[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)高純凈上引無氧銅桿的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910025708.1
• 申請(qǐng)日: 2009-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN101491825A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙玉濤;孫國(guó)平;陳剛;馮四平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué);江蘇中容電氣有限公司
• 主分類號(hào): B22D11/14
• 分類號(hào): B22D11/14;B22D11/16;B22D11/11
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙）
• 代理人: 陳 揚(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)高純凈上引無氧銅桿的方法，具體地說是一種利用稀土元素降低銅材中氧等雜質(zhì)含量進(jìn)而生產(chǎn)高純凈上引無氧銅桿的方法。

背景技術(shù)

風(fēng)電作為一種清潔能源，在我國(guó)獲得了飛速發(fā)展，預(yù)計(jì)到2015年將達(dá)到700萬kW。由數(shù)十臺(tái)甚至數(shù)百臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成風(fēng)電場(chǎng)(風(fēng)車田)聯(lián)合向電網(wǎng)供電，是應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)大規(guī)模開發(fā)利用風(fēng)能資源的一個(gè)趨勢(shì)。風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行一般都用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，使各風(fēng)機(jī)運(yùn)行在最佳狀態(tài)，我國(guó)近幾年建立的風(fēng)電場(chǎng)都是采用風(fēng)車田的運(yùn)行方式。作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，風(fēng)電用組合式變壓器技術(shù)也獲得較快發(fā)展。在我國(guó)，風(fēng)力資源豐富的地區(qū)一般集中在沿海、東北、西北地區(qū)，變壓器運(yùn)行在野外，因此就要考慮設(shè)備的耐候性問題。在沿海地區(qū)的設(shè)備就應(yīng)考慮防鹽霧、霉菌和濕熱；在東北、西北地區(qū)就要考慮低溫嚴(yán)寒、風(fēng)沙等的影響。因此，對(duì)變壓器的關(guān)鍵材料電磁線的質(zhì)量要求就更高。衡量電磁線質(zhì)量的指標(biāo)主要有抗拉強(qiáng)度、延伸率、電阻率及導(dǎo)電率、氧含量及外觀質(zhì)量，其中氧含量是主要質(zhì)量指標(biāo)之一。

就生產(chǎn)電磁線的無氧銅桿而言，一級(jí)無氧銅桿的氧含量不大于10ppm，二級(jí)無氧銅桿不大于20ppm。如果氧含量過高，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有下列影響：1)能與銅生成Cu₂O脆性相，形成Cu-Cu₂O共晶體，以網(wǎng)狀組織分布在晶界上，導(dǎo)致銅桿的機(jī)械性能下降，在后續(xù)加工中容易造成斷裂現(xiàn)象；2)導(dǎo)致無氧銅桿導(dǎo)電率下降；3)使銅材在氫氣中退火時(shí)產(chǎn)生裂紋或針狀氣泡。近年來有關(guān)稀土添加劑對(duì)鋁及其合金的影響研究較多，而其對(duì)銅的影響研究較少，特別是稀土在大型生產(chǎn)線方面的應(yīng)用研究非常少見。劉強(qiáng)等人(劉強(qiáng)，張翔，崔建忠，等。稀土對(duì)無氧銅桿生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品性能的影響。特種鑄造及有色合金，2004，(6)：69，70.)在上引無氧銅鑄桿生產(chǎn)過程中添加富鈰混合稀土，達(dá)到了降低無氧銅桿含氧量的目的。研究中，選用A級(jí)電解銅，經(jīng)熔化、保溫、上引鑄造生產(chǎn)出直徑＜20mm無氧銅鑄桿，在生產(chǎn)過程中分批添加富鈰混合稀土(混合稀土各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56％的Ce，24％的La，15％的Nd，5％的Pr)，稀土加入量分別為0.02％～0.12％，在稀土加入量合適的情況下可以有效降低銅桿中的氧含量，且對(duì)降低其它雜質(zhì)元素含量也有一定作用。但是，這種利用添加富鈰混合稀土來降低無氧銅桿含氧量的方法中，由于稀土是分批加入，缺少充分的攪拌，難以保證稀土在銅液中的分布；同時(shí)，處理過程中形成的稀土氧化物也不能有效排除，影響了稀土處理的效果。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)高純凈上引無氧銅桿存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)高純凈上引無氧銅桿的方法。該方法生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過程穩(wěn)定，稀土元素形成的氧化物夾渣殘留少，銅材凈化效果好，產(chǎn)品質(zhì)量好。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種生產(chǎn)高純凈上引無氧銅桿的方法，其特征在于它包括以下步驟：

1)在銅材熔化過程中，將銅板分批均勻加入熔化爐中；所述銅板無開花粒子、酸跡、銅銹、灰砂缺陷。

2)采用Cu-RE中間合金桿連續(xù)加入單一或混合稀土元素，在熔化爐中通過感應(yīng)加熱線圈實(shí)現(xiàn)電磁攪拌使稀土元素在銅水中均勻分布；

3)在熔化爐與保溫爐之間的流槽前放置陶瓷過濾擋板，陶瓷過濾擋板完全遮蓋流槽，防止稀土氧化物卷入上引無氧銅桿中，得到高純凈上引無氧銅桿。保溫爐采用鱗片石墨覆蓋，用來隔絕空氣中的氧和氫與高溫銅液接觸，石墨鱗片覆蓋厚度110mm。

本發(fā)明中，Cu-RE中間合金桿在熔化爐上方通過木炭覆蓋層直接加入，加入的速度由機(jī)械控制。且Cu-RE中間合金桿的加入量隨熔化爐流入保溫爐的銅水量變化作相應(yīng)調(diào)整，當(dāng)熔化爐流入的銅水量增加時(shí)，中間合金桿的加入量也相應(yīng)變大，Cu-RE中間合金桿的加入量為加入銅中的RE元素占銅水質(zhì)量的0.05～0.15％。

陶瓷過濾擋板采用耐高溫陶瓷制作，如采用剛玉制作，陶瓷擋板的厚度不低于15mm。

本發(fā)明在銅材熔化過程中，將銅板分批均勻加入熔化爐中；采用Cu-RE中間合金桿連續(xù)加入單一或混合稀土元素，在熔化爐中通過感應(yīng)加熱線圈實(shí)現(xiàn)電磁攪拌使稀土元素在銅水中均勻分布；在熔化爐與保溫爐之間的流槽前放置陶瓷過濾擋板，陶瓷過濾擋板完全遮蓋流槽，防止稀土氧化物卷入上引無氧銅桿中，得到高純凈上引無氧銅桿。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

1)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作；

2)稀土元素形成的氧化物夾渣殘留少，銅材凈化效果好；

3)生產(chǎn)過程穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性高。

通過本發(fā)明所述方法，可以成功實(shí)現(xiàn)高純凈上引無氧銅桿的生產(chǎn)。