CN109182774A - 在线脱氧熔铸装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种在线脱氧熔铸装置及方法，包括有熔炼炉、保温炉及除氧炉，炉体之间的底部连通，熔炼炉和除氧炉的内底设有透气耐火砖，耐火砖的外侧与惰性气体管路连接，熔炼炉、除氧炉及保温炉内均设有覆盖在熔炼物上方的除氧层，熔炼炉、除氧炉及保温炉的内顶均设有惰性气体输入管路。其生产方法要点为：熔炼炉内的熔炼物上方覆盖除水木炭，从炉内的底部和顶部注入惰性气体；除氧炉内的熔液物上方覆盖石墨鳞片，从炉内的顶部注入惰性气体，而底部则注入配气比例为9:1～7:3的惰性气体和一氧化碳的混合气体；从保温炉内的顶部注入惰性气体。采用本发明可在惰性气体的保护下熔铸金属，同时可除掉溶体内的氧，极大地提高了生产无氧金属的除氧效果。
Description
技术领域
本发明涉及金属熔铸技术领域,具体是指用来熔铸生产无氧金属的装置及方法。
背景技术
无氧铜具有极高的导电、导热性，其导电和导热性能仅次于银，因其应用性价比高，而广泛应于电力、电气、电子、通讯等领域。尤其以含氧量低，不发生“氢病”等特点被应用于高端铜应用领域；如：电真空、微波、电子雷达等领域。所谓的“氢病”是指含氧高的纯铜，其氧与铜结合以Cu2O形式存在与晶粒间，产品氢气气氛中退火时，氢可以在高温下与Cu2O反应，产生高压气体使产品发生破裂现象，这种现象称之为“氢病”。
无氧铜生产的工艺主要有以下几种：
1、真空熔炼炉熔炼铸造：其原理是将熔铸炉体装置在一个可以开启的并具有移动和冷却功能的钢性壳体内，将要熔铸的金属添加进熔铸炉的坩埚内，将壳体关闭，对壳体进行抽真空，同时对熔铸炉的坩埚进行加热熔化金属，并保证金属熔化过程处于真空状态，当熔化完成后，检验熔体含氧量，并根据检测结果添加除氧剂等，达到要求后进行真空铸造。该方法存在的缺点是：设备投资大，产品生产效率低，生产过程成本高，连续化生产程度低。
2、半连续非真空炉铸造：该方法铜熔化过程在半连续炉内进行，待铜全部熔化后通过转流槽将铜熔液转入保温炉，在保温炉内添加除氧剂进行除氧，同时经过金属静止达到除氧效果后通过保护气氛条件下进行铸造。该方法由于生产时间长，两次熔液流转很容易造成产品吸氧而出现产品质量不稳定现象发生。
3、上引连续铸造：其方法是将熔铸炉设置为熔化炉和保温炉，在熔化炉内将铜金属进行熔化，熔化后的熔液经过相通的潜流槽进行流转。在保温炉内利用结晶器的虹吸原理使铜熔液在结晶器内进行凝固成形。由于该工艺生产过程有木炭、石墨粉进行保护，同时铜熔液流转是在炉体内部进行，减少与空气与氧气的接触，产品含氧量要明显少于其他熔铸方法的产品，但对操作过程要求高，同时存在不稳定现象。
目前无氧铜的连续在线除氧工艺和设备还是存在效果不理想，难以消除溶体内部氧的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在气氛保护下进行在线除氧的熔炼装置和方法。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种在线脱氧熔铸装置，包括有熔炼炉以及保温炉，其特征在于：在熔炼炉与保温炉之间增设除氧炉，熔炼炉与除氧炉之间以及除氧炉与保温炉之间的底部连通，熔炼炉和除氧炉的内底设有透气耐火砖，耐火砖的外侧与惰性气体管路连接，熔炼炉、除氧炉及保温炉内均设有覆盖在熔炼物上方的除氧层，熔炼炉、除氧炉及保温炉的内顶均设有惰性气体输入管路。
可优选地，所述熔炼炉的除氧层为除水木炭除氧层。
可优选地，所述除氧炉的除氧层为石墨鳞片除氧层。
采用上述在线脱氧熔铸装置的生产方法，其要点为：
一、熔炼炉内的熔炼物上方覆盖除水木炭，从炉内的底部和顶部注入惰性气体；
二、除氧炉内的熔液物上方覆盖石墨鳞片，从炉内的顶部注入惰性气体，而底部则注入配气比例为9:1～7:3的惰性气体和一氧化碳的混合气体；
三、从保温炉内的顶部注入惰性气体。
采用本发明所带来的有益效果：采用本发明可在惰性气体的保护下熔铸金属，同时可除掉溶体内的氧，极大地提高了生产无氧金属的除氧效果。
附图说明
图1为本发明在线脱氧熔铸装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种在线脱氧熔铸装置，包括有熔炼炉1以及保温炉2。在本发明中，在熔炼炉1与保温炉2之间增设除氧炉3，熔炼炉1与除氧炉3之间以及除氧炉3与保温炉2之间的底部连通，熔炼炉1和除氧炉3的内底设有透气耐火砖4，耐火砖4的外侧与惰性气体管路5连接，熔炼炉1、除氧炉3及保温炉2内均设有覆盖在熔炼物上方的除氧层6，熔炼炉1、除氧炉3及保温炉2的内顶均设有惰性气体输入管路7。具体的，所述熔炼炉1的除氧层6为除水木炭除氧层。所述除氧炉3的除氧层6为石墨鳞片除氧层。
经过烘干处理的铜原材料通过加料口添加至熔炼炉1内，加料口关闭，原材料在熔炼炉1内进行熔化，同时炉体内的顶部和底部注入纯度为99.996％的氮气，在炉膛内部就形成一个还原性气氛，可以大大减少原材料铜在高温条件下与氧结合形成氧化亚铜或氧化铜。在熔炼炉内选用经过烘烤除水煅烧过的木炭作为除氧剂覆盖成除氧层6。由于在炉膛内注入氮气降低氧气的含量，可以明显减少木炭与氧结合数量，延长木炭使用时间增加木炭覆盖的效果，降低更换木炭的频次。同时每次开启熔炼炉1的加料口，随原材料会带进一部分空气，可以使木炭部分燃烧但不充分燃烧而形成一氧化碳，一氧化碳与氧化铜和氧化亚铜相互作用还原成铜和二氧化碳，
熔炼无氧铜的熔炼炉1通常采用工频有铁芯感应电炉，该炉的最大特点是具有较强的自搅拌作用，在融化过程中，这种特性可以使融化体(原材料)受热均匀，同时节约能源。但作为除氧，由于其这种特性使熔体内裹挟部分氧化铜和氧化亚铜，为了减少熔体内氧化铜和氧化亚铜数量，通常将透气耐火砖4设在连通相邻炉体之间的潜流槽8前后两端，通过氮气管路5并透过透气耐火砖4将纯度为99.996％，含水＜2.5g/L的氮气注入熔体中，压力通常为0.35～0.65MPa，气体流量为0.3～0.5m3/min。其目的在于通过气体的流动带出裹挟在熔体内的氧化物，保证后续除氧效果。
熔化后并经过氮气初步分离的熔体经过潜流槽8进入除氧炉3内，为了避免过多的更换除氧剂的频次，同时保证覆盖的保护效果，在除氧炉3内选用的除氧剂为石墨鳞片进行覆盖。炉体内的顶部注入纯度为99.996％的氮气进一步保护熔体。同时除氧炉3的底部通过透气耐火砖注入氮气与一氧化碳混合气体，配气比例为：9:1～7:3，含水＜2.5g/L，压力通常为0.35～0.65MPa，气体流量为：0.3～0.5m3/min。氮气和一氧化碳气体各自均有流量计和管控阀门，根据需要进行调节。氮气的作用是使熔液进行沸腾，带出熔液中的氧化铜和氧化亚铜，一氧化碳与氧化铜和氧化亚铜相互作用形成铜和二氧化碳，进一步地提高熔体的除氧效果。
经过除氧炉3熔体经潜流槽8流进保温炉2内，从该炉体的顶部注入纯度为99.996％的氮气，同时保护除氧层和熔体，其目的是使经过净化的熔液避免再次氧化。
本发明在线脱氧熔铸装置可选用两种铸引方式，客户可以选择上引方式9进行铸造和平引方式10进行铸造。在选择其中一个方式进行铸造时，未使用的铸造装置部分要进行防护，避免熔体被氧化。
Claims (4)
1.一种在线脱氧熔铸装置，包括有熔炼炉以及保温炉，其特征在于：在熔炼炉与保温炉之间增设除氧炉，熔炼炉与除氧炉之间以及除氧炉与保温炉之间的底部连通，熔炼炉和除氧炉的内底设有透气耐火砖，耐火砖的外侧与惰性气体管路连接，熔炼炉、除氧炉及保温炉内均设有覆盖在熔炼物上方的除氧层，熔炼炉、除氧炉及保温炉的内顶均设有惰性气体输入管路。
2.根据权利要求1所述的在线脱氧熔铸装置，其特征在于：所述熔炼炉的除氧层为除水木炭除氧层。
3.根据权利要求1所述的在线脱氧熔铸装置，其特征在于：所述除氧炉的除氧层为石墨鳞片除氧层。
4.一种在线脱氧熔铸方法，其特征在于该方法采用了权利要求1所述的装置，其要点为：
一、熔炼炉内的熔炼物上方覆盖除水木炭，从炉内的底部和顶部注入惰性气体；
二、除氧炉内的熔液物上方覆盖石墨鳞片，从炉内的顶部注入惰性气体，而底部则注入配气比例为9:1～7:3的惰性气体和一氧化碳的混合气体；
三、从保温炉内的顶部注入惰性气体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190111 |