一种单晶导电铜杆上引连铸法生产工艺

摘要

本发明公开了一种单晶导电铜杆上引连铸法生产工艺，包括以下步骤：将电解铜原料投放入封闭混合熔料炉中进行熔炼，向熔融的铜液中投入铝锑合金粉末、氧化铕粉末和铍铝合金粉末，通过封闭混合熔料炉底部的通气进口向封闭混合熔料炉通氮气和一氧化碳的混合气体，混合气体再由封闭混合熔料炉顶部的通气出口排出；熔融混合物转移至上引连铸熔料炉中，通过虹吸作用使熔融混合物进入到上引连铸结晶器中，通过引拉装置将上引连铸结晶器中已结晶的导电铜杆从上引连铸结晶器的顶部引出，最后将制成的导电铜杆打包成卷。本发明生产加工的单晶导电铜杆相较于多晶导电铜材杆，延伸率可以增加60%～80%，电阻率可以降低15%～20%。

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜加工工艺技术领域，特别是一种单晶导电铜杆上引连铸法生产工艺。

背景技术

单晶导电铜材是相对于多晶导电铜材而言的一种新型导体材料，由于在金属微观结构中取消了横向晶界，从而可以显著地提高导电铜材的导电性以及信号传递的保真性；在具体地延伸性和导电性方面，单晶导电铜材相较于多晶导电铜材杆，延伸率可以增加60%～80%，电阻率可以降低15%～20%，可以广泛应用于音像设备、高清晰度电视等电子信息相关领域。

单晶导电铜材的生产在工艺上主要采用定向凝固技术和连续铸造技术相结合的方法；现有技术中单晶导电铜材主要通过水平连铸工艺进行加工生产，水平连铸工艺获得的铸坯中氧含量不易控制，生产的铸坯的合格率较低；且经水平连铸工艺生产的铸坯后续还需要经过轧制才能够获得成品。

上引连铸工艺是目前铜杆生产的主流工艺，主要用于生产大长度光亮的无氧铜管以及大长度光亮的无氧铜扁坯型材，铜材上引连铸机可以直接利用电解铜连续熔铸生产不同规格的杆材、管材、扁坯或其他异型材，其具有工艺技术先进、产品质量好、单位能耗低、生产品种及规格灵活多样、适应性强、没有三废污染、等特点。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种单晶导电铜杆上引连铸法生产工艺，能够满足实际生产要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种单晶导电铜杆上引连铸法生产工艺，包括以下步骤：

步骤一、将100份的电解铜原料投放入封闭混合熔料炉中进行熔炼，熔炼温度为1100～1200摄氏度，当电解铜完全熔融后，继续熔炼15～20分钟；

步骤二、向熔融的铜液中投入铝锑合金粉末0.6～0.7份、氧化铕粉末0.02～0.03份和铍铝合金粉末1.1～1.2份；铝锑合金粉末中锑元素的含量为25%～35%，其余为铝元素；铍铝合金粉末中铍元素的含量为60%～65%，其余为铝元素；

步骤三、在封闭混合熔料炉的底部设置通气进口，在封闭混合熔料炉的顶部设置通气出口，将加入了铝锑合金粉末、氧化铕粉末和铍铝合金粉末的熔融的铜液保持在1080～1100摄氏度，熔炼40～50分钟；

步骤四、通过通气进口向封闭混合熔料炉通氮气和一氧化碳的混合气体，氮气和一氧化碳的混合气体中一氧化碳与氮气的混合体积比为1/9；混合气体再由通气出口排出；

步骤五、将封闭混合熔料炉中的熔融混合物转移至上引连铸熔料炉中，上引连铸熔料炉的加热温度为1080～1100摄氏度；然后通过虹吸作用使熔融混合物进入到上引连铸结晶器中，在上引连铸结晶器中通过冷却水系统进行冷却结晶，冷却水系统的进水温度不大于30摄氏度，冷却水系统的出水温度不大于45摄氏度；

步骤六、通过引拉装置将上引连铸结晶器中已结晶的导电铜杆从上引连铸结晶器的顶部引出，并以每分钟100～120毫米的速度引拉导电铜杆，最后将制成的导电铜杆打包成卷。

作为上述技术方案的进一步改进，在步骤二中，将向熔融的铜液中投入铝锑合金粉末0.7份、氧化铕粉末0.025份和铍铝合金粉末1.1份；铝锑合金粉末中锑元素的含量为30%，其余为铝元素；铍铝合金粉末中铍元素的含量为65%，其余为铝元素。

作为上述技术方案的进一步改进，在步骤四中，检测通气出口排出的混合气体中一氧化碳的浓度，当通气出口排出的混合气体中一氧化碳的体积为10%时，即可停止步骤四的操作而进行步骤五的操作。

作为上述技术方案的进一步改进，在步骤五中，上引连铸熔料炉中熔融混合物的深度为80～100厘米，上引连铸结晶器的下端与上引连铸熔料炉底部之间的间距为20～30厘米。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本发明所提供的一种单晶导电铜杆上引连铸法生产工艺，具有产品质量好、单位能耗低、生产品种及规格灵活多样、适应性强、没有三废污染、等优点；且本发明的生产过程连续性好、生产效率高；本发明生产加工的单晶导电铜杆相较于多晶导电铜材杆，延伸率可以增加60%～80%，电阻率可以降低15%～20%。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例来进一步详细说明本发明的技术内容。

具体实施例1

本实施例所提供的一种单晶导电铜杆上引连铸法生产工艺，包括以下步骤：

步骤一、将100千克的电解铜原料投放入封闭混合熔料炉中进行熔炼，熔炼温度为1100～1200摄氏度，当电解铜完全熔融后，继续熔炼15～20分钟。

步骤二、向熔融的铜液中投入铝锑合金粉末650克、氧化铕粉末20克和铍铝合金粉末1150克；铝锑合金粉末中锑元素的含量为35%，其余为铝元素；铍铝合金粉末中铍元素的含量为63%，其余为铝元素。

步骤三、在封闭混合熔料炉的底部设置通气进口，在封闭混合熔料炉的顶部设置通气出口，将加入了铝锑合金粉末、氧化铕粉末和铍铝合金粉末的熔融的铜液保持在1080～1100摄氏度，熔炼40～50分钟。

步骤四、通过通气进口向封闭混合熔料炉通氮气和一氧化碳的混合气体，氮气和一氧化碳的混合气体中一氧化碳与氮气的混合体积比为1/9；混合气体再由通气出口排出；检测通气出口排出的混合气体中一氧化碳的浓度，当通气出口排出的混合气体中一氧化碳的体积为10%时，即可停止步骤四的操作而进行步骤五的操作。

步骤五、将封闭混合熔料炉中的熔融混合物转移至上引连铸熔料炉中，上引连铸熔料炉的加热温度为1080～1100摄氏度；上引连铸熔料炉中熔融混合物的深度为80～100厘米，上引连铸结晶器的下端与上引连铸熔料炉底部之间的间距为20～30厘米；然后通过虹吸作用使熔融混合物进入到上引连铸结晶器中，在上引连铸结晶器中通过冷却水系统进行冷却结晶，冷却水系统的进水温度不大于30摄氏度，冷却水系统的出水温度不大于45摄氏度。

步骤六、通过引拉装置将上引连铸结晶器中已结晶的导电铜杆从上引连铸结晶器的顶部引出，并以每分钟100～120毫米的速度引拉导电铜杆，最后将制成的导电铜杆打包成卷。

具体实施例2

本实施例所提供的一种单晶导电铜杆上引连铸法生产工艺，具体步骤与具体实施例1相同，不同之处在于：

步骤二、向熔融的铜液中投入铝锑合金粉末600克、氧化铕粉末30克和铍铝合金粉末1200克；铝锑合金粉末中锑元素的含量为25%，其余为铝元素；铍铝合金粉末中铍元素的含量为60%，其余为铝元素。

具体实施例3

本实施例所提供的一种单晶导电铜杆上引连铸法生产工艺，具体步骤与具体实施例1相同，不同之处在于：

步骤二、向熔融的铜液中投入铝锑合金粉末700克、氧化铕粉末25克和铍铝合金粉末1100克；铝锑合金粉末中锑元素的含量为30%，其余为铝元素；铍铝合金粉末中铍元素的含量为65%，其余为铝元素。

对照实施例

本实施例所提供的一种单晶导电铜杆上引连铸法生产工艺，具体步骤与具体实施例1相同，不同之处在于：

去除步骤二和步骤三的操作，步骤一完成后直接进行步骤四、步骤五和步骤六。

具体实施例1和2生产加工的单晶导电铜杆相较于对照实施例生产的多晶导电铜材杆，延伸率可以增加60%～70%，电阻率可以降低15%～18%；具体实施例3生产加工的单晶导电铜杆相较于对照实施例生产的多晶导电铜材杆，延伸率可以增加70%～80%，电阻率可以降低18%～20%。

以上对本发明的较佳实施进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。