RU2833062C9 - Method of producing wire rod from copper raw material - Google Patents
Method of producing wire rod from copper raw material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2833062C9 RU2833062C9 RU2024114317A RU2024114317A RU2833062C9 RU 2833062 C9 RU2833062 C9 RU 2833062C9 RU 2024114317 A RU2024114317 A RU 2024114317A RU 2024114317 A RU2024114317 A RU 2024114317A RU 2833062 C9 RU2833062 C9 RU 2833062C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- copper
- wire rod
- ppm
- content
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к способам литья и прокатки медной катанки с одновременной дозагрузкой шихты в рафинировочную отражательную печь [C22B 15/00, B21B 1/46].The invention relates to methods of casting and rolling copper rod with simultaneous additional loading of the charge into a refining reverberatory furnace [C22B 15/00, B21B 1/46].
Из уровня техники известен СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КАТАНКИ ИЗ БЕСКИСЛОРОДНОЙ МЕДИ [CN 105821219 A, опубл. 03.08.2016] с использованием линии для производства стержня из бескислородной меди включающий следующие этапы: удаление регенерированной меди и помещение ее в сушильную печь для термообработки; помещение регенерированной меди в плавильную печь для плавки; рафинирование и удаление металлических примесей; восстановительную обработку; добавление редкоземельного элемента и композитного окислителя к меди в медной печи; непрерывное литье и прокатка; использование очистного бассейна для очистки.The prior art discloses a METHOD FOR PRODUCING OXYGEN-FREE COPPER ROD [CN 105821219 A, published 03.08.2016] using a line for producing oxygen-free copper rod, comprising the following steps: removing regenerated copper and placing it in a drying furnace for heat treatment; placing the regenerated copper in a smelting furnace for smelting; refining and removing metallic impurities; reducing treatment; adding a rare earth element and a composite oxidizer to copper in a copper furnace; continuous casting and rolling; using a cleaning pool for cleaning.
Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАНКИ ИЗ БЕСКИСЛОРОДНОЙ МЕДИ ПУТЕМ РАФИНИРОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕННОЙ МЕДИ И НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ, И ПРОКАТКИ [CN 101914688 A, опубл. 15.12.2010] включающий следующие этапы: медь сортируют и упаковывают; кладут в печь и нагревают до 1300°С; выдерживают при температуре от 1100 до 1150°С и плавят, добавляют кокс для первичного окислительного рафинирования, при температуре 1200-1250°C, удаляют шлак; добавляют кварц для вторичного окислительного рафинирования, при температуре 1200-1250°C, удаляют шлак; добавляют известь для трехкратного окислительного рафинирования, при температуре 1200-1250°C, удаляют шлак; восстанавливают чистый оксид меди; добавляют редкоземельные элементы при температуре 1150-1170°С; далее осуществляют непрерывное литье и прокатку.The closest in technical essence is the METHOD OF PRODUCING OXYGEN-FREE COPPER ROD BY REFINING CONTAMINATED COPPER AND CONTINUOUS CASTING AND ROLLING [CN 101914688 A, published 15.12.2010] including the following stages: copper is sorted and packed; placed in a furnace and heated to 1300 °C; maintained at a temperature of 1100 to 1150 °C and melted, coke is added for primary oxidative refining, at a temperature of 1200-1250 °C, slag is removed; quartz is added for secondary oxidative refining, at a temperature of 1200-1250 °C, slag is removed; lime is added for triple oxidative refining at a temperature of 1200-1250°C, slag is removed; pure copper oxide is reduced; rare earth elements are added at a temperature of 1150-1170°C; then continuous casting and rolling are carried out.
Основной технической проблемой аналога и прототипа является то, что в вышеуказанных решениях используют исходное сырье для расплава содержащее большое количество различных примесей, в связи с чем при реализации способов аналога и прототипа тратится большое количество времени и ресурсов на рафинирование сырья и его подготовки к литью. Особенно остро данная проблема возникает при использовании для литья с использованием отражательных печей. При их использовании длительный и сложный процесс рафинирования (из-за того, что исходное сырье имеет большое количество примесей), приводит к простоям в работе печи и как следствие в снижении коэффициента ее использования.The main technical problem of the analogue and prototype is that the above solutions use raw materials for the melt containing a large number of various impurities, due to which, when implementing the methods of the analogue and prototype, a large amount of time and resources are spent on refining the raw materials and preparing them for casting. This problem is especially acute when using reverberatory furnaces for casting. When using them, a long and complex refining process (due to the fact that the raw materials have a large number of impurities) leads to downtime in the furnace and, as a result, to a decrease in its utilization rate.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.The objective of the invention is to eliminate the shortcomings of the prototype.
Техническим результатом является увеличение коэффициента использования рафинировочной отражательной печи для получения катанки из медного сырья.The technical result is an increase in the utilization factor of the refining reverberatory furnace for producing wire rod from copper raw materials.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что способ получения катанки из медного сырья, отличающийся тем, что первоначально в рафинировочную отражательную печь загружают шихту и формируют первоначальный расплав для катанки из медного сырья со следующим содержанием массовых долей элементов:The stated technical result is achieved due to the fact that the method for producing wire rod from copper raw materials is characterized in that the charge is initially loaded into the refining reverberatory furnace and the initial melt for wire rod from copper raw materials is formed with the following content of mass fractions of elements:
железо - не более 30 ppm,iron - no more than 30 ppm,
никель - не более 100 ppm,nickel - no more than 100 ppm,
олово - не более 100 ppm,tin - no more than 100 ppm,
свинец - не более 450 ppm,lead - no more than 450 ppm,
сурьма - не более 45 ppm,antimony - no more than 45 ppm,
сера - не более 30 ppm,sulfur - no more than 30 ppm,
теллур - не более 20 ppm,tellurium - no more than 20 ppm,
цинк - не более 50 ppm,zinc - no more than 50 ppm,
висмут - не более 20 ppm,bismuth - no more than 20 ppm,
содержание меди и серебра - 99,91%-99,95%,copper and silver content - 99.91%-99.95%,
содержание кислорода от 150 ppm до 250 ppm,oxygen content from 150 ppm to 250 ppm,
при этом общее содержание железа, никеля, олова, свинца, сурьмы, серы теллура, цинка и висмута не превышает 0,065%,the total content of iron, nickel, tin, lead, antimony, sulfur, tellurium, zinc and bismuth does not exceed 0.065%,
после расплавления медного сырья получают содержание кислорода в расплаве от 2000 до 2500 ppm, далее осуществляют одноэтапное рафинирование с применением флюса борной кислоты, далее осуществляют перемешивание указанного расплава, снятие шлака и последующее восстановление содержания кислорода до значений 150-250 ppm, после окончания восстановления температуру расплава снижают до 1100-1120°C за счет ввода расплава для катанки из медного сырья с содержанием массовых долей элементов таким же, как и первоначальный расплав, далее осуществляют литье расплава для катанки и прокатку с получением катанки, причем при литье расплава для катанки в рафинировочную отражательную печь периодически осуществляют дозагрузку расплава из медного сырья с поддержанием температуры расплава в литейной ванне в диапазоне от 1105 до 1115°C.after melting the copper raw material, an oxygen content of 2000 to 2500 ppm is obtained in the melt, then a single-stage refining is carried out using a boric acid flux, then the said melt is mixed, slag is removed and the oxygen content is subsequently restored to values of 150-250 ppm, after the end of the restoration, the temperature of the melt is reduced to 1100-1120 °C by introducing a melt for wire rod from copper raw materials with a content of mass fractions of elements the same as the original melt, then the melt is cast for wire rod and rolled to obtain wire rod, wherein during casting the melt for wire rod into the refining reverberatory furnace, additional loading of the melt from copper raw materials is periodically carried out with maintaining the temperature of the melt in the casting bath in the range of 1105 to 1115 °C.
В частности, первоначальный расплав для катанки готовят из шихты, состоящей из медных катодов с содержанием меди не менее 99,93%.In particular, the initial melt for wire rod is prepared from a charge consisting of copper cathodes with a copper content of at least 99.93%.
В частности, первоначальный расплав для катанки готовят из шихты, состоящей из медных жил механически разделанного кабеля с содержанием меди не менее 99,91%.In particular, the initial melt for wire rod is prepared from a charge consisting of copper strands of mechanically separated cable with a copper content of at least 99.91%.
В частности, первоначальный расплав для катанки готовят из шихты, состоящей из медных слитков с содержанием меди не менее 99,5%.In particular, the initial melt for wire rod is prepared from a charge consisting of copper ingots with a copper content of at least 99.5%.
В частности, дозагружаемый расплав для катанки из медного сырья готовят из шихты, состоящей из медных катодов с содержанием меди не менее 99,93%.In particular, the additionally loaded melt for copper raw material wire rod is prepared from a charge consisting of copper cathodes with a copper content of at least 99.93%.
В частности, дозагружаемый расплав для катанки из медного сырья готовят из шихты, состоящей из механически разделанного медного кабеля с содержанием меди не менее 99,91%.In particular, the reloaded melt for copper raw material wire rod is prepared from a charge consisting of mechanically separated copper cable with a copper content of at least 99.91%.
В частности, дозагрузку расплава для катанки осуществляют порциями от 500 кг до 2500 кг через промежутки времени 8-15 минут.In particular, additional loading of melt for wire rod is carried out in portions from 500 kg to 2500 kg at intervals of 8-15 minutes.
В частности, что после окончания восстановления температуру расплава снижают до 1100-1120°C за счет ввода расплава для катанки из медного сырья с содержанием массовых долей элементов таким же, как и первоначальный расплав с примесями не более 0,3%.In particular, after the end of the reduction, the temperature of the melt is reduced to 1100-1120°C by introducing a melt for wire rod from copper raw materials with a content of mass fractions of elements the same as the initial melt with impurities of no more than 0.3%.
Заявленный способ может быть реализован на оборудовании итальянской компании Continuus-Peoperzi S.p.A., которое включает в себя отражательную качающуюся рафинировочную печь с максимальным объемом 81,5 т и линию непрерывного литья и прокатки.The claimed method can be implemented on equipment from the Italian company Continuus-Peoperzi S.p.A., which includes a reverberatory rocking refining furnace with a maximum volume of 81.5 tons and a continuous casting and rolling line.
Заявленный способ реализуется в несколько основных этапов.The claimed method is implemented in several main stages.
Первый этап загрузки и плавления шихты в рафинировочной отражательной печи характеризуется тем, что расплав для катанки готовится из гомогенной шихты в виде медных катодов различного качества с содержанием меди не менее 99,93%, электротехнического лома меди в виде медной жилы механически разделанного кабеля - с содержанием меди не менее 99,91% и медных слитков, с содержанием меди не менее 99,5%.The first stage of loading and melting the charge in the refining reverberatory furnace is characterized by the fact that the melt for the wire rod is prepared from a homogeneous charge in the form of copper cathodes of various qualities with a copper content of at least 99.93%, electrical copper scrap in the form of a copper core of a mechanically separated cable - with a copper content of at least 99.91% and copper ingots with a copper content of at least 99.5%.
Таким образом формируется расплав для катанки, удовлетворяющий следующим требованиям по содержанию массовых долей элементов:In this way, a melt for wire rod is formed that satisfies the following requirements for the content of mass fractions of elements:
Fe (не более, ppm) - 30;Fe (not more than, ppm) - 30;
Ni (не более, ppm) - 100;Ni (not more than, ppm) - 100;
Sn (не более, ppm) - 100;Sn (not more than, ppm) - 100;
Pb (не более, ppm) - 450;Pb (not more than, ppm) - 450;
Sb (не более, ppm) - 45;Sb (not more than, ppm) - 45;
S (не более, ppm) - 30;S (not more than, ppm) - 30;
Te (не более, ppm) - 20;Te (not more than, ppm) - 20;
Zn (не более, ppm) - 50;Zn (not more than, ppm) - 50;
Bi (не более, ppm) - 20;Bi (not more than, ppm) - 20;
Сумма элементов Fe, Ni, Sn, Pb, Sb, S, Te, Zn, Bi (не более %) 0,065%;The sum of elements Fe, Ni, Sn, Pb, Sb, S, Te, Zn, Bi (not more than %) 0.065%;
Содержание кислорода (%): 0,015-0,025;Oxygen content (%): 0.015-0.025;
Содержание Cu + Ag (не менее%) 99,91-99,95.Cu + Ag content (not less than%) 99.91-99.95.
Из этого следует, что, комбинируя загрузку различных видов шихты и анализируя химический состав расплава печи, процесс подготовки расплава к прокатке ведется в рамках указанного выше химического состава (который удовлетворяет требованиям химического состава марки меди КМор). Из чего следует, что после загрузки и плавления химический состав расплава печи соответствует вышеуказанному по содержанию примесей.It follows from this that, by combining the loading of different types of charge and analyzing the chemical composition of the furnace melt, the process of preparing the melt for rolling is carried out within the framework of the above-mentioned chemical composition (which satisfies the requirements of the chemical composition of the KMor copper grade). It follows from this that after loading and melting, the chemical composition of the furnace melt corresponds to the above-mentioned in terms of impurity content.
Процесс загрузки медного сырья для получения первичного расплава меди выполняется через загрузочное окно несколькими порциями с выдержкой временного интервала для полного проплавления каждой порции при помощи горелки, установленной в одной из стен печи. После окончательной загрузки сырья в печь так же выполняется временная выдержка, необходимая для полного расплавления медного сырья, чтобы перейти к следующему технологическому этапу - рафинированию. При этом после загрузки и плавления содержание кислорода в расплаве составляет величину от 2000 до 2500 ppm. Продолжительность этапа загрузки и плавления составляет 6,5 часов.The process of loading copper raw materials for obtaining the primary copper melt is carried out through the loading window in several portions with a time interval held for the complete melting of each portion using a burner installed in one of the furnace walls. After the final loading of the raw materials into the furnace, a time holding is also carried out, which is necessary for the complete melting of the copper raw materials in order to proceed to the next technological stage - refining. In this case, after loading and melting, the oxygen content in the melt is from 2000 to 2500 ppm. The duration of the loading and melting stage is 6.5 hours.
Второй этап - этап рафинирования и восстановления. Процесс рафинирования для заявленного способа характеризуется тем, что является сокращенным по времени. Сокращение времени этапа рафинирования достигается за счет проведения одноэтапного огневого рафинирования, т.к. в процессе подготовки расплава используют только гомогенную шихту указанного выше химического состава. Одноэтапное огневое рафинирование проводят с целью удаления части примесей, обладающих, по сравнению с медью, повышенным сродством к кислороду, а также для удаления поверхностных загрязнений, таких как поверхностные окислы, пыль, которые образуются во время подготовки, хранения и транспортировки на катодах, слитках и жиле медной, следов волочильной эмульсии и пластиката на поверхности механически разделанной медной жилы. Рафинированием так же достигается выравнивание химического состава расплава в печи. В рамках заявленного способа рафинирование осуществляют, только огневое, без применения рафинирующих флюсов. Снятие шлаков проводится с применением флюса борной кислоты, которая разжижает шлак. На этапе огневого рафинирования и восстановления также производят перемешивание расплава фурмами, снятие шлака и последующее восстановление содержания кислорода до требуемых для литья значений 150-250 ppm. Продолжительность этапов рафинирования и восстановления составляет 2,5 часа. По окончанию этапа восстановления температура расплава в печи достигает 1180-1200°C. Для ведения процесса литья и прокатки ее снижают до 1100-1120°C, что достигается за счет ввода порции шихты с содержанием меди и серебра не ниже 99,91% (с содержанием массовых долей элементов таким же, как и вышеуказанный расплав для катанки). Охлаждение расплава возможно выполнять только гомогенной шихтой с содержанием примесей и кислорода не превышающим значения указанные для расплава катанки и засором не более 0,3%, чтобы не испортить расплав по химическому составу и не получить поверхностного слоя шлака.The second stage is the stage of refining and reduction. The refining process for the claimed method is characterized by the fact that it is reduced in time. The time of the refining stage is reduced by carrying out single-stage fire refining, since only a homogeneous charge of the above-mentioned chemical composition is used in the process of melt preparation. Single-stage fire refining is carried out in order to remove part of the impurities that have, in comparison with copper, an increased affinity for oxygen, as well as to remove surface contaminants, such as surface oxides, dust that are formed during preparation, storage and transportation on cathodes, ingots and copper core, traces of drawing emulsion and plasticizer on the surface of the mechanically cut copper core. Refining also achieves equalization of the chemical composition of the melt in the furnace. Within the framework of the claimed method, refining is carried out only by fire, without the use of refining fluxes. Slag removal is carried out using a boric acid flux, which liquefies the slag. At the stage of fire refining and reduction, the melt is also stirred with tuyeres, slag is removed and the oxygen content is then restored to the values of 150-250 ppm required for casting. The duration of the refining and reduction stages is 2.5 hours. Upon completion of the reduction stage, the melt temperature in the furnace reaches 1180-1200°C. To conduct the casting and rolling process, it is reduced to 1100-1120°C, which is achieved by introducing a portion of the charge with a copper and silver content of at least 99.91% (with the content of mass fractions of elements the same as the above-mentioned melt for wire rod). Cooling of the melt can only be performed with a homogeneous charge with an impurity and oxygen content not exceeding the values specified for the wire rod melt and a clogging of no more than 0.3%, so as not to spoil the melt in chemical composition and not to obtain a surface slag layer.
Третий этап - этап литья и прокатки. Данный этап по продолжительности занимает в среднем 16,5 часов. В это время осуществляется дополнительная загрузка печи (дозагрузка во время литья и прокатки). Процесс построен таким образом, что с определенной периодичностью загружаются порции шихты (в варианте реализации, в догружаемых порциях катоды медные чередуются с медной жилой, а также оборотными отходами собственного производства, при этом химический состав дозагружаемой шихты также должен удовлетворять требованиям по содержанию примесей и кислорода не превышающим значения указанные для расплава катанки; в частности, дозагрузку расплава осуществляют из медного сырья, состоящего из медных катодов с содержанием меди не менее 99,93% и из медного сырья, состоящего из механически разделанного медного кабеля с содержанием меди не менее 99,91%.). Во время реализации всего этапа литья и прокатки ведется контроль химического состава расплава в печи и бунтах катанки, а также контролируется температура расплава. Во избежание проблем при прокатке, химический состав в печи должен быть стабилен и удовлетворить требованиям по содержанию примесей и кислорода не превышающим значения указанные для расплава катанки. При этом температура расплава должна быть в пределах 1100-1120°C. Таким образом, благодаря дозагрузке порций шихты, синхронизируют скорость истечения металла из печи и скорости подачи и проплавления металла, подаваемого в печь, формируя непрерывной процесс получения медной катанки.The third stage is the casting and rolling stage . This stage lasts on average 16.5 hours. During this time, the furnace is additionally loaded (additional loading during casting and rolling). The process is designed in such a way that batch portions are loaded at certain intervals (in the embodiment, copper cathodes alternate with copper wire in the additionally loaded portions, as well as with recycled waste from our own production, while the chemical composition of the additionally loaded batch must also meet the requirements for impurity and oxygen content not exceeding the values specified for the wire rod melt; in particular, the melt is additionally loaded from copper raw materials consisting of copper cathodes with a copper content of at least 99.93% and from copper raw materials consisting of mechanically separated copper cable with a copper content of at least 99.91%). During the implementation of the entire casting and rolling stage, the chemical composition of the melt in the furnace and wire rod coils is monitored, and the temperature of the melt is monitored. To avoid problems during rolling, the chemical composition in the furnace must be stable and meet the requirements for impurity and oxygen content not exceeding the values specified for the rod melt. At the same time, the melt temperature must be within 1100-1120 ° C. Thus, due to the additional loading of batch portions, the speed of metal flow from the furnace and the speed of feeding and melting of the metal fed into the furnace are synchronized, forming a continuous process for obtaining copper rod.
В варианте реализации дозагрузка может осуществляться порциями от 500 до 2500 кг, через промежуток времени 8-15 минут, в зависимости от температуры расплава и его количества в печи. Чем меньше остаток расплава в печи и ниже температура, тем меньше размер порций. Основная задача при этом - обеспечить температурный диапазон расплава 1100-1120°C. При высокой температуре расплава увеличивается вероятность получения литой заготовки с кристаллической структурой, отличной от оптимальной, которая не обеспечит наилучшее качество медной катанки. При низкой температуре расплава увеличивается риск получения кристаллизации меди в лёточном отверстии печи и остановки литья.In the embodiment, additional loading can be carried out in portions from 500 to 2500 kg, after a time interval of 8-15 minutes, depending on the temperature of the melt and its amount in the furnace. The smaller the melt residue in the furnace and the lower the temperature, the smaller the portion size. The main task in this case is to ensure a melt temperature range of 1100-1120 °C. At a high melt temperature, the probability of obtaining a cast billet with a crystalline structure different from the optimal one increases, which will not ensure the best quality of copper rod. At a low melt temperature, the risk of copper crystallization in the furnace taphole and stopping casting increases.
Обоснование границ, используемых при реализации заявленного способа, диапазонов физических величин.Justification of the boundaries used in the implementation of the claimed method, ranges of physical quantities.
Требования по содержанию массовых долей элементов для расплава катанки (которую используют на всех этапах реализации заявленного способа) были определены экспериментальным путем (железо - не более 30 ppm, никель - не более 100 ppm, олово - не более 100 ppm, свинец - не более 450 ppm, сурьма - не более 45 ppm, сера - не более 30 ppm, теллур - не более 20 ppm, цинк - не более 50 ppm, висмут - не более 20 ppm; сумма элементов Fe, Ni, Sn, Pb, Sb, S, Te, Zn, Bi не более 0,065%; содержание кислорода: 0,015-0,025%; содержание Cu + Ag от 99,91% до 99,95%). Выход за границы указанных диапазонов приведет к невозможности реализации заявленного способа, так как в таком случае в расплаве катанки будет находиться недопустимое количество примесей, которое потребует дополнительных технологических процедур по их удалению (что потребует существенных корректировок на этапах рафинирования и восстановления, а также этапах литья и прокатки). Аналогичные доводы уместны касательно исходного сырья, а именноThe requirements for the content of mass fractions of elements for the wire rod melt (which is used at all stages of the implementation of the claimed method) were determined experimentally (iron - no more than 30 ppm, nickel - no more than 100 ppm, tin - no more than 100 ppm, lead - no more than 450 ppm, antimony - no more than 45 ppm, sulfur - no more than 30 ppm, tellurium - no more than 20 ppm, zinc - no more than 50 ppm, bismuth - no more than 20 ppm; the sum of the elements Fe, Ni, Sn, Pb, Sb, S, Te, Zn, Bi no more than 0.065%; oxygen content: 0.015-0.025%; Cu + Ag content from 99.91% to 99.95%). Going beyond the specified ranges will make it impossible to implement the claimed method, since in this case the wire rod melt will contain an unacceptable amount of impurities, which will require additional technological procedures for their removal (which will require significant adjustments at the refining and recovery stages, as well as at the casting and rolling stages). Similar arguments are appropriate regarding the initial raw materials, namely
медной жилы механически разделанного кабеля - с содержанием меди не менее 99,91% и медных катодов с содержанием меди не менее 99,93%, медных слитков, с содержанием меди не менее 99,5%, не более 10% на плавку. Использование сырья с меньшим содержанием меди приведет к невозможности реализации заявленного способа, так как в таком случае в расплаве катанки будет находиться недопустимое количество примесей. Аналогичные выводы уместны для химического состава расплава дозагружаемого сырья, а именно: дозагрузку расплава осуществляют из медного сырья, состоящего из медных катодов с содержанием меди не менее 99,93% и из медного сырья, состоящего из механически разделанного медного кабеля с содержанием меди не менее 99,91%. Использование сырья с меньшим содержанием меди приведет к невозможности реализации заявленного способа, так как в таком случае в расплаве катанки будет находиться недопустимое количество примесей. При этом экспериментально было установлено то, что дозагрузка осуществляется из медного сырья более высокого качества, чем первоначальный расплав для катанки, в связи с чем на дозагрузке в печь не используются слитки.copper core of mechanically separated cable - with copper content of at least 99.91% and copper cathodes with copper content of at least 99.93%, copper ingots with copper content of at least 99.5%, no more than 10% per melt. Use of raw materials with lower copper content will make it impossible to implement the claimed method, since in such case the molten rod will contain an unacceptable amount of impurities. Similar conclusions are appropriate for the chemical composition of the melt of the additionally loaded raw materials, namely: additional loading of the melt is carried out from copper raw materials consisting of copper cathodes with copper content of at least 99.93% and from copper raw materials consisting of mechanically separated copper cable with copper content of at least 99.91%. Use of raw materials with lower copper content will make it impossible to implement the claimed method, since in such case the molten rod will contain an unacceptable amount of impurities. It was experimentally established that additional loading is carried out from copper raw materials of higher quality than the initial melt for the wire rod, and therefore ingots are not used for additional loading into the furnace.
Таким образом, экспериментально было установлено, что указанные границы, используемых диапазонов физических величин позволяет обеспечить требования ГОСТ Р 53803-2010 к электропроводности и качеству поверхности медной катанки КМор при реализации заявленного способа.Thus, it was experimentally established that the specified boundaries of the used ranges of physical quantities make it possible to meet the requirements of GOST R 53803-2010 for the electrical conductivity and surface quality of copper rod KMor when implementing the declared method.
После окончания плавление шихты в печи огневого рафинирования содержание кислорода в расплаве должно быть в диапазоне 2000-2500 ppm. Это тот оптимальный диапазон, при котором с одной стороны происходит необходимое окисление вредных примесей в расплаве, так называемое огневое рафинирование, а с другой - не будет увеличено время этапа восстановления при снижении содержания кислорода, до необходимого для изготовления катанки значения 150-250 ppm.After the melting of the charge in the fire refining furnace, the oxygen content in the melt should be in the range of 2000-2500 ppm. This is the optimal range, at which, on the one hand, the necessary oxidation of harmful impurities in the melt occurs, the so-called fire refining, and on the other hand, the time of the recovery stage will not be increased when the oxygen content decreases to the value of 150-250 ppm required for the production of wire rod.
При одноэтапном огневом рафинировании удаляются только окисленные примеси. Содержание кислорода в расплаве и соответственно в катанке, согласно технологической инструкции, должно быть 150-250 ppm. Снижение содержания кислорода в расплаве до значения 150-250 ppm происходит на этапе восстановления. Только данный диапазон значений по кислороду позволяет обеспечить требования ГОСТ Р 53803-2010 к электропроводности и качеству поверхности медной катанки КМор.During single-stage fire refining, only oxidized impurities are removed. The oxygen content in the melt and, accordingly, in the rod, according to the process instructions, should be 150-250 ppm. The oxygen content in the melt is reduced to 150-250 ppm at the reduction stage. Only this range of oxygen values allows us to meet the requirements of GOST R 53803-2010 for electrical conductivity and surface quality of copper rod KMor.
Перед началом процесса литья температура расплава в печи за счет ввода порции шихты понижается до диапазона 1100-1120°C. Данный температурный диапазон обусловлен необходимостью поддерживать температуру расплава в литейной ванне в диапазоне 1105-1115°C. А данный диапазон в свою очередь необходим для получения литой заготовки с требуемой кристаллической структурой, которая обуславливает качество медной катанки. Таким образом, при высокой температуре расплава увеличивается вероятность получения литой заготовки с кристаллической структурой, отличной от оптимальной, которая не обеспечит наилучшее качество медной катанки. При низкой температуре расплава увеличивается риск получения кристаллизации меди в лёточном отверстии печи и остановки литья.Before the casting process, the temperature of the melt in the furnace is lowered to 1100-1120°C by introducing a portion of the charge. This temperature range is due to the need to maintain the temperature of the melt in the casting bath in the range of 1105-1115°C. And this range, in turn, is necessary to obtain a cast billet with the required crystalline structure, which determines the quality of the copper rod. Thus, at a high melt temperature, the probability of obtaining a cast billet with a crystalline structure different from the optimal one increases, which will not ensure the best quality of the copper rod. At a low melt temperature, the risk of copper crystallization in the taphole of the furnace and stopping the casting increases.
Использование дозагрузки от 500 до 2500 кг через промежутки времени 8-15 минут, обосновывается подтвержденными на практике экспериментами, в ходе которых было выяснено, что использование дозагрузки вне указанного диапазона массы и времени усложняет процесс контроля температуры расплава печи в требуемых границах.The use of additional loading from 500 to 2500 kg at intervals of 8-15 minutes is justified by experiments confirmed in practice, during which it was found that the use of additional loading outside the specified range of mass and time complicates the process of controlling the temperature of the furnace melt within the required limits.
Заявленный технический результат: увеличение коэффициента использования рафинировочной отражательной печи для получения катанки из меди, достигается за счёт того, что на всех этапах реализации заявленного способа, а именно на этапе загрузки сырья в печь, охлаждения (после этапа восстановления) и дозагрузки (на этапе литья и прокатки) используется расплав для катанки из медного сырья полученный из гомогенной шихты с содержанием примесей не более 0,065% (при этом содержание железа - не более 30 ppm; никеля - не более 100 ppm; олова - не более 100 ppm; свинца - не более 450 ppm; сурьмы - не более 45 ppm; серы - не более 30 ppm; теллура - не более 20 ppm; цинка - не более 50 ppm; висмута - не более 20 ppm), содержанием кислорода от 150 ppm до 250 ppm и содержанием Cu + Ag (не менее%) 99,91%-99,95%. За счет этого образуется существенно меньше шлаков при расплавлении шихты и на этапах рафинирования и восстановления нет необходимости использования дополнительного рафинирования (помимо одноэтапного огневого рафинирования с борной кислотой). Также при литье и прокатки реализуется постоянное охлаждение расплава (без снижения мощности горелки) за счет периодически дозагрузки расплава из гомогенной шихты, благодаря чему образуется непрерывный технологический процесс литья и прокатки медной катанки, что в свою очередь позволяет существенно увеличить коэффициент использования рафинировочной отражательной печи.The declared technical result: an increase in the utilization factor of the refining reverberatory furnace for producing copper wire rod, is achieved due to the fact that at all stages of the implementation of the declared method, namely at the stage of loading raw materials into the furnace, cooling (after the reduction stage) and additional loading (at the stage of casting and rolling), a melt is used for copper wire rod obtained from a homogeneous charge with an impurity content of no more than 0.065% (with an iron content of no more than 30 ppm; nickel - no more than 100 ppm; tin - no more than 100 ppm; lead - no more than 450 ppm; antimony - no more than 45 ppm; sulfur - no more than 30 ppm; tellurium - no more than 20 ppm; zinc - no more than 50 ppm; bismuth - no more than 20 ppm), with an oxygen content from 150 ppm to 250 ppm and a Cu + Ag content (not less than%) 99.91%-99.95%. Due to this, significantly less slag is formed during melting of the charge and at the stages of refining and reduction there is no need to use additional refining (in addition to single-stage fire refining with boric acid). Also, during casting and rolling, constant cooling of the melt is realized (without reducing the burner power) due to periodic additional loading of the melt from a homogeneous charge, due to which a continuous technological process of casting and rolling of copper rod is formed, which in turn allows to significantly increase the utilization rate of the refining reverberatory furnace.
Пример достижения технического результатаAn example of achieving a technical result
Для подтверждения заявленного технического результата была проведена серия экспериментов для нескольких возможных способов получения катанки из меди с использованием рафинировочной отражательной печи.To confirm the stated technical result, a series of experiments was conducted for several possible methods of producing copper wire rod using a refining reverberatory furnace.
Первый способ по технологии испанской компании La Farga Lacambra, на оборудовании итальянской компании Continuus-Peoperzi S.p.A., включающее отражательную качающуюся рафинировочную печь максимальным объемом 81,5 т и линию непрерывного литья и прокатки.The first method is based on the technology of the Spanish company La Farga Lacambra, on equipment from the Italian company Continuus-Peoperzi S.p.A., including a reverberatory rocking refining furnace with a maximum capacity of 81.5 tons and a continuous casting and rolling line.
Второй способ по заявленной технологии, на оборудовании итальянской компании Continuus-Peoperzi S.p.A., включающее отражательную качающуюся рафинировочную печь максимальным объемом 81,5 т и линию непрерывного литья и прокатки.The second method according to the declared technology, on the equipment of the Italian company Continuus-Peoperzi S.p.A., includes a reverberatory rocking refining furnace with a maximum volume of 81.5 tons and a continuous casting and rolling line.
В ходе проведенного эксперимента было выяснено, что существенными недостатками технологии La Farga Lacambra плавки в отражательных печах с последующей прокаткой являются следующие:During the experiment it was found that the following are significant disadvantages of the La Farga Lacambra technology of melting in reverberatory furnaces with subsequent rolling:
- только 1/3 рабочего времени эффективно используется для подачи жидкой меди в литейную машину и прокатный стан для производства катанки, что обусловлено циклической работой печи: 8 часов - загрузка и плавление; 8 часов - окисление, рафинирование, восстановление; 8 часов - разливка жидкой меди;- only 1/3 of the working time is effectively used for feeding liquid copper into the casting machine and rolling mill for the production of wire rod, which is due to the cyclic operation of the furnace: 8 hours - loading and melting; 8 hours - oxidation, refining, reduction; 8 hours - pouring liquid copper;
- цикл производства, заложенный в технологии La Farga Lacambra, жестко ограничивает объем выпуска катанки в год, который определяется произведением объема расплава в печи на количество плавок;- the production cycle incorporated into the La Farga Lacambra technology strictly limits the volume of wire rod output per year, which is determined by the product of the volume of melt in the furnace and the number of melts;
- высокий расход газа на 1 т катанки; кроме того, необходимо постоянно поддерживать определенный температурный режим расплава жидкой меди в печи даже при отсутствии выпуска катанки, так как запуск и остановка отражательных печей значительно сложнее ввиду их конструктивных особенностей;- high gas consumption per 1 ton of wire rod; in addition, it is necessary to constantly maintain a certain temperature regime of the liquid copper melt in the furnace even in the absence of wire rod production, since starting and stopping reverberatory furnaces is much more difficult due to their design features;
- наличие значительных затрат для создания системы огнеупорных дымоходов и очистки отходящих газов, так как из печи выходит большое количество отходящих газов с температурой от 700 до 1100°C;- the presence of significant costs for the creation of a system of fireproof chimneys and cleaning of exhaust gases, since a large amount of exhaust gases with a temperature of 700 to 1100°C comes out of the furnace;
- наличие значительных затрат на рафинировочные флюсы;- the presence of significant costs for refining fluxes;
- ускоренный износ футеровки.- accelerated wear of the lining.
Одним из важных факторов, из-за которого были выявлены указанные недостатки, является то, что в качестве исходного сырья для плавки в рамках технологии La Farga используется лом, который является негомогенным продуктом, т.к. в его состав входят различные марки меди (М00К, М0К, М0б, М0, М1, М1р, М2, М2р, М3, М3р), медные микросплавы (КМор, МС0,03, МС0,1, БрКд1, БрМг0,3). Также возможно присутствие медных сплавов, легированных алюминием, кремнием, железом (ГОСТ 54564-2022, таблица 20). Все вышеуказанные марки меди и сплавов являются электротехническими, используются в устройствах, передающих электрический ток (провода, кабели, в т.ч. специального назначения с применением жил из медно-никелевых термоэлектродных сплавов или сплавов сопротивления; шинопроводы; различные части механизмов, в т.ч. двигатели, реостаты и др.). Переработка медного лома с окислами и окалиной в загрузке приводит к возникновению нескольких факторов, не позволяющих иметь стабильный стандартизованный процесс плавки:One of the important factors due to which the above-mentioned shortcomings were identified is that scrap is used as the initial raw material for melting within the framework of the La Farga technology, which is a non-homogeneous product, since it includes various grades of copper (M00K, M0K, M06, M0, M1, M1r, M2, M2r, M3, M3r), copper microalloys (KMor, MS0.03, MS0.1, BrKd1, BrMg0.3). The presence of copper alloys alloyed with aluminum, silicon, iron is also possible (GOST 54564-2022, table 20). All the above-mentioned grades of copper and alloys are electrical grades and are used in devices transmitting electric current (wires, cables, including special-purpose ones using copper-nickel thermoelectrode alloy or resistance alloy cores; busbars; various parts of mechanisms, including motors, rheostats, etc.). Processing copper scrap with oxides and scale in the load leads to the emergence of several factors that do not allow for a stable standardized smelting process:
- нестабильный химический состав в расплаве, при котором потребуется многоэтапное огневое рафинирование с применением флюсов;- unstable chemical composition in the melt, which will require multi-stage fire refining using fluxes;
- повышение шлакообразования в результате реакции кислорода из расплава с активными элементами различных марок меди при плавлении;- increased slag formation as a result of the reaction of oxygen from the melt with active elements of various grades of copper during melting;
- резкий неконтролируемый рост содержания кислорода в расплаве более 250 ppm, который необходимо снижать до требуемых значений 150-250 ppm;- a sharp uncontrolled increase in the oxygen content in the melt over 250 ppm, which must be reduced to the required values of 150-250 ppm;
- высвобождение свободного кислорода из окислов и окалины, который вступает в реакции окисления сначала активных элементов, а затем с самой медью.- release of free oxygen from oxides and scale, which enters into oxidation reactions first with active elements, and then with copper itself.
При реализации заявленного способа вышеуказанные проблемы были устранены, что позволило организовать технологический процесс по изготовлению медной катанки с периодической дозагрузкой расплава из гомогенной шихты без снижения качества получаемой после прокатки катанки.When implementing the claimed method, the above-mentioned problems were eliminated, which made it possible to organize a technological process for the production of copper wire rod with periodic additional loading of melt from a homogeneous charge without reducing the quality of the wire rod obtained after rolling.
При этом дозагружаемый объем меди за время литья и прокатки составляет 120 тн. Таким образом, за одну плавку в печь огневого рафинирования емкостью 80 тн суммарно было загружено и проплавлено 200 тн гомогенной шихты. Подготовка производства между плавками составляла 0,5 часа. Суммарное время плавки составляло в среднем 26 часов. Эффективность использования рабочего времени возросло до 63%, а производительность выросла более чем в два раза с 3 тн/час до 7 тн/час, был снижен расход природного газа на 10% для выпуска 1 т медной катанки, также был увеличен коэффициент использования рафинировочной отражательной печи для получения катанки из меди примерно в 2,2 раза, что подтверждает заявленный технический результат.The additionally loaded volume of copper during casting and rolling is 120 tons. Thus, during one smelting, a total of 200 tons of homogeneous charge were loaded and smelted into the fire refining furnace with a capacity of 80 tons. The preparation of production between smeltings was 0.5 hours. The total smelting time was on average 26 hours. The efficiency of using working time increased to 63%, and the productivity increased more than twofold from 3 tons/hour to 7 tons/hour, the consumption of natural gas was reduced by 10% for the production of 1 ton of copper rod, and the utilization rate of the refining reverberatory furnace for obtaining copper rod was increased by approximately 2.2 times, which confirms the declared technical result.
Также была проведена оценка по среднему количеству выпущенной медной катанки за один месяц и год производства (на аналогичном оборудовании):An assessment was also made of the average amount of copper rod produced per month and year of production (on similar equipment):
Первый способ по технологии испанской компании La Farga Lacambra - среднее количество выпущенной медной катанки за один месяц / год составил - 2650 тн/25800 тн.The first method, using the technology of the Spanish company La Farga Lacambra, produced an average amount of copper rod per month/year of 2650 tons/25800 tons.
Заявленный способ - среднее количество выпущенной медной катанки за один месяц / год составил - 4815 тн/55375 тн.The declared method - the average amount of copper rod produced per month/year was 4815 tons/55375 tons.
Claims (21)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2833062C1 RU2833062C1 (en) | 2025-01-14 |
| RU2833062C9 true RU2833062C9 (en) | 2025-05-12 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010234442A (en) * | 2009-03-10 | 2010-10-21 | Hitachi Cable Ltd | Manufacturing method of copper rough drawing wire having low semi-softening temperature, manufacturing method of copper wire, and copper wire |
| RU2458758C2 (en) * | 2010-02-19 | 2012-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Реверс-Импэкс" | Method of continuous horizontal casting of copper |
| RU2637454C1 (en) * | 2013-12-23 | 2017-12-04 | Виктор Викторович Шигин | Method of combined casting and rolling of copper alloys of copper scrap |
| RU2809878C1 (en) * | 2023-06-23 | 2023-12-19 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛКАТ" | Method for manufacturing contact wire from copper alloy |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010234442A (en) * | 2009-03-10 | 2010-10-21 | Hitachi Cable Ltd | Manufacturing method of copper rough drawing wire having low semi-softening temperature, manufacturing method of copper wire, and copper wire |
| RU2458758C2 (en) * | 2010-02-19 | 2012-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Реверс-Импэкс" | Method of continuous horizontal casting of copper |
| RU2637454C1 (en) * | 2013-12-23 | 2017-12-04 | Виктор Викторович Шигин | Method of combined casting and rolling of copper alloys of copper scrap |
| RU2809878C1 (en) * | 2023-06-23 | 2023-12-19 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛКАТ" | Method for manufacturing contact wire from copper alloy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109112319B (en) | Slag for nuclear-grade stainless steel electroslag remelting and method for electroslag remelting by using slag | |
| CN102453813B (en) | Welding assembly and manufacture method thereof | |
| CN102021444B (en) | High-conductive heat-resistant aluminium alloy conductor and preparation method thereof | |
| WO2007139213A1 (en) | Process for manufacturing copper alloy wire rod and copper alloy wire rod | |
| CN115323216B (en) | High-performance copper alloy strip and preparation method thereof | |
| KR20120066671A (en) | Copper alloy with high strength and high electrical conductivity | |
| CN100462455C (en) | Method for smelting pure copper or high-copper alloy raw material | |
| CN102543248B (en) | The manufacture method of the dilute copper alloy material of dilute copper alloy material and hydrogen embrittlement resistance excellence | |
| CN112725634A (en) | Production process method of low-oxygen large-tonnage oxygen-free copper ingot | |
| JP2006274383A (en) | Copper material manufacturing method and copper material | |
| CN106350696B (en) | Copper alloy material and manufacturing method thereof | |
| RU2833062C9 (en) | Method of producing wire rod from copper raw material | |
| RU2833062C1 (en) | Method of producing wire rod from copper raw material | |
| JP2012087376A (en) | Recycling method of copper scrap material | |
| CN109957677A (en) | A kind of Cu-Cr-Ag alloy wire and its preparation processing method | |
| CN113930617B (en) | Recovery method of GH5188 cobalt-based superalloy return material | |
| JP6756348B2 (en) | Copper rolled plate and parts for electronic and electrical equipment | |
| CN117587234A (en) | Continuous recovery method for aluminum-lithium alloy waste | |
| RU2688103C1 (en) | Method of continuous cast copper billet manufacturing for electrotechnical purposes and technological complex for its implementation | |
| CN110846515A (en) | Preparation method of nickel-based alloy 690 with ultralow gas content | |
| US4521455A (en) | Process and equipment for the production of alloyed copper wire rod by continuous casting | |
| JPH04272147A (en) | Production of titanium | |
| CN113500170A (en) | Method for mixing and recycling silver tin oxide indium oxide waste and silver graphite waste | |
| JP2011153339A (en) | Copper alloy with high strength and high electrical conductivity | |
| CN113481393A (en) | Vanadium-chromium-titanium alloy and preparation method thereof |