用能源的同时，减少了铜液含氧量；步骤三：在保温炉铜液流经下流槽时，增加一段减压仓，将铜液中的还原性气体进行减压释放；步骤四：在浇包铜液进入铸造腔前采取一段长的跑气通道，在含氧100‑150ppm的情况下浇铸不会形成气孔。本发明使得后续电缆线具有良好的柔软度和韧性，具有较高的抗拉强度，电缆线的导电性稳定，抗腐蚀性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及铜杆生产领域，具体为船用电力电缆用高性能铜杆的生产工艺。
背景技术
船用电力电缆是船用电缆的一种，用于河海各种船舶及海上石油平台等水上建筑的电力、照明和一般控制之用的船用电缆，船用电力电缆在船舶电力系统中，具有举足轻重的作用，是整个船舶的命脉所在，它担负着为船上各类电气设备传输和分配电能的功能，船用电力电缆须具备在狭窄空间安装，具有良好的折弯性，抗腐蚀性能强等特点，因此，对铜导体要求电导率大、机械强度高、高韧性要求。→
目前市场上常规铜丝导电性敏感性不足，导线柔软性、韧性不足的缺点，从而影响船用电缆的使用，铜丝导电性敏感性不足，导线柔软性、韧性不足的缺点都与炼铜过程中氧气含有量有直接关系，在低氧环境下生产炼制的铜杆其导电性、柔软性都会大大增强，专利号为CN210269587U的专利提到了一种基于竖炉炼铜工艺的一氧化碳监控系统,其包括:竖炉模拟系统、一体化预处理装置、红外线气体分析仪和电气控制装置:所述竖炉模拟系统的气体入口设置有电磁阀组件,且所述电磁阀组件与所述电气控制装置信号连接；所述竖炉模拟系统的气体出口依次与所述一体化预处理装置和红外线气体分析仪相连，所述一体化预处理装置对所述竖炉模拟系统输出的气体进行预处理,所述红外线气体分析仪对经一体化预处理装置预处理后的气体中的C0浓度进行实时在线检测,并将检测结果发送到所述电气控制装置。
该装置可以在炼铜过程中监控和控制一氧化碳的含有量，而一氧化碳的浓度直接影响到铜液中的含氧量。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决目前市场上常规铜丝导电性敏感性不足，导线柔软性、韧性不足的缺点，从而影响船用电缆的使用的问题，提供船用电力电缆用高性能铜杆的生产工艺。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：船用电力电缆用高性能铜杆的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：采用竖炉熔化电解铜时，采取熔化炉动态烟囱叶片阀调节方式，控制燃烧过程中CO的输出，减少因窜气形成的铜液氧化；
步骤二：在上流槽、撇渣槽、流槽、保温炉的连接采用固化封闭式连接，减少跑气量，在利用能源的同时，减少了铜液含氧量；
步骤三：在保温炉铜液流经下流槽时，增加一段减压仓，将铜液中的还原性气体进行减压释放；
步骤四：在浇包铜液进入铸造腔前采取一段长的跑气通道，在含氧100-150ppm的情况下浇铸不会形成气孔。
优选地，所述步骤一包括：用CO分析仪分析各支路燃气的CO浓度并输出信号给PLC系统，PLC系统根据CO分析仪输出值与设定值进行对比,输出控制信号自动调整熔化炉动态烟囱叶片阀，使燃气CO实际含量接近设定值。
优选地，所述步骤二中上流槽参与的生产线包括有：电解铜→加料机→竖炉→上流槽、撇渣槽、流槽→保温炉→减压仓→下流槽→浇包→跑气通道→铸造腔。
优选地，所述竖炉中设置有流槽燃烧系统，流槽燃烧系统包括流槽烧嘴、助燃风机、电磁阀组和比例阀，上流槽安装有7只9万大卡/小时的低压燃气烧嘴，烧嘴低氧燃烧，使其产生的烟气为微还原性，一方面给流入保温炉的铜水加热保温，另一方面保护铜水不受空气侵入，保证铜水质量，下流槽安装9只9万大卡的低压燃气烧嘴，烧嘴工作在低氧燃烧状态，使流入浇包的铜水不受空气侵入，确保铜水的低含氧量，燃烧控制系统在燃气总管入口处安装有燃气总切断阀，对燃气压力、空气压力进行实时监测对烧嘴燃烧状态进行实时监控，当产生燃气泄漏影响安全生产的情况时自动切断燃气供应，确保生产安全。
优选地，所述保温炉为回转式保温炉，回转式保温炉由炉体、炉衬、炉门、进料口、出料口、滚轮、限位轮和可伸缩式油缸及液压站组成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过在铜杆熔炼过程中采用控氧装置，使得铜杆熔炼在充分燃烧的情况下，可以避免铜水含量过高，降低铜水含氧量，在上流槽、撇渣槽、流槽和保温炉采用固化封闭的方式进行连接，更进一步的减少了跑气量，再次减少铜液含氧量，铜杆增加减压仓可以将还原气体进行减压释放，在铜液进入铸造腔之前增加一段长的跑气通道，大大减少了铜液中的含氧量，使得后续电缆线具有良好的柔软度和韧性，具有较高的抗拉强度，电缆线的导电性稳定，抗腐蚀性能优良。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
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。
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，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。
请参阅图1，船用电力电缆用高性能铜杆的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：采用竖炉熔化电解铜时，采取熔化炉动态烟囱叶片阀调节方式，控制燃烧过程中CO的输出，减少因窜气形成的铜液氧化；
步骤二：在上流槽、撇渣槽、流槽、保温炉的连接主要采用固化封闭式连接，减少跑气量，在利用能源的同时，减少了铜液含氧量；
步骤三：在保温炉铜液流经下流槽时，增加一段减压仓，将铜液中的还原性气体进行减压释放；
步骤四：在浇包铜液进入铸造腔前采取一段长的跑气通道，在含氧100-150ppm的情况下浇铸不会形成气孔。
本发明通过在铜杆熔炼过程中采用控氧装置，使得铜杆熔炼在充分燃烧的情况下，可以避免铜水含量过高，降低铜水含氧量，在上流槽、撇渣槽、流槽和保温炉采用固化封闭的方式进行连接，更进一步的减少了跑气量，再次减少铜液含氧量，铜杆增加减压仓可以将还原气体进行减压释放，在铜液进入铸造腔之前增加一段长的跑气通道，大大减少了铜液中的含氧量，使得后续电缆线具有良好的柔软度和韧性，具有较高的抗拉强度，电缆线的导电性稳定，抗腐蚀性能优良。
请着重参阅图1，步骤一包括：用CO分析仪分析各支路燃气的CO浓度并输出信号给PLC系统，PLC系统根据CO分析仪输出值与设定值进行对比,输出控制信号自动调整熔化炉动态烟囱叶片阀，使燃气CO实际含量接近设定值。
本发明中，铜杆的含氧量、电阻值、抗拉强度和伸长率请参考下表：
根据上表可知，长度20M截面2.5㎜2的铜杆在含氧量100-150ppm下电阻值较小，抗拉强度高，伸长率高。
请着重参阅图1，步骤二中上流槽参与的生产线包括有：电解铜→加料机→竖炉→上流槽、撇渣槽、流槽→保温炉→减压仓→下流槽→浇包→跑气通道→铸造腔。
本发明中，现有的生产铜杆的过程一般为电解铜→加料机→竖炉→上流槽、撇渣槽、流槽→保温炉→下流槽→浇堡→铸造腔，并且会在上流槽设置扒渣通孔等，并没有采用固化封闭的手段。
本发明中，竖炉包括烟罩、烟囱、冷热风管、炉筒、炉膛、热风烧嘴、流槽、装料机和装料门。
请着重参阅图1，竖炉中设置有流槽燃烧系统，流槽燃烧系统包括流槽烧嘴、助燃风机、电磁阀组和比例阀，上流槽安装有7只9万大卡/小时的低压燃气烧嘴，烧嘴低氧燃烧，使其产生的烟气为微还原性，一方面给流入保温炉的铜水加热保温，另一方面保护铜水不受空气侵入，保证铜水质量，下流槽安装9只9万大卡的低压燃气烧嘴，烧嘴工作在低氧燃烧状态，使流入浇包的铜水不受空气侵入，确保铜水的低含氧量，燃烧控制系统在燃气总管入口处安装有燃气总切断阀，对燃气压力、空气压力进行实时监测对烧嘴燃烧状态进行实时监控，当产生燃气泄漏影响安全生产的情况时自动切断燃气供应，确保生产安全。
本发明中，竖炉的生产优点包括生产工艺简单,不需要“吹氧去硫”及“插木还原”；生产质量高，由于炉内保持微还原性气体CO(浓度在5.00％以下),铜液含氧量可以控制在很低的范围内；生产效率高；占地面积小；控制方便，容易开、停炉；劳动条件好、无公害、金属回收率高；炉子热效能高,燃料消耗少,还可节约大量木材，基于以上优点,竖炉铜连铸连轧工艺广泛应用于低氧铜冶炼领域，特别是低氧铜杆的生产。
请着重参阅图1，保温炉为回转式保温炉，回转式保温炉由炉体、炉衬、炉门、进料口、出料口、滚轮、限位轮和可伸缩式油缸及液压站组成。
本发明中，保温炉的炉衬用轻质保温砖为保温层，中间砌筑高铝耐火砖，内衬采用SiC异型砖,SiC砖采用和竖炉相同的工艺烧制而成，保温效果好。
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附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (5)
1.船用电力电缆用高性能铜杆的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：采用竖炉熔化电解铜时，采取熔化炉动态烟囱叶片阀调节方式，控制燃烧过程中CO的输出，减少因窜气形成的铜液氧化；
步骤二：在上流槽、撇渣槽、流槽、保温炉的连接采用固化封闭式连接，减少跑气量，在利用能源的同时，减少了铜液含氧量；
步骤三：在保温炉铜液流经下流槽时，增加一段减压仓，将铜液中的还原性气体进行减压释放；
步骤四：在浇包铜液进入铸造腔前采取一段长的跑气通道，在含氧100-150ppm的情况下浇铸不会形成气孔。
2.根据权利要求1所述的船用电力电缆用高性能铜杆的生产工艺，其特征在于：所述步骤一包括：用CO分析仪分析各支路燃气的CO浓度并输出信号给PLC系统，PLC系统根据CO分析仪输出值与设定值进行对比,输出控制信号自动调整熔化炉动态烟囱叶片阀，使燃气CO实际含量接近设定值。
3.根据权利要求1所述的船用电力电缆用高性能铜杆的生产工艺，其特征在于：所述步骤二中上流槽参与的生产线包括有：电解铜→加料机→竖炉→上流槽、撇渣槽、流槽→保温炉→减压仓→下流槽→浇包→跑气通道→铸造腔。
4.根据权利要求3所述的船用电力电缆用高性能铜杆的生产工艺，其特征在于：所述竖炉中设置有流槽燃烧系统，流槽燃烧系统包括流槽烧嘴、助燃风机、电磁阀组和比例阀，上流槽安装有7只9万大卡/小时的低压燃气烧嘴，烧嘴低氧燃烧，使其产生的烟气为微还原性，一方面给流入保温炉的铜水加热保温，另一方面保护铜水不受空气侵入，保证铜水质量，下流槽安装9只9万大卡的低压燃气烧嘴，烧嘴工作在低氧燃烧状态，使流入浇包的铜水不受空气侵入，确保铜水的低含氧量，燃烧控制系统在燃气总管入口处安装有燃气总切断阀，对燃气压力、空气压力进行实时监测对烧嘴燃烧状态进行实时监控，当产生燃气泄漏影响安全生产的情况时自动切断燃气供应，确保生产安全。
5.根据权利要求3所述的船用电力电缆用高性能铜杆的生产工艺，其特征在于：所述保温炉为回转式保温炉，回转式保温炉由炉体、炉衬、炉门、进料口、出料口、滚轮、限位轮和可伸缩式油缸及液压站组成。
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