采用稀土联合脱氧的连铸连轧制备无氧铜的方法及其产品与装置

本发明涉及有色金属加工，尤其涉及一种采用稀土联合脱氧的连铸连轧制备无氧铜的方法及其产品与装置。

背景技术：

1、无氧铜（含氧量≤20ppm）因其优异的导电性、导热性和加工性能，在电子、电工、通信等领域具有广泛应用。传统上，无氧铜主要采用上引连铸工艺生产，以高纯阴极铜为原料。该方法产品质量稳定，但存在生产成本高、生产效率低、难以大规模连续化生产的问题。

2、另一方面，连铸连轧工艺因其高效、节能的特点，已成为铜杆生产的主流技术。然而，传统连铸连轧工艺因铜液在熔炼、保温和浇铸过程中与空气接触，容易吸氧，通常只能生产含氧量200-400ppm的低氧铜杆，难以达到无氧铜标准。

3、现有技术中已有采用紫杂铜精炼法生产无氧铜杆的尝试，但存在以下不足：（1）脱氧工艺依赖插木还原，操作复杂且效率低；（2）缺乏系统性的设备防氧化设计，产品质量稳定性差；（3）未实现稀土脱氧与连铸连轧工艺的深度集成。

4、因此，开发一种能够利用连铸连轧工艺高效生产高品质无氧铜的方法，特别是能够以紫杂铜为原料的低成本技术方案，具有重要的工业价值。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种采用稀土联合脱氧的连铸连轧制备无氧铜的方法及其产品与装置，通过稀土深度脱氧技术与连铸连轧工艺的有机集成，结合系统性的设备防氧化改进，实现以紫杂铜为原料高效生产含氧量≤20ppm的无氧铜产品。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、第一方面，本发明提供一种采用稀土联合脱氧的连铸连轧制备无氧铜的方法，包括以下步骤：

4、a) 将紫杂铜原料熔化后进行氧化精炼；

5、b) 对步骤a)所得铜液进行还原精炼；

6、c) 向步骤b)所得铜液中加入含稀土的复合脱氧剂进行联合脱氧；

7、d) 将步骤c)所得铜液在保护气氛下进行连铸连轧，得到无氧铜产品。

8、进一步的，步骤a)所述氧化精炼为多级氧化精炼，依次包括焦炭精炼、石英精炼和石灰精炼。

9、进一步的，步骤c)所述复合脱氧剂按重量百分比计包含：稀土元素60%~80%、氧化锂5%~15%、磷灰石5%~15%、萤石5%~10%；所述稀土元素为镧、铈中的至少一种。

10、进一步的，步骤c)中所述复合脱氧剂的添加量为铜液重量的0.01%~0.10%。

11、进一步的，所述复合脱氧剂的添加量为铜液重量的0.03%~0.06%。

12、进一步的，步骤c)中所述联合脱氧的温度为1150℃~1170℃，保温时间为10~20分钟。

13、第二方面，本发明提供一种用于如上中任一项所述方法的连铸连轧生产装置，包括顺序连接的熔炼炉、流槽、水平连铸机和行星轧机；

14、所述熔炼炉设有密封盖体和保护气氛输入口；

15、所述熔炼炉与所述流槽的连接处设有气锁式稀土投料装置；

16、所述流槽为密闭式结构，内部设有旋转除气装置；

17、所述行星轧机的入口处设有密封罩。

18、进一步的，所述气锁式稀土投料装置包括投料仓、上闸板阀、下闸板阀和投料管，所述投料管的末端延伸至铜液液面以下。

19、进一步的，所述密闭式流槽的内衬材料为镁铝尖晶石质耐火材料或锆质耐火材料；所述水平连铸机的结晶器冷却水道呈螺旋式分布，结晶器有效长度为500~800mm。

20、第三方面，本发明提供一种采用如上任一项所述方法制备的无氧铜产品，所述无氧铜产品的含氧量≤20ppm，导电率≥100% iacs。

21、综上所述，本发明的有益效果为：

22、本发明的采用稀土联合脱氧的连铸连轧制备无氧铜的方法及其产品与装置，通过稀土深度脱氧技术与连铸连轧工艺的有机集成，结合系统性的设备防氧化改进，实现以紫杂铜为原料高效生产含氧量≤20ppm的无氧铜产品，具体包括：

23、（1）首次将稀土深度脱氧技术与连铸连轧工艺系统集成，打破了“连铸连轧只能生产低氧铜杆”的技术偏见，实现了无氧铜的高效短流程生产；

24、（2）稀土联合脱氧可将铜液含氧量降至15-20ppm，达到甚至优于国家标准tu2级无氧铜要求（≤20ppm）；同时，残留的微量稀土可细化晶粒、提高材料延展性和抗拉强度；

25、（3）本发明可直接使用紫杂铜为原料，无需依赖高纯阴极铜，原料成本较传统上引连铸工艺降低20-30%；

26、（4）连铸连轧的连续化生产方式较上引连铸+后续加工的传统路线，生产效率提升50%以上，设备投入减少；

27、（5）系统性的设备防氧化设计确保了从熔炼到轧制全流程的氧含量控制，产品质量稳定可靠。

1.一种采用稀土联合脱氧的连铸连轧制备无氧铜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a)所述氧化精炼为多级氧化精炼，依次包括焦炭精炼、石英精炼和石灰精炼。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤c)所述复合脱氧剂按重量百分比计包含：稀土元素60%~80%、氧化锂5%~15%、磷灰石5%~15%、萤石5%~10%；所述稀土元素为镧、铈中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤c)中所述复合脱氧剂的添加量为铜液重量的0.01%~0.10%。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述复合脱氧剂的添加量为铜液重量的0.03%~0.06%。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤c)中所述联合脱氧的温度为1150℃~1170℃，保温时间为10~20分钟。

7.一种用于如权利要求1~6中任一项所述方法的连铸连轧生产装置，其特征在于，包括顺序连接的熔炼炉、流槽、水平连铸机和行星轧机；

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述气锁式稀土投料装置包括投料仓、上闸板阀、下闸板阀和投料管，所述投料管的末端延伸至铜液液面以下。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述密闭式流槽的内衬材料为镁铝尖晶石质耐火材料或锆质耐火材料；所述水平连铸机的结晶器冷却水道呈螺旋式分布，结晶器有效长度为500~800mm。

10.一种采用如权利要求1~6中任一项所述方法制备的无氧铜产品，其特征在于：所述无氧铜产品的含氧量≤20ppm，导电率≥100% iacs。