CN108838356A - 一种无氧银铜的连铸生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无氧银铜的连铸生产方法，涉及金属材料加工技术领域，该无氧银铜的连铸生产方法包括：在预热炉内对高纯电解铜进行烘干处理，使高纯电解铜表面无水无油，将烘干后高纯电解铜转入到熔化炉内进行熔化，高纯电解铜熔化后的铜水通过虹吸管转入保温炉，在保温炉内将熔化后的铜水加工成无氧铜C10200，当P和O均达到10PPM的条件下无氧铜锭C10200产出三根以后，将无氧铜C10200转而连续生产为无氧银铜C10500/C10700。通过设置全封闭的铸造环境，在底部通入保护性气体以及通过在铜液面覆盖煅烧过的木炭，以隔离空气与铜液直接接触，保证了生产过程中铜液含氧量稳定在合格范围内，同时通过底部吹入的保护性气体使铜水与银均匀混合，使生产出的无氧银铜的含银量均匀。

Description

一种无氧银铜的连铸生产方法
技术领域
本发明涉及金属材料加工技术领域，尤其涉及一种无氧银铜的连铸生产方法。
背景技术
无氧银铜具有良好的导电性、流动性和浸润性，是制造整流子的基础金属材料，其具有硬度高，耐磨性和抗熔焊性强等特性，用无氧银铜制造的整流子能够确保微型电机的高转速和电磁负荷要求。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：目前国内外生产整流子用的无氧银铜，其加工工艺均采用的为立式半连续铸造，然而该工艺存在氧含量不稳定、银含量不均匀的问题。
发明内容
为了克服现有技术中相关产品的不足，本发明提出一种无氧银铜的连铸生产方法，克服现有的无氧银铜加工工艺存在氧含量不稳定、银含量不均匀的问题。
本发明提供了一种无氧银铜的连铸生产方法，包括：
步骤a、在预热炉内对高纯电解铜进行烘干处理，使高纯电解铜表面无水无油，将烘干后高纯电解铜转入到熔化炉内进行熔化，高纯电解铜熔化后的铜水通过虹吸管转入保温炉，在保温炉内将熔化后的铜水加工成无氧铜C10200；
步骤b、当P和O均达到10PPM的条件下无氧铜锭C10200产出三根以后，将无氧铜C10200转而连续生产为无氧银铜C10500/C10700，其中，在立式连铸机锯切前一根无氧铜锭C10200时，将保温炉内铜水转到保温炉有效容量的83％-86％；步骤c、在保温炉内铜水容量降至保温炉有效容量的78％-80％时，将铸造速度设定为43-50mm/min；
步骤d、在保温炉内铜水容量降至保温炉有效容量的74％-76％时，加入银锭，所述银锭容量为保温炉有效容量的0.034％-0.1％，并在15分钟后进行成份分析，成份合格后在结晶器下方铸锭上做好记号，18分钟后取样作成品样。
在本发明的某些实施方式中，上述步骤a中，熔化炉与保温炉采用全密封，从熔化炉到保温炉采用虹吸管连接。
在本发明的某些实施方式中，所述熔化炉底部配两套气孔砖装置，保温炉底部配置三套气孔砖装置，熔化炉和保温炉均采用通过气孔砖装置由底部通入N2/CO混合保护性气体，以及在铜液面覆盖煅烧过的木炭。
在本发明的某些实施方式中，N2纯度为99.99％，露点温度为-60℃，进气压力为4-6bar，解压后为3-5bar；CO纯度为99.97％，进气压力为1-10bar，解压后为3-5bar。
在本发明的某些实施方式中，所述方法还包括：连续生产无氧银铜C10500/C10700时，当保温炉铜液降到保温炉有效容量的65％-66％时，打开保温炉的扒渣门，在保温炉落铜点处加入保温炉有效容量0.012％-0.03％的银锭并压入铜液中，在关闭保温炉并密封后，从熔化炉中转入铜水使保温炉内铜水保持保温炉有效容量的83％-86％，加银锭后18-20分钟后取样。
在本发明的某些实施方式中，所述方法还包括：设定铸造速度为60～70mm/min，铸造机的结晶器冷却水压4.0～6.0bar，控制进出水温温度差≤7℃，铸造机振动频率50～60Hz。
在本发明的某些实施方式中，所述方法还包括：先生产含银量高的无氧银铜C10700，根据剩余银含量转而依次生产银量低的无氧银铜C10500以及无氧银铜C10200。
在本发明的某些实施方式中，上述步骤a中，所述P达到8PPM，O达到6PPM时，并在稳定生产三根无氧铜锭C10200以后，转生产无氧银铜C10500/C10700。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
本发明实施例通过设置全封闭的铸造环境，在底部通入保护性气体以及通过在铜液面覆盖煅烧过的木炭，以隔离空气与铜液直接接触，保证了生产过程中铜液含氧量稳定在合格范围内，同时通过底部吹入的保护性气体使铜水与银均匀混合，使生产出的无氧银铜的含银量均匀，相比现有的生产工艺，具有更高的生产效率，产品质量更佳。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将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。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
所述无氧银铜的连铸生产方法包括如下步骤：
步骤a、在预热炉内对高纯电解铜进行烘干处理，使高纯电解铜表面无水无油，将烘干后高纯电解铜转入到熔化炉内进行熔化，高纯电解铜熔化后的铜水通过虹吸管转入保温炉，在保温炉内将熔化后的铜水加工成无氧铜C10200。
在本发明实施例中，熔化炉与保温炉采用全密封，从熔化炉到保温炉采用虹吸管连接；所述熔化炉底部配两套气孔砖装置，保温炉底部配置三套气孔砖装置，熔化炉和保温炉均采用通过气孔砖装置由底部通入N2/CO混合保护性气体，以及在铜液面覆盖煅烧过的木炭，隔离空气与铜液直接接触，并能通过底部吹气精炼以及净化铜液，保证铜液中含氧量≤10ppm，通过自带的铜水含氧量直接检测装置可以实时检测熔化炉与保温炉内的氧含量。
其中，N2纯度为99.99％，露点温度为-60℃，进气压力为4-6bar，解压后为3-5bar；CO纯度为99.97％，进气压力为1-10bar，解压后为3-5bar。
当然，需要说明的是，本发明实施例通入的混合保护性气体并限于N2/CO混合气体，在本发明的其他实施方式中，也可以根据实际的生产环境或成本考虑选择其他的非活性保护气体，只要可以隔离空气与铜液直接接触，同时通过底部吹气精炼以及净化铜液均可，本发明对此并无限制。
步骤b、当P和O均达到10PPM的条件下无氧铜锭C10200产出三根以后，将无氧铜C10200转而连续生产为无氧银铜C10500/C10700，其中，在立式连铸机锯切前一根无氧铜锭C10200时，将保温炉内铜水转到保温炉有效容量的83％-86％；
具体的，例如，在所述P达到8PPM，O达到6PPM时，并在稳定生产三根无氧铜锭C10200以后，转生产无氧银铜C10500/C10700。
步骤c、在保温炉内铜水容量降至保温炉有效容量的78％-80％时，将铸造速度设定为43-50mm/min；
步骤d、在保温炉内铜水容量降至保温炉有效容量的74％-76％时，加入银锭，所述银锭容量为保温炉有效容量的0.034％-0.1％，并在15分钟后进行成份分析，成份合格后在结晶器下方铸锭上做好记号，18分钟后取样作成品样。
在本发明实施例的实施例中，所述无氧银铜的连铸生产方法可以连续生产无氧银铜C10500/C10700，在当保温炉铜液降到保温炉有效容量的65％-66％时，打开保温炉的扒渣门，在保温炉落铜点处加入保温炉有效容量0.12％-0.03％的银锭并压入铜液中，在关闭保温炉并密封后，从熔化炉中转入铜水使保温炉内铜水保持保温炉有效容量的83％-86％，加银锭后18-20分钟后取样；设定铸造速度为60～70mm/min，铸造机的结晶器冷却水压4.0～6.0bar，控制进出水温温度差≤7℃，铸造机振动频率50～60Hz。
在本发明实施例中，所述无氧银铜的连铸生产方法还可以先生产含银量高的无氧银铜C10700，根据剩余银含量转而依次生产含银量低的无氧银铜C10500以及无氧铜C10200，根据实际的生产需求，可以自行选择合适的生产方案，实现最佳的生产效率以及成品产量，其中，本发明实施例所生产的无氧银铜C10500含银量为0.034％-0.06％，无氧银铜C10700中含银量为0.085％-0.01％。
下面结合具体的实施例对本发明所述的无氧银铜的连铸生产方法的原理进行举例说明：
在本发明实施例中，熔化炉的有效容量为12t，总容量为32t，额定功率为3000kW，熔化温度为1180～1200℃，熔化速率为10t/h。保温炉的输入功率能连续可调，保温炉温度能精确自动控制，温度波动范围为±4℃；保温炉的有效容量为16t、总容量为22t、额定功率为500kW、保温温度为1160～1180℃。
在预热炉内对高纯电解铜进行烘干处理，使高纯电解铜表面无水无油，将烘干后高纯电解铜转入到熔化炉内进行熔化，高纯电解铜熔化后的铜水通过虹吸管转入保温炉，在保温炉内将熔化后的铜水加工成无氧铜C10200。
在生产无氧银铜C10500/C10700之前必须先生产无氧铜C10200，当P和O均达到10PPM的条件下无氧铜锭C10200产出三根以后，再转生产无氧银铜C10500以及C10700。
由生产无氧铜C10200转产无氧银铜C10500时，在立式连铸机锯切前一根无氧铜锭C10200时，把保温炉铜水转到13.5±0.2吨；保温炉铜水降到显示12.5吨时，将铸造速度设定为50mm/min，保温炉内铜水重量为12.0±0.05吨时，加银锭4.8±0.02kg，在15分钟后进行成份分析，成份合格后在结晶器下方铸锭上做好记号，18分钟后取样作成品样；连续生产无氧银铜C10500时，当保温炉铜液降到10.5±0.05吨时，打开保温炉扒渣门，在保温炉落铜点处加入1.25±0.02Kg银锭，可以根据上一次分析结果适当调整增加或减少加入量，并压入铜液中，关闭炉门并密封后，从熔化炉中转入3±0.2吨铜水保持保温炉内铜水重量为13.5±0.2吨。
由生产无氧铜C10200转产无氧银铜C10700时，在立式连铸机锯切前一根无氧铜锭C10200时，把保温炉铜水转到13.5±0.2吨；保温炉铜水降到显示12.7吨时，将铸造速度设定为43mm/min，保温炉内铜水重量为12.5±0.05吨时，加银锭14±0.02kg，在15分钟后进行成份分析，成份合格后在结晶器下方铸锭上做好记号，18分钟后取样作成品样；连续生产无氧银铜C10700时，当保温炉铜液降到10.5±0.05吨时，打开保温炉扒渣门，在保温炉落铜点处加入2.85±0.02Kg银锭，可以根据上一次分析结果适当调整增加或减少加入量，并压入铜液中，关闭炉门并密封后，从熔化炉中转入3±0.2吨铜水保持保温炉内铜水重量为13.5±0.2吨。
在上述铸造过程中，操作人员需要密切注意铜液重量的变化，及时补加银锭以及从熔化炉向保温炉转铜液，加银锭后18到20分钟后取样。
在本发明实施例中，生产完含银量高的无氧银铜C10700后，转生产含银量低的C10500时，将保温炉内铜液降到7.5±0.2吨后转铜水到13.5±0.2吨，浇注速度设定为43mm/min，15分钟后取样分析；测定银含量达0.06％时按C10500工艺执行，并在铸锭上做标记；从无氧银铜C10500转产到无氧铜C10200时，锯前一根无氧铜锭C10200时保温炉内保持铜水有10±0.5吨，锯锭后铸锭2米时从熔化炉转入到保温炉保持铜水有13.5±0.2吨，之后按照正常工艺生产无氧银铜C10200，记录残余银量，在银含量少于保温炉有效容量的0.005％后不再记录，当前生产任务完成；通过设备自带铜水含氧量直接检测技术，能够实现无氧银铜C10500与C10700之间，无氧银铜与无氧铜C10200之间自由转化生产，大大提高其生产效率和质量，满足了市场需求。
当然，需要说明的是，熔化炉以及保温炉的有效容量、总容量、额定功率、熔化温度/保温温度等参数并不限于上述实施例给的数值，在实际的批量化生产过程中，本发明实施例根据实际的生产需求以及生产环境等因素综合考虑时，可以自行选择符合生产需求参数的熔化炉以及保温炉，同时根据熔化炉以及保温炉的相关参数以及生产需求对应加入适量的铜以及银生产出对应规格的无氧银铜，具有较佳的适用性。
本发明实施例通过设置全封闭的铸造环境，在底部通入保护性气体以及通过在铜液面覆盖煅烧过的木炭，以隔离空气与铜液直接接触，保证了生产过程中铜液含氧量稳定在合格范围内，同时通过底部吹入的保护性气体使铜水与银均匀混合，使生产出的无氧银铜的含银量均匀，相比现有的生产工艺，具有更高的生产效率，产品质量更佳。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书内容所做的等效替换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无氧银铜的连铸生产方法，其特征在于，包括：
步骤a、在预热炉内对高纯电解铜进行烘干处理，使高纯电解铜表面无水无油，将烘干后高纯电解铜转入到熔化炉内进行熔化，高纯电解铜熔化后的铜水通过虹吸管转入保温炉，在保温炉内将熔化后的铜水加工成无氧铜C10200；
步骤b、当P和O均达到10PPM的条件下无氧铜锭C10200产出三根以后，将无氧铜C10200转而连续生产为无氧银铜C10500/C10700，其中，在立式连铸机锯切前一根无氧铜锭C10200时，将保温炉内铜水转到保温炉有效容量的83％-86％；
步骤c、在保温炉内铜水容量降至保温炉有效容量的78％-80％时，将铸造速度设定为43-50mm/min；
步骤d、在保温炉内铜水容量降至保温炉有效容量的74％-76％时，加入银锭，所述银锭容量为保温炉有效容量的0.034％-0.1％，并在15分钟后进行成份分析，成份合格后在结晶器下方铸锭上做好记号，18分钟后取样作成品样。
2.根据权利要求1所述的无氧银铜的连铸生产方法，其特征在于，上述步骤a中，熔化炉与保温炉采用全密封，从熔化炉到保温炉采用虹吸管连接。
3.根据权利要求1所述的无氧银铜的连铸生产方法，其特征在于，所述熔化炉底部配两套气孔砖装置，保温炉底部配置三套气孔砖装置，熔化炉和保温炉均采用通过气孔砖装置由底部通入N2/CO混合保护性气体，以及在铜液面覆盖煅烧过的木炭。
4.根据权利要求3所述的无氧银铜的连铸生产方法，其特征在于，N2纯度为99.99％，露点温度为-60℃，进气压力为4-6bar，解压后为3-5bar；CO纯度为99.97％，进气压力为1-10bar，解压后为3-5bar。
5.根据权利要求1所述的无氧银铜的连铸生产方法，其特征在于，所述方法还包括：连续生产无氧银铜C10500/C10700时，当保温炉铜液降到保温炉有效容量的65％-66％时，打开保温炉的扒渣门，在保温炉落铜点处加入保温炉有效容量0.012％-0.03％的银锭并压入铜液中，在关闭保温炉并密封后，从熔化炉中转入铜水使保温炉内铜水保持保温炉有效容量的83％-86％，加银锭后18-20分钟后取样。
6.根据权利要求5所述的无氧银铜的连铸生产方法，其特征在于，所述方法还包括：设定铸造速度为60～70mm/min，铸造机的结晶器冷却水压4.0～6.0bar，控制进出水温温度差≤7℃，铸造机振动频率50～60Hz。
7.根据权利要求1所述的无氧银铜的连铸生产方法，其特征在于，所述方法还包括：先生产含银量高的无氧银铜C10700，根据剩余银含量转而依次生产银量低的无氧银铜C10500以及无氧银铜C10200。
8.根据权利要求1所述的无氧银铜的连铸生产方法，其特征在于，上述步骤a中，所述P达到8PPM，O达到6PPM时，并在稳定生产三根无氧铜锭C10200以后，转生产无氧银铜C10500/C10700。
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