1.本发明涉及高纯无氧铜生产技术领域，具体涉及一种高纯无氧铜生产工艺。
背景技术：
2.铜及其合金在熔炼过程中，铜液具有吸气性，这是铜及其合金熔炼的主要特性之一，也是生产高纯无氧铜的技术难点；同时铜液中氧和氢的关系为：当铜液中氧含量增加时，氢的含量减少；反之，当铜液中氢含量增加时，氧含量将减少；因此当高纯无氧铜在还原精炼时，随着铜液中氧的含量降低到一定极限时，铜液再次从熔炼气氛中吸收氢气，造成氢的含量会急剧增加，因此如何保证高纯无氧铜中同时具有极低的氢含量，则是高纯无氧铜生产的技术难点。
3.现有高纯无氧铜生产工艺多采用真空感应炉熔炼生产，但这种工艺的设备投入高、生产成本高，导致最终的高纯无氧铜成本也高；也有部分采用敞开式感应炉熔炼生产无氧铜，其具有较低的设备投入及低生产成本的优点，但同时也有无法生产出高质量高纯无氧铜的缺点；采用敞开式感应炉熔炼生产高纯无氧铜时，首先通过氧化除气降低铜液中氢的含量，然后再通过脱氧精炼降低铜液中氧的含量，但敞开式感应炉熔炼生产高纯无氧铜存在问题是：随着脱氧精炼时间持续，铜液中氧的含量减低到一定程度时无法再降低，同时铜液中氢的含量会急剧增加，从而导致无法生产出高质量的高纯无氧铜。
技术实现要素：
4.为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种高纯无氧铜生产工艺，其所基于的高纯无氧铜熔铸设备包括熔铸炉、除氧除渣装置、结晶器小车、引锭牵引机，其中除氧除渣装置上转动设置有两支除氧除渣石墨管，两支除氧除渣石墨管电性连接有直流电源，在进行脱氧精炼时，除氧除渣石墨管转动设置在熔铸炉中的铜液中，通过除氧除渣石墨管向铜液中吹入一氧化碳或惰性气体进行精炼脱氧，同时带电的除氧除渣石墨管在铜液中形成一对正负电极，在电场作用下，溶液中的在负极获得电子后聚合成逸出，溶液中的、在正极释放电子后，留在溶剂中合成熔渣而被除去，因此达到了同时控制铜液中氢和氧含量的目的。
5.为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种高纯无氧铜生产工艺，其所基于的生产设备包括熔铸炉 、除氧除渣装置、结晶器小车、引锭牵引机；所述除氧除渣装置固定设置在熔铸炉侧边；所述引锭牵引机固定设置在熔铸炉侧边地坑内；所述结晶器小车活动设置在熔铸炉侧边，铸锭作业时，结晶器小车移动至引锭牵引机上部；所述除氧除渣装置上转动设置有两支除氧除渣石墨管；高纯无氧铜脱氧精炼时，除氧除渣石墨管转动设置在熔铸炉中的铜液中；高纯无氧铜生产工艺流程依序包括：铜熔炼、氧化除气、脱氧精炼、铸锭；所述脱氧精炼包括精炼初期、精炼后期两个阶段；在脱氧精炼初期，除氧除渣石墨管中通有一氧化碳；在高纯无氧铜脱氧精炼初期，除氧除渣石墨管中通有一氧化碳，一氧化碳通过除氧除渣
石墨管侧壁和底部的通孔吹入铜液中；一氧化碳与铜液中的反应生成和，从铜液中排出，达到铜液除氧的目的；在脱氧精炼后期，除氧除渣石墨管中通有惰性气体，同时两支除氧除渣石墨管电性连接有直流电源；惰性气体通过除氧除渣石墨管侧壁和底部的通孔吹入铜液中，在铜液中形成惰性气体泡；同时除氧除渣石墨管连通直流电源，使除氧除渣石墨管在铜液中形成一对正负电极，在电场作用下，溶液中的在负极获得电子后聚合成氢气，由于铜液中的惰性气体泡内的氢气分压为零，而在负极处铜液中的氢气分压远大于零，基于氢气在惰性气体泡内外分压之差，使铜液中的氢气不断向惰性气体泡扩散，并随着惰性气体泡在铜液中的上升而逸出，从而达到除氢的目的；另外溶液中残留的、在正极释放电子后，留在溶剂中合成熔渣而被除去，因此也达到了控制铜液中氧、硫含量的目的；在脱氧精炼后期，除氧除渣石墨管中通有的惰性气体会使铜液表面形成惰性气体保护气氛，防止高纯无氧铜铜液重新从环境气氛中吸收氢气、氧气，使高纯无氧铜中氢、氧含量升高；脱氧精炼后期采用除氧除渣石墨管通电加通惰性气体的方法，解决了传统惰性气体除气法在铜液中氢浓度降低至一定程度时，除气效果显著降低的问题，其最终生产的高纯无氧铜相较现有工艺氢、氧含量均有大幅降低；所述惰性气体为高纯氮气或高纯氩气。
6.进一步的，所述熔铸炉固定设置有浇铸石墨管，浇铸石墨管中段设有环形腔，环形腔外侧壁上设有保护气进气管和保护气出气口；所述铸锭工序在进行高纯无氧铜铸锭时，浇铸石墨管通过保护气进气管向环形腔通有惰性气体，惰性气体通过保护气出气口排出，在结晶器上部形成惰性气体保护气氛，防止高纯无氧铜铸锭过程中，铜液重新从环境气氛中吸收氢气、氧气，使高纯无氧铜中氢、氧含量升高。
7.进一步的，所述结晶器小车上固定设置有电动振动装置；所述铸锭工序在进行高纯无氧铜铸锭时，电动振动装置产生超音频振动，驱动结晶器小车上的结晶器一起做超音频振动；结晶器内的铜液受到高速定向往复的超音频振动时，处于结晶器内壁处的铜液与结晶器一起振动，但远离结晶器内壁处的铜液由于惯性无法及时跟上产生同步的超音频振动，因而会在铜液内瞬时出现空穴，空穴内压强几乎处于真空状态，溶于铜液中的气体在分压动力作用下进入空穴且复合成分子气体；当振动改变方向时，空穴消失，但充有气体分子的空穴仅被压缩，其中的气体分子则不会重新溶于铜液中；由于结晶器的超音频往复振动，溶于铜液中的气体便可连续不断地从铜液中扩散到空穴中，并逐渐长大成气泡，而后从铜液中逸出；结晶器小车上固定设置的电动振动装置，其目的是防止铜液在铸锭过程中，防止气体重新融入铜液中而造成最终高纯无氧铜产品质量的降低。
8.进一步的，脱氧精炼初期，铜液温度控制在1200c
°?
1300c
°
，脱氧精炼初期结束温度控制在1150c
°?
1170c
°
；脱氧精炼后期，铜液温度稳定控制在1150c
°?
1170c
°
，其时间持续二十分钟以上，两支除氧除渣石墨管间电流维持在200
?
300安之间；两支除氧除渣石墨管间维持较高的直流电流，可显著提高除气、除渣效率，以缩短脱氧精炼后期的时间。
9.进一步的，所述直流电源为低电压恒流源；铜液温度在1150c
°?
1170c
°
时，其电阻系数约为之间，因此两支除氧除渣石墨管间电阻较小，且两支除氧除渣石墨管间电阻随铜液温度、及插入铜液中深度发生变化，如果采用直流恒压源，则无法保证两支除氧除渣石墨管间电流的恒定；而采用两支除氧除渣石墨管通电除气、除渣效率与其电流呈正相关关系，因此采用恒流源则容易控制除气、除渣效率。
10.由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明公开的一种高纯无氧铜生产工艺，其所基于的高纯无氧铜熔铸设备包括熔铸炉、除氧除渣装置、结晶器小车、引锭牵引机，其中除氧除渣装置上转动设置有两支除氧除渣石墨管，两支除氧除渣石墨管电性连接有直流电源，在进行脱氧精炼时，除氧除渣石墨管转动设置在熔铸炉中的铜液中，通过除氧除渣石墨管向铜液中吹入一氧化碳或惰性气体进行精炼脱氧，同时带电的除氧除渣石墨管在铜液中形成一对正负电极，在电场作用下，溶液中的在负极获得电子后聚合成逸出，溶液中的、在正极释放电子后，留在溶剂中合成熔渣而被除去，因此达到了同时控制铜液中氢和氧含量的目的；本发明的高纯无氧铜生产工艺解决了现有敞开式感应炉熔炼生产高纯无氧铜的技术难点，极大降低了高纯无氧铜的成本，同时保证了高纯无氧铜质量。
附图说明
11.图1为高纯无氧铜熔铸设备熔炼状态示意图；图2为高纯无氧铜熔铸设备铸锭状态示意图；图3为浇铸石墨管结构示意图；图4为除氧除渣装置结构示意图；图5为结晶器小车外观示意图。
12.图中：1、熔铸炉；1.1、浇铸石墨管；1.1.1、环形槽；1.1.2、保护气进气管；1.1.3、保护气出气口；2、除氧除渣装置；2.1、除氧除渣石墨管； 3、结晶器小车；3.1、电动振动装置；4、引锭牵引机。
具体实施方式
13.通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
14.一种高纯无氧铜生产工艺，其所基于的生产设备包括熔铸炉1、除氧除渣装置2、结晶器小车3、引锭牵引机4；所述除氧除渣装置2固定设置在熔铸炉1侧边；所述引锭牵引机4固定设置在熔铸炉1侧边地坑内；所述结晶器小车3活动设置在熔铸炉1侧边，铸锭作业时，结晶器小车3移动至引锭牵引机4上部；所述除氧除渣装置2上转动设置有两支除氧除渣石墨管2.1，除氧除渣石墨管2.1连接有低压直流电源；高纯无氧铜脱氧精炼时，除氧除渣石墨管2.1转动设置在熔铸炉1中的铜液中；所述熔铸炉1固定设置有浇铸石墨管1.1，浇铸石墨管1.1中段设有环形腔1.1.1，环形腔1.1.1外侧壁上设有保护气进气管1.1.2和保护气出气口1.1.3；所述结晶器小车3上固定设置有超磁致振动发生器。
15.高纯无氧铜生产工艺流程依序包括：铜熔炼、氧化除气、脱氧精炼、铸锭；所述脱氧精炼包括精炼初期、精炼后期两个阶段；在脱氧精炼初期，除氧除渣石墨管2.1中通有一氧化碳，铜液温度控制在1200c
°?
1300c
°
，脱氧精炼初期结束温度控制在1150c
°?
1170c
°
；在脱氧精炼后期，除氧除渣石墨管2.1中通有高纯氮气或高纯氩气，同时两支除氧除渣石墨管2.1电性连接有低压恒流直流电源，电流维持在200
?
300安之间，时间持续二十分钟以上，铜液温度控制在1150c
°?
1170c
°
；所述铸锭工序在进行高纯无氧铜铸锭时，浇铸石墨管1.1通过保护气进气管1.1.2
向环形腔1.1.1通有高纯氮气或高纯氩气，同时超磁致振动发生器产生超音频振动，驱动结晶器小车3上的结晶器一起做超音频振动。
16.本发明未详述部分为现有技术。技术特征：
1.一种高纯无氧铜生产工艺，是基于高纯无氧铜熔铸设备基础上的新的生产工艺；其特征是：高纯无氧铜熔铸设备包括熔铸炉（1）、除氧除渣装置（2）、结晶器小车（3）、引锭牵引机（4）；所述除氧除渣装置（2）固定设置在熔铸炉（1）侧边；所述引锭牵引机（4）固定设置在熔铸炉（1）侧边地坑内；所述结晶器小车（3）活动设置在熔铸炉（1）侧边，铸锭作业时，结晶器小车（3）移动至引锭牵引机（4）上部；所述除氧除渣装置（2）上转动设置有两支除氧除渣石墨管（2.1）；高纯无氧铜脱氧精炼时，除氧除渣石墨管（2.1）转动设置在熔铸炉（1）中的铜液中；高纯无氧铜生产工艺流程依序包括：铜熔炼、氧化除气、脱氧精炼、铸锭；所述脱氧精炼包括精炼初期、精炼后期两个阶段；在脱氧精炼初期，除氧除渣石墨管（2.1）中通有一氧化碳；在脱氧精炼后期，除氧除渣石墨管（2.1）中通有惰性气体，同时两支除氧除渣石墨管（2.1）通有直流电流。2.根据权利要求1所述一种高纯无氧铜生产工艺，其特征是：所述熔铸炉（1）固定设置有浇铸石墨管（1.1）；所述铸锭工序在进行高纯无氧铜铸锭时，浇铸石墨管（1.1）通有惰性气体。3.根据权利要求1所述一种高纯无氧铜生产工艺，其特征是：所述结晶器小车（3）上固定设置有电动振动装置（3.1）；所述铸锭工序在进行高纯无氧铜铸锭时，电动振动装置（3.1）对驱动结晶器小车（3）上的结晶器施加有超音频振动。4.根据权利要求1所述一种高纯无氧铜生产工艺，其特征是：脱氧精炼初期，铜液温度控制在1200c
°?
1300c
°
，脱氧精炼初期结束温度控制在1150c
°?
1170c
°
；脱氧精炼后期，铜液温度稳定控制在1150c
°?
1170c
°
，其时间持续二十分钟以上；两支除氧除渣石墨管（2.1）之间电流维持在200
?
300安之间。5.根据权利要求4所述一种高纯无氧铜生产工艺，其特征是：两支除氧除渣石墨管（2.1）的电流为低电压恒电流。
技术总结
一种高纯无氧铜生产工艺，其所基于的高纯无氧铜熔铸设备包括熔铸炉、除氧除渣装置、结晶器小车、引锭牵引机，其中除氧除渣装置上转动设置有两支除氧除渣石墨管，两支除氧除渣石墨管电性连接有直流电源，在进行脱氧精炼时，除氧除渣石墨管转动设置在熔铸炉中的铜液中，通过除氧除渣石墨管向铜液中吹入一氧化碳或惰性气体进行精炼脱氧，同时带电的除氧除渣石墨管在铜液中形成一对正负电极，在电场作用下，溶液中的在负极获得电子后聚合成逸出，溶液中的、在正极释放电子后，留在溶剂中合成熔渣而被除去，因此达到了同时控制铜液中氢和氧含量的目的；本发明的高纯无氧铜生产工艺极大降低了高纯无氧铜的成本，同时保证了高纯无氧铜质量。保证了高纯无氧铜质量。保证了高纯无氧铜质量。
技术研发人员：刘洪勤 马力 徐继玲 赵国天 姜乔夫 汪庆雨
受保护的技术使用者：上海五星铜业股份有限公司
技术研发日：2021.04.19
技术公布日：2021/7/15
声明：
“高纯无氧铜生产工艺的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：上海五星铜业股份有限公司
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2024年07月26日 ~ 28日 
