利用紫铜废料研发设计光亮铜棒时,精炼阶段需要实施氧化还原操作。氧化阶段,通过吹氧管向铜液中吹入高压氧气,氧气可以与原料中的杂质元素产生反应,生成的氧化物可以通过烟气或造渣排出,氧化操作可以去除部分杂质;还原阶段,将天然气吹入铜液中,此中甲烷可以与高温铜液中的氧化铜反应,将氧化铜还原成单质铜。
当前工业上经常用的吹氧管为低压流体输送用焊接钢管,材质为Q235碳素结构钢,规格为DN25*3.25*6000mm。吹氧管总长6m,壁厚3.25mm,深入熔铜约2m长,会有着一定角度弯曲,并涂抹上一层20mm厚的耐火泥。使用的时候,吹氧管的一端连接气体软管,另一端插入铜液。
现在使用的吹氧管稍微有缺点:
1.在氧化和还原操作流程中,需要一直移动吹氧管,以调整气体插入铜液的地址、深度和角度。吹氧管会无限抖动,耐火泥偶尔脱落,带入铜液,凝固时形成夹渣。夹渣欠缺会引发铜棒在后续工艺拉丝流程中断裂。
2.因铜液的温度在1100-1250℃较高,在吹氧管的使用进程中,一点钢材会熔化,特别是耐火泥脱落后,会引发铜液中的铁含有量超标,直接影响整个炉的产品的质量。
3.气体仅能从吹氧管的单一方向排出,不可能确保整个炉内的铜液与氧气或天然气均匀接触。在实际操作中,吹氧管的插入深度和角度需要手动调整。
4.当气体深入铜液里面,从单一方向排出时,都会有大量气泡翻滚,造成铜液飞溅,在同一时间铜液表面的浮渣会卷入铜液中,破坏熔体质量。
5.耐火泥的流失、吹氧管的快速氧化和部分熔化会引起吹氧管的大量消耗。
6.每根吹氧管在使用前全都需要弯曲并用耐火泥包裹,在氧化还原操作进程中需要一直调整吹氧管的深度和角度,时常更换吹氧管,会普遍增长工人的劳动强度,导致研发生产功率等级低。
为了非标加工,弯曲段和直管段一体成型,球头段与直管段焊接。为了节俭成本,输入管采用Q235钢。为了确保特别好密封性能,避免气体泄漏,输入管通过螺纹与弯曲段可拆卸连接。
与现有技术相比,该方法具备如下优点:
1.输入管和输出管的可拆卸分体结构取代了原来的一体结构。当吹氧管需要更换时,只可更换插入铜液的输出段,没有必要更换整个吹氧管,环比减少了制作成本。
2.输出管的末端设置有球头段,利用球头段上均匀设置的排气孔将空气从铜液中向基本上每个方向均匀吹出,使气体均匀分散在铜液中,不只确保了氧化还原操作的均匀性,环比了人工调节吹氧管插入深度和角度的操作量,除此另外不会导致大气泡,避免了铜液的飞溅和操作进程中浮渣的卷入。
3.输出管由钛合金制成。与Q235钢相比,钛合金材料具备着更高的熔点和强度,比较好的耐腐蚀性、耐热性和抗氧化性。从此,输出管直接可以在铜液中稳定使用,很难缘于铜液温度高而氧化熔化过快。既不可能破坏熔体的化学成分,又可以延长吹氧管的使用年限,环比减少吹氧管的消耗,降低更换次数。
4.当输出管插入铜液中使用的时候,没有必要事先在外层包裹耐火泥,避免了耐火泥掉落造成的产品夹渣弊端。