CN111215591A - 一种连续加料生产高纯单晶铜杆的连铸装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连续加料生产高纯单晶铜杆的连铸装置，包括真空炉盖、真空熔炼炉、熔炼坩埚、真空插板阀、保温连铸锅、连铸坩埚、结晶器、冷却水套和牵引收卷机构，真空熔炼炉通过真空插板阀与保温连铸锅的进口端连通，保温连铸锅的出口端通过密封件与冷却水套和牵引收卷机构相连；原料铜板在熔炼坩埚内熔化后，通入保护气体，打开真空插板阀，倾转熔化钳锅将铜液倒入连铸坩埚内，保持连铸坩埚内铜液液面稳定，牵引收卷机构连续稳定的牵引生产单晶铜杆。本发明实现了方法合理可行，设计巧妙，可稳定、连续不间断的生产高纯单晶铜杆，性能可靠，减少生产成本，提高生产效率的目的。

Description

一种连续加料生产高纯单晶铜杆的连铸装置
技术领域
本发明涉及高纯金属连铸生产设备技术领域，具体涉及一种连续加料生产高纯单晶铜杆的连铸装置。
背景技术
目前国内单晶铜杆生产多采用气氛保护熔化，气氛保护连铸生产，虽然气氛保护熔化，气氛保护连铸法可以连续生产单晶铜杆，保不能生产高品质高纯单晶铜杆，产品质量达不到5N、6N高纯标准。也有采用真空熔化后充保护气后再进行连铸，产品质量可以达到5N、6N高纯标准，但不能连续加料，连续生产单晶铜杆，只能间断式生产，效率低。
目前大多数工厂在单晶铜杆生产中需采用热型连铸，要形成单晶必须以很慢的牵引速度才能生产出合格的单晶铜杆，一般铜杆直径为6mm、8mm, 牵引速度只有10—30mm/分钟，产量很小，如果采用真空熔化工艺，虽然能提高产品质量。但生产能力因为加料、取出引杆，关闭炉门才能抽真空进行熔化，恒温后才能进行牵引，造成生产能力只有连续生产的一半能力左右，并且间断式生产造成刚开始牵引出的约一米长单晶铜晶粒不合格，不能使用，造成浪费，增加了生产成本。
如何设计一种方法合理可行，设计巧妙，可稳定、连续不间断的生产高纯单晶铜杆，性能可靠，减少生产成本，提高生产效率的连续生产高纯单晶铜杆连铸装置是目前需要解决的问题。
发明内容
为了解决现有大多数工厂在单晶铜杆生产中需采用热型连铸，要形成单晶必须以很慢的牵引速度才能生产出合格的单晶铜杆，一般铜杆直径为6mm、8mm, 牵引速度只有10—30mm/分钟，产量很小，采用真空熔化工艺，生产能力因为加料、取出引杆，关闭炉门才能抽真空进行熔化，恒温后才能进行牵引，造成生产能力只有连续生产的一半能力左右，并且间断式生产造成刚开始牵引出的约一米长单晶铜晶粒不合格，不能使用，造成浪费，增加了生产成本，影响产品质量和企业生产效益等技术问题，本发明提供一种连续加料生产高纯单晶铜杆的连铸装置，来实现方法合理可行，设计巧妙，可稳定、连续不间断的生产高纯单晶铜杆，性能可靠，减少生产成本，提高生产效率的目的。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种连续加料生产高纯单晶铜杆的连铸装置，包括真空炉盖、真空熔炼炉、熔炼坩埚、真空插板阀、保温连铸锅、连铸坩埚、结晶器、冷却水套和牵引收卷机构，所述真空熔炼炉通过真空插板阀与保温连铸锅的进口端连通，保温连铸锅的出口端通过密封件与冷却水套和牵引收卷机构相连；原料铜板在熔炼坩埚内熔化后，通入保护气体，打开真空插板阀，倾转熔化钳锅将铜液倒入连铸坩埚内，保持连铸坩埚内铜液液面稳定，牵引收卷机构连续稳定的牵引生产单晶铜杆；所述熔炼坩埚位于真空熔炼炉内，熔炼坩埚的外部设置有中频感应加热线圈，以对熔炼坩埚内的铜板进行搅拌加热；所述熔炼坩埚的正下方设置有过液槽，过液槽的末端与连铸坩埚相连，铜液通过过液槽流入连铸坩埚内；真空炉盖正对熔炼坩埚上方设置有用于加入铜料的加料仓。
所述连铸坩埚内设置有液位调整压锤，所述液位调整压锤下端设置有液位探针，液位调整压锤的上端设置有PLC控制器，通过PLC控制器控制液位调整压锤的升降，以保持连铸坩埚内铜液液面稳定。
熔炼坩埚内通入的保护气体为氩气或氮气。
所述的过液槽、连铸坩埚和结晶器的外部均设置有维持铜液体状态的加热器。
所述的牵引收卷机构包括上下两组对向收卷的滚轮，以将单晶铜杆连续不断的进行牵引出来。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）本发明采用中频感应真空熔炼炉通过真空插板阀与单晶铜保温连铸炉相通，保温连铸炉通过密封件与冷却水套，牵引收卷机构相连，连续生产高纯单晶铜杆的需要，可稳定、连续不间断的生产理论上无限长的高纯单晶铜杆，方法合理可行，设计巧妙，性能可靠，减少生产成本；
2）所述熔炼坩埚位于真空熔炼炉内，熔炼坩埚的外部设置有中频感应加热线圈，以对熔炼坩埚内的铜板进行搅拌加热；
3）所述熔炼坩埚的正下方设置有过液槽，过液槽的末端与连铸坩埚相连，铜液通过过液槽流入连铸坩埚内；真空炉盖正对熔炼坩埚上方设置有用于加入铜料的加料仓；
4）所述连铸坩埚内设置有液位调整压锤，所述液位调整压锤下端设置有液位探针，液位调整压锤的上端设置有PLC控制器，通过PLC控制器控制液位调整压锤的升降，以保持连铸坩埚内铜液液面稳定；
5）所述的过液槽、连铸坩埚和结晶器的外部均设置有维持铜液体状态的加热器，以稳定铜液液面和结晶器的静压差，可连续稳定的生产合格高纯单晶铜杆。
附图说明
图1是本发明剖视结构示意图；
图2是本发明真空熔炼炉剖视结构示意图；
图3是本发明保温连铸锅剖视结构示意图；
图中标记：1、真空炉盖，2、真空熔炼炉，3、中频感应加热线圈，4、熔炼坩埚，5、过液槽，6、真空插板阀，7、保温连铸锅，8、连铸坩埚，9、加热器，10、结晶器，11、加热器，12、冷却水套，13、牵引收卷机构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
一种连续加料生产高纯单晶铜杆的连铸装置，包括真空炉盖1、真空熔炼炉2、熔炼坩埚4、真空插板阀6、保温连铸锅7、连铸坩埚8、结晶器10、冷却水套12和牵引收卷机构13，所述真空熔炼炉2通过真空插板阀6与保温连铸锅7的进口端连通，保温连铸锅7的出口端通过密封件与冷却水套12和牵引收卷机构13相连；原料铜板在熔炼坩埚4内熔化后，通入保护气体，打开真空插板阀6，倾转熔化钳锅4将铜液倒入连铸坩埚8内，保持连铸坩埚8内铜液液面稳定，牵引收卷机构13连续稳定的牵引生产单晶铜杆；所述熔炼坩埚4位于真空熔炼炉2内，熔炼坩埚4的外部设置有中频感应加热线圈3，以对熔炼坩埚4内的铜板进行搅拌加热；所述熔炼坩埚4的正下方设置有过液槽5，过液槽5的末端与连铸坩埚8相连，铜液通过过液槽5流入连铸坩埚8内；真空炉盖1正对熔炼坩埚4上方设置有用于加入铜料的加料仓。
以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述连铸坩埚8内设置有液位调整压锤9，所述液位调整压锤9下端设置有液位探针，液位调整压锤9的上端设置有PLC控制器，通过PLC控制器控制液位调整压锤9的升降，以保持连铸坩埚8内铜液液面稳定。
以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如熔炼坩埚4内通入的保护气体为氩气或氮气。
以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的过液槽5、连铸坩埚8和结晶器10的外部均设置有维持铜液体状态的加热器11。
以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的牵引收卷机构13包括上下两组对向收卷的滚轮，以将单晶铜杆连续不断的进行牵引出来。
实际操作中，原料铜板（或通过合金加料仓熔炼中间加入母合金）加入熔炼坩埚4内进行真空熔化，（利用中频感应的搅拌作用也可用于生产合金），熔化后真空熔炼炉通入保护气体（保护气体为氩气或氮气），至正压与保温连铸炉压力一致时，打开真空插板阀6，将真空炉内预热过的过液槽5推到预定位置，倾转熔炼坩埚4将铜液倒入过液槽5入口内，铜液通过过滤液槽5流入保温连铸炉内的连铸坩埚8内，连铸坩埚8通过液位探针产生的信号，PLC自动控制升降液位调整压锤，保持连铸钳锅内铜液液面稳定，以稳定铜液液面和结晶器10的静压差，可连续稳定的生产合格高纯单晶铜杆。倒液结束后，拉回过液槽5，关闭真空插板阀6，待熔炼坩埚4降温后可进行下一次加料、熔炼、过液，补充连铸坩埚8内的铜液，保持单晶铜杆连续不断的进行牵引出杆。
本发明方法合理可行，设计巧妙，可稳定、连续不间断的生产高纯单晶铜杆，性能可靠，减少生产成本，提高生产效率，解决现有大多数工厂在单晶铜杆生产中需采用热型连铸，产量很小，单晶铜晶粒不合格，造成浪费，增加了生产成本，影响产品质量和企业生产效益等技术问题，对现有技术来说，具有很好的市场前景和发展空间。
上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种连续加料生产高纯单晶铜杆的连铸装置，其特征在于：包括真空炉盖（1）、真空熔炼炉（2）、熔炼坩埚（4）、真空插板阀（6）、保温连铸锅（7）、连铸坩埚（8）、结晶器（10）、冷却水套（12）和牵引收卷机构（13），所述真空熔炼炉（2）通过真空插板阀（6）与保温连铸锅（7）的进口端连通，保温连铸锅（7）的出口端通过密封件与冷却水套（12）和牵引收卷机构（13）相连；原料铜板在熔炼坩埚（4）内熔化后，通入保护气体，打开真空插板阀（6），倾转熔化钳锅（4）将铜液倒入连铸坩埚（8）内，保持连铸坩埚（8）内铜液液面稳定，牵引收卷机构（13）连续稳定的牵引生产单晶铜杆；所述熔炼坩埚（4）位于真空熔炼炉（2）内，熔炼坩埚（4）的外部设置有中频感应加热线圈（3），以对熔炼坩埚（4）内的铜板进行搅拌加热；所述熔炼坩埚（4）的正下方设置有过液槽（5），过液槽（5）的末端与连铸坩埚（8）相连，铜液通过过液槽（5）流入连铸坩埚（8）内；真空炉盖（1）正对熔炼坩埚（4）上方设置有用于加入铜料的加料仓。
2.如权利要求1所述的一种连续加料生产高纯单晶铜杆的连铸装置，其特征在于：所述连铸坩埚（8）内设置有液位调整压锤（9），所述液位调整压锤（9）下端设置有液位探针，液位调整压锤（9）的上端设置有PLC控制器，通过PLC控制器控制液位调整压锤（9）的升降，以保持连铸坩埚（8）内铜液液面稳定。
3.如权利要求1所述的一种连续加料生产高纯单晶铜杆的连铸装置，其特征在于：熔炼坩埚（4）内通入的保护气体为氩气或氮气。
4.如权利要求1所述的一种连续加料生产高纯单晶铜杆的连铸装置，其特征在于：所述的过液槽（5）、连铸坩埚（8）和结晶器（10）的外部均设置有维持铜液体状态的加热器（11）。
5.如权利要求1所述的一种连续加料生产高纯单晶铜杆的连铸装置，其特征在于：所述的牵引收卷机构（13）包括上下两组对向收卷的滚轮，以将单晶铜杆连续不断的进行牵引出来。
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