一种铜杆生产工艺及结晶器的制作方法

本发明属于铜杆生产技术领域，具体包括一种铜杆生产工艺和一种结晶器。

背景技术：

电缆中的铜线是由铜杆多次轧制和拉丝而成，铜杆由粗变细的过程中，铜杆只发生横截面的变化，不发生材料的增减，因此，铜杆内的所有成分会保留在最后的铜线中。现有生产工艺中，在拉丝过程中，常出现铜线拉断的现象，分析发现，断面中存在石墨烯微粒，这是由于在铜杆生产工艺(上引法)中，石墨烯鳞片随着铜液进入结晶器中，从而导致生产的铜杆中含有石墨烯微粒。

目前，在上引法生产铜杆的工艺中，为防止铜液氧化，会在铜液表面铺一层厚度十厘米左右的石墨烯鳞片，以此隔绝氧气，而结晶器下部的石墨管穿过石墨烯鳞片并进入铜液中，在实际生产中，在结晶器的下部还套装有保护套。由于石墨烯鳞片的密度远小于铜液，因此，石墨烯鳞片进入铜杆的唯一机会便是在将结晶器插入铜液的过程中。现有工艺中，先将局部石墨烯鳞片拨开一部分，然后将结晶器向下插入铜液，由于石墨管和保护套均存在具有一定面积的底面，会将石墨烯鳞片压入铜液中，在上引过程中，铜液的流动会使部分石墨烯鳞片流进石墨管，从而造成上述有缺陷的铜杆，这会严重降低铜杆质量，为铜线的生产造成困扰，增加企业生产成本，且会影响最终生产的铜线的导线性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种生产铜杆的工艺，用以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种铜杆生产工艺，该工艺的主体采用的是现有的上引法，主要包括以下步骤：

d.将结晶器插入铜液；

e.固定好结晶器，然后将引杆从上至下插入结晶器并使引杆接触铜液；

f.向上牵引引杆，等铜杆符合标准后进行收卷；

在上引法中，结晶器插入铜液的过程会将石墨烯鳞片带入铜液中，为克服这一缺陷，在步骤a中，将结晶器插入铜液前在结晶器的下端套装铜制隔离套，使结晶器的石墨管和保护套被包裹起来，如此，在将结晶器插入溶液后，铜制的隔离套会将石墨烯鳞片向外周拨开，且可以避免石墨管接触石墨烯鳞片，而铜制的隔离套在吸收铜液的温度后融化为铜液，此时铜液可以正常进入石墨管。因此，理论上该方法可以有效避免石墨烯鳞片进入铜液并影响铜杆质量。

优选地，在将结晶器插入铜液前，将预插入位置的石墨烯鳞片剥离，使得该区域的石墨烯鳞片保留2-5cm，且拨开区域的面积大于隔离套的底面积。这可以减少与隔离套接触的石墨烯的量，既便于观察隔离套的插入深度，又可以进一步降低石墨烯鳞片被带入铜液的风险。

优选地，在隔离套接触石墨烯鳞片的过程中，对结晶器施加震动，这可以破坏附着在隔离套表层的石墨烯鳞片的稳定状态，使其脱离隔离套并上浮到液面。

本发明的另一个目的在于提供一种结晶器，该结晶器具有可以将石墨管以及保护套隔离的隔离套，在将结晶器插入铜液的过程中，隔离套可以阻止石墨烯鳞片接触石墨管的底部，从而避免石墨烯鳞片被挤压在石墨管的底部并在生产过程中进入铜杆内部。

为实现上述目的，本发明提供一种结晶器，包括结晶器本体，结晶器本体的下部为石墨管，以及套装在石墨管外周的保护套，该结晶器还包括套装在结晶器本体下部的铜制隔离套，且该隔离套将石墨管与外周空间隔离。在将结晶器插入铜液的过程中，隔离套直接接触石墨烯鳞片，石墨管及保护套在隔离套的保护下不会直接接触石墨烯鳞片，随着隔离套的融化，石墨烯鳞片上浮至铜液表面，因此在将该结晶器插入铜液后，可以避免石墨烯鳞片挤压在石墨管底部甚至可以避免石墨烯鳞片挤压在保护套的底部。

优选地，所述隔离套整体呈锥状，且具有尖端朝下的锥形面，在隔离套接触上浮的石墨烯鳞片层的过程中，锥形面可以向四周排挤石墨烯鳞片，且对石墨烯鳞片的下压力较小，结合铜液的浮力作用，锥形隔离套具有更好的隔离效果。

优选地，所述隔离套的内壁与石墨管的外周面不接触，并在隔离套与石墨管之间填充铜粉i，理论上，隔离套的尺寸越大，对石墨烯鳞片的隔离效果越好，但是其内部携带的空气就会越多，这会造成铜液的氧化，通过合理设计隔离套的尺寸，并使用铜粉排除隔离套与石墨管之间的空气，既可以隔离石墨烯鳞片，又可以避免铜液氧化。

优选地，所述隔离套的内壁与保护套的外周面不接触，且在隔离套与保护套之间填充预置石墨烯鳞片，在插入结晶器之前，通常会将石墨烯鳞片拨开一部分，这会导致该处的石墨烯鳞片的隔氧效果降低，而随着隔离套的融化，预置石墨烯鳞片会与外部的石墨烯鳞片混为一体，使得该处的石墨烯鳞片层恢复隔离正常的功能，从而降低该处铜液被氧化的风险。

为使预置石墨烯鳞片与拨开部分的石墨烯鳞充分混合，该结晶器还设置定位组件，该定位组件活动安装在结晶器本体上，且连接隔离套的上部，通过向上移动定位组件能够向上拉动隔离套。在隔离套熔化至预置石墨烯鳞片后，通过向上移动可以使预置石墨烯鳞片失去约束，从而铺在原有拨开区域。

作为隔离套的优选方案，所述隔离套包括内层的隔离罩i和套装在隔离罩i下部的隔离罩ii，其中隔离罩ii的纵向截面呈倒置的三角形；所述隔离罩i从下到上依次包括一级导向段、上浮段、二级导向段、外置段，其中一级导向段的水平投影轮廓呈三角形，二级导向段的水平投影轮廓呈倒置的梯形，上浮段的水平投影轮廓呈矩形。隔离罩ii推开大部分石墨烯鳞片，作为第一道屏障，当其熔化后，未能完全上浮的石墨烯鳞片被隔离罩i隔离，其作为第二道屏障，从而避免有石墨烯鳞片接触石墨管。

在上述双层隔离罩结构的基础上，在石墨管的外部套装锥形隔离罩iii，该隔离罩iii位于隔离罩i的内侧，且其上端沿贴合保护套的底部，并在隔离罩iii和石墨管之间填充铜粉ii，当隔离罩i熔化后，隔离罩iii作为第三道屏障，且在铜粉ii的作用下，熔化的铜粉会降低铜液向着石墨管管口流动速度，三道屏障综合作用，可以完全避免石墨烯鳞片接触石墨管。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的实施例的平面结构示意图；

图2为图1所示结构中隔离套的安装结构示意图；

图3为图1中定位件的结构示意图；

图4为图2中隔离罩i和隔离罩ii的分离结构示意图；

图5为图1中隔离套的纵向剖切结构示意图；

图6为本实施例中提供的结晶器在插入铜液后的第一阶段示意图(只展示该结晶器的下部)；

图7为图6所示状态在隔离罩i完全融化后的状态示意图(只展示该结晶器的下部)；

图8为图7所示状态在隔离罩ii完全融化后的状态示意图(只展示该结晶器的下部)；

图9为完成安装后结晶器的状态示意图(只展示该结晶器的下部)。

图中，结晶器本体1、隔离罩i2、连接臂3、滑套4、卡环5、隔离罩ii6、保护套7、隔热填充物8、预置石墨烯鳞片9、定位卡钩10、避让通道51、吊装钩11、吊装头12、铜柱13、铜粉i14、隔离板15、石墨管16、隔离罩iii17、铜粉ii18、外置段19、二级导向段20、上浮段21、一级导向段22、避让口51、石墨烯鳞片层100、铜液200。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

一种铜杆生产工艺，该工艺的主体采用的是现有的上引法，主要包括以下步骤：

g.将结晶器插入铜液；

h.固定好结晶器，然后将引杆从上至下插入结晶器并使引杆接触铜液；

i.向上牵引引杆，等铜杆符合标准后进行收卷；

在现有上引法中，结晶器插入铜液的过程会将石墨烯鳞片带入铜液中，为克服这一缺陷，本实施例中，在步骤a时，在将结晶器插入铜液前，先将预插入位置的石墨烯鳞片剥离，使得该区域的石墨烯鳞片保留2-5cm，且拨开区域的面积大于隔离套的底面积。然后在结晶器的下端套装铜制且外皮经过抛光的隔离套，使结晶器的石墨管和保护套被包裹起来，如此，在将结晶器插入溶液后，铜制的隔离套会将石墨烯鳞片向外周拨开，且可以避免石墨管接触石墨烯鳞片，而铜制的隔离套在吸收铜液的温度后融化为铜液，此时铜液可以正常进入石墨管。为降低石墨烯鳞片在隔离套表面的附着力，在隔离套接触石墨烯鳞片的过程中，对结晶器施加震动，从而破坏附着在隔离套表层的石墨烯鳞片的稳定状态，采用上述生产工艺，可以避免石墨烯鳞片进入铜液，从而保证铜杆的质量。

针对上述铜杆生产工艺，本发明提供了一种专用的结晶器。如图1-图5所示，该结晶器包括结晶器本体1，结晶器本体1的下部为石墨管16，以及套装在石墨管16外周的保护套7，且保护套7内填充隔热填充物8。该结晶器还包括套装在结晶器本体1下部的铜制隔离套(紫铜材质)，且该隔离套将石墨管16与外周空间隔离。

具体地，隔离套包括内层的隔离罩i2和套装在隔离罩i2下部的隔离罩ii6，隔离罩i2和隔离罩ii6的表面均抛光处理。其中隔离罩ii6的纵向截面呈倒置的三角形，在隔离罩i2的下端设置铜柱13，该铜柱13填充在隔离罩ii6的尖角内，并使隔离罩ii6临时固定在隔离罩i2的外周。

上述隔离罩i2从下到上依次包括一级导向段22、上浮段21、二级导向段20、外置段19，其中一级导向段22的水平投影轮廓呈三角形，二级导向段20的水平投影轮廓呈倒置的梯形，上浮段21的水平投影轮廓呈矩形。其中外置段19套装在保护套7的外周，并被定位组件吊装。如图5所示，在一级导向段22、上浮段21、二级导向段20内填充铜粉i14(紫铜)，在外置段19内填充预置石墨烯鳞片9，且石墨烯鳞片9与铜粉i14被隔离板15隔开。

另外，在隔离罩i2的内部，有尖端朝下的锥状隔离罩iii17套装在石墨管16的外周，且隔离罩iii17包裹保护套7的底部，并在隔离罩iii17内填充铜粉ii18(紫铜)。

如上结构所示，当穿过石墨烯鳞片层100时，隔离罩ii6可以推开大部分石墨烯鳞片，作为第一道屏障，在其进入铜液200并熔化后，未能完全上浮的石墨烯鳞片被隔离罩i2隔离，如图6所示，因此，隔离罩i2作为第二道屏障，如图7所示，残留的石墨烯鳞片会从一级导向段22浮动到上浮段21，并从上浮段21上浮到二级导向段20，并最终浮到铜液表面。而当隔离罩i2熔化后，隔离罩iii17作为第三道屏障，如图8所示。且在隔离罩i2和隔离罩iii17熔化的过程中，铜粉i14和铜粉ii18的熔化会降低铜液向石墨管的流动速度，使石墨烯鳞片上浮，从而避免有石墨烯鳞片接触石墨管。

上述定位组件包括活动套装在结晶器本体上的滑套4，滑套4的两侧设置向下弯曲的连接臂3，并在连接臂3的下端设置吊装钩11，且吊装钩11挂在隔离罩i2上部两侧的吊装头12中。另外，在滑套4的内壁设置定位卡钩10，向上滑动滑套4后，定位卡勾10卡在结晶器本体上的卡环5上，从而避免滑套4回落。另外，卡环5间断设置，并形成图2中所示的避让口51，当卡环5对准避让口51时，可以向下滑动滑套4。当隔离罩i2熔化至外置段19时，向上移动滑套4可以使预置石墨烯鳞片9失去约束，从而铺在原有拨开区域，如图9所示，此时完成结晶器的插入。

对于该种加装隔离套的结晶器，可以一次性插入铜液，简化生产工艺的同时，还能保证铜杆质量，且该结晶器充分考虑铜液氧化问题，可以有效克服现有上引发法铜杆生产工艺存在的缺陷。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。