ИТС 3-2019 Производство меди

     2.4.3 Производство катанки

Катанку изготовляют из электролитических медных катодов высокой степени очистки, что позволяет минимизировать содержание примесей, влияющих на электропроводимость, отжиг и красноломкость. Особое внимание уделяется контролю параметров плавки в печи для минимизации абсорбции кислорода металлом. Ниже приведено краткое описание используемых при производстве катанки процессов [34].

2.4.3.1 Процесс Southwire

Медные катоды и лом рафинированной меди плавят в шахтных печах. Скорость плавки достигает 60 т/ч. Примерная схема процесса Southwire приведена на рисунке 2.4.

Сырье плавят в печи с радиально расположенными горелками, работающими на природном газе, пропане или аналогичном газе. Параметры сжигания топлива строго контролируются для поддержания слабо восстановительной атмосферы (менее 0,5%-1,5% или ) в местах контакта газа с медью для уменьшения содержания кислорода в меди. Это достигается за счет независимого контроля соотношения топливо/воздух для каждой горелки путем контроля содержания и в топочном газе каждой горелки.

Отходящие из печи газы охлаждаются и, если это целесообразно, очищаются от пыли промышленными фильтрами. Если в газах наблюдается высокая концентрация , то для снижения содержания используют дожигание.

Медный расплав выпускают из нижней части шахтной печи по желобу в поворотный цилиндрический миксер. Миксер оснащен горелкой, работающей на природном газе или аналогичном топливе, и служит в качестве резервуара, обеспечивающего постоянный поток металла на литье и, при необходимости, для корректировки температуры и металлургической обработки металла. Горелки на природном газе служат для поддержания температуры расплавленной меди и восстановительной атмосферы в миксере и желобах.

Рисунок 2.4 - Примерная схема процесса Southwire [26]

Расплавленная медь при контроле скорости потока подается из миксера через желоб в литейную машину. Водоохлаждаемая стальная лента поверх полусферы литейного колеса образует литейную полость, внутри которой расплавленная медь затвердевает, образуя литейную заготовку трапециевидного сечения размером с площадью от 2100 до 8300 мм. Для формирования гладкой поверхности литейного колеса и стальной ленты используется сжигание смеси воздуха с ацетиленом. После выпрямления и обработки литейная заготовка подается через трайб-аппарат в прокатный стан, включающий черновые и чистовые клети. В конце прокатного стана заготовка приобретает свой окончательный диаметр. В качестве смазки роликов используют эмульсию на минеральном масле или синтетический водный раствор [33].

2.4.3.2 Процесс Contirod

Медь плавят в шахтной печи, описанной выше. Расплавленная медь из печи через желоб с гидравлическими затворами поступает в поворотный миксер, нагреваемый газом. Затем медь поступает через наливную воронку, которая автоматически регулирует скорость подачи металла в литейную машину [34]. Примерная схема процесса Contirod приведена на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Примерная схема процесса Contirod [26]

В данном процессе применяют двухленточную литейную машину Hazelett [26], [33]. Две ленты охлаждаются непрерывной водяной пленкой, которая движется с высокой скоростью по всей длине поверхности лент. Боковые блоки автоматически охлаждаются в специально сконструированной камере, расположенной на пути обратного хода кристаллизатора. В зависимости от размера линии площадь сечения образующейся заготовки может составлять от 5000 до 9100 мм, а производительность литейной машины - от 25 до 50 т в час. Заготовка прямоугольного сечения охлаждается, с нее удаляется облой, и затем она поступает в прокатный стан с черновыми и чистовыми клетьми, аналогичный стану Southwire за исключением первого чернового блока. В качестве смазки роликов прокатного стана используют эмульсию на минеральном масле или синтетический водный раствор.

2.4.3.3 Процессы Properzi и Secor

Непрерывные процессы Properzi и Secor аналогичны процессу Southwire (см. 2.4.3.1); основное отличие заключается в геометрии литья [34]. Параметры, описанные для процесса Southwire, также характерны и для этих двух технологий производства медной катанки.

2.4.3.4 Процесс восходящего литья

Медь плавят в индукционной печи канального типа. Расплав порциями поступает в индукционный миксер. При небольшом объеме производства достаточно использовать одну комбинированную плавильно-раздаточную печь [34].

Тянуще-правильная машина расположена над миксером. Водоохлаждаемые графитовые фильеры-охладители погружены на определенную глубину в расплав, и расплавленная медь непрерывно затягивается в фильеры, где она затвердевает и втягивается в трайб-аппарат. Затвердевшая катанка поднимается вверх с помощью трайб-аппарата.

2.4.3.5 Процесс вытягивания из расплава на затравке

Предварительно нагретое сырье загружают в индукционную печь канального типа. Расплавленная медь поступает в миксер и тигель, который соединен с миксером. Затравка диаметром 12,5 см вытягивается через входную фильеру в основании тигля. Протягивание затравки через расплав и контроль окончательного диаметра верхней фильерой формирует диаметр. Литейная заготовка проходит через ролики, регулирующие натяжение, на трехэтапный прокатный стан для изготовления катанки диаметром 8,0 и 12,5 мм [34].