銅液新型精煉劑及製備方法

2023-05-25 14:51:11 2

專利名稱：銅液新型精煉劑及製備方法
技術領域：
本發明屬於冶金工業金屬銅液精煉劑領域，特別是指金屬銅的精煉劑成分及其製備方法。
目前，國內外在改善銅精煉質量方面不斷進行研究，取得了一定進展。銅精煉時主要脫氫方法有氧化法去氫、惰性氣體去氫和真空去氫，但是這些方法都存在著自身無法克服的弊病。氧化法去氫加重了後續脫氧的負擔，惰性氣體去氫脫氫速率較低，真空法去氫設備複雜，成本高。經國際聯機檢索資料介紹銅精煉時，目前主要脫氧方法有1)用磷脫氧；2)用鋰脫氧；3)用鎂脫氧；4)用硼脫氧；5)用CaB6脫氧。但它們都存在嚴重不足。磷是一種比較廉價的脫氧劑，但它顯著降低銅的導電導熱性；鋰是一種強氧化劑，但其價格昂貴，且鋰的化學性質活潑，不易存放和使用；鎂也是一種強脫氧劑，但鎂的脫氧產物MgO是一種高熔點的化合物，易滯留於銅液中，導致銅的夾雜缺陷；硼的脫氧產物為液態，易於去除，但脫氧的效果次於鎂和鋰；CaB6雖然脫氧效果良好，但它的比重小，回收率低，影響它的使用。
綜上所述，目前世界上使用的銅的脫氫，脫氧精煉劑技術都不能完全滿足高質量產品的需要，極大的影響了銅產品質量，特別是在高尖端技術領域迅速發展的今天，對高導電、高導熱產品質量要求越來越高，因此提高純銅精煉技術水平和銅冶金質量已成為當務之急。
本發明的目的就在於克服上述銅精煉劑的不足，設計出一種新的銅精煉劑及其製備方法，使那些無真空設備煉銅的廠家使用此精煉劑，同樣可以生產出合格的高質量純銅產品。
本發明銅液新型精煉劑是一種多元合金，它的化學組成百分比(重量百分比)為B＝1～5％；Mg＝1～5％；Re＝1～6％，餘下為Cu。為使該精煉劑在銅液中的脫氧產物呈液態，以便於排除，在設計成分時，根據MgO-B2O3相圖，使銅液精煉成分能保證脫氧反應生成物B2O3≥64％，MgO≤36％，其熔點T熔≤1170℃，密度D≤3.7g/cm3。銅液精煉時溫度一般在1170℃～1200℃，銅的密度為8.69g/cm3，因此在銅液精煉溫度下，該精煉劑脫氧反應產物為液態，其密度又大大小於銅液密度，故脫氧產物容易上浮、去除。
本發明的銅液新型精煉劑的製備方法是這樣的。將30％的(重量百分比)塊度＜3mm，含Mg10～20％的Cu-Mg合金，和20％(重量百分比)的塊度＜3mm的B2O3或H2B4O7機械混均後，同50％(重量百分比)事先已在石墨坩鍋內熔化好純銅溶液，共同放入中頻爐內，在1400～1600℃下進行還原反應，並配合攪拌，熔煉好後，保溫10分鐘，得到均勻的Cu-B-Mg合金液，將其溫度控制在1400℃時，加入上述重量的1～6％Re再進行熔煉，然後澆注鑄錠得到Cu-B-Mg-Re合金的銅的精煉劑。
本精煉劑對銅液具有良好的精煉效果。精煉時，將佔銅液重量4％的本精煉劑加入劑到純銅熔體中，用石墨棒稍許攪拌，然後取樣，在測定儀上檢測氫、氧、硫含量。檢測結果表明雜質含量分別由精煉前的[O]0.0043％；[H]0.00019％；[S]0.0046％，降低到[O]0.0015％；[H]0.0001％；[S]0.0009％，精煉後銅中氧含量遠小於無氧銅的標準(0.003％)。
經電子探針面掃描表明脫氧反應產物在銅液中滯留極少，這些極少量的脫氧產物在銅中呈球狀，彌散分布。
本精煉劑對純銅具有細化晶粒作用。經該精煉劑處理後，純銅晶粒明顯細化，加入3％的精煉劑，可使銅柱狀晶平均長度減少4～5倍。
下面是本發明的一個實施例。
取30kg塊度＜3mm含Mg17％的Cu-Mg合金，塊度＜3mm的B2O320kg放在一起進行機械混合，將50kg純銅放在石墨坩鍋內熔化，待熔化好後將銅液和上面機械混合物共同放入中頻爐內冶煉，使其爐溫加熱至1525℃下進行還原反應，在熔煉時不斷進行攪拌，熔煉好後，保溫10分鐘，這時已得到均勻的Cu-B-Mg合金液，然後使爐溫降至1400℃時，放入4kgRe於該爐中，經過熔煉攪拌，然後澆注成鑄錠，得到Cu-B-Mg-Re銅的精煉劑。將此精煉劑拿到實驗室化驗，其化學組成為B＝2.8％，Mg＝2.5％，Re＝2.1％，Cu＝92.6％，合乎該精煉劑的設計成分範圍。取電解銅板100kg進行對其進行精煉處理。首先將銅板在500℃下乾燥2小時，然後放入中頻爐內熔化，溫度為1190℃，這時取樣檢測氫、氧、硫含量為[O]＝0.036％；[H]＝0.0001％；[S]＝0.0046％。然後用石墨粉覆蓋銅液，保持20～30分鐘，取樣檢測，其結果為[O]＝0.0043％；[H]＝0.007％；[S]＝0.0036％。這次檢測後，加入本精煉劑4kg，用石墨棒稍許攪拌，經冶煉後取樣檢測，其結果為[O]＝0.001％；[H]＝0.0001％；[S]＝0.001％。
權利要求
1.一種銅液新型精煉劑，其特徵是該精煉劑是一種多元合金，其化學組成(重量百分比)為B＝1～5％；Mg＝1～5％；Re＝1～6％，餘下為Cu。
2.如權利要求1所述的一種銅液新型精煉劑，其特徵是它的製備方法為，將30％的(重量百分比)塊度＜3mm，含Mg10～20％的Cu-Mg合金，和20％(重量百分比)的塊度＜3mm的B2O3或H2B4O7機械混均後，同50％(重量百分比)已在石墨坩鍋內熔化好的純銅溶液，共同放入中頻爐內，在1400～1600℃下進行還原反應，並配合攪拌，熔煉好後，保溫10分鐘，得到均勻的Cu-B-Mg合金液，將其溫度控制在1400℃時，加入上述重量的1～6％Re進行再熔煉，然後澆注鑄錠得到Cu-R-Mg-Re合金的銅精煉劑。
全文摘要
本發明提供一種新型的純銅精煉劑及製備方法。該精煉劑的化學組成百分比為(重量百分比)B＝1～5％；Mg＝1～5％；Re＝1～6％，餘下為Cu。這種精煉劑脫氧能力強，脫硫能力強，並具有脫氫效果，其精煉產物易於排除，不汙染銅液，該精煉劑對銅液還有細化精粒作用。製作該精煉劑的原料來源廣，成本低，將其用於銅液的精煉，大大提高銅液的冶金質量，是目前純銅精煉綜合效果好的新型精煉劑。
文檔編號C22B15/00GK1133347SQ9511017
公開日1996年10月16日 申請日期1995年4月12日 優先權日1995年4月12日
發明者曹忠孝, 趙紅, 曹興言, 王丹群 申請人:鞍山鋼鐵公司, 鞍山鋼鐵公司鋼鐵研究所