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CN1372497A - 用于清理氧化的热轧铜线的方法 - Google Patents

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Abstract

用于清理氧化的轧制铜线材的方法,该铜线在一连续工作的连续铸造设备中铸造以后,从一连接在该设备后面的轧机中出来,并在从轧机中出来时在其表面上有一氧化层,该方法的特征为,在650℃左右的温度下,使氧化的精轧线材通过一个或更多的还原区;在还原区中,采用稀的、含有碳氢化合物的水溶液作为还原液体;以及所进行的用于还原所存在的两种类型的氧化物的化学反应速度可通过用一个或更多的超声波源产生池中的紊流而加强。

Description

用于清理氧化的热轧铜线的方法
所属领域
本发明涉及一种用于清理氧化的热轧铜线(铜轧制线材)的方法，该铜线在一连续工作的连续铸造设备中铸造以后，从一连接在该设备后面的轧机中出来，且在从轧机中出来时在其表面上有一氧化层。
本发明特别涉及在铸造并轧制的线材被卷绕和/或受到拉丝处理以制造细丝之前对该线材的有控制的冷却和清理。
背景技术
在制造连续铸造的铜线时，离开铸造设备的坯料(strang)通常都立即热轧。由于线材暴露在大气中，它被氧化，在表面上产生氧化皮，该氧化皮为由CuO(红色)和Cu2O(黑色)组成的混合物。这些氧化物必须在线材受到拉丝处理，以制造可交易的铜丝产品之前去掉或复原转换成金属状态。为了防止拉丝工具等的过早磨损，去掉氧化皮也是必需的。
为了从以铜为基础制造的产品的表面上去掉氧化物，至今提出了各种方法。应当注意到，“铜”一词在本范围内也应当包括铜合金。几个推荐的用于去掉氧化皮的典型方法如下：
1.用机械去掉氧化皮，例如通过喷砂、刮削、刨削等，
2.通过酸(酸洗)去掉氧化皮，
3.用蒸汽或气体还原氧化皮，
4.通过使用乙醇—苯—水的混合物还原氧化皮。
在铜轧制线材的生产中，采用这样的工艺，即在其中进行酸洗，以去掉铜线的氧化皮，此时，在铸造的线材离开轧机以后，但是尚未到达卷绕设备之前，将线材浸在一稀释的酸的水溶液例如在硫酸中。就酸而言，为了维持最佳的操作条件，酸洗溶液必须不断更新，对此，要使用过的溶液经过一电解设备，以回收铜，此外，要定期供应新鲜的酸。
此方法的特征为高的投资费用和运行费用，这些费用是由这样的必要性得出的，即采用耐酸的材料，和避免与废酸的排放有关的生态问题。
在有关的文献中描述了另一种技术，其中，为了处理氧化铜线，采用了一种或更多种的气体或蒸汽，以作为还原剂。它示出，氧化皮可如此去掉，即将线材首先暴露在高温的还原气体或蒸汽中，并接着在线材暴露在大气中之前，直接在一冷却池中淬火。
虽然与酸洗相比，此气体还原似乎有某些优点，但是，在气体还原中也有一定的缺点。例如，认为对还原铜线合适的气体或蒸汽是易燃的、有毒的或两者兼有，因此要求特别操作，以便避免爆炸的危险或窒息的危险等等。此外，必须提供高温的无氧大气，这就要求特殊的密封。气体还原过程的另一缺点为，还原速度要比其中使液体与坯料接触的工艺小得多。
对于酸洗的溶液，可采用由乙醇、酮或胺类化合物组成的水溶液，它们可用于还原上述氧化物。
但是，所达到的按冷却的最终产品的残余氧化层测量的表面品质如此程度地与所用的试剂、产品通过速度和反应速度有关，以致还原生产线远远不能达到酸洗的值。
从铁加工的领域知道有一种用于强化清理过程的技术，在该处，通过使用电解电池或超声波源而加速酸洗过程(也就是疏松并使氧化物进入溶液中)。还知道一种工艺，其中，只有通过超声波源引起的气蚀作用产生脂肪、乳化液等的机械清理过程。
例如从US-PS 5409594知道，纵向延伸的金属物体例如线材的表面用超声波清理，此时，线材通过充满清理溶液的池被输送，在池中，有两个超声波转换器。通过超声波转换器产生的高频超声波产生压力冲击，氧化皮于是通过该冲击从线材上松脱。
在按照EP 0518850 A1的方法中，进行金属带材的电解酸洗，其中，依次设置两个充满水溶性电解液的容器，并在第一容器中进行阴极处理，在第二容器中进行阳极处理。
由于用于铜线材轧制工业的方法的通过乙醇酸洗或还原的特征为高的投资费用/处理费用或不满意的表面品质，另一方面，拉拔企业的不断自动化和拉拔技术进一步朝多路拉拔机发展，对铜的中间产品的表面品质提出越来越高的要求，因此，需要有一个更强化的、更有效的清理方法。
发明概述
本发明以这样的任务为基础，即提供一种方法，用该方法，铜线材的氧化的表面层可以用特别简单和有利的方法去掉，而不必采用酸的溶液。
按照本发明，此任务用一用于清理氧化的轧制铜线材的方法解决，该线材在一连续工作的连续铸造设备中铸造以后，从一连接在该设备的后面的轧机中出来，并在从轧机中出来时在其表面上有一氧化层，由此，轧制坯料首先已经在热轧过程中被乳化剂湿润，该乳化剂混合有包含碳氢化合物的还原剂，以便至少预防热的轧制坯料在轧制过程中氧化。接着，在650℃左右的温度下，使氧化的精轧线材通过一个或更多的还原区，此时，在还原区中，采用稀的、含有碳氢化合物的水溶液作为还原液体。
此时，去氧化皮段中所用的还原液体的量限定为用于去氧化皮段和冷却段的液体的总循环量的10％～35％左右。
由此，使氧化的轧制线材与冷的、非酸性的液态还原剂接触，就可使线材的氧化层转变为金属。
非酸性的液态还原剂连续地再循环、冷却，并保持再循环的还原剂的PH值和化学成分不变。
所进行的用于还原所存在的两种类型的氧化物的化学反应速度可通过用一个或更多的超声波源产生池中的紊流而加强，以致不仅改进了表面品质，而且还减小了还原区的长度。
在一个或更多的相连的冷却段中，用大量的还原液体强烈地进行轧制的线材的冷却，并且在用蜡对氧化的线材进行涂层以防重新氧化之前，用机械的和靠压缩空气作用的剥皮机(Abstreifer)进行线材的干燥。
优选的结构由从属权利要求中得出。
与钢或铁的产品的去氧化皮相比，热轧铜线材的去氧化皮的特点是由于铜表面上的氧化层的结构、它在表面上的不同的粘附以及它与酸或还原剂的反应能力。在Horace Pops教授和Daniel R.Hennessy教授的论文“表面氧化物的作用及其在铜线工业中的测量”(Essex Group Incl，United Technology Corp.MetalsLaboratory)深入地描述了这一疑难问题。
用碳氢化合物还原氧化层在形成液态的反应产物下进行，例如
由此显然可以看出，对快速终止此反应起决定性的是连续送入新鲜的还原剂或从铜线材的界面上排出反应产品。据此，通过超声波源通过边界附近的层与残余的介质的强烈混合的活化作用，在线材周围的液体层流的层状结构被破坏成为去氧化皮段的转变中有着决定性的意义。
在按照本发明的方法时，这可以通过用超声波转换器产生的酸洗介质的紊流达到，此时，该紊流在20-3000kHz的频率范围中工作。
附图的简要说明
下面根据在图中示出的设备说明按照本发明的方法。
图中：
图1在上部示出设备的示意侧视图，
图2示出设备的俯视图，
图3示出设备的冷却段，
图4示出设备的冷却段的细节。
实施例说明
在图1中用2代表熔炼竖炉。在其前面连有一加料装置，用该装置向炉子送入炉料。加料与熔炼的监视在外面从炉子的主观察台3上进行。
离开熔炼竖炉的熔液经过一保持炉4到达一双带铸造机5，在该处，铸造过程的监视与控制在控制台6上进行。接在铸造机后面的是一传动装置7、一摆动飞剪8和一铣边机9。用10代表轧机，用11代表冷却段和去氧化皮段，它们在其余的图中详细说明。在设备的末端有一线圈敷设器12、成环室13和一卷材滑车14。为了移动卷材，采用一吊车15。此外，在附图中示出一具有自动的乳化剂过滤器的乳化剂设备16、一清洁剂循环设备17、一油循环设备18、用于铸造机的冷却水池19、液压设备20、具有变压器室23的电气设备21，最后还有车间24。
在图2中放大表示出冷却段11。沿着冷却段逐个地设有机械剥皮机24、冷却管25、冷却喷嘴26和空气剥皮机27。
图3-再次放大地—示出布置在机械剥皮机24与冷却喷嘴26之间的超声波转换器28，用该转换器使冷却段11中的还原液体强烈地运动。

Claims (8)

1.用于清理氧化的轧制铜线材的方法，该线材在一连续工作的连续铸造设备中铸造以后，从一连接在该设备后面的轧机中出来，并在从轧机中出来时在其表面上有一氧化层，其特征为，
a)轧制坯料已经在热轧过程中被乳化剂湿润，该乳化剂混合有包含碳氢化合物的还原剂，
b)在650℃左右的温度下，使氧化的精轧线材通过一个或更多的还原区，
c)在还原区中，采用稀的、含有碳氢化合物的水溶液作为还原液体，
d)去氧化皮段中所用的还原液体的量限定为用于去氧化皮段和冷却段的液体的总循环量的10％至35％左右，
e)非酸性的液态还原剂连续地再循环、冷却，并保持再循环的还原剂的PH值和化学成分不变，
f)所进行的用于还原所存在的两种类型的氧化物的化学反应速度可通过用一个或更多的超声波源产生池中的紊流而加强，
g)在一个或更多的相连的冷却段中，用大量的还原液体强烈地进行轧制的线材的冷却，以及
h)在用蜡对氧化的线材进行涂层以防重新氧化之前，用机械的和靠压缩空气作用的剥皮机进行线材的干燥。
2.如权利要求1的方法，其特征为，采用一个或更多的在20-100kHz的频率范围中工作的超声波源，以用于去氧化皮段中的化学和物理过程的强化。
3.如权利要求1的方法，其特征为，采用一个或更多的在100-500kHz的频率范围中工作的超声波源，以用于去氧化皮段中的化学和物理过程的强化。
4.如权利要求1的方法，其特征为，采用一个或更多的在500-3000kHz的频率范围中工作的超声波源，以用于去氧化皮段中的化学和物理过程的强化。
5.如前述权利要求的任一项的方法，其特征为，还在冷却段中采用一个或更多的超声波源，以用于活化或强化冷却过程。
6.如权利要求1的方法，其特征为，在a)中，用水—油—乙醇的混合物作为乳化剂。
7.如权利要求1的方法，其特征为，采用异丙基乙醇作为含碳氢化合物的还原剂。
8.如权利要求1的方法，其特征为，采用乙醇作为含碳的还原剂。
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