一种高纯无氧铜锭坯的生产装置的制作方法

1.本实用新型涉及无氧铜锭生产技术领域，尤其涉及一种高纯无氧铜锭坯的生产装置。


背景技术：

2.铜材是国民经济中重要的金属材料，在信息、电子、电力、制冷、军工等行业中应用广泛。具有高导热、低含气及优良机械性能的无氧铜材料更是电子等领域的基本材料。在铜加工的基本流程中，决定铜材内在质量和性能的关键阶段为熔铸过程的除氧、除杂。传统的铜制备技术基本采用小容量感应炉熔炼和半连铸生产，铜坯氧含量高，表面质量差，内部孔隙率高，组织多粗大柱状晶，物理和机械性能较差，产品档次低，目前高纯无氧铜除氧除杂的提纯方法主要是通过加入杂质金属来减少活性氧含量，或在真空条件下加热达到除杂的目的。
3.现有技术中高纯无氧铜锭坯的生产装置包括依次连通设置的熔化炉、隔仓和保温炉，隔仓设置有脱氧器，脱氧器包括输送脱氧气体的气体输送管和位于隔仓内部与气体输送管的出口端相连接的排气罩，排气罩正对进液孔设置，排气罩距离进液孔的距离为10-40mm，在铜液流动方向上，排气罩的投影大于进液孔的投影。
4.然而在铜液经进液孔进入隔仓内时，由于排气罩正对进液孔设置，铜液在进液孔处易形成湍流，使排气罩产生偏移，部分铜液不能充分与脱氧气体接触，导致脱氧效果较差。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种高纯无氧铜锭坯的生产装置，有效解决背景技术中的问题。
6.为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种高纯无氧铜锭坯的生产装置，包括：依次设置的熔化炉、脱氧炉和保温炉；
7.所述熔化炉和所述保温炉内设有用于对铜液加热的加热组件；
8.所述脱氧炉的腔体内垂直于液体流动方向水平设置有若干吹气管和导流板组，所述吹气管的周壁上设有呈螺旋状分布的气孔，若干所述吹气管贯穿设置，并在所述吹气管伸出所述脱氧炉的两端部设有供气组件；
9.所述导流板组与若干所述吹气管沿铜液流动方向形成一级脱氧腔和二级脱氧腔；
10.所述脱氧炉对应所述熔化炉设有进液口，所述脱氧炉对应所述保温炉设有出液口，所述出液口与所述进液口均呈长条状，且所述出液口平行于所述吹气管的轴线，所述进液口垂直于所述出液口设置。
11.进一步地，所述熔化炉的进口处设有预热组件。
12.进一步地，在所述熔化炉的外侧壁上设有控制器，而在所述熔化炉内设有用于感应铜液温度的热电偶，所述热电偶和所述加热组件均与所述控制器连接。
13.进一步地，所述一级脱氧腔内设有第一吹气层，所述二级脱氧腔内沿铜液流动方向设有第二吹气层和第三吹气层；
14.所述第一吹气层、所述第二吹气层和所述第三吹气层内的所述吹气管的个数逐层递减，且每层内所述吹气管等间距设置，而相邻吹气层内的所述吹气管呈交错设置。
15.进一步地，所述一级脱氧腔和所述二级脱氧腔内的所述吹气管数量相同。
16.进一步地，所述导流板组包括设置在所述一级脱氧腔和所述二级脱氧腔之间的第一挡板，及设置在所述二级脱氧腔内的第二挡板；
17.所述第一挡板包括设置在所述脱氧炉顶部的上隔板，及设置在所述脱氧炉底部的下隔板，且所述上隔板和所述下隔板位于同一垂直平面内；
18.所述第二挡板包括倾斜设置的两个导流板，且两个所述导流板沿铜液流动方向逐渐向内聚拢，且聚拢端的距离大于所述吹气管的直径。
19.进一步地，所述上隔板的下边沿相切于所述一级脱氧腔内最上方的所述吹气管下边缘，所述下隔板的上边沿相切于最下方的所述吹气管上边缘。
20.进一步地，所述加热组件采用有芯工频感应熔化电炉。
21.进一步地，在所述熔化炉内设有熔液面传感器，所述控制器与所述熔液面传感器相连接。
22.进一步地，所述保温炉的出口设有结晶器和用于生产铜锭坯的铸造机。
23.本实用新型的有益效果为：本实用新型通过吹气管与导流板组形成的一级脱氧腔和二级脱氧腔，使铜液得到进一步脱氧净化，能有效降低铜锭坯中的氧含量，另外通过长条状出液口和进液口相互垂直设置，减缓了铜液的流动速度，延长了铜液在脱氧炉内的脱氧时间，提高了脱氧的效果。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型实施例中高纯无氧铜锭坯的生产装置的正视结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例中高纯无氧铜锭坯的生产装置的俯视结构示意图；
27.图3为本实用新型实施例中脱氧炉的内部结构示意图。
28.附图标记：1、熔化炉；2、脱氧炉；21、一级脱氧腔；22、二级脱氧腔；3、保温炉；4、加热组件；5、吹气管；6、导流板组；61、第一挡板；62、第二挡板；7、供气组件；8、预热组件；9、控制器；10、热电偶；11、熔液面传感器；12、结晶器；13、铸造机。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上
或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
32.如图1至图3所示的高纯无氧铜锭坯的生产装置，包括：依次设置的熔化炉1、脱氧炉2和保温炉3；熔化炉1和保温炉3内设有用于对铜液加热的加热组件4；优选地，加热组件4采用有芯工频感应熔化电炉；脱氧炉2的腔体内垂直于液体流动方向水平设置有若干吹气管5和导流板组6，吹气管5的周壁上设有若干气孔，若干气孔呈螺旋状分布对进入脱氧炉2内的液体具有搅拌作用，保证了脱氧气体与铜液的充分接触，若干吹气管5贯穿设置，并在吹气管5伸出脱氧炉2的两端部设有供气组件7；导流板组6与若干吹气管5沿铜液流动方向形成一级脱氧腔21和二级脱氧腔22；脱氧炉2对应熔化炉1设有进液口，脱氧炉2对应保温炉3设有出液口，出液口与进液口均呈长条状，且出液口平行于吹气管5的轴线，进液口垂直于出液口设置。
33.本实用新型优选实施例中通过吹气管5与导流板组6形成的一级脱氧腔21和二级脱氧腔22，使铜液得到进一步脱氧净化，能有效降低铜锭坯中的氧含量，另外通过长条状出液口和进液口相互垂直设置，减缓了铜液的流动速度，延长了铜液在脱氧炉2内的脱氧时间，提高了脱氧的效果。
34.熔化炉1的上方设有进料口，其进口处设有预热组件8，将固态纯铜插入至进料口中间进行预热，对阴极铜表面去氧化层及颗粒进行热处理，能够加快固态铜的熔化，并降低铜液内的氧含量，提高除氧效果。
35.为了保证固态纯铜能够实现完全熔化，并减少杂质的生成，在熔化炉1的外侧壁上设有控制器9，并在熔化炉1内设有用于感应铜液温度的热电偶10，热电偶10和加热组件4均与控制器9连接，热电偶10可以把温度信号传递给控制器9，当温度信号过小时，控制器9则控制加热组件4对铜液加热，当温度过大时，控制器9则控制加热组件4停止加热，保证了溶液温度在一个预设范围内。
36.本实用新型优选实施例中，一级脱氧腔21内设有第一吹气层，二级脱氧腔22内沿铜液流动方向设有第二吹气层和第三吹气层；第一吹气层、第二吹气层和第三吹气层内的吹气管5的个数逐层递减，优选地，一级脱氧腔21和二级脱氧腔22内的吹气管5数量相同，且每层内吹气管5等间距设置，而相邻吹气层内的吹气管5呈交错设置，使铜液在依次经过第一吹气层、第二吹气层和第三吹气层时呈现s型，能够有效减缓铜液的流动速度，保证铜液与吹气管5内吹入的气体充分接触，提高了除氧效果，而逐层递减的吹气管5对铜液具有引流作用，使铜液顺利从出液口进入保温炉3内。
37.具体地，一级脱氧腔21和二级脱氧腔22内均设置三个吹气管5，一级脱氧腔21内的三个吹气管5沿垂直方向均布间隔设置，而二级脱氧腔22内的三个吹气管5呈三角分布设置，且与一级脱氧腔21内的三个吹气管5形成等边三角形，对进入脱氧腔内的铜液具有分层引流作用，并使一级脱氧腔21内铜液经二级脱氧腔22后聚至出液口。
38.本实用新型优选实施例中，导流板组6包括设置在一级脱氧腔21和二级脱氧腔22之间的第一挡板61，及设置在二级脱氧腔22内的第二挡板62；第一挡板61包括设置在脱氧炉2顶部的上隔板，及设置在脱氧炉2底部的下隔板，且上隔板和下隔板位于同一垂直平面内；第二挡板62包括倾斜设置的两个导流板，且两个导流板沿铜液流动方向逐渐向内聚拢，且聚拢端的距离大于吹气管5的直径，确保脱氧气体充入铜液的位置，一方面促进脱氧气体与由进液口进入的铜液的初次接触，改善液体的局部流动状态，提高了脱氧气体与液体的接触面积，另一方面在铜液的流动状态下，改善脱氧气体在铜液中的分布和分散，进而最大限度的除去铜液中的氧。
39.在上述实施例基础上，上隔板的下边沿相切于一级脱氧腔21内最上方的吹气管5下边缘，下隔板的上边沿相切于最下方的吹气管5上边缘，在一级脱氧腔21内形成两个流动通道，使铜液能够与脱氧气体得到有效接触，提高了除氧效果。
40.本实用新型优选实施例中，在熔化炉1内设有熔液面传感器11，控制器9与熔液面传感器11相连接，可以把液面的位置信号发送给控制器9，当溶液面到达设定高度时，控制器9控制警示灯亮起，停止放料。
41.本实用新型优选实施例中，保温炉3的出口设有结晶器12和用于生产铜锭坯的铸造机13。
42.本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。