一种长使用寿命阳极铜浇铸模具的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种长使用寿命阳极铜浇铸模具的制备方法，包括如下步骤：S1、将阳极铜熔炼成铜水；S2、倒炉前，在铜水包的底部放置块状混合稀土，所述块状混合稀土中，稀土元素的质量含量≥98％，其中，La的质量含量≥30％，Ce的质量含量≥30％；S3、将铜水倒炉至铜水包中，倒炉温度1140

【技术实现步骤摘要】
一种长使用寿命阳极铜浇铸模具的制备方法


[0001]本专利技术涉及阳极铜浇铸
，具体涉及一种长使用寿命阳极铜浇铸模具的制备方法。

技术介绍

[0002]国内火法炼铜流程中的阳极铜浇铸通常采用圆盘浇铸机，使用的模具大致分为钢模、阴极铜压铸铜模、阳极铜浇铸铜模。钢模性能稳定，但是导热性相对较差，且失效后修复和重铸的难度大。阴极铜压铸铜模表面平整，使用寿命长，但是阴极铜压铸成本高。而阳极铜浇铸铜模则具有设备简单、浇铸成本低、失效后回炉方便的优点，尽管其使用寿命偏短，却还是为大多数炼铜企业采用。若能提高阳极铜浇铸模具使用寿命，不仅可以降低回炉带来的加工成本，也能降低更换模具对生产效率的影响。因此，本专利技术在实用性和经济性方面均具有重要意义。
[0003]由于模具装配至圆盘浇铸机后需反复承受热循环作用，因此往往在使用过程中会出现裂纹导致模具失效。相关分析表明，热应力所造成裂纹主要沿晶界网状分布，其对应微观机理为：1.阳极铜中的Pb、Bi等有害元素偏聚于晶界处形成低熔点化合物；2.常规铸造方法冷却强度较低，铸态晶粒较为粗大造成晶界处应力集中。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种长使用寿命阳极铜浇铸模具的制备方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种长使用寿命阳极铜浇铸模具的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1、将阳极铜熔炼成铜水；所使用的阳极铜中，Cu的质量含量为98.0
‑
99.4％，其余为杂质；
[0008]S2、倒炉前，在铜水包的底部放置块状混合稀土，所述块状混合稀土中，稀土元素的质量含量≥98％，其中，La的质量含量≥30％，Ce的质量含量≥30％；加入的块状混合稀土的重量占铜水重量的0.05
‑
1％；
[0009]S3、将铜水倒炉至铜水包中，倒炉温度1140
‑
1220℃，通过铜水的冲刷使稀土与铜水充分接触；浇铸前，令铜水在铜水包中停留时间≥5分钟；
[0010]S4、浇铸：将铜水包中的铜水倒入模具中；
[0011]S5、浇铸完成后，待铜水凝固立刻进行拆模得到阳极铜浇铸模具，并将阳极铜浇铸模具快速转运至冷却区域进行水冷直至阳极铜浇铸模具冷却至100℃以下。
[0012]进一步地，步骤S2中，块状混合稀土加入的重量占铜水重量的0.1
‑
0.5％。
[0013]进一步地，步骤S2中，每块块状混合稀土的质量为0.3
‑
2kg，并用铜箔进行包裹，铜箔厚度0.01
‑
0.1mm，包裹后挤出其中空气。
[0014]进一步地，步骤S4中，要避免铜水的表面浮渣进入模具。
[0015]更进一步地，步骤S4中，通过捞渣、设置挡板、调整倾倒角度中的一种或多种方式阻止铜水的表面浮渣进入模具。
[0016]进一步地，步骤S5中，冷却区域应设置在距离熔炼及浇铸区域20m以上的位置；水冷采用喷淋水冷。
[0017]进一步地，步骤S4中，在所述模具的内表面涂抹脱模剂。
[0018]进一步地，步骤S4中，所述模具为钢模。
[0019]进一步地，步骤S5中，使用叉车将得到的阳极铜浇铸模具转运至冷却区域，水冷方式采用喷淋水冷，冷却水流量≥15L/min。
[0020]本专利技术还提供一种利用上述制备方法制得的阳极铜浇铸模具。
[0021]本专利技术的有益效果在于：
[0022]1、熔体温度过高易导致吸气，且会导致凝固时间延长，铸造组织恶化，而过低可能导致提前凝固，因此本专利技术优化了熔体温度，使得凝固时间得到优化。
[0023]2、本专利技术通过添加混合稀土可实现多种稀土元素的效果，且价格明显低于纯稀土，并且进一步优化了稀土添加量，因为稀土添加量过少则除杂及细化晶粒效果降低，过多则产生大量浮渣并显著降低熔体流动性从而降低铸造质量。
[0024]3、本专利技术采用块状稀土的方式添加稀土，可避免自包装中取出后快速发生氧化，同时可减缓熔化及上浮速度。包裹铜箔同样起到减少氧化，减慢其熔化与上浮速度的作用，增加接触时间。本专利技术还进一步优化了铜箔厚度，因为铜箔过薄则熔化速度过快，过厚则难于弯折无法实现紧密包裹。
[0025]4、本专利技术中，冷却区域保证足够距离主要是出于安全目的考虑，这是由于熔炼车间应尽量远离水源以免发生爆炸等危险。
[0026]5.本专利技术中，采用喷淋冷却的目的主要为提高冷却强度，从而改善铸态晶粒尺寸，减少凝固过程中表面氧化，并优化了冷却水流量保证足够的冷却强度。
附图说明
[0027]图1为本专利技术各实施例的方法流程图。
具体实施方式
[0028]以下将结合附图对本专利技术作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围并不限于本实施例。
[0029]实施例1
[0030]本实施例提供一种长使用寿命阳极铜浇铸模具的制备方法，流程如图1所示。
[0031]所使用的阳极铜成分为(质量分数)：Cu＝99.21％，杂质含量：Pb＝0.062％，As＝0.268％，Sb＝0.040％，Bi＝0.087％，O＝0.078％，剩余为S、Fe及其他微量杂质元素。块状混合稀土中稀土元素含量＝99.1％，其中，La＝32.4％，Ce＝65.6％，其余1.1％稀土元素为Nd及Pr，块状混合稀土的总添加量为铜水质量0.3％，每块重量约0.3
‑
1kg，包裹用铜箔厚度约0.01
‑
0.03mm。
[0032]铜水的倒炉温度约1140
‑
1170℃，铜水在铜水包停留时间约6分钟后进行浇铸。拆
模得到阳极浇铸铜模并转移后进行水冷，直至温度100℃以下。阳极浇铸铜模开始喷淋水冷时的温度823℃，冷却水流量30L/min。采用喷淋水冷主要目的为增加冷却强度，实现快速凝固，改善铸造组织。
[0033]通过上述方法所制备得到的阳极浇铸铜模，使用寿命以浇铸阳极铜板重量计算约1426吨每块，远高于常规方法所生产浇铸铜模约400吨每块的使用寿命。
[0034]实施例2
[0035]本实施例提供一种长使用寿命阳极铜浇铸模具的制备方法，流程如图1所示。
[0036]所使用的阳极铜成分为(质量分数)：Cu＝99.03％，杂质含量：Pb＝0.044％，As＝0.323％，Sb＝0.045％，Bi＝0.098％，O＝0.212％，剩余为S、Fe及其他微量杂质元素。块状混合稀土中稀土元素含量＝99.1％，La＝32.4％，Ce＝65.6％，其余1.1％稀土元素为Nd及Pr，块状混合稀土的总添加量为铜水质量0.1％，每块块状混合稀土重量约1
‑
2kg，包裹的铜箔厚度0.1mm。
[0037]铜水的倒炉温度约1180
‑
1220℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长使用寿命阳极铜浇铸模具的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将阳极铜熔炼成铜水；所使用的阳极铜中，Cu的质量含量为98.0
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99.4％，其余为杂质；S2、倒炉前，在铜水包的底部放置块状混合稀土，所述块状混合稀土中，稀土元素的质量含量≥98％，其中，La的质量含量≥30％，Ce的质量含量≥30％；加入的块状混合稀土的重量占铜水重量的0.05
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1％；S3、将铜水倒炉至铜水包中，倒炉温度1140
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1220℃，通过铜水的冲刷使稀土与铜水充分接触；浇铸前，令铜水在铜水包中停留时间≥5分钟；S4、浇铸：将铜水包中的铜水倒入模具中；S5、浇铸完成后，待铜水凝固立刻进行拆模得到阳极铜浇铸模具，并将阳极铜浇铸模具快速转运至冷却区域进行水冷直至阳极铜浇铸模具冷却至100℃以下。2.根据权利要求1所述的长使用寿命阳极铜浇铸模具的制备方法，其特征在于，步骤S2中，块状混合稀土加入的重量占铜水重量的0.1
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0.5％。3.根据权利要求1所述的长使用寿命阳极铜浇铸模具的制备方法，其特征在于，步骤S2中，每块块状混合稀土的质量为0.3
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【专利技术属性】
技术研发人员：任杰克，王乾坤，李宏煦，唐定，李强，陈杭，苏振峰，甘聪，刘庆宏，
申请(专利权)人：厦门紫金新能源新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：