利用紫杂铜和国产连铸连轧设备生产低氧光亮铜杆

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利用紫杂铜和国产连铸连轧设备生产低氧光亮铜杆 中国二手设备网2007-6-20 文字选择:大中小

1.1 概述

采用传统热轧法生产黑铜线杆工艺在世界上已有一百多年的历史,进入上个世纪七十年代,世界工业发达国家相继开发了SCR法、properzi法、Contirod法、Secor法、Dip法、Upcast法等光亮铜杆连铸连轧生产线从而使世界铜线杆的生产发生了重大变革。

所谓传统热轧法就是把电解铜加到阴极反射炉中加热熔化,做铜,铸成船形锭。船形锭每根重80~90kg,然后再经加热炉加热,进入到横列式轧机中轧制,一般横列式轧机有十二或者十四座机架,才能轧成¢8~¢6mm的铜杆,由于此种铜杆表面氧化厉害,所以称黑杆,需经酸洗或者扒皮后再拉丝。

连铸连轧法与传统热轧法生产的铜线杆相比,具有长度长、节省能量,产品质量稳定、性能均一、表面光亮等特点。目前,传统的热轧法已经被连铸连轧所取代。

比较连铸连轧与热轧法,其优缺点是很明显的

1)横列式轧机,由电解铜到线杆,消耗燃料油130kg/t,(相当于热能1300Mka/t)电力180kwh/t,合计消耗热能3023Mka/t;

连铸连轧工艺只消耗806 Mka/t;

两种工艺热能相差2217 Mka/t。

2)黑杆导电率比光亮杆低,因为黑杆含氧量高。

3)黑杆圈重小,一般只有80kg左右,而光亮杆一般在3~5 t,因此拉丝时接头少。

黑杆需要酸洗或扒皮,有三废污染,光亮铜线杆不需要酸洗或扒皮,,没有污染。

我国在上个世纪八十年代掀起了连铸连轧引进高潮,最早引进的是哈尔滨电缆厂,1982年签约,83年安装调试,84年投入生产,历时15月。投资费用2400万人民币(其中外汇400万美元)。该生产线为浸渍法(DFP),炉子是美国GE公司的,轧机是日本昭利公司,一年就收回全部投资。

自1984年以后,全国又引进了八条生产线和十几条上引法。

方法主要性能建造地点SCR法Contirod法Proerzi法

云南冶炼厂上海钢材厂北京钢厂常州冶炼厂湘潭冶炼厂芜湖冶炼厂太原钢厂四川电缆厂铸轮直径(毫米) 1676 模腔长2280 1400

铸机四轮双带二轮

生产能力(吨/时) 6.5 13 8-10 7.0

年生产能力(万吨/年) 3.0 6.5 4.5 3.5

扎机型式三辊(平、立) 二辊(平、立)三辊(互成120℃)

机架数(个) 9 10 9 10

线杆直径(毫米) φ8 φ8 φ8-22 φ8

引进国别和公司美国南方线材公司西德克虏伯公司意大利康梯纽斯公司

投产时间(年) 1988 1990 1987 1987 1988 1987 1987 1986

国内分布 2 3 3

不管是哪种生产方法,他们都要求用1#电解铜作原料(如果是A级铜更好),在竖炉或电炉中熔化,然后铜液在一定温度下进入铸机,强制水冷结晶成坯进入连轧机组轧制成杆,杆经过乳化液冷却绕圈。

1981年10月上海市科委、上海市冶金局给上海冶炼厂下达了反射炉连铸连轧新工艺实验任务,历时8个月,取得了一定的经验数据,但不能代替引进的连铸连轧机组,他也为今天所讲的利用紫杂铜生产光亮铜杆打下了基础。

1.2、用紫杂铜生产光亮铜杆的工艺原理

当时上海冶炼厂是用电解铜作原料,在10吨反射炉中熔化,做铜。该反射炉炉床面积4.16m2,熔池3040×1500mm,熔池最大深度350mm。每炉冶炼时间6小时,还原结束时炉内铜水温度1170℃~1190℃。

现在我们认为该炉设计太小,熔池太浅,铜液的氧含量不宜控制,前面引杆剪坯需要一、二吨,后面二、三吨铜液在炉子放不出,中间只剩四、五吨铜水很难正常生产。当初该阳极炉如设计五十吨左右,也许能实验成功。

在火法精练过程中,要脱除的杂质可分五大类,第一类是在氧化过程中易除去的杂质,第二类是在氧化过程中一般能脱除的杂质,第三类为难于脱除的杂质,第四类是较少脱除的杂质,第五类是不能脱除的杂质。在生产实践中主要杂质是Pb、Sn、Ni、Fe、O、S等。应该说S、Zn属于第一类,Fe属于第二类,pb、Sn是第三类,Ni则是第四类,而O必须在还原中脱除。

实践证明,在氧化造渣过程中,杂质脱除率高达90%,但还有10%左右的锡会给生产带来麻烦。从理论上讲,铜与锡在液态时互溶,精练炉中的锡主要来自锡青铜,镀锡铜废料。在精炼过程中锡被氧化成亚锡和二氧化锡,前者呈碱性,后者呈酸性。

Sn+Cu2O=SnO+2Cu (1)

SnO+Cu2O=SnO2+2Cu (2)

SnO+SiO2=SnSiO3 (3)

酸性SnO2在造酸性渣不易与反应,所以只能靠造碱性渣来除去:

SnO2+Na2CO3=Na2SnO3+CO2 (4)

或者SnO2+CaO=CaSnO3 (5)

铅虽然容易造渣除去,PbO+SiO2=pbSiO3

工艺原理图:

油、蒸汽电解铜风

反射炉熔炼

↓ ↓ ↓

返鼓风炉处理渣铜液炉气→ 烟囱放空

浇包

冷却水铜液

水循环系统连续铸造

回水铸坯

牵引

铸坯

铣角→ 铜屑→ 回炉

铸坯

剪切

铸坯堆放

但是铅比重比铜大得多,一般熔化后,PbO就容易沉到炉底,所以在氧化时,不易被搅起,因此除铅时,要想法把沉在炉底的PbO(比重9.2)除去。我们曾在停炉时对炉底没有放净的铜采样,发现铅高出标准数倍到数十倍。针对这种情况,我们在每次加料前适当向炉底撒入一些石英砂,使沉在炉底的PbO熔化后能与SiO2形成pbSiO3漂浮到铜液表面被扒除。

而镍是和铜互熔的金属,很难将铜镍用火法精练方法分离,一般镍是在湿法冶炼时以NiSO4蒸发溶液时脱除,只有极少数NiO+SiO2=NiSiO3造渣脱除。因为同样的道理,CuO+SiO2=CuSiO3,这就造成铜的损失。

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