本發明屬于廢棄金屬再鑄造技術領域,具體涉及一種廢銅連鑄連軋的生產工藝。
背景技術:
廢雜銅的種類有很多,回收利用技術和工藝也有所不同,回收利用時候一般會對混雜的廢雜銅進行分類,把一些其他金屬挑選出去,另外還挑選出機械夾雜的其它廢棄物,除去廢銅表面的油污等,最終得到品種單一的廢銅,為熔煉提供優良的原料,從而簡化熔煉過程。廢雜銅再生利用的方法也有很多,一般主要利用高質量的廢銅直接熔煉成精銅或銅合金,或者通過冶煉除去廢雜銅中的金屬,并將其鑄成陽極板,再經過電解得到電解銅。采用1#光亮廢銅和1#紫雜銅直接制造成銅桿的過程中,僅靠傳統的氧化還原很難達到理想的除雜效果,而且生產效率低,能耗高。從“一種全廢銅連鑄連軋銅桿生產方法”(專利號:CN200610097143.4)中可以看出,該發明以全廢銅為原料,其生產過程依次包括將全廢銅在反射爐內熔銅、保溫爐保溫、流槽、澆鑄機鑄坯、牽引鑄坯處理、軋機自動進軋、連軋、銅桿冷卻還要、梅花收線成圈、檢驗打包,其特征是反射爐的銅水出口設置在反射爐的背面,增大鑄坯的容積,軋機機架為12道,該方法工藝簡單易操作,反射爐內熔銅采用煤氣發生爐提供燃燒氣源,消除了燃煤污染,但在冶銅精煉過程中缺乏實質性提純工藝。為提高紫雜銅溶煉過程中銅桿的純凈度,本發明注意到富鈰和富釔混合稀土對銅溶體中的氧和硫具有極強的脫除作用,同時還能還原去除其它許多雜質元素,另外稀土的加入還有明顯改善銅鑄造組織的作用,本發明還為了進一步提高銅桿表面的光亮度和光滑度,依次讓銅桿經過乳化液、鹽酸、乙醇溶液,改善銅桿的各項性能指標,銅桿質量得到明顯提高。
技術實現要素:
(1)要解決的技術問題
本發明為了克服銅液在精煉過程中產生過多的氣泡,精煉純度不高,澆鑄成坯時表面缺陷過多,銅桿表面光亮度和光滑度不夠,冶煉排放不環保的缺點,本發明要解決的技術問題是提供一種利用富鈰和富釔混合稀土提純廢銅,經過乳化液、鹽酸、乙醇溶液改善銅桿表面的連鑄連軋的生產工藝。
(2)技術方案
為了解決上述技術問題,本發明提供了這樣一種廢銅連鑄連軋的生產工藝,具體包括以下步驟:
A.廢銅分檢,配料下爐:將1#光亮廢銅和2#紫雜銅分檢好后,按質量比1:8-10投送至金屬粉碎機研磨成銅粉,銅粉直徑在0.01-0.15mm,收集銅粉至填料罐;
B.反射爐熔化:在反射爐里加入收集到的銅粉,采用天然氣為燃料,設定空燃比為15-20:1,加熱到1120℃-1180℃時,攪拌銅液0.1-0.3h,攪拌速度為800-1000r/h,再通過反射爐加料門加入富鈰混合稀土100-200ppm,持續攪拌0.5-1h,攪拌速度為1000-1200r/h,再繼續加熱到1200-1280℃后,加入富釔混合稀土150-250ppm,持續攪拌0.5-1h,攪拌速度為1000-1200r/h,熔化當中產生的尾氣通過環保除塵裝置后達到國際Ⅱ級排放標準排放;
C.氧化還原精煉:將干燥的松木投放到銅液中,溫度調整為1150-1200℃攪拌,攪拌速度為800-900r/h,通過氧化還原作用除去銅液中的氧氣,采用氧氣測定儀測定銅液中的氧氣濃度,使銅液中的氧氣濃度達到150-280ppm,提純銅液達到出爐標準;
D.除渣:將銅液轉入保溫爐,保溫溫度設為1150-1200℃,采用鋼勺去除銅液表面棕灰色的懸浮雜質,從勺出的懸浮物取出50-100g銅液,進行銅含量檢驗,如銅含量在60%以上則重新倒入保溫爐,60%以下則回收至儲銅罐中,循環除渣直到懸浮雜質小于銅液面積的10-20%停止除渣;
E.澆鑄:把銅液溫度降至870-930℃,停止攪拌,等待0.1-3h以減少液面波動,銅液面瞬間波動低于±5mm內時,通過引流槽引流至石墨做成的模具,澆鑄成鑄坯,澆注過程中觀察銅液面瞬間波動程度,超過±10mm時立即停澆;
F.鑄坯處理:首先讓鑄坯經過高速旋轉的鋼刷去除坯表面的氧化鐵皮,然后讓鑄坯經過水爆池去除鑄坯表面的缺陷,冷卻水入口溫度30-40℃,冷卻水出口溫度80-95℃,鑄坯放入水爆池時的溫度為650-850℃,鑄坯在水爆池內的停留時間為0.5-1h;
G.軋制:處理好的鑄坯引入連鑄機,連續不斷地經過十二道軋錕,將銅坯軋制成直徑為8.0-9.0mm銅桿,連鑄機的曳引速度為39-50m/h,使鑄坯經過曳引機的壓輪后被勻速拉直;
H.冷卻:將軋制好的銅桿經過乳化液冷卻至80-95℃,然后經過配制好的0.1-0.35mol/L的鹽酸溶液中,鹽酸的溶液的溫度為40-60℃,浸漬速度為200-400m/h;
I.表面初步刮平:利用合金刮刀對銅桿進行初步打磨2-3次,每次打磨均使銅桿比前次小0.2-0.3mm,初步刮平后用矯直機對銅桿進行校直;
J.表面清洗還原:銅桿經過50-60%的乙醇溶液進行表面清洗還原,保持銅桿光亮,溶液溫度保持在30-40℃,銅桿在乙醇溶液中保持浸漬10-20秒,清洗速度100-200m/h;
K.收線打包入庫:清洗后的銅桿自然風干,風干后對銅桿的質量進行檢測,檢測合格后用防銹油均勻的涂在銅桿上,然后經過梅花落線收線架收線成卷,包裝入庫。
作為本發明的優選實施方式,步驟A中,按質量比1:9投送至金屬粉碎機研磨成銅粉。
作為本發明的優選實施方式,步驟B中,設定空燃比為17:1,加熱到1160℃時,攪拌銅液0.2h,攪拌速度為900r/h,再通過反射爐加料門加入富鈰混合稀土160ppm,持續攪拌0.8h,攪拌速度為1100r/h,再繼續加熱到1250℃后,加入富釔混合稀土200ppm,持續攪拌0.8h,攪拌速度為1100r/h。
作為本發明的優選實施方式,步驟C中,溫度調整為1180℃攪拌,攪拌速度為850r/h,使銅液中的氧氣濃度達到180ppm。
作為本發明的優選實施方式,步驟D中,將銅液轉入保溫爐,保溫溫度設為1170℃,循環除渣直到懸浮雜質小于銅液面積的15%停止除渣。
作為本發明的優選實施方式,步驟F中,冷卻水入口溫度35℃,冷卻水出口溫度90℃,鑄坯放入水爆池時的溫度為750℃,鑄坯在水爆池內的停留時間為0.6h。
作為本發明的優選實施方式,步驟G中,連鑄機的曳引速度為45m/h。
作為本發明的優選實施方式,步驟H中,將軋制好的銅桿經過乳化液冷卻至90℃,然后經過配制好的0.2mol/L的鹽酸溶液中,鹽酸的溶液的溫度為50℃,浸漬速度為300m/h。
作為本發明的優選實施方式,步驟J中,銅桿經過58%的乙醇溶液進行表面清洗還原,溶液溫度保持在36℃,銅桿在乙醇溶液中保持浸漬18秒,清洗速度180m/h。
(3)有益效果
本發明立足于利用1#光亮廢銅和2#紫雜銅原料,建設國內高水平的銅桿生產線的設計原則,選擇具有節能、環保、能耗低的生產工藝和設備。通過對廢銅分檢配料,反射爐熔化,氧化還原精煉,除渣,澆鑄,鑄坯處理等生產過程的穩定控制,利用1#光亮廢銅和2#紫雜銅混合原料生產銅桿的生產實踐獲得了成功,不僅建設單位取得了良好的經濟效益,而且項目本身社會效益顯著。
步驟B中添加富鈰和富釔混合稀土對銅液精煉,使得銅桿銅桿產品獲得較好的綜合力學性能和電性能,但是添加過多的稀土可使銅桿的性能存在變壞,所以本發明中添加合適的量是關鍵。步驟C中采用干燥的松木,可消除銅液中的氧氣,減少銅坯里的氣孔。在步驟H、J中,依次讓銅桿經過乳化液、鹽酸、乙醇溶液,改善銅桿的各項性能指標,銅桿質量得到明顯提高。
本發明回收廢棄的雜銅,制造了純度較高質量較好的銅桿,消除了廢棄金屬對水和土壤的污染,符合我國自然生態和節能環保的社會建設理念,實現了資源的循環利用,給社會創造了良好的經濟效益和社會效益。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
實施例1
A.廢銅分檢,配料下爐:將0.8噸的1#光亮廢銅和6.4噸的2#紫雜銅投送至金屬粉碎機研磨成銅粉,銅粉直徑在0.01mm,收集銅粉至填料罐;
B.反射爐熔化:在反射爐里加入收集到7.18噸銅粉,采用天然氣為燃料,設定空燃比為15:1,加熱到1120℃時,攪拌銅液0.1h,攪拌速度為800r/h,再通過反射爐加料門加入富鈰混合稀土0.718Kg,持續攪拌0.5h,攪拌速度為1000r/h,再繼續加熱到1200℃后,加入富釔混合稀土1.077Kg,持續攪拌0.5h,攪拌速度為1000r/h,熔化當中產生的尾氣通過環保除塵裝置后達到國際Ⅱ級排放標準排放;
C.氧化還原精煉:將干燥的松木投放到銅液中,溫度調整為1150℃攪拌,攪拌速度為800r/h,通過氧化還原作用除去銅液中的氧氣,采用氧氣測定儀測定銅液中的氧氣濃度,使銅液中的氧氣濃度達到150ppm,提純銅液達到出爐標準;
D.除渣:將銅液轉入保溫爐,保溫溫度設為1150℃,采用鋼勺去除銅液表面棕灰色的懸浮雜質,從勺出的懸浮物取出50g銅液,進行銅含量檢驗,如銅含量在60%以上則重新倒入保溫爐,60%以下則回收至儲銅罐中,循環除渣直到懸浮雜質小于銅液面積的10%停止除渣;
E.澆鑄:把銅液溫度降至870℃,停止攪拌,等待0.1h以減少液面波動,銅液面瞬間波動低于±5mm內時,通過引流槽引流至石墨做成的模具,澆鑄成鑄坯,澆注過程中觀察銅液面瞬間波動程度,超過±10mm時立即停澆;
F.鑄坯處理:首先讓鑄坯經過高速旋轉的鋼刷去除坯表面的氧化鐵皮,然后讓鑄坯經過水爆池去除鑄坯表面的缺陷,冷卻水入口溫度30℃,冷卻水出口溫度80℃,鑄坯放入水爆池時的溫度為650℃,鑄坯在水爆池內的停留時間為0.5h;
G.軋制:處理好的鑄坯引入連鑄機,連續不斷地經過十二道軋錕,將銅坯軋制成直徑為8.0mm銅桿,連鑄機的曳引速度為39m/h,使鑄坯經過曳引機的壓輪后被勻速拉直。
H.冷卻:將軋制好的銅桿經過乳化液冷卻至80℃,然后經過配制好的0.1mol/L的鹽酸溶液中,鹽酸的溶液的溫度為40℃,浸漬速度為200m/h。
I.表面初步刮平:利用合金刮刀對銅桿進行初步打磨2-3次,每次打磨均使銅桿比前次小0.3mm,初步刮平后用矯直機對銅桿進行校直。
J.表面清洗還原:銅桿經過50%的乙醇溶液進行表面清洗還原,保持銅桿光亮,溶液溫度保持在30℃,銅桿在乙醇溶液中保持浸漬10秒,清洗速度100m/h。
K.收線打包入庫:清洗后的銅桿自然風干,風干后對銅桿的質量進行檢測,檢測合格后進行稱量,銅桿的總質量為6.61噸,回收率為92.1%,再用防銹油均勻的涂在銅桿上,然后經過梅花落線收線架收線成卷,包裝入庫待售。
實施例2
A.廢銅分檢,配料下爐:將0.8噸的1#光亮廢銅和8噸的2#紫雜銅投送至金屬粉碎機研磨成銅粉,銅粉直徑在0.01mm,收集銅粉至填料罐;
B.反射爐熔化:在反射爐里加入收集到的8.77噸銅粉,采用天然氣為燃料,設定空燃比為20:1,加熱到1180℃時,攪拌銅液0.3h,攪拌速度為800-1000r/h,再通過反射爐加料門加入富鈰混合稀土1.754Kg,持續攪拌1h,攪拌速度為1200r/h,再繼續加熱到1280℃后,加入富釔混合稀土2.193Kg,持續攪拌1h,攪拌速度為1200r/h,熔化當中產生的尾氣通過環保除塵裝置后達到國際Ⅱ級排放標準排放;
C.氧化還原精煉:將干燥的松木投放到銅液中,溫度調整為1200℃攪拌,攪拌速度為900r/h,通過氧化還原作用除去銅液中的氧氣,采用氧氣測定儀測定銅液中的氧氣濃度,使銅液中的氧氣濃度達到280ppm,提純銅液達到出爐標準;
D.除渣:將銅液轉入保溫爐,保溫溫度設為1200℃,采用鋼勺去除銅液表面棕灰色的懸浮雜質,從勺出的懸浮物取出100g銅液,進行銅含量檢驗,如銅含量在60%以上則重新倒入保溫爐,60%以下則回收至儲銅罐中,循環除渣直到懸浮雜質小于銅液面積的20%停止除渣;
E.澆鑄:把銅液溫度降至930℃,停止攪拌,等待3h以減少液面波動,銅液面瞬間波動低于±5mm內時,通過引流槽引流至石墨做成的模具,澆鑄成鑄坯,澆注過程中觀察銅液面瞬間波動程度,超過±10mm時立即停澆;
F.鑄坯處理:首先讓鑄坯經過高速旋轉的鋼刷去除坯表面的氧化鐵皮,然后讓鑄坯經過水爆池去除鑄坯表面的缺陷,冷卻水入口溫度40℃,冷卻水出口溫度95℃,鑄坯放入水爆池時的溫度為850℃,鑄坯在水爆池內的停留時間為1h;
G.軋制:處理好的鑄坯引入連鑄機,連續不斷地經過十二道軋錕,將銅坯軋制成直徑為9.0mm銅桿,連鑄機的曳引速度為50m/h,使鑄坯經過曳引機的壓輪后被勻速拉直。
H.冷卻:將軋制好的銅桿經過乳化液冷卻至95℃,然后經過配制好的0.35mol/L的鹽酸溶液中,鹽酸的溶液的溫度為60℃,浸漬速度為400m/h。
I.表面初步刮平:利用合金刮刀對銅桿進行初步打磨2-3次,每次打磨均使銅桿比前次小0.3mm,初步刮平后用矯直機對銅桿進行校直。
J.表面清洗還原:銅桿經過60%的乙醇溶液進行表面清洗還原,保持銅桿光亮,溶液溫度保持在40℃,銅桿在乙醇溶液中保持浸漬20秒,清洗速度200m/h。
L.收線打包入庫:清洗后的銅桿自然風干,風干后對銅桿的質量進行檢測,檢測合格后進行稱量,銅桿的總質量為8.15噸,回收率為92.9%,再用防銹油均勻的涂在銅桿上,然后經過梅花落線收線架收線成卷,包裝入庫待售。
實施例3
A.廢銅分檢,配料下爐:將0.8噸的1#光亮廢銅和7.2噸的2#紫雜銅投送至金屬粉碎機研磨成銅粉,銅粉直徑在0.01mm,收集銅粉至填料罐;
B.反射爐熔化:在反射爐里加入收集到的7.98噸銅粉,采用天然氣為燃料,設定空燃比為17:1,加熱到1160℃時,攪拌銅液0.2h,攪拌速度為900r/h,再通過反射爐加料門加入富鈰混合稀土160ppm,持續攪拌0.8h,攪拌速度為1100r/h,再繼續加熱到1250℃后,加入富釔混合稀土200ppm,持續攪拌0.8h,攪拌速度為1100r/h,熔化當中產生的尾氣通過環保除塵裝置后達到國際Ⅱ級排放標準排放;
C.氧化還原精煉:將干燥的松木投放到銅液中,溫度調整為1180℃攪拌,攪拌速度為850r/h,通過氧化還原作用除去銅液中的氧氣,采用氧氣測定儀測定銅液中的氧氣濃度,使銅液中的氧氣濃度達到180ppm,提純銅液達到出爐標準;
D.除渣:將銅液轉入保溫爐,保溫溫度設為1170℃,采用鋼勺去除銅液表面棕灰色的懸浮雜質,從勺出的懸浮物取出80g銅液,進行銅含量檢驗,如銅含量在60%以上則重新倒入保溫爐,60%以下則回收至儲銅罐中,循環除渣直到懸浮雜質小于銅液面積的15%停止除渣;
E.澆鑄:把銅液溫度降至900℃,停止攪拌,等待0.2h以減少液面波動,銅液面瞬間波動低于±5mm內時,通過引流槽引流至石墨做成的模具,澆鑄成鑄坯,澆注過程中觀察銅液面瞬間波動程度,超過±10mm時立即停澆;
F.鑄坯處理:首先讓鑄坯經過高速旋轉的鋼刷去除坯表面的氧化鐵皮,然后讓鑄坯經過水爆池去除鑄坯表面的缺陷,冷卻水入口溫度35℃,冷卻水出口溫度90℃,鑄坯放入水爆池時的溫度為750℃,鑄坯在水爆池內的停留時間為0.6h;
G.軋制:處理好的鑄坯引入連鑄機,連續不斷地經過十二道軋錕,將銅坯軋制成直徑為8.0-9.0mm銅桿,連鑄機的曳引速度為45m/h,使鑄坯經過曳引機的壓輪后被勻速拉直。
H.冷卻:將軋制好的銅桿經過乳化液冷卻至90℃,然后經過配制好的0.2mol/L的鹽酸溶液中,鹽酸的溶液的溫度為50℃,浸漬速度為300m/h。
I.表面初步刮平:利用合金刮刀對銅桿進行初步打磨2-3次,每次打磨均使銅桿比前次小0.2-0.3mm,初步刮平后用矯直機對銅桿進行校直。
J.表面清洗還原:銅桿經過58%的乙醇溶液進行表面清洗還原,保持銅桿光亮,溶液溫度保持在36℃,銅桿在乙醇溶液中保持浸漬18秒,清洗速度180m/h。
K.收線打包入庫:清洗后的銅桿自然風干,風干后對銅桿的質量進行檢測,檢測合格后進行稱量,銅桿的總質量為7.44噸,回收率為93.2%,再用防銹油均勻的涂在銅桿上,然后經過梅花落線收線架收線成卷,包裝入庫待售。
傳統廢銅回收制造工藝的回收率為85%-90%,本發明實施例最高回收率可達93.2%,明顯高于一般的廢銅回收率,并且產品質量高,尾氣排放達到國家Ⅱ級排放標準。
以上所述實施例僅表達了本發明的優選實施方式,其描述較為具體和詳細,但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是,對于本領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思的前提下,還可以做出若干變形、改進及替代,這些都屬于本發明的保護范圍。因此,本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。