RU2688103C1 - Method of continuous cast copper billet manufacturing for electrotechnical purposes and technological complex for its implementation - Google Patents
Method of continuous cast copper billet manufacturing for electrotechnical purposes and technological complex for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688103C1 RU2688103C1 RU2018144387A RU2018144387A RU2688103C1 RU 2688103 C1 RU2688103 C1 RU 2688103C1 RU 2018144387 A RU2018144387 A RU 2018144387A RU 2018144387 A RU2018144387 A RU 2018144387A RU 2688103 C1 RU2688103 C1 RU 2688103C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- melt
- installation
- crucible
- melting
- Prior art date
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 107
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 107
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 107
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 35
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 7
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 6
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 2
- 241000283707 Capra Species 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000754 Wrought iron Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- 238000005282 brightening Methods 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Группа изобретений относится к цветной металлургии, а именно к способу и технологическому комплексу для получения непрерывнолитой медной заготовки для электротехнических целей путем переработки шихты на основе медного лома. The group of inventions relates to non-ferrous metallurgy, in particular to a method and technological complex for the production of continuously cast copper billet for electrical purposes by processing the mixture based on copper scrap.
Уровень техникиThe level of technology
В настоящее время в мире актуальны вопросы вторичной переработки отходов, направленных на сохранение природных ресурсов, охрану окружающей среды в целом, оптимизацию производственных процессов переработки отходов, снижение энергопотребления. Вторичная переработка отходов меди особенно важна, так как природные источники меди ограничены, а потребность в меди не уменьшается и существует постоянный спрос на этот металл на мировом сырьевом рынке. Currently, the world is concerned with the issues of recycling waste, aimed at preserving natural resources, protecting the environment as a whole, optimizing production processes for recycling, and reducing energy consumption. Recycling of copper waste is especially important, since natural sources of copper are limited, and the demand for copper does not decrease and there is a constant demand for this metal on the global raw materials market.
Основными источниками отходов меди являются промышленные производства, которые при изготовлении продукции используют медь и медные сплавы, а также различные энергетические и сетевые компании, которые используют электротехническую продукцию, содержащую медь и медные сплавы, для генерирования, передачи и распределения электроэнергии.The main sources of copper waste are industrial production, which in the manufacture of products use copper and copper alloys, as well as various energy and network companies that use electrical products containing copper and copper alloys for generating, transmitting and distributing electricity.
Медный лом классифицируется в соответствии с его происхождением и содержанием чистой меди согласно ГОСТ 54564-2011 «Лом и отходы цветных металлов». На рынке предлагаются следующие группы меди:Copper scrap is classified according to its origin and the content of pure copper according to GOST 54564-2011 "Scrap and waste of non-ferrous metals." The following copper groups are offered on the market:
- М1 – Медные проводники тока: проволока и шины чистые без покрытий и изоляции. Марки: М00, М001к, М0, М0к, М1, М1к. Содержание меди, не менее 99,9%.- M1 - Copper current conductors: wire and tires clean without coatings and insulation. Stamps: М00, М001к, М0, М0к, М1, М1к. Copper content, not less than 99.9%.
- М2 – Медные проводники тока: проволока и шины, освобождённые от изоляции термической обработкой. Лом и кусковые отходы электролитической промышленности, не засорённые другими металлами и сплавами. Марки: М00, М001к, М0, М0к, М1, М1к. Содержание меди, не менее 99,9%.- M2 - Copper current conductors: wire and tires, freed from insulation by heat treatment. Scrap and lumpy waste of the electrolytic industry, not clogged with other metals and alloys. Stamps: М00, М001к, М0, М0к, М1, М1к. Copper content, not less than 99.9%.
- М3 – Лом и отходы чистой меди без покрытия, полуды и пайки: брак литых, кованых и штампованных изделий, обрезь, высечка листов, лент, труб, решёток и проволоки без изоляции, троллеи с железными приделками. Лом и кусковые отходы электролитической промышленности, не засоренные другими металлами и сплавами. Марки: М00, М0, М1, М2, М3. Содержание меди, не менее 99,5%.- M3 - Scrap and waste of pure copper without coating, half-days and soldering: scrap casting, forged and stamped products, cutting, cutting sheets, tapes, pipes, grids and wire without insulation, trolls with iron attachments. Scrap and lumpy waste of the electrolytic industry, not clogged with other metals and alloys. Stamps: М00, М0, М1, М2, М3. Copper content, not less than 99.5%.
- М4 – Лом и отходы, смешанные с полудой и пайкой. Марки: М00, М0, М1, М2, М3. Содержание меди, не менее 99,5%.- M4 - Scrap and waste mixed with half a day and soldering. Stamps: М00, М0, М1, М2, М3. Copper content, not less than 99.5%.
- М5 – Медный смешанный лом без обгоревшей медной проволоки: проводники тока с покрытием лаком, полудой, детали холодильных агрегатов, катушки. Содержание меди, не менее 99,5%.- M5 - Mixed copper scrap without burnt copper wire: varnished, half-day current conductors, cooling equipment parts, coils. Copper content, not less than 99.5%.
- М6 – Лом медной эмалированной, лакированной проволоки в хлопчатобумажной изоляции, в изоляции из стекловолокна и бумаги или шелковой изоляции (два слоя). Марки: М00, М0, М1. Содержание меди, не менее 99,9%.- M6 - Scrap copper enameled, varnished wire in cotton insulation, fiberglass insulation and paper or silk insulation (two layers). Stamps: M00, M0, M1. Copper content, not less than 99.9%.
- М7 – Медная крошка из нелуженой меди без изоляции. Марки: М0, М1. Содержание меди, не менее 99,5%.- M7 - Copper crumb from tinned copper without insulation. Stamps: M0, M1. Copper content, not less than 99.5%.
- М8 – Стружка чистой меди. Марки: М00, М0, М1, М2, М3. Содержание меди, не менее 99,5%.- M8 - Pure copper shavings. Stamps: М00, М0, М1, М2, М3. Copper content, not less than 99.5%.
- М9 – Лом электродвигателей. Марки: М0, М1, М2, М3. Содержание меди не оговаривается.- M9 - Electric motor scrap. Stamps: M0, M1, M2, M3. Copper content is not specified.
- М10 – Смешанный низкокачественный медный скрап. Содержание меди не оговаривается.- M10 - Mixed low quality copper scrap. Copper content is not specified.
- М11 – Шлаки медные, пыль, зола, печные выломки, сора, козлы. Содержание меди, не менее 8%.- M11 - Copper slag, dust, ash, furnace fugging, litter, goats. Copper content, not less than 8%.
- М12 – Скрап из изолированной медной проволоки. Содержание меди не оговаривается.- M12 - Scrap from insulated copper wire. Copper content is not specified.
- М13 – Медь, плакированная другим цветным металлом. Содержание меди не оговаривается.- M13 - Copper, clad with other non-ferrous metal. Copper content is not specified.
Одной из основных областей применения меди является электротехническая промышленность, где используется медь с высокой степенью очистки. В соответствии с ГОСТ Р 53803-2010 «Катанка медная для электротехнических целей» для изготовления электротехнических изделий, например, проволоки и токопроводящих жил, требуется литая катанка, которая представляет собой заготовку с поперечным круглым сечением, постоянным по всей длине, намотанную в бухту и изготовленную, как правило, методом непрерывного литья или методом непрерывного литья и прокатки. При этом медная литая катанка, согласно данному документу, должна обладать низким удельным сопротивлением, которое обусловлено высокой чистотой, соответствующей содержанию меди не менее 99,91 мас. %. One of the main applications of copper is the electrical industry, which uses copper with a high degree of purification. In accordance with GOST R 53803-2010 "Copper rod for electrical purposes" for the manufacture of electrical products, such as wire and conductive wires, cast iron rod is required, which is a billet with a transverse circular cross section, constant along the entire length, wound into a coil and made As a rule, by continuous casting or by continuous casting and rolling. In this case, copper cast rod, according to this document, should have a low resistivity, which is due to high purity, corresponding to a copper content of at least 99.91 wt. %
В настоящее время непрерывнолитая медная заготовка (катанка) для электротехнических целей изготавливается из медных катодов на установках непрерывного литья. Для изготовления медных катодов медные лома подвергают пирометаллургическому рафинированию с получения медных анодов, которые далее перерабатываются в медные катоды путем электролиза. Currently, continuously cast copper billet (wire rod) for electrical purposes is made of copper cathodes in continuous casting plants. For the manufacture of copper cathodes, copper scrap is subjected to pyrometallurgical refining with the production of copper anodes, which are further processed into copper cathodes by electrolysis.
Известен способ изготовления непрерывнолитой медной заготовки для электротехнических целей на линии непрерывного литья и прокатки фирмы Southwire, который заключается в плавке шихтового материала в виде медных катодов, литье расплавленной меди в кристаллизатор, прокатке полученной заготовки в прокатном стане, осветлении, и получении бунтов медной катанки с диаметрами в диапазоне от 8 мм до 23 мм. Эту катанку впоследствии подвергают волочению в проволоку с различными диаметрами, которая идёт на изготовление различных кабелей и проводов. Также катанка может перерабатываться в различные фасонные элементы или подвергнута непрерывному выдавливанию с использованием метода «Конформ».A known method of manufacturing continuously cast copper billet for electrical purposes on the Southwire continuous casting and rolling line, which consists in melting the charge material in the form of copper cathodes, casting molten copper into a mold, rolling the resulting billet in a rolling mill, brightening, and obtaining copper rod ribs with diameters ranging from 8 mm to 23 mm. This rod is subsequently subjected to wire drawing with different diameters, which is used to manufacture various cables and wires. Also the rod iron can be processed into various shaped elements or subjected to continuous extrusion using the “Conform” method.
Недостатком известного способа является использование в качестве шихтового материала только медных катодов.The disadvantage of this method is the use as a charge material only copper cathodes.
Также известен способ изготовления непрерывнолитой заготовки и установка непрерывного вертикального литья заготовки (Патент США US4736789, 12.04.1988) для его осуществления, где медь и медные сплавы переплавляют в установке непрерывного вертикального литья заготовки и далее вытягивают непрерывнолитые заготовки с дальнейшей намоткой на приемное устройство. Also known is a method of manufacturing a continuously cast billet and installing a continuous vertical casting of a billet (US Patent US4736789, 04/12/1988) for its implementation, where copper and copper alloys are melted in a continuous vertical casting plant of the billet and then stretch the continuously cast billets with further winding on the receiving device.
Данный способ и установка является наиболее близким аналогом (прототипом) заявленного группы изобретения. This method and installation is the closest analogue (prototype) of the claimed group of the invention.
Указанный выше способ изготовления медной непрерывнолитой заготовки, соответствующей требованиям ГОСТ Р 53803-2010, использует в качестве исходного сырья от 90% до 100% медных катодов или иных медных полуфабрикатов с содержанием меди от 99,5% до 99,99%, и только до 10% медного лома. Изготовление медных катодов и иных медных полуфабрикатов из медной руды или медного лома, их транспортировка до производителя медной катанки, а также их повторный разогрев до стадии расплава в целях переработки в медную непрерывнолитую заготовку требует от производителя медной катанки существенных финансовых и энергетических затрат, увеличивает сроки поставки медного сырья, что влияет на себестоимость конечного электротехнического изделия. The above method of manufacturing a copper continuous cast billet meeting the requirements of GOST R 53803-2010, uses from 90% to 100% copper cathodes or other copper semi-finished products with copper content from 99.5% to 99.99% as a raw material, and only 10% copper scrap. Production of copper cathodes and other copper semifinished products from copper ore or copper scrap, their transportation to the manufacturer of copper wire rod, as well as their reheating to the melt stage for processing purposes in copper continuously cast billet requires significant financial and energy costs from the manufacturer of copper wire rod, increases delivery time copper raw materials, which affects the cost of the final electrical product.
При этом известные аналоги не позволяют использовать для производства непрерывнолитой медной заготовки шихту на основе медного лома без снижения качества конечного продукта.At the same time, the known analogs do not allow to use for the production of continuously cast copper billet a mixture based on copper scrap without reducing the quality of the final product.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Задачей заявленной группы изобретений является устранение недостатков аналогов и исключение из процесса изготовления непрерывнолитой медной заготовки дорогостоящего сырья в виде медных катодов или значительное снижения количества их использования.The task of the claimed group of inventions is to eliminate the drawbacks of the analogues and to exclude from the manufacturing process of continuously cast copper billet expensive raw materials in the form of copper cathodes or a significant reduction in their use.
Технический результат заявленной группы изобретений заключается в обеспечении возможности использования для получения непрерывнолитой медной заготовки для электротехнических целей до 100% медного лома с сохранением качества конечного продукта (низкого удельного сопротивления заготовки), а также в снижении энергетических затрат на производство заготовки. The technical result of the claimed group of inventions is to provide opportunities for using continuously cast copper billet for electrical purposes up to 100% copper scrap while maintaining the quality of the final product (low resistivity of the billet), as well as reducing the energy cost of producing the billet.
Технический результат достигается в способе получения непрерывнолитой медной заготовки за счет того, что он включает: плавку и огневое рафинирование шихты на основе медного лома, содержащей не менее 99,2 мас.% меди, в тигельной плавильной установке, имеющей тигель, установленный с возможностью наклона, с получением рафинированного расплава, содержащего не менее 99,91 мас.% меди, причем огневое рафинирование предусматривает окислительную обработку расплава путем его выдержки на воздухе и восстановительную обработку расплава путем его выдержки под слоем древесного угля с обеспечением снижения содержания кислорода в расплаве до 0,02-0,04 мас.%; последующий перелив рафинированного расплава меди из тигельной плавильной установки в литейный ковш путем наклона тигля; транспортировку рафинированного расплава меди в литейном ковше до установки непрерывного вертикального литья; заливку рафинированного расплава меди из литейного ковша в плавильную печь установки непрерывного вертикального литья; выдержку расплава в плавильной печи установки непрерывного вертикального литья под слоем древесного угля; подачу расплава в раздаточную печь установки непрерывного вертикального литья на охлаждаемый кристаллизатор; кристаллизацию и вертикальную вытяжку из расплава, находящегося в раздаточной печи под слоем графита, непрерывнолитой заготовки в виде прутка, содержащей не более 0,001 мас. % кислорода; и намотку непрерывнолитой заготовки на приемное устройство.The technical result is achieved in the method of obtaining continuously cast copper billet due to the fact that it includes: smelting and fire refining of the charge based on copper scrap, containing not less than 99.2 wt.% Copper, in a crucible melting plant having a crucible installed with the possibility of tilting , to obtain a refined melt containing not less than 99.91 wt.% of copper, and fire refining provides for the oxidative treatment of the melt by exposing it to air and restoring the processing of the melt by extracting it ki under a layer of charcoal to ensure the reduction of the oxygen content in the melt to 0.02-0.04 wt.%; the subsequent overflow of refined molten copper from the crucible smelter to the foundry ladle by tilting the crucible; transportation of refined copper melt in a foundry ladle prior to the installation of continuous vertical casting; Pouring refined molten copper from a foundry ladle into a smelting furnace of a continuous vertical casting installation; holding the melt in a melting furnace of a continuous vertical casting installation under a layer of charcoal; supplying the melt to the distributing furnace of the continuous vertical casting installation on the cooled mold; crystallization and vertical extraction from the melt, located in the holding furnace under a layer of graphite, of a continuously cast billet in the form of a rod containing not more than 0.001 wt. % oxygen; and the winding of continuously cast billets on the receiving device.
Согласно частным вариантам реализации способа:According to particular embodiments of the method:
- транспортировку рафинированного расплава в литейном ковше осуществляют с использованием грузоподъемного крана или конвейера, или тележки;- transportation of the refined melt in a foundry ladle is carried out using a crane or conveyor or cart;
- в качестве шихты используют медный лом группы М1, и/или М2, и/или М3, и/или М4, и/или М5, и/или М6, и/или М7, и/или М8, и/или М9;- as the charge, copper scrap of group M1 and / or M2 and / or M3 and / or M4 and / or M5 and / or M6 and / or M7 and / or M8 and / or M9 is used;
Технический результат достигается также в технологическом комплексе для получения непрерывнолитой медной заготовки за счет того, что он содержит: тигельную плавильную установку, выполненную с возможностью проведения плавления и огневого рафинирования меди и имеющую тигель, установленный с возможностью наклона; литейный ковш, размещенный на выходе тигельной плавильной установки с возможностью приема расплава из тигля; механизм транспортировки литейного ковша, установленный с возможностью перемещения литейного ковша с расплавом от тигельной плавильной установки к установке непрерывного литья; установку непрерывного вертикального литья, включающую плавильную печь и соединенную с ней раздаточную печь, в которой установлены охлаждаемые кристаллизаторы и вытягивающее устройство; и приемное устройство, установленное на выходе установки непрерывного вертикального литья с возможностью намотки полученной непрерывнолитой заготовки. The technical result is also achieved in the technological complex for the production of continuously cast copper billet due to the fact that it contains: a crucible melting unit, made with the possibility of melting and firing copper refining and having a crucible installed with the possibility of tilting; casting bucket placed at the exit of the crucible melting installation with the possibility of receiving the melt from the crucible; a mechanism for transporting the foundry ladle, mounted to move the foundry ladle with the melt from the crucible melting installation to the continuous casting installation; the installation of continuous vertical casting, comprising a melting furnace and a distributing furnace connected to it, in which cooled crystallizers and a pulling device are installed; and a receiving device installed at the outlet of the continuous vertical casting installation with the possibility of winding the obtained continuously cast billet.
Согласно частным вариантам реализации технологического комплекса: According to the private implementation options of the technological complex:
- в качестве тигельной плавильной установки использована установка индукционного или газопламенного типа;- as a crucible melting installation, an installation of induction or gas-flame type was used;
- в качестве механизма транспортировки литейного ковша использован грузоподъемный кран или конвейер, или тележка;- a lifting crane or a conveyor or a trolley was used as the mechanism for transporting the foundry bucket;
- в установке непрерывного вертикального литья плавильная печь соединена с раздаточной печью желобом, находящимся к инертной среде. - in the continuous vertical casting installation, the melting furnace is connected to the distributing furnace by a chute located in an inert environment.
Основное отличие заявленной группы изобретений от аналогов заключается в применении комбинации приемов огневого рафинирования расплава непосредственно в тигельной плавильной установке, его последующей транспортировки в литейном ковше и вертикальной вытяжки из расплава непрерывнолитой заготовки, что дает возможность использовать в качестве исходного материала шихту на основе медного лома без снижения качества конечного продукта. Так, проведение огневого рафинирования расплава в тигельной плавильной установке описанным способом обеспечивает повышение чистоты расплава, в том числе удаление железа, фосфора, серы, мышьяка и значительного количества кислорода. Дальнейший перелив рафинированного расплава в литейный ковш, его транспортировка до установки непрерывного вертикального литья, и заливка в плавильную печь позволяют исключить операции разливки меди в слитки и их повторного плавления, что, в свою очередь, обеспечивает сохранение высокой чистоты материала, а также снижение энергетических затрат. При этом использование описанных приемов непрерывного вертикального литья заготовки позволяет исключить операцию прокатки при производстве катанки и добиться высокой чистоты конечного продукта для применения в электротехнических целях.The main difference between the claimed group of inventions and analogs is the use of a combination of fire refining of the melt directly in the crucible melting installation, its subsequent transportation in the foundry ladle and vertical extraction from the melt of continuously cast billets, which makes it possible to use the copper scrap as a starting material without reducing quality of the final product. Thus, carrying out fire refining of the melt in a crucible melting plant using the method described above provides for an increase in the purity of the melt, including the removal of iron, phosphorus, sulfur, arsenic and a significant amount of oxygen. Further overflow of the refined melt into the foundry ladle, its transportation to the installation of continuous vertical casting, and pouring into the smelting furnace make it possible to eliminate operations of pouring copper into ingots and their remelting, which, in turn, ensures the preservation of high purity of the material, as well as reduction of energy costs . The use of the described methods of continuous vertical casting of the workpiece eliminates the rolling operation in the production of wire rod and achieve a high purity of the final product for use in electrical purposes.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Группа изобретений иллюстрируется представленной фигурой, на которой показана схема заявленного технологического комплекса для получения катанки из медного лома. The group of inventions is illustrated by the presented figure, which shows the scheme of the claimed technological complex for obtaining rod from copper scrap.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
В рамках настоящей заявки под термином «катанка» подразумевается изделие, регламентированное ГОСТ Р 53803-2010, а именно заготовка с поперечным круглым сечением постоянным по всей длине, намотанная в бухту и изготовленная методом непрерывного литья. При этом под термином «электротехнические цели» подразумевается изготовление проволоки, контактных проводов, шин, токопроводящих жил и других электротехнических изделий, в соответствии с вышеуказанным документом. In the framework of this application, the term "wire rod" means a product regulated by GOST R 53803-2010, namely, a billet with a circular cross section constant along its entire length, wound into a coil and manufactured by continuous casting. In this case, the term "electrical purposes" means the manufacture of wire, contact wires, tires, conductors and other electrical products, in accordance with the above document.
Технологический комплекс для получения непрерывнолитой медной заготовки («катанки»), согласно заявленному изобретению, включает тигельную плавильную установку (1), тигель которой выполнен с возможностью наклона, литейный ковш (2), механизм транспортировки (3) литейного ковша, установку непрерывного вертикального литья (4), и приемное устройство (5) для намотки. The technological complex for the production of continuously cast copper billet ("wire rod"), according to the claimed invention, includes a crucible smelter (1), the crucible of which is made with the possibility of tilting, a foundry ladle (2), a transportation mechanism (3) of the foundry ladle, a continuous vertical casting installation (4), and the receiving device (5) for winding.
В качестве тигельной плавильной установки (1) может применяться установка газопламенного или индукционного типа. Например, может использоваться установка газопламенного типа PTSP 2000/14 производства фирмы LAC, s.r.o, или установка индукционного типа УИП-1000-0,5-2,0х2Г производства ЗАО «РЭЛТЭК».As a crucible smelter (1) a gas-flame or induction type installation can be used. For example, a gas-flame type PTSP 2000/14 manufactured by LAC, sr.o, or an induction type UIP-1000-0.5-2.0x2G manufactured by RELTEK CJSC can be used.
В качестве литейного ковша (2) может применяться, например, ковш литейный конический модели КЛК-1 производства ООО ИТЦ «Толедо». As a casting ladle (2), for example, a taper casting bucket, model КЛК-1, manufactured by ETC "Toledo", can be used.
Механизм транспортировки (3) может представлять собой любое известное средство, обеспечивающее перемещение литейного ковша между плавильной установкой и установкой непрерывного вертикального литья. В частности, может применяться грузоподъемный кран, конвейер или тележка. The transport mechanism (3) may be any known means for moving the casting ladle between the smelter and the continuous vertical casting plant. In particular, a crane, conveyor or trolley may be used.
Установка вертикального непрерывного литья (4) содержит плавильную печь, соединенную с ней желобом раздаточную печь, в которой установлены охлаждаемые водой графитовые кристаллизаторы, а также вытягивающее устройство для вертикальной подачи кристаллизуемых из расплава непрерывнолитых заготовок, включающее серводвигатели, приводной вал и прижимные ролики. The vertical continuous casting plant (4) contains a melting furnace, a distributing furnace connected with it by a chute, in which graphite crystallizers are cooled by water, as well as a pulling device for vertical feeding of continuously cast billets crystallized from a melt, including servo motors, drive shaft and pinch rollers.
В качестве установки вертикального непрерывного литья (4) может применяться, например, установка UPCAST компании OUTOKUMPU.As an installation for vertical continuous casting (4), for example, the installation UPCAST of the company OUTOKUMPU can be used.
Приемное устройство представляет собой моталки для наматывания заготовок в бухты. The receiving device is a winder for winding blanks into coils.
Заявленный способ реализуется следующим образом.The claimed method is implemented as follows.
Шихта на основе медного лома (состоящая только из лома или содержащая добавку из медных катодов) с содержанием меди 99,2 мас.% и более загружается в тигель плавильной установки (1), где происходит ее расплавление. При использовании индукционного или газопламенного нагрева на этапе плавления удаляются органические примеси (бумага, лак, масло, остатки пластиката), а также и легкоплавкие металлы, такие как алюминий, цинк, олово). The mixture based on copper scrap (consisting only of scrap or containing an additive of copper cathodes) with a copper content of 99.2 wt.% Or more is loaded into the crucible of the smelter (1), where it melts. When using induction or flame heating at the melting stage, organic impurities (paper, varnish, oil, plastic residues) are removed, as well as low-melting metals, such as aluminum, zinc, tin.
После плавления с расплава снимают шлак, открывая зеркало расплава.After melting, slag is removed from the melt, revealing the melt mirror.
Огневое рафинирование предусматривает окислительную и восстановительную обработки. Окислительная обработка, по существу, происходит на этапе плавления при выдержке расплава на воздухе. При этом содержание кислорода поднимается до 0,3-0,5 мас.%, до получения трудноудалимого шлака, что позволяет вывести из расплава практически все железо, серу, фосфор и мышьяк. Далее расплав покрывается слоем шлакового коагулянта и шлак полностью удаляется. Затем из расплава отбирается проба металла и, при необходимости, операция повторяется.Fire refining provides for oxidative and reductive treatments. Oxidative treatment essentially takes place at the melting stage when the melt is exposed to air. At the same time, the oxygen content rises to 0.3-0.5 wt.%, To obtain slag that is difficult to remove, which allows removing almost all iron, sulfur, phosphorus and arsenic from the melt. Next, the melt is covered with a layer of slag coagulant and the slag is completely removed. Then a metal sample is taken from the melt and, if necessary, the operation is repeated.
При восстановительной обработке расплав покрывают слоем древесного угля и выдерживают для снижения содержания кислорода до 0,02-0,04 мас.%. During the reduction treatment, the melt is covered with a layer of charcoal and maintained to reduce the oxygen content to 0.02-0.04 wt.%.
Следует отметить, что операцию рафинирования нельзя проводить в плавильной печи установки вертикального непрерывного литья (4) из-за постоянного наличия в ней древесного угля, что делает невозможным реализацию в плавильной печи установки (4) окислительных процессов. It should be noted that the refining operation cannot be carried out in a smelting furnace of a vertical continuous casting plant (4) due to the constant presence of charcoal in it, which makes it impossible to implement oxidizing processes in the smelter of the installation (4).
Полученный в тигельной плавильной установке (1) рафинированный расплав переливают путем наклона тигля в литейный ковш (2), который перемещают посредством механизма транспортировки (3) к установке непрерывного вертикального литья (4) и заливают плавильную печь.The refined melt obtained in the crucible melting installation (1) is poured by tilting the crucible into the casting ladle (2), which is transferred by means of the transport mechanism (3) to the continuous vertical casting installation (4) and pour the melting furnace.
В плавильной печи установки (4) расплав выдерживается под слоем древесного угля. Содержание кислорода в расплаве за счет этого понижается до уровня 0,01-0,03 мас. %. In the melting furnace of the installation (4), the melt is aged under a layer of charcoal. The oxygen content in the melt due to this decreases to a level of 0.01-0.03 wt. %
Затем расплав по желобу, находящемуся в инертной среде (азот), переливается в канальную раздаточную печь, где находится под слоем чешуйчатого графита. Содержание кислорода в расплаве в раздаточной печи снижается до уровня 0,001 мас.% и ниже. В начале процесса литья в кристаллизаторы раздаточной печи подается затравка (медный пруток). При соприкосновении затравки с расплавом начинается процесс кристаллизации, и затравка при помощи вытяжного устройства поднимается вверх, вытягивая за собой непрерывную заготовку в виде прутка.Then the melt in the chute, which is in an inert atmosphere (nitrogen), is poured into the channel transfer furnace, where it is located under a layer of flake graphite. The oxygen content in the melt in the holding furnace is reduced to a level of 0.001 wt.% And below. At the beginning of the casting process, a seed (copper bar) is fed into the molds of the holding furnace. Upon contact of the seed with the melt, the process of crystallization begins, and the seed with the help of an exhaust device rises upwards, pulling the continuous billet in the form of a rod.
Полученную заготовку наматывают на приемное устройство (5). The resulting billet is wound on the receiving device (5).
Таким образом, заявленная группа изобретений позволяет получить из медного лома непрерывнолитую заготовку высокой чистотой (содержащую не менее 99,91 мас.% меди), отвечающую требованием ГОСТ Р 53803-2010. Thus, the claimed group of inventions allows to obtain from copper scrap a continuously cast billet of high purity (containing not less than 99.91 wt.% Copper), meeting the requirements of GOST R 53803-2010.
Кроме того, за счет исключения процесса нагрева «холодного» металла в установке непрерывного вертикального литья, при производстве экономится до 100 кВт/час или до 20% от общей затрачиваемой электроэнергии в установке непрерывного литья, а также увеличивается срок эксплуатации футеровки установки как минимум на 30%.In addition, by eliminating the process of heating the “cold” metal in a continuous vertical casting installation, the production saves up to 100 kW / hour or up to 20% of the total electricity consumed in a continuous casting installation, and also increases the service life of the unit lining by at least 30 %
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018144387A RU2688103C1 (en) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Method of continuous cast copper billet manufacturing for electrotechnical purposes and technological complex for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018144387A RU2688103C1 (en) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Method of continuous cast copper billet manufacturing for electrotechnical purposes and technological complex for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2688103C1 true RU2688103C1 (en) | 2019-05-17 |
Family
ID=66579096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018144387A RU2688103C1 (en) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Method of continuous cast copper billet manufacturing for electrotechnical purposes and technological complex for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2688103C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113088701A (en) * | 2021-04-01 | 2021-07-09 | 江西中晟金属有限公司 | Production method for improving strength of copper rod |
| RU2793619C1 (en) * | 2022-01-14 | 2023-04-04 | Общество с ограниченной ответственностью "НПКФ Кон-Корд Ко" | Method for producing continuous copper blank by top draw method and technological complex for implementing this method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4736789A (en) * | 1978-07-28 | 1988-04-12 | Kennecott Corporation | Apparatus and method for continuous casting of metallic strands at exceptionally high speeds using an oscillating mold assembly |
| RU2052916C1 (en) * | 1995-08-01 | 1996-01-20 | Луговов Валентин Федорович | METHOD FOR MANUFACTURING A HOT-ROLLED BAND FROM COPPER, NICKEL OR OR ALLOYS ON THE BASIS OF COPPER AND / OR NICKEL AND THE TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR ITS IMPLEMENTATION |
| RU2407811C1 (en) * | 2009-11-09 | 2010-12-27 | Алексей Иванович Гончаров | Procedure for re-melting copper scrap and production of brass and bronze and furnace for implementation of this procedure |
| RU2424324C2 (en) * | 2005-12-07 | 2011-07-20 | Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх | Conveyor installation, combination of devices and procedure for combining metallurgical processes |
-
2018
- 2018-12-14 RU RU2018144387A patent/RU2688103C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4736789A (en) * | 1978-07-28 | 1988-04-12 | Kennecott Corporation | Apparatus and method for continuous casting of metallic strands at exceptionally high speeds using an oscillating mold assembly |
| RU2052916C1 (en) * | 1995-08-01 | 1996-01-20 | Луговов Валентин Федорович | METHOD FOR MANUFACTURING A HOT-ROLLED BAND FROM COPPER, NICKEL OR OR ALLOYS ON THE BASIS OF COPPER AND / OR NICKEL AND THE TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR ITS IMPLEMENTATION |
| RU2424324C2 (en) * | 2005-12-07 | 2011-07-20 | Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх | Conveyor installation, combination of devices and procedure for combining metallurgical processes |
| RU2407811C1 (en) * | 2009-11-09 | 2010-12-27 | Алексей Иванович Гончаров | Procedure for re-melting copper scrap and production of brass and bronze and furnace for implementation of this procedure |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113088701A (en) * | 2021-04-01 | 2021-07-09 | 江西中晟金属有限公司 | Production method for improving strength of copper rod |
| RU2793619C1 (en) * | 2022-01-14 | 2023-04-04 | Общество с ограниченной ответственностью "НПКФ Кон-Корд Ко" | Method for producing continuous copper blank by top draw method and technological complex for implementing this method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109112319B (en) | Slag for nuclear-grade stainless steel electroslag remelting and method for electroslag remelting by using slag | |
| JP5343856B2 (en) | Copper alloy wire manufacturing method | |
| WO2007139213A1 (en) | Process for manufacturing copper alloy wire rod and copper alloy wire rod | |
| CN101238228B (en) | Method for recycling aluminum-lithium type alloy waste | |
| CN100462455C (en) | Method for smelting pure copper or high-copper alloy raw material | |
| NO309807B1 (en) | Method of producing high purity silicon bars | |
| CN102021444A (en) | High-conductive heat-resistant aluminium alloy conductor and preparation method thereof | |
| CN102489510A (en) | Casting method of oxygen-free copper rod | |
| CN112609132A (en) | Production and preparation method of iron-chromium-aluminum electrothermal alloy wire rod | |
| RU2089334C1 (en) | Method of combined continuous casting and rolling of copper and its alloys | |
| US10718037B2 (en) | Copper alloy material and production method therefor | |
| RU2688103C1 (en) | Method of continuous cast copper billet manufacturing for electrotechnical purposes and technological complex for its implementation | |
| CN112725634A (en) | Production process method of low-oxygen large-tonnage oxygen-free copper ingot | |
| CN1271024A (en) | Preparation of boronic aluminium alloy with high conductivity | |
| CN101928841B (en) | Preparation process of hyperpure lead | |
| CN106435286A (en) | Manufacturing method for extrusion electrician round aluminum rod | |
| US4521455A (en) | Process and equipment for the production of alloyed copper wire rod by continuous casting | |
| US3271828A (en) | Consumable electrode production of metal ingots | |
| CN111575528A (en) | Method for producing Zr-containing copper alloy material and copper alloy material produced thereby | |
| CS205044B2 (en) | Additive for the bath of molten copper or copper alloys in furnace | |
| RU2833062C1 (en) | Method of producing wire rod from copper raw material | |
| RU2833062C9 (en) | Method of producing wire rod from copper raw material | |
| RU2793619C1 (en) | Method for producing continuous copper blank by top draw method and technological complex for implementing this method | |
| CN112210673A (en) | Method for removing inclusions in high-temperature alloy through electron beam surface pyrolysis | |
| DE2033197A1 (en) | Method and device of metals or metal alloys intended for further processing, in particular steel, or compounds of these metals with other elements, e.g. B. metal oxides, or other fusible earths or substances with the help of the electric arc furnace |