CN117490409A - 一种高磷铜合金的冶炼装置 - Google Patents
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Abstract
一种高磷铜合金的冶炼装置，包括输磷管，输磷管的出口端端部呈竖向穿设在竖向的出磷筒内并与之固定连接，在出磷筒内的下部设置有空腔，空腔顶部的中心位置通过连接通道与输磷管连通，空腔下端端口水平设置且与坩埚的底面靠近，使得液态磷遇热在空腔内膨胀形成气态磷后再经空腔的下端端口扩散至坩埚中的铜液内；通过出磷筒延伸至坩埚的底部，从而提高气态磷上升时与铜液的接触时间，同时液态磷遇热在空腔内迅速膨胀后，减缓了气态磷的动能，再经空腔的下端端口与铜液接触时，使得气态磷可以缓慢扩散，由于气态磷的扩散面积较大且扩散动能减少，从而提升了气态磷和铜液的接触时间和有效接触面积，进而提高了铜液对磷的吸收量。
Description
技术领域
本发明涉及磷铜合金的冶炼技术，具体涉及一种高磷铜合金的冶炼装置。
背景技术
高磷铜合金是用于制造Cu-P系列钎焊材料和有色金属冶炼及各种规格铜板带的重要合金，其质量的优劣直接影响钎焊材料的性能和有色金属冶炼的质量。公开号CN110396620A_一种磷铜合金的制备方法，依靠惰性气体的推动作用下，气态磷与铜液在筒体和熔炼炉之间形成环流，从而提高了磷的吸收率，进而提高了磷的含量；由于筒体、加磷管道和惰性气体管道在铜液内需要做耐火层，使得结构较大，导致该方案的整体耗能量较大，成本较高。公开号CN202193831U_一种高磷铜合金的冶炼装置，通过负压将液态磷缓缓吸入盛装有铜液的坩埚底部，与铜液充分反应得到高磷铜合金熔液，液态磷从引磷管中流出后与铜液接触并迅速膨胀变成气态，并在铜液底部内上移动，从而增加气态磷和铜液接触时间，从而提高磷的吸收率；但是坩埚的深度有限，引磷管的流量需控制到较小状态，从而保证铜液的稳定性，导致生产效率低且含磷量难以提高。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种高磷铜合金的冶炼装置，目的在于提高磷铜合金的含磷量。
一种高磷铜合金的冶炼装置，包括输送液态磷的输磷管，输磷管的出口端端部呈竖向穿设在竖向的出磷筒内并与之固定连接，出磷筒为耐火材质，在出磷筒内的下部设置有空腔，空腔顶部的中心位置通过连接通道与输磷管连通，空腔下端端口水平设置且与坩埚的底面靠近，使得液态磷遇热在空腔内膨胀形成气态磷后再经空腔的下端端口扩散至坩埚中的铜液内。
进一步为：在出磷筒的底端至其中部的外壁从下至上逐渐渐缩，气态磷沿出磷筒底部渐缩区域的外壁上升移动后使得出磷筒中部处的铜液产生流速差并形成环流。
进一步为：出磷筒上部的直径小于等于渐缩区域的最小直径。
进一步为：空腔的体积大于液态磷在输磷管内的流量，空腔下方的铜液液面向空腔内凸起。
进一步为：以设定的时间周期使出磷筒上下移动，扰动空腔内的铜液并使之从空腔内排出，以更新空腔内的铜液。
进一步为：空腔为上窄下宽的喇叭形结构。
进一步为：在供磷源和输磷管之间设置有输磷罐，输磷管与输磷罐内的下部连通，在输磷罐内的顶部充入惰性气体，通过惰性气体产生的压力将输磷罐内的液态磷压入输磷管内。
本发明的有益效果：通过出磷筒延伸至坩埚的底部，从而提高气态磷上升时与铜液的接触时间，同时液态磷遇热在空腔内迅速膨胀后，减缓了气态磷的动能，再经空腔的下端端口与铜液接触时，使得气态磷可以缓慢扩散，同时扩散的面积扩大，由于气态磷的扩散面积较大且扩散动能减少，从而提升了气态磷和铜液的接触时间和有效接触面积，进而提高了铜液对磷的吸收量。
附图说明
图1为本发明中出磷筒的剖视图；
图2为本发明中出磷筒在坩埚内的位置的示意图；
图3为出磷筒外侧气态磷和铜液的流动方向示意图；
图4为出磷筒上下移动时气态磷和铜液的流动方向示意图。
其中，1、出磷筒；2、输磷管；3、坩埚；4、铜液液面；细箭头表示气态磷的流动方向，粗箭头表示铜液的流动方向。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本发明实施例中的左、中、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
一种高磷铜合金的冶炼装置，如图1和图2所示，包括输送液态磷的输磷管2，输磷管2为不锈钢管，输磷管2的出口端端部呈竖向穿设在竖向的出磷筒1内并与之固定连接，出磷筒1为耐火材质，本实施例中出磷筒1为石墨，在出磷筒1内的下部设置有空腔11，空腔11顶部的中心位置通过连接通道与输磷管2连通，空腔11下端端口水平设置且与坩埚3的底面靠近，使得液态磷遇热在空腔11内膨胀形成气态磷后再经空腔11的下端端口扩散至坩埚3中的铜液内；为便于气态磷膨胀后扩散，空腔11为上窄下宽的喇叭形结构，便于生产加工，同时也便于气态磷扩散，本实施例中空腔11具体为钟形结构。
其中，气态磷从空腔11向铜液内扩散时，一部分扩散至空腔11下方的铜液内，这部分气态磷会在空腔11和铜液之间循环往复地移动，同时被铜液吸收；另一部分则从空腔11下端端口扩散至空腔11侧方的铜液内，这部分气态磷会在浮力的作用下向上移动，从而被铜液吸收，而这部分气态磷的被吸收率较小，为提升这部分气态磷的被吸收率，在出磷筒1的底端至其中部的外壁从下至上逐渐渐缩，出磷筒1下部外壁的渐缩区域形成外弧面，结合图3所示，气态磷沿出磷筒1底部渐缩区域的外壁上升移动后使得出磷筒1中部处的铜液产生流速差并形成环流，进而提高出磷筒1中部处气态磷的被吸收率；出磷筒1的上部为直径小于等于其中部渐缩区域的最小直径，通过设计出磷筒1中上部的形状，扩大出磷筒1中部循环铜液的体积。
液体磷接触铜液后其体积会迅速膨胀几百倍，比如，黄磷的沸点为281℃，液态磷接触1100摄氏度左右的铜液后，迅速从液态转变为气态，其体积迅速膨胀500倍，为使铜液和气态磷及时反应，空腔11的体积大于液态磷在输磷管2内的流量，如此，结合图4所示，使得空腔11下方的铜液液面4会向空腔11内凸起，从而提高空腔11内气态磷和铜液的接触面积，进而使得迅速膨胀后的气态磷和铜液能及时融合；由于铜液液面4凸起后进入空腔11内的铜液不易排出空腔11，这部分的铜液吸收率会逐渐降低，为更新空腔11内的铜液，以设定的时间周期使出磷筒1上下移动，扰动空腔11内的铜液并使之从空腔11内排出，以使新的铜液进入空腔内，从而提高铜液对气态磷的被吸收率；
另外，为便于控制输磷管2内液态磷的流量，在供磷源和输磷管之间设置有输磷罐，输磷管与输磷罐内的下部连通，输磷管2和输磷罐的连接结构较常规，图中未示出，在输磷罐内的顶部充入惰性气体，通过惰性气体产生的压力将输磷罐内的液态磷压入输磷管2内，从而通过充入惰性气体量调整输磷罐的出磷量，进而调整输磷管2内液态磷的流量。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种高磷铜合金的冶炼装置，包括输送液态磷的输磷管，其特征在于：输磷管的出口端端部呈竖向穿设在竖向的出磷筒内并与之固定连接，出磷筒为耐火材质，在出磷筒内的下部设置有空腔，空腔顶部的中心位置通过连接通道与输磷管连通，空腔下端端口水平设置且与坩埚的底面靠近，使得液态磷遇热在空腔内膨胀形成气态磷后再经空腔的下端端口扩散至坩埚中的铜液内。
2.根据权利要求1所述的高磷铜合金的冶炼装置，其特征在于：在出磷筒的底端至其中部的外壁从下至上逐渐渐缩，气态磷沿出磷筒底部渐缩区域的外壁上升移动后使得出磷筒中部处的铜液产生流速差并形成环流。
3.根据权利要求2所述的高磷铜合金的冶炼装置，其特征在于：出磷筒上部的直径小于等于渐缩区域的最小直径。
4.根据权利要求1所述的高磷铜合金的冶炼装置，其特征在于：空腔的体积大于液态磷在输磷管内的流量，空腔下方的铜液液面向空腔内凸起。
5.根据权利要求4所述的高磷铜合金的冶炼装置，其特征在于：以设定的时间周期使出磷筒上下移动，扰动空腔内的铜液并使之从空腔内排出，以更新空腔内的铜液。
6.根据权利要求1所述的高磷铜合金的冶炼装置，其特征在于：空腔为上窄下宽的喇叭形结构。
7.根据权利要求1所述的高磷铜合金的冶炼装置，其特征在于：在供磷源和输磷管之间设置有输磷罐，输磷管与输磷罐内的下部连通，在输磷罐内的顶部充入惰性气体，通过惰性气体产生的压力将输磷罐内的液态磷压入输磷管内。
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