[实用新型]分连体熔铜组合炉

说明书

本实用新型涉及用于上引无氧铜杆生产线的熔铜组合炉，具体地说是一种分连体熔铜组合炉，即构成所述熔铜组合炉的熔化炉和保温炉设计成一体，但又相互隔离。

现有的上引无氧铜杆生产线所采用的熔铜组合炉基本上有分体炉和连体炉两种炉型。所述分体炉的结构是构成熔铜组合炉的熔化炉和保温炉相互分离(如图1所示)，即熔化炉将铜化为铜水后，倒入保温炉内生产，宠大的气氛保护装置减轻了倒液过程的负面影响，但还有许多缺陷：

其一、堵口现象，由于倒液时铜水温度不宜过高，否则吸气利害，而低温铜水易和木碳碴绞在一起将倒液通道堵死，一但发生堵口现象就非常麻烦；

其二、吸气现象，倒液时铜水以极快的速度吸气，尤其是吸氧反应激烈，如果稍微不慎，前面的净化措施就前功尽弃，无论多么安全的保护装置，只要高温铜水与气体有接触，吸气就是难免的；

其三、铜水的波动，倒液会造成铜水的波动、飞溅，波动使得完整的覆盖层遭到破坏，造成从铜水深处—铜水浅处—覆盖层—炉气各层次气体和原子的浓度或分解压从平衡变为不平衡。飞溅部分的铜水可能再次氧化。铜水的波动还造成结晶区静压的波动，使得结晶固液分界面产生波动，导致铜杆沿长度方向性能不均匀；更有甚者，铜水的波动还可能造成结晶器口卷入覆盖物形成夹碴；

其四、由于倾炉的要求使得熔化炉的容量受到限制，熔化炉的体积过大使得炉壳的刚度要求徒然升高，有的为了保证刚度干脆不设计保温层，使得能耗增加；同时有害物质的浓度总是因熔化炉的体积的增大而减小，一块冷铜投下去所产生的温降总是因熔化炉内的铜水多而变小，在照顾散热面积的前提下，适当加大熔化炉的容积是有利于提高质量和熔化效率的，这种炉型恰恰有苦难言；

其五、倾炉会造成砂子的显微裂纹，便得炉龄受影响。这是因为没有一点也不变形的绝对性的炉壳，倾炉增加了炉壳变形的可能性，炉壳变形必然导致砂子产生显微裂纹。

连体炉的结构是化铜用的熔化炉和生产用的保温炉是完全相通的(如图2所示)，它克服了倒液过程带来的上述弊病，但随着技术的不断进步，以及市场对产品质量的要求越来越高，连体炉的弊端也逐渐暴露出来：

首先，不能实现温度差异，“高温出炉，低温浇注”是铸造技术万古不变的真理，保温炉这边要求温度低，熔化炉这边要求温度高，由于连体炉的两炉之间是完全相通的，铜水的导热性极好，两炉的温差极小；

第二，因为温差小，所以不能达到最佳能耗状态，对流是铜水热交换的主要形式，炉温高则铜水流动性好，对流强，热交换效率高。但是如果炉温高了对结晶又起了负面作用，所以大多数厂家只有取一个折中的温度，这样对结晶来说不是一个最佳温度，而对熔化来说更是有劲使不上，众所周知，在1000多度以上温度下，送电功率稍稍加大一些就会获得更好的流动性的铜水，热交换就会更好，是一个几何效应，而连体炉却不能利用这一特点；

第三，温度波动大，刚放入一块铜的时候，熔化炉这边呈低温状态，保温炉的温度相应下降好几度，当固态铜一化完时，铜水流动性骤然提高，铜水温度跟着提高，这样对形成稳定的铜杆结晶环境不利，铜杆的结晶状态、性能沿长度方向就不一致；

第四，不利于铜水的净化，所谓净化，包括两个方面：一是气体的析出，一是杂质的悬浮。在炉子用了一段时间以后，砂子中的气体已烤干，气体来自电解铜、木碳和炉气，除部分极少的硫、磷等有害气体外，O₂、H₂、H₂O是主要的，部分分离成[H]、[O]。[H]会造成氢病，使铜杆变脆，[O]最终以Cu O₂、CuO的形式存在于晶界而降低铜杆的强度，O₂、H₂、H₂O若过饱和而在铜杆中心析出，造成“空心”。除了密封精料之外，在炉内的脱气是非常重要的，而纯铜又不宜加入外来物质脱气，通常我们采用在炉内保持良好的还原性气氛，高温静置，高温的目的是为了改善铜水的流动性，以便气体更好的反应、悬浮，静置的目的是为了有了更多的时间完成脱气的物理、化学反应。而连体炉要实现高温和静置两个过程是很困难的，往往都是未经精练的铜水，一下子就流到结晶器入口处，参与结晶，草草地完结了本应继续完成的过程。杂质的悬浮同气体的析出大同小异，同样要求高温静置，而连体炉难以实现。

本实用新型的目的是要克服现有技术的不足，提供一种分连体熔铜组合炉，旨在实现熔化炉和保温炉之间的温度差异，使两炉各自达到最佳的能耗状态。