CN113088701A - 一种提高铜杆强度的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高铜杆强度的生产方法，包括以下步骤：将再生铜投炉，加热熔化；精炼，去除金属杂质；还原剂还原，得到纯铜；加入脱氧剂后出铜；浇铸，通过热型连铸工艺制得铜杆；其中，所述再生铜的铜含量为75％‑85％。本发明中的提高铜杆强度的生产方法，针对含铜量在75％‑85％的再生铜，开发了再生铜纯化工艺和热型连铸工艺，制备得到的铜杆抗拉强度高，力学性能优异。

Description

一种提高铜杆强度的生产方法
技术领域
本发明涉及一种提高铜杆强度的生产方法。
背景技术
铜是一种重要的有色金属，具有优良的综合性能，如导电性、导热性、耐蚀性及良好的工艺性，铜杆产品广泛应用于高端漆包线、超微拉细线及多头拉丝机线、电力电缆、电线电缆、电子线、通信线等工业领域。随着工业的发展，为满足对日渐提高的铜杆需求量，本领域愈发重视废杂铜再生利用。
废杂铜是废品和废料的统称，其来自三个方面：一是有色金属冶炼过程中产生的废品和废料；二是各种机械加工过程中产生的废品和废料；三是使用过程中旧的报废的仪器、仪表、工具和机器设备等。
国内废杂铜尚没有制定较为完善的分类标准，基本上参照国外的标准，大致把废杂铜分为三类：
一类废杂铜：纯度在95％-99％以上，主要是由干净的非合金铜材料所组成，即铜边角料、铜圈、干净铜管或管道、铜线和粗导线(不包括被烧焦的和易碎的细铜线)，此类废料可直接送加工厂使用。
二类废杂铜：含铜在85％以上，包括干净的、氧化的、带皮的铜边角料、铜圈、整流器部件、较干净的带少量焊锡的铜管材、氧化或带皮铜线(不是被烧焦的铜线)。
三类废杂铜：除含有上述一类、二类废杂铜的成分外，还含有大量的含铜铸件、废轴承、废旧马达、各种电器设备、废旧变压器等，废杂铜含铜量变化范围很大，最低含铜量达20％，最高达到70％-80％。
除了一类废杂铜可直接送加工厂使用，二、三类废杂铜均需要通过复杂的前处理才能用于制备铜杆，并且如何提高再生铜铜杆强度也是本领域关注的问题。
发明内容
本发明提供一种提高铜杆强度的生产方法。
在一些实施方式中，提高铜杆强度的生产方法包括以下步骤：
将再生铜投炉，加热熔化；
精炼，去除金属杂质；
还原剂还原，得到纯铜；
加入脱氧剂后出铜；
浇铸，通过热型连铸工艺制得铜杆；
其中，所述再生铜的铜含量为75％-85％。
在一些实施方式中，所述热型连铸工艺的铸型温度为1390-1400K。
在一些实施方式中，所述热型连铸工艺的连铸速度为90-110mm/min。
在一些实施方式中，所述热型连铸工艺的冷却距离为45-55mm。
在一些实施方式中，所述热型连铸工艺的冷却水量为700-800mL/min。
在一些实施方式中，在投炉过程中炉温保持1200℃-1250℃，投炉完成后，将炉温提升至1300℃-1400℃，使再生铜熔化。
在一些实施方式中，向炉内加入低硫焦炭进行第一次精炼后除渣，然后向炉内加入石英进行第二次精炼后除渣，最后向炉内加入石灰第三次精炼后除渣。
在一些实施方式中，低硫焦炭与再生铜的质量比为(1-5)：1000，石英与再生铜的质量比为(1-3)：1000，石灰与再生铜的质量比为(1-3)：1000。
在一些实施方式中，所述还原剂为将天然气与水蒸气混合物，将还原剂增压到后，通过供气管***铜水中进行还原。
在一些实施方式中，还原时间为3-4小时。
在一些实施方式中，所述脱氧剂包括氧化锂、磷灰石、磷铜和萤石中的至少一种。
在一些实施方式中，所述脱氧剂为氧化锂、磷灰石以质量比1：(1-10)混合而成的复合脱氧剂。
在一些实施方式中，所述脱氧剂与再生铜的质量比为(1-3)：1000。
本发明通过提供了一种提高铜杆强度的生产方法，针对含铜量在75％-85％的再生铜，开发了再生铜纯化工艺和热型连铸工艺，制备得到的铜杆抗拉强度高，力学性能优异。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种提高铜杆强度的生产方法，包括以下步骤：
将再生铜投炉，加热熔化：在投炉过程中炉温保持1200℃-1250℃，投炉完成后，将炉温提升至1300℃-1400℃，使再生铜熔化；
精炼，去除金属杂质：向炉内加入低硫焦炭进行第一次精炼后除渣，然后向炉内加入石英进行第二次精炼后除渣，最后向炉内加入石灰第三次精炼后除渣，低硫焦炭与再生铜的质量比为(1-5)：1000，石英与再生铜的质量比为(1-3)：1000，石灰与再生铜的质量比为(1-3)：1000；
还原剂还原，得到纯铜：还原剂为将天然气与水蒸气混合物，将还原剂增压到后，通过供气管***铜水中进行还原，还原时间为3-4小时；
加入脱氧剂后出铜：脱氧剂为氧化锂、磷灰石以质量比1：(1-10)混合而成的复合脱氧剂，脱氧剂与再生铜的质量比为(1-3)：1000；
浇铸，通过热型连铸工艺制得铜杆：铸型温度为1390-1400K，连铸速度为90-110mm/min，冷却距离为45-55mm，冷却水量为700-800mL/min；
其中，所述再生铜的铜含量为75％-85％。
实施例1
一种提高铜杆强度的生产方法，包括以下步骤：
将再生铜投炉，加热熔化：在投炉过程中炉温保持1200℃，投炉完成后，将炉温提升至1300℃，使再生铜熔化；
精炼，去除金属杂质：向炉内加入低硫焦炭进行第一次精炼后除渣，然后向炉内加入石英进行第二次精炼后除渣，最后向炉内加入石灰第三次精炼后除渣，低硫焦炭与再生铜的质量比为1：1000，石英与再生铜的质量比为1：1000，石灰与再生铜的质量比为1：1000；
还原剂还原，得到纯铜：还原剂为将天然气与水蒸气混合物，将还原剂增压到后，通过供气管***铜水中进行还原，还原时间为3小时；
加入脱氧剂后出铜：脱氧剂为氧化锂、磷灰石以质量比1：1混合而成的复合脱氧剂，脱氧剂与再生铜的质量比为1：1000；
浇铸，通过热型连铸工艺制得铜杆：铸型温度为1390K，连铸速度为90mm/min，冷却距离为45mm，冷却水量为700mL/min；
其中，所述再生铜的铜含量为75％。
实施例2
一种提高铜杆强度的生产方法，包括以下步骤：
将再生铜投炉，加热熔化：在投炉过程中炉温保持1250℃，投炉完成后，将炉温提升至1400℃，使再生铜熔化；
精炼，去除金属杂质：向炉内加入低硫焦炭进行第一次精炼后除渣，然后向炉内加入石英进行第二次精炼后除渣，最后向炉内加入石灰第三次精炼后除渣，低硫焦炭与再生铜的质量比为5：1000，石英与再生铜的质量比为3：1000，石灰与再生铜的质量比为3：1000；
还原剂还原，得到纯铜：还原剂为将天然气与水蒸气混合物，将还原剂增压到后，通过供气管***铜水中进行还原，还原时间为4小时；
加入脱氧剂后出铜：脱氧剂为氧化锂、磷灰石以质量比1：10混合而成的复合脱氧剂，脱氧剂与再生铜的质量比为3：1000；
浇铸，通过热型连铸工艺制得铜杆：铸型温度为1400K，连铸速度为110mm/min，冷却距离为55mm，冷却水量为800mL/min；
其中，所述再生铜的铜含量为75％。
实施例3
一种提高铜杆强度的生产方法，包括以下步骤：
将再生铜投炉，加热熔化：在投炉过程中炉温保持1230℃，投炉完成后，将炉温提升至1350℃，使再生铜熔化；
精炼，去除金属杂质：向炉内加入低硫焦炭进行第一次精炼后除渣，然后向炉内加入石英进行第二次精炼后除渣，最后向炉内加入石灰第三次精炼后除渣，低硫焦炭与再生铜的质量比为3：1000，石英与再生铜的质量比为1：1000，石灰与再生铜的质量比为3：1000；
还原剂还原，得到纯铜：还原剂为将天然气与水蒸气混合物，将还原剂增压到后，通过供气管***铜水中进行还原，还原时间为3小时；
加入脱氧剂后出铜：脱氧剂为氧化锂、磷灰石以质量比1：3混合而成的复合脱氧剂，脱氧剂与再生铜的质量比为2：1000；
浇铸，通过热型连铸工艺制得铜杆：铸型温度为1390K，连铸速度为110mm/min，冷却距离为55mm，冷却水量为750mL/min；
其中，所述再生铜的铜含量为75％。
实施例4
一种提高铜杆强度的生产方法，包括以下步骤：
将再生铜投炉，加热熔化：在投炉过程中炉温保持1250℃，投炉完成后，将炉温提升至1360℃，使再生铜熔化；
精炼，去除金属杂质：向炉内加入低硫焦炭进行第一次精炼后除渣，然后向炉内加入石英进行第二次精炼后除渣，最后向炉内加入石灰第三次精炼后除渣，低硫焦炭与再生铜的质量比为3：1000，石英与再生铜的质量比为3：1000，石灰与再生铜的质量比为3：1000；
还原剂还原，得到纯铜：还原剂为将天然气与水蒸气混合物，将还原剂增压到后，通过供气管***铜水中进行还原，还原时间为4小时；
加入脱氧剂后出铜：脱氧剂为氧化锂、磷灰石以质量比1：1混合而成的复合脱氧剂，脱氧剂与再生铜的质量比为2：1000；
浇铸，通过热型连铸工艺制得铜杆：铸型温度为1400K，连铸速度为100mm/min，冷却距离为50mm，冷却水量为750mL/min；
其中，所述再生铜的铜含量为75％。
实施例5
一种提高铜杆强度的生产方法，包括以下步骤：
将再生铜投炉，加热熔化：在投炉过程中炉温保持1230℃，投炉完成后，将炉温提升至1350℃，使再生铜熔化；
精炼，去除金属杂质：向炉内加入低硫焦炭进行第一次精炼后除渣，然后向炉内加入石英进行第二次精炼后除渣，最后向炉内加入石灰第三次精炼后除渣，低硫焦炭与再生铜的质量比为3：1000，石英与再生铜的质量比为1：1000，石灰与再生铜的质量比为3：1000；
还原剂还原，得到纯铜：还原剂为将天然气与水蒸气混合物，将还原剂增压到后，通过供气管***铜水中进行还原，还原时间为3小时；
加入脱氧剂后出铜：脱氧剂为氧化锂、磷灰石以质量比1：3混合而成的复合脱氧剂，脱氧剂与再生铜的质量比为2：1000；
浇铸，通过热型连铸工艺制得铜杆：铸型温度为1390K，连铸速度为110mm/min，冷却距离为55mm，冷却水量为750mL/min；
其中，所述再生铜的铜含量为85％。
实施例6
一种提高铜杆强度的生产方法，包括以下步骤：
将再生铜投炉，加热熔化：在投炉过程中炉温保持1230℃，投炉完成后，将炉温提升至1350℃，使再生铜熔化；
精炼，去除金属杂质：向炉内加入低硫焦炭进行第一次精炼后除渣，然后向炉内加入石英进行第二次精炼后除渣，最后向炉内加入石灰第三次精炼后除渣，低硫焦炭与再生铜的质量比为3：1000，石英与再生铜的质量比为1：1000，石灰与再生铜的质量比为3：1000；
还原剂还原，得到纯铜：还原剂为将天然气与水蒸气混合物，将还原剂增压到后，通过供气管***铜水中进行还原，还原时间为3小时；
加入脱氧剂后出铜：脱氧剂为氧化锂、磷灰石以质量比1：3混合而成的复合脱氧剂，脱氧剂与再生铜的质量比为2：1000；
浇铸，通过热型连铸工艺制得铜杆：铸型温度为1390K，连铸速度为110mm/min，冷却距离为55mm，冷却水量为750mL/min；
其中，所述再生铜的铜含量为80％。
实施例7
一种提高铜杆强度的生产方法，包括以下步骤：
将再生铜投炉，加热熔化：在投炉过程中炉温保持1230℃，投炉完成后，将炉温提升至1350℃，使再生铜熔化；
精炼，去除金属杂质：向炉内加入低硫焦炭进行第一次精炼后除渣，然后向炉内加入石英进行第二次精炼后除渣，最后向炉内加入石灰第三次精炼后除渣，低硫焦炭与再生铜的质量比为3：1000，石英与再生铜的质量比为1：1000，石灰与再生铜的质量比为3：1000；
还原剂还原，得到纯铜：还原剂为将天然气与水蒸气混合物，将还原剂增压到后，通过供气管***铜水中进行还原，还原时间为3小时；
加入脱氧剂后出铜：脱氧剂为氧化锂、磷灰石以质量比1：3混合而成的复合脱氧剂，脱氧剂与再生铜的质量比为2：1000；
浇铸，通过热型连铸工艺制得铜杆：铸型温度为1390K，连铸速度为110mm/min，冷却距离为55mm，冷却水量为750mL/min；
其中，所述再生铜的铜含量为70％。
实施例1-7中的铜杆的性能检测结果见表1所示：
Figure BDA0003002947490000071
Figure BDA0003002947490000081
根据上述实验数据可知，本发明中的生产方法使用含铜量为75％-85％的再生铜制得的铜杆机械性能较好，特别是实施例3中的生产方法，制得的铜杆机械性能最佳。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种提高铜杆强度的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
将再生铜投炉，加热熔化；
精炼，去除金属杂质；
还原剂还原，得到纯铜；
加入脱氧剂后出铜；
浇铸，通过热型连铸工艺制得铜杆；
其中，所述再生铜的铜含量为75％-85％。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述热型连铸工艺的铸型温度为1390-1400K。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述热型连铸工艺的连铸速度为90-110mm/min。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述热型连铸工艺的冷却距离为45-55mm。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述热型连铸工艺的冷却水量为700-800mL/min。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，在投炉过程中炉温保持1200℃-1250℃，投炉完成后，将炉温提升至1300℃-1400℃，使再生铜熔化。
7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，向炉内加入低硫焦炭进行第一次精炼后除渣，然后向炉内加入石英进行第二次精炼后除渣，最后向炉内加入石灰第三次精炼后除渣。
8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，低硫焦炭与再生铜的质量比为(1-5)：1000，石英与再生铜的质量比为(1-3)：1000，石灰与再生铜的质量比为(1-3)：1000。
9.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述还原剂为将天然气与水蒸气混合物，将还原剂增压到后，通过供气管***铜水中进行还原。
10.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述脱氧剂包括氧化锂、磷灰石、磷铜和萤石中的至少一种。
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