[实用新型]一种应用于上引连铸法的复合脱氧装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及上引连铸法生产铜材的装置，更具体的涉及上引连铸法生产铜材使用的复合脱氧装置。

背景技术

上引连铸法是铜材加工生产的主要方法，铜材的铸型成型是在连铸机结晶器内的石墨模中完成的，其铸型原理是保温炉内的高温铜液从石墨模底部进入石墨模，高温铜液在石墨模内连续水冷冷却成铜杆后被牵引出石墨模，完成铜杆的铸型。

保温炉内熔融状态下的高温铜液有较强的吸气能力，熔体吸气在铸造过程中会造成铜杆产生气孔、疏松等缺陷，且高温铜液易与气体中的氧结合生成氧化物Cu₂O，凝固结晶后的Cu₂O分布在铜晶粒边界上，容易引起铜的“氢脆”，降低铜杆的塑性，使铜杆很难进行冷加工，而且氧在铜杆中是杂质元素，降低铜的导电率，严重影响铜杆的性能。

为降低熔炼过程中高温铜液中的气体尤其是氧含量，上引连铸法采用木炭覆盖的扩散脱氧方法，木炭的主要成分是碳，具有对熔体保温、防止吸气和脱氧等多种作用：木炭在高温铜液表面燃烧生成还原性气体CO，它在铜溶液中的溶解度很小，且不与铜发生反应，形成保护膜，使空气不能接触铜液，起到防止吸气、生成氧化物的作用；其次具有还原作用，木炭的氧化物CO可使铜液表面的氧化物Cu₂O还原，起到扩散脱氧的作用；木炭是疏松多孔的物质，当具有一定厚度时，靠自身燃烧的热量起保温作用。但即使在木炭覆盖工艺最佳的状态下，铸型铜杆内氧含量只能控制在20ppm以下，且氧含量不稳定。随着电子、电力和通讯行业的发展，尤其是磁控元件都需要采用高纯低氧的无氧铜杆，要求氧含量≤5ppm。该脱氧方法不能满足高品质无氧铜杆对含氧量的要求，所以必须采用更有效的脱氧方法和装置来降低高温铜液内的氧含量。常用其他高温铜液脱氧的方法有化学脱氧法、真空脱氧法：

1、化学脱氧法：在金属铜熔炼时加入脱氧剂，利用其化学活性高于金属铜的特点，将熔融铜液中的氧原子置换出来，降低铜液中的氧含量。该脱氧方法的缺点是脱氧剂会形成新的杂质污染，且脱氧能力有限。

2、真空脱氧法：铜液在真空中熔炼，通过降低熔炼时的气体分压，使铜液中的氧溢出，降低氧含量。该脱氧方法脱氧效果好，但设备投资大，工艺繁杂，产量有限，不适用于普通工业生产。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中的不足，在于提供一种脱氧效果好、结构简单、成本低的应用于上引连铸法的复合脱氧装置。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种应用于上引连铸法的复合脱氧装置，包括高压惰性气体发生装置、石墨管，所述石墨管的一端与高压惰性气体发生装置的气体输出管连通，其另一端伸入保温炉内，所述石墨管伸入保温炉内一端的底部分布有高压惰性气体喷出口；所述保温炉内装有高温铜液，高温铜液的上方设有木炭层。

依照本实用新型的一个方面，所述高压惰性气体喷出口有8-10个，均匀分布在石墨管伸入保温炉内一端底部的四周。

依照本实用新型的一个方面，所述高压惰性气体喷出口为圆形，其直径为1-3mm。

依照本实用新型的一个方面，所述木炭层的厚度为200-300mm。

依照本实用新型的一个方面，所述木炭层中木炭的粒径为50-200mm。

依照本实用新型的一个方面，所述高压惰性气体发生装置的气体输出管上设有减压阀、压力表、流量表。

依照本实用新型的一个方面，所述高压惰性气体发生装置为高压氩气瓶。

依照本实用新型的一个方面，所述气体输出管与石墨管通过通孔螺栓连通。

依照本实用新型的一个方面，所述石墨管的外径为50-80mm，内径为8-10mm。

本实用新型采用一种复合脱氧装置来降低高温铜液中的氧含量，其脱氧原理是在高温铜液表面采用木炭覆盖的前提下，向高温铜液中吹入惰性气体，惰性气体既不溶解于铜液，也不与铜液发生反应，惰性气体在铜液中形成大量气泡，气泡内惰性气体的分压为零，而溶于气泡附近的铜液中的氧分压远大于零，铜液中的氧在惰性气体气泡内外的分压差使氧不断向气泡内扩散，随着气泡的上升和逸出而排出到大气中，从而达到脱氧的目的。向铜液中吹入惰性气体还有助于熔体中其他气体的溢出和夹杂物的上浮，吹入的惰性气体能加快铜液搅动，使铜液成分更加均匀，同时扩大了熔融铜液中二氧化碳和木炭的接触面积，加快了二氧化碳的扩散速度，增加了保护气体一氧化碳的数量。

采用本实用新型所述的复合脱氧装置用于高温铜液脱氧方法的优点：