专利名称：铜液新型精炼剂及制备方法
技术领域：
本发明属于冶金工业金属铜液精炼剂领域，特别是指金属铜的精炼剂成分及其制备方法。
目前，国内外在改善铜精炼质量方面不断进行研究，取得了一定进展。铜精炼时主要脱氢方法有氧化法去氢、惰性气体去氢和真空去氢，但是这些方法都存在着自身无法克服的弊病。氧化法去氢加重了后续脱氧的负担，惰性气体去氢脱氢速率较低，真空法去氢设备复杂，成本高。经国际联机检索资料介绍铜精炼时，目前主要脱氧方法有1)用磷脱氧；2)用锂脱氧；3)用镁脱氧；4)用硼脱氧；5)用CaB6脱氧。但它们都存在严重不足。磷是一种比较廉价的脱氧剂，但它显著降低铜的导电导热性；锂是一种强氧化剂，但其价格昂贵，且锂的化学性质活泼，不易存放和使用；镁也是一种强脱氧剂，但镁的脱氧产物MgO是一种高熔点的化合物，易滞留于铜液中，导致铜的夹杂缺陷；硼的脱氧产物为液态，易于去除，但脱氧的效果次于镁和锂；CaB6虽然脱氧效果良好，但它的比重小，回收率低，影响它的使用。
综上所述，目前世界上使用的铜的脱氢，脱氧精炼剂技术都不能完全满足高质量产品的需要，极大的影响了铜产品质量，特别是在高尖端技术领域迅速发展的今天，对高导电、高导热产品质量要求越来越高，因此提高纯铜精炼技术水平和铜冶金质量已成为当务之急。
本发明的目的就在于克服上述铜精炼剂的不足，设计出一种新的铜精炼剂及其制备方法，使那些无真空设备炼铜的厂家使用此精炼剂，同样可以生产出合格的高质量纯铜产品。
本发明铜液新型精炼剂是一种多元合金，它的化学组成百分比(重量百分比)为B＝1～5％；Mg＝1～5％；Re＝1～6％，余下为Cu。为使该精炼剂在铜液中的脱氧产物呈液态，以便于排除，在设计成分时，根据MgO-B2O3相图，使铜液精炼成分能保证脱氧反应生成物B2O3≥64％，MgO≤36％，其熔点T熔≤1170℃，密度D≤3.7g/cm3。铜液精炼时温度一般在1170℃～1200℃，铜的密度为8.69g/cm3，因此在铜液精炼温度下，该精炼剂脱氧反应产物为液态，其密度又大大小于铜液密度，故脱氧产物容易上浮、去除。
本发明的铜液新型精炼剂的制备方法是这样的。将30％的(重量百分比)块度＜3mm，含Mg10～20％的Cu-Mg合金，和20％(重量百分比)的块度＜3mm的B2O3或H2B4O7机械混均后，同50％(重量百分比)事先已在石墨坩锅内熔化好纯铜溶液，共同放入中频炉内，在1400～1600℃下进行还原反应，并配合搅拌，熔炼好后，保温10分钟，得到均匀的Cu-B-Mg合金液，将其温度控制在1400℃时，加入上述重量的1～6％Re再进行熔炼，然后浇注铸锭得到Cu-B-Mg-Re合金的铜的精炼剂。
本精炼剂对铜液具有良好的精炼效果。精炼时，将占铜液重量4％的本精炼剂加入剂到纯铜熔体中，用石墨棒稍许搅拌，然后取样，在测定仪上检测氢、氧、硫含量。检测结果表明杂质含量分别由精炼前的[O]0.0043％；[H]0.00019％；[S]0.0046％，降低到[O]0.0015％；[H]0.0001％；[S]0.0009％，精炼后铜中氧含量远小于无氧铜的标准(0.003％)。
经电子探针面扫描表明脱氧反应产物在铜液中滞留极少，这些极少量的脱氧产物在铜中呈球状，弥散分布。
本精炼剂对纯铜具有细化晶粒作用。经该精炼剂处理后，纯铜晶粒明显细化，加入3％的精炼剂，可使铜柱状晶平均长度减少4～5倍。
下面是本发明的一个实施例。
取30kg块度＜3mm含Mg17％的Cu-Mg合金，块度＜3mm的B2O320kg放在一起进行机械混合，将50kg纯铜放在石墨坩锅内熔化，待熔化好后将铜液和上面机械混合物共同放入中频炉内冶炼，使其炉温加热至1525℃下进行还原反应，在熔炼时不断进行搅拌，熔炼好后，保温10分钟，这时已得到均匀的Cu-B-Mg合金液，然后使炉温降至1400℃时，放入4kgRe于该炉中，经过熔炼搅拌，然后浇注成铸锭，得到Cu-B-Mg-Re铜的精炼剂。将此精炼剂拿到实验室化验，其化学组成为B＝2.8％，Mg＝2.5％，Re＝2.1％，Cu＝92.6％，合乎该精炼剂的设计成分范围。取电解铜板100kg进行对其进行精炼处理。首先将铜板在500℃下干燥2小时，然后放入中频炉内熔化，温度为1190℃，这时取样检测氢、氧、硫含量为[O]＝0.036％；[H]＝0.0001％；[S]＝0.0046％。然后用石墨粉覆盖铜液，保持20～30分钟，取样检测，其结果为[O]＝0.0043％；[H]＝0.007％；[S]＝0.0036％。这次检测后，加入本精炼剂4kg，用石墨棒稍许搅拌，经冶炼后取样检测，其结果为[O]＝0.001％；[H]＝0.0001％；[S]＝0.001％。
权利要求
1.一种铜液新型精炼剂，其特征是该精炼剂是一种多元合金，其化学组成(重量百分比)为B＝1～5％；Mg＝1～5％；Re＝1～6％，余下为Cu。
2.如权利要求1所述的一种铜液新型精炼剂，其特征是它的制备方法为，将30％的(重量百分比)块度＜3mm，含Mg10～20％的Cu-Mg合金，和20％(重量百分比)的块度＜3mm的B2O3或H2B4O7机械混均后，同50％(重量百分比)已在石墨坩锅内熔化好的纯铜溶液，共同放入中频炉内，在1400～1600℃下进行还原反应，并配合搅拌，熔炼好后，保温10分钟，得到均匀的Cu-B-Mg合金液，将其温度控制在1400℃时，加入上述重量的1～6％Re进行再熔炼，然后浇注铸锭得到Cu-R-Mg-Re合金的铜精炼剂。
全文摘要
本发明提供一种新型的纯铜精炼剂及制备方法。该精炼剂的化学组成百分比为(重量百分比)B＝1～5％；Mg＝1～5％；Re＝1～6％，余下为Cu。这种精炼剂脱氧能力强，脱硫能力强，并具有脱氢效果，其精炼产物易于排除，不污染铜液，该精炼剂对铜液还有细化精粒作用。制作该精炼剂的原料来源广，成本低，将其用于铜液的精炼，大大提高铜液的冶金质量，是目前纯铜精炼综合效果好的新型精炼剂。
文档编号C22B15/00GK1133347SQ9511017
公开日1996年10月16日 申请日期1995年4月12日 优先权日1995年4月12日
发明者曹忠孝, 赵红, 曹兴言, 王丹群 申请人:鞍山钢铁公司, 鞍山钢铁公司钢铁研究所