專利名稱：用于清理氧化的熱軋銅線的方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于清理氧化的熱軋銅線(銅軋制線材)的方法，該銅線在一連續(xù)工作的連續(xù)鑄造設(shè)備中鑄造以后，從一連接在該設(shè)備后面的軋機(jī)中出來，且在從軋機(jī)中出來時在其表面上有一氧化層。
本發(fā)明特別涉及在鑄造并軋制的線材被卷繞和/或受到拉絲處理以制造細(xì)絲之前對該線材的有控制的冷卻和清理。
為了從以銅為基礎(chǔ)制造的產(chǎn)品的表面上去掉氧化物，至今提出了各種方法。應(yīng)當(dāng)注意到，“銅”一詞在本范圍內(nèi)也應(yīng)當(dāng)包括銅合金。幾個推薦的用于去掉氧化皮的典型方法如下1.用機(jī)械去掉氧化皮，例如通過噴砂、刮削、刨削等，2.通過酸(酸洗)去掉氧化皮，3.用蒸汽或氣體還原氧化皮，4.通過使用乙醇—苯—水的混合物還原氧化皮。
在銅軋制線材的生產(chǎn)中，采用這樣的工藝，即在其中進(jìn)行酸洗，以去掉銅線的氧化皮，此時，在鑄造的線材離開軋機(jī)以后，但是尚未到達(dá)卷繞設(shè)備之前，將線材浸在一稀釋的酸的水溶液例如在硫酸中。就酸而言，為了維持最佳的操作條件，酸洗溶液必須不斷更新，對此，要使用過的溶液經(jīng)過一電解設(shè)備，以回收銅，此外，要定期供應(yīng)新鮮的酸。
此方法的特征為高的投資費用和運行費用，這些費用是由這樣的必要性得出的，即采用耐酸的材料，和避免與廢酸的排放有關(guān)的生態(tài)問題。
在有關(guān)的文獻(xiàn)中描述了另一種技術(shù)，其中，為了處理氧化銅線，采用了一種或更多種的氣體或蒸汽，以作為還原劑。它示出，氧化皮可如此去掉，即將線材首先暴露在高溫的還原氣體或蒸汽中，并接著在線材暴露在大氣中之前，直接在一冷卻池中淬火。
雖然與酸洗相比，此氣體還原似乎有某些優(yōu)點，但是，在氣體還原中也有一定的缺點。例如，認(rèn)為對還原銅線合適的氣體或蒸汽是易燃的、有毒的或兩者兼有，因此要求特別操作，以便避免爆炸的危險或窒息的危險等等。此外，必須提供高溫的無氧大氣，這就要求特殊的密封。氣體還原過程的另一缺點為，還原速度要比其中使液體與坯料接觸的工藝小得多。
對于酸洗的溶液，可采用由乙醇、酮或胺類化合物組成的水溶液，它們可用于還原上述氧化物。
但是，所達(dá)到的按冷卻的最終產(chǎn)品的殘余氧化層測量的表面品質(zhì)如此程度地與所用的試劑、產(chǎn)品通過速度和反應(yīng)速度有關(guān)，以致還原生產(chǎn)線遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到酸洗的值。
從鐵加工的領(lǐng)域知道有一種用于強(qiáng)化清理過程的技術(shù)，在該處，通過使用電解電池或超聲波源而加速酸洗過程(也就是疏松并使氧化物進(jìn)入溶液中)。還知道一種工藝，其中，只有通過超聲波源引起的氣蝕作用產(chǎn)生脂肪、乳化液等的機(jī)械清理過程。
例如從US-PS 5409594知道，縱向延伸的金屬物體例如線材的表面用超聲波清理，此時，線材通過充滿清理溶液的池被輸送，在池中，有兩個超聲波轉(zhuǎn)換器。通過超聲波轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的高頻超聲波產(chǎn)生壓力沖擊，氧化皮于是通過該沖擊從線材上松脫。
在按照EP 0518850 A1的方法中，進(jìn)行金屬帶材的電解酸洗，其中，依次設(shè)置兩個充滿水溶性電解液的容器，并在第一容器中進(jìn)行陰極處理，在第二容器中進(jìn)行陽極處理。
由于用于銅線材軋制工業(yè)的方法的通過乙醇酸洗或還原的特征為高的投資費用/處理費用或不滿意的表面品質(zhì)，另一方面，拉拔企業(yè)的不斷自動化和拉拔技術(shù)進(jìn)一步朝多路拉拔機(jī)發(fā)展，對銅的中間產(chǎn)品的表面品質(zhì)提出越來越高的要求，因此，需要有一個更強(qiáng)化的、更有效的清理方法。
按照本發(fā)明，此任務(wù)用一用于清理氧化的軋制銅線材的方法解決，該線材在一連續(xù)工作的連續(xù)鑄造設(shè)備中鑄造以后，從一連接在該設(shè)備的后面的軋機(jī)中出來，并在從軋機(jī)中出來時在其表面上有一氧化層，由此，軋制坯料首先已經(jīng)在熱軋過程中被乳化劑濕潤，該乳化劑混合有包含碳?xì)浠衔锏倪€原劑，以便至少預(yù)防熱的軋制坯料在軋制過程中氧化。接著，在650℃左右的溫度下，使氧化的精軋線材通過一個或更多的還原區(qū)，此時，在還原區(qū)中，采用稀的、含有碳?xì)浠衔锏乃芤鹤鳛檫€原液體。
此時，去氧化皮段中所用的還原液體的量限定為用于去氧化皮段和冷卻段的液體的總循環(huán)量的10％～35％左右。
由此，使氧化的軋制線材與冷的、非酸性的液態(tài)還原劑接觸，就可使線材的氧化層轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘佟?br> 非酸性的液態(tài)還原劑連續(xù)地再循環(huán)、冷卻，并保持再循環(huán)的還原劑的PH值和化學(xué)成分不變。
所進(jìn)行的用于還原所存在的兩種類型的氧化物的化學(xué)反應(yīng)速度可通過用一個或更多的超聲波源產(chǎn)生池中的紊流而加強(qiáng)，以致不僅改進(jìn)了表面品質(zhì)，而且還減小了還原區(qū)的長度。
在一個或更多的相連的冷卻段中，用大量的還原液體強(qiáng)烈地進(jìn)行軋制的線材的冷卻，并且在用蠟對氧化的線材進(jìn)行涂層以防重新氧化之前，用機(jī)械的和靠壓縮空氣作用的剝皮機(jī)(Abstreifer)進(jìn)行線材的干燥。
優(yōu)選的結(jié)構(gòu)由從屬權(quán)利要求中得出。
與鋼或鐵的產(chǎn)品的去氧化皮相比，熱軋銅線材的去氧化皮的特點是由于銅表面上的氧化層的結(jié)構(gòu)、它在表面上的不同的粘附以及它與酸或還原劑的反應(yīng)能力。在Horace Pops教授和Daniel R.Hennessy教授的論文“表面氧化物的作用及其在銅線工業(yè)中的測量”(Essex Group Incl，United Technology Corp.MetalsLaboratory)深入地描述了這一疑難問題。
用碳?xì)浠衔镞€原氧化層在形成液態(tài)的反應(yīng)產(chǎn)物下進(jìn)行，例如由此顯然可以看出，對快速終止此反應(yīng)起決定性的是連續(xù)送入新鮮的還原劑或從銅線材的界面上排出反應(yīng)產(chǎn)品。據(jù)此，通過超聲波源通過邊界附近的層與殘余的介質(zhì)的強(qiáng)烈混合的活化作用，在線材周圍的液體層流的層狀結(jié)構(gòu)被破壞成為去氧化皮段的轉(zhuǎn)變中有著決定性的意義。
在按照本發(fā)明的方法時，這可以通過用超聲波轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的酸洗介質(zhì)的紊流達(dá)到，此時，該紊流在20-3000kHz的頻率范圍中工作。
圖中

圖1在上部示出設(shè)備的示意側(cè)視圖，圖2示出設(shè)備的俯視圖，
圖3示出設(shè)備的冷卻段，圖4示出設(shè)備的冷卻段的細(xì)節(jié)。
離開熔煉豎爐的熔液經(jīng)過一保持爐4到達(dá)一雙帶鑄造機(jī)5，在該處，鑄造過程的監(jiān)視與控制在控制臺6上進(jìn)行。接在鑄造機(jī)后面的是一傳動裝置7、一擺動飛剪8和一銑邊機(jī)9。用10代表軋機(jī)，用11代表冷卻段和去氧化皮段，它們在其余的圖中詳細(xì)說明。在設(shè)備的末端有一線圈敷設(shè)器12、成環(huán)室13和一卷材滑車14。為了移動卷材，采用一吊車15。此外，在附圖中示出一具有自動的乳化劑過濾器的乳化劑設(shè)備16、一清潔劑循環(huán)設(shè)備17、一油循環(huán)設(shè)備18、用于鑄造機(jī)的冷卻水池19、液壓設(shè)備20、具有變壓器室23的電氣設(shè)備21，最后還有車間24。
在圖2中放大表示出冷卻段11。沿著冷卻段逐個地設(shè)有機(jī)械剝皮機(jī)24、冷卻管25、冷卻噴嘴26和空氣剝皮機(jī)27。
圖3-再次放大地—示出布置在機(jī)械剝皮機(jī)24與冷卻噴嘴26之間的超聲波轉(zhuǎn)換器28，用該轉(zhuǎn)換器使冷卻段11中的還原液體強(qiáng)烈地運動。
權(quán)利要求
1.用于清理氧化的軋制銅線材的方法，該線材在一連續(xù)工作的連續(xù)鑄造設(shè)備中鑄造以后，從一連接在該設(shè)備后面的軋機(jī)中出來，并在從軋機(jī)中出來時在其表面上有一氧化層，其特征為，a)軋制坯料已經(jīng)在熱軋過程中被乳化劑濕潤，該乳化劑混合有包含碳?xì)浠衔锏倪€原劑，b)在650℃左右的溫度下，使氧化的精軋線材通過一個或更多的還原區(qū)，c)在還原區(qū)中，采用稀的、含有碳?xì)浠衔锏乃芤鹤鳛檫€原液體，d)去氧化皮段中所用的還原液體的量限定為用于去氧化皮段和冷卻段的液體的總循環(huán)量的10％至35％左右，e)非酸性的液態(tài)還原劑連續(xù)地再循環(huán)、冷卻，并保持再循環(huán)的還原劑的PH值和化學(xué)成分不變，f)所進(jìn)行的用于還原所存在的兩種類型的氧化物的化學(xué)反應(yīng)速度可通過用一個或更多的超聲波源產(chǎn)生池中的紊流而加強(qiáng)，g)在一個或更多的相連的冷卻段中，用大量的還原液體強(qiáng)烈地進(jìn)行軋制的線材的冷卻，以及h)在用蠟對氧化的線材進(jìn)行涂層以防重新氧化之前，用機(jī)械的和靠壓縮空氣作用的剝皮機(jī)進(jìn)行線材的干燥。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征為，采用一個或更多的在20-100kHz的頻率范圍中工作的超聲波源，以用于去氧化皮段中的化學(xué)和物理過程的強(qiáng)化。
3.如權(quán)利要求1的方法，其特征為，采用一個或更多的在100-500kHz的頻率范圍中工作的超聲波源，以用于去氧化皮段中的化學(xué)和物理過程的強(qiáng)化。
4.如權(quán)利要求1的方法，其特征為，采用一個或更多的在500-3000kHz的頻率范圍中工作的超聲波源，以用于去氧化皮段中的化學(xué)和物理過程的強(qiáng)化。
5.如前述權(quán)利要求的任一項的方法，其特征為，還在冷卻段中采用一個或更多的超聲波源，以用于活化或強(qiáng)化冷卻過程。
6.如權(quán)利要求1的方法，其特征為，在a)中，用水—油—乙醇的混合物作為乳化劑。
7.如權(quán)利要求1的方法，其特征為，采用異丙基乙醇作為含碳?xì)浠衔锏倪€原劑。
8.如權(quán)利要求1的方法，其特征為，采用乙醇作為含碳的還原劑。
全文摘要
用于清理氧化的軋制銅線材的方法,該銅線在一連續(xù)工作的連續(xù)鑄造設(shè)備中鑄造以后,從一連接在該設(shè)備后面的軋機(jī)中出來,并在從軋機(jī)中出來時在其表面上有一氧化層,該方法的特征為,在650℃左右的溫度下,使氧化的精軋線材通過一個或更多的還原區(qū);在還原區(qū)中,采用稀的、含有碳?xì)浠衔锏乃芤鹤鳛檫€原液體;以及所進(jìn)行的用于還原所存在的兩種類型的氧化物的化學(xué)反應(yīng)速度可通過用一個或更多的超聲波源產(chǎn)生池中的紊流而加強(qiáng)。
文檔編號C23G5/032GK1372497SQ01801221
公開日2002年10月2日 申請日期2001年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月10日
發(fā)明者邁克爾·施瓦茨, 赫伯特·貝倫德斯, 于爾根·雅各布 申請人:Sms德馬格股份公司