一种含惰性气管的多元铜合金上引炉的制作方法

1.本实用新型涉及引铸技术领域，具体涉及一种含惰性气管的多元铜合金上引炉。


背景技术：

2.医用线束、机器人线束、abs线束、扬声器线束、汽车线束等领域的轻量化需求使得铜及铜合金超微丝发展迅猛、需求量激增。制备超微丝（线径为0.01-0.03mm）的母材纯净度和组织结构要求高。
3.现有技术中多采用真空融炉，例如cn202870724u中所公开的铜银合金高效熔炼装置，包括熔化炉、设置于熔化炉中的熔池、对熔池加热的石墨加热元件以及设置于熔池中的结晶器，熔化炉外侧壁设置有惰性气体保护腔，用于降低熔化炉中铜液的吸氧量。但是真空炉产量小，生产成本高。采用敞口的炉体熔化铜合金，便于实现实时加料和连续上引，但是炉口空气中的氧气不可避免地会与铜合金熔液表面的覆盖剂以及铜合金熔液中的活泼金属反应，加快覆盖剂的损耗，铜合金熔炼过程的出渣率也相应地增加。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种含惰性气管的多元铜合金上引炉，通过在熔池的敞口处设置炉盖以及向预定液面喷射惰性气体的惰性气管，降低覆盖剂损耗和出渣率。
5.为了实现上述技术效果，本实用新型的技术方案为：一种含惰性气管的多元铜合金上引炉，包括：
6.敞口的熔池，所述熔池的底部设置有熔沟和加热单元；
7.所述熔池可移除设置有炉盖，所述熔池的敞口中或者炉盖与熔池的敞口之间设置有惰性气管，所述惰性气管与气源连接，所述惰性气管设置有排气孔。
8.优选的技术方案为，所述惰性气管包括预热段和排气段，所述预热段与气源连接，所述排气段设置有排气孔。
9.优选的技术方案为，所述惰性气管与所述炉盖固定连接。
10.优选的技术方案为，所述排气段围合设置，所述排气孔朝向所述熔池的预定液面中心设置。
11.优选的技术方案为，所述熔池内设置有隔板，所述隔板设置有连通所述隔板两侧腔体的连通口，所述排气孔朝向所述上下对应腔体的预定液面中心设置。
12.优选的技术方案为，所述排气段沿敞口内缘围合设置，或者围合状的所述排气段与所述敞口内缘上下对应设置。
13.优选的技术方案为，所述熔池为石墨熔池。
14.本实用新型的优点和有益效果在于：
15.该含惰性气管的多元铜合金上引炉中结构合理，惰性气管向熔池中充入惰性气体，炉盖不仅能阻止惰性气体溢出上引炉，还有助于保温熔池内的液面，减弱惰性气体的低
温对于炉温的影响，降低覆盖剂损耗和出渣率。
附图说明
16.图1是实施例1含惰性气管的多元铜合金上引炉的结构示意图；
17.图2是实施例2含惰性气管的多元铜合金上引炉的结构示意图；
18.图3是实施例3含惰性气管的多元铜合金上引炉的结构示意图；
19.图4是对比例含惰性气管的多元铜合金上引炉的结构示意图；
20.图中：1、炉壳；2、熔池；21、第一隔板；22、第二隔板；23、熔炼腔；24、过渡腔；25、上引腔；3、熔沟；4、感应线圈；5、炉盖；6、惰性气管；61、排气孔；62、预热段；63、排气段；7、加热器。
具体实施方式
21.下面结合实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
22.熔池为石墨片砌成，或者一体烧结石墨材质，与传统的耐火砖砌熔池相比，石墨材质的熔池有助于降低铜合金中的杂质含量，并且铜合金熔炼过程中的出渣率也趋小。与石墨片砌成的熔池相比，一体烧结的石墨熔池具有更低的铜合金杂质含量以及出渣率。
23.炉壳与熔池之间还设置有例如炉壳内表面的绝缘漆层、筑炉砂层、耐火砖层等。
24.熔沟，加热单元通常为熔沟处的感应线圈，熔沟的数量和大小根据熔池的尺寸、单位时间内上引铜合金的质量、熔液杂质的多少综合确定。
25.可选的，熔池采用隔板将其内腔分隔为多个腔体，隔板上设置有连通相邻腔体的连通口，熔沟设置于单个腔体的底部，用于完成腔内熔液的内循环，或者熔沟设置于两个相邻的腔体之间，用于将一个腔体中的熔液导入另一个腔体中。熔沟的设置需根据铜合金中的组分以及可能产生的杂质等因素具体确定。
26.惰性气管的预热段和排气段
27.将常温的惰性气体直接喷射于熔池的液面上，会导致液面局部温度降低。预热段利用炉内上升热空气预热管内惰性气体，减少炉外惰性气体加热元件的使用。
28.排气段的形状
29.排气段为直管状，或者沿敞口内缘围合设置，围合的角度没有特别的限制，优选为围合成至少一圈，或者略小于一圈，排气孔沿排气段的延伸方向均匀分布，或者熔池的敞口为长方形或者长条形，排气孔设置于沿长方形长边相对设置的排气段上。
30.熔池的敞口为长方形或者长条形，预定液面中心为中心线形。排气孔朝向所述熔池的预定液面中心，中心处的气流上行，遇炉盖后下行，形成中心气流上升，周围气流下降的惰性气体循环。
31.实施例1
32.如图1所示，实施例1的含惰性气管的多元铜合金上引炉，包括：
33.包括炉壳1以及设置于炉壳1内敞口的熔池2，熔池2内为一体烧结制得，熔池2内无隔板，熔池2的底部设置有熔沟3，熔沟沿熔池2的长方形敞口长边方向间隔设置，加热单元为熔沟3的感应线圈4；熔池2可移除设置有炉盖5，熔池2的敞口中或者炉盖5与熔池2的敞口
之间设置有惰性气管6，惰性气管6与熔池外的气源连接；惰性气管6为直管状，设置于熔池2长方敞口的对称线处，惰性气管6设置有排气孔61，排气孔61竖直向下朝向熔池2内腔吹喷惰性气体。
34.铜合金丝材的上引结晶器设置在熔池2的内腔中。实际生产中，移除炉盖5实时加入铜合金熔炼原料、覆盖料以及清渣，加入铜合金熔炼原料以维持熔池2内腔中恒定范围内的液面，满足上引生产要求。实施例1的惰性气管6与气源连接，惰性气管6和气源（图中未示出）之间还连接有加热惰性气源的加热器7，该加热器7设置于熔池外。
35.实施例2
36.如图2所示，实施例2基于实施例1，区别在于，实施例2中的惰性气管6包括相连通的预热段62和排气段63，预热段62与熔池外的气源连接，排气段63设置有排气孔61。可选的，预热段62呈盘管状设置于排气段63的内缘或者外缘，又或者设置于排气段63与炉盖5之间，又或者设置于排气段63与熔池的敞口之间等不与排气段63的排气孔61气流产生干涉的任一位置。
37.如图2所示，预热段62设置于排气段63的下方，更接近铜合金熔液的液面，更有利于受热，加快预热管内惰性气体的升温速度。实施例2中惰性气管6与炉盖5固定连接。
38.实施例3
39.如图3所示，实施例3基于实施例2，区别在于，排气段63围合设置，排气段63与敞口内缘上下对应设置，若干个排气孔61朝向熔池2的预定液面中心设置。
40.熔池2的敞口为长方形，其内设置有一体连接的第一隔板21和第二隔板22，第一隔板21和第二隔板22的底部均设置有连通口，第一隔板21和第二隔板22将熔池2的内腔分隔为熔炼腔23、过渡腔24和上引腔25，熔炼腔23和过渡腔24通过第一隔板21底部的连通口连通，过渡腔24和上引腔25通过第二隔板22底部的连通口连通；以铅垂方向和水平方向为参照，与熔炼腔23上下对应的排气孔61倾斜朝向熔炼腔23中预定液面中心设置，与过渡腔24上下对应的排气孔61倾斜朝向过渡腔24中预定液面中心设置，与上引腔25上下对应的排气孔61倾斜朝向上引腔25中预定液面中心设置。
41.对比例
42.如图4所示，对比例的熔池2同实施例1，区别在于，熔池2顶部设置有可移除的炉盖5，但是未设置惰性气管6。
43.实施例和对比例中的熔池均为石墨熔池，实施例3中隔板与石墨熔池一体连接。
44.实施例1
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3和对比例的熔池2尺寸为熔池内腔长5.397m，宽0.4m，高0.5m；熔池侧壁厚150mm，底壁厚150mm；熔沟3内径为580mm，实施例3中熔炼腔23、过渡腔24和上引腔25并排设置，排方向上熔炼腔23、过渡腔24和上引腔25的体积之比为2.179：1：2.218。
45.实施例1、实施例2、实施例3和对比例的铜合金熔炼、上引的连续生产工艺为：通气—通电加热熔沟—投料—保温—投料—保温—投料—保温—上引，铜合金的主要组成为：铝、锰、铜、铁、镍。实施例1熔炼过程中持续向惰性气管6中通入1000℃的惰性气体，实施例2、3持续向惰性气管6中通入常温的惰性气体，流量均为15~20l/min；铜合金原料由熔池2的一端加入，经熔沟3处的感应加热线圈加热，经由熔池2另一端的上引结晶器引出丝材。熔炼上引生产过程中熔沟温度控制在1350-1400℃范围内，铜合金的温度控制在1100-1150℃范围内；连续生产过程中添加铜合金进料、清渣以及添加覆盖剂时打开炉盖5。
46.上引炉使用评价：
47.1、铜合金含氧量检测：采用氧氮氢含量分析仪检测；
48.2、铜合金生产过程中出渣率：出渣率（%）=出渣量/合金原料投料量*100%；
[0049] 铜合金含氧量/ppm出渣率（%）实施例1137.9实施例2137.8实施例3114.5对比例1711.2
[0050]
由上表可知，实施例1-3中的铜合金含氧量和出渣率低于对比例，实施例1-3中，实施例3的出渣率最低，实施例1和2的出渣率相当，实施例2充分利用熔池2内腔中的热量加热惰性气体，多元铜合金上引炉的整体能耗较实施例1低。
[0051]
实施例1、实施例2和对比例1中未设置隔板，加料时熔液波动大导致的结晶器插入液面深度波动大，过渡腔能使合金熔液中的杂质充分上浮，致使经常脱线，即结晶器石墨模具处铜线意外断掉。
[0052]
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。