CN1415768A - 一种生产超低氧铜的精炼技术 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金技术。本发明采用炉体底部装有透气元件的感应炉来精炼生产超低氧铜，感应炉的炉壁内衬下部为炭质(或石墨)层，上部为氧化物耐火材料层。精炼中铜液表面覆盖一炭质还原物层，通过底吹惰性气体加速铜液原有的炉内流动，使铜液成分均匀化，也使与炉壁内侧炭质(或石墨)层以及表面覆盖的炭质还原物层接触的铜液的脱氧动力学条件得到加强，因而在较短的冶炼时间内，铜液中的氧含量可以降到极低的水平。
Description
本发明属于冶金技术。
本发明的优点有：对现有工业设备改造较小，使用与维修方便简单；铜的熔化效果与加热速度显著提高，能耗及成本得以降低；铜液成分快速均匀化且铜液的脱氧、去气效果明显，可以生产出氧含量小于5ppm的超低氧铜。
随着人类社会向电气化、自动化、信息化和网络化的方向迈进，铜在生产建设、人民生活以及高新技术产业中的应用日益广泛，一些新的应用领域已要求使用的铜材料具有更高的力学和电学性能。铜材料的洁净度决定其质量和性能，因此控制铜液中氧、氢及磷、硫等杂质含量，将铜材中杂质含量降到极低值是铜精炼的最终目标。传统的超低氧铜精炼技术往往存在设备复杂、工艺烦琐、能耗及成本高、对原材料要求苛刻、脱氧及去气速度较慢、精炼效果欠佳等缺点。一些研究者提出的喷粉精炼技术也因实际操作过程中产生大量的喷溅而无法在生产中实施。
本发明的目的就是克服现有铜精炼技术的各种缺点，利用较为简单和有效的方法在较短的时间内使铜液成分均匀、氧含量降低，从而生产出满足各类工业部门及社会要求的高品质铜材。
本发明是以如下方式实现的：如图所示的低氧铜精炼装置是对普通感应炉进行简单改造完成的。在感应炉1的底部添加透气元件4，并在感应炉1内壁下部衬一圈炭质(或石墨)层2，内壁上部为氧化物耐火材料层7。在铜液5的精炼过程中，由底部透气元件4通入惰性气体，同时在铜液5的表面覆盖一炭质还原物层6。
感应炉底部采用的透气元件为透气砖，其结构可为弥散型、微孔型或缝隙型。通过透气砖气体的流量由输气管道3及附属开关控制。气体可以为Ar气、N2气等惰性气体，气体流量的大小直接控制了对精炼炉内铜液的搅拌和精炼强度。感应炉内壁下部的一圈炭质(或石墨)层，增加了铜液在炉内流动过程中与碳接触反应的面积；同时加强了铜的加热速度与熔化效果，因此可以降低能耗并减少了铜液与炉壁耐火材料接触带来的夹杂污染。底吹气体的存在改变了碳氧反应的动力学条件，有利于铜液在炉内流动过程中的脱氧与去气效果。金属液表面的炭质还原物层充当了精炼用的反应剂也防止了铜液的二次氧化及吸气。炭质还原物层可由石墨、木炭或其它炭质材料颗粒组成。由于内衬炭质(或石墨)层在精炼过程中埋于铜液液面以下，不与空气接触，因此其烧损较少，故精炼炉设备一次使用寿命较长，便于工业化的连续生产，从而提高工作效率。
本发明对已有的铜工业熔炼生产设备改造小且所需投资少，它可以作为精炼炉独立使用，也适合与后续的连铸加工设备配套使用。
本发明通过实施例证实，在温度为1100℃的30kg铜液中，底吹氩气流量为300L/h时，15分钟内，铜液的氧含量可由630ppm降至1ppm以下。
Claims (10)
1.一种生产超低氧铜的精炼技术，其特征为在感应炉炉体底部添加了透气元件，且在感应炉炉壁内侧下部衬有一圈炭质(或石墨)层。在铜的冶炼过程中，通过透气元件向铜液鼓入气体，金属液的表面用一炭质还原物层覆盖。
2.如权利要求1所述的透气元件，其特征在于透气元件结构可以是弥散型、微孔型或缝隙型的透气砖。
3.如权利要求2所述的透气砖，其特征在于透气砖的材质可以是各类抗铜液侵蚀的无机耐火材料。
4.如权利要求2至3所述的透气砖，其特征在于在工艺条件允许的情况下，透气砖的外形尺寸应尽可能的大，以占满感应炉底部面积。
5.如权利要求1所述的炭质(或石墨)层，其特征在于炭质(或石墨)层的材质可以是致密结构也可以是疏松结构。
6.如权利要求5所述的炭质(或石墨)层，其特征在于炭质(或石墨)层的高度界于零至略低于铜液液面的范围。
7.如权利要求5至6所述的炭质(或石墨)层，其特征在于炭质(或石墨)层的厚度按生产周期的要求调节制作。
8.如权利要求1所述的气体，其特征在于气体可以为氩气、氮气或其他惰性气体且气体流量大小可随意调节。
9.如权利要求1所述的炭质还原物层，其特征在于其材质可为石墨、木炭或其它炭质材料颗粒。
10.如权利要求1所述的炭质还原物层，其特征在于其厚度由底吹气体的强度而定，以不暴露铜液面为准。
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