专利名称：在电磁场下铜液脱氧方法
技术领域：
本发明涉及一种用电磁场在连铸中脱除铜液中氧的方法。
铜液中氧是有害杂质元素，须加以去除。在无氧铜中更是要求很低的氧含量。脱除铜液中的氧的方法主要有真空熔铸、木炭覆盖、青木脱氧等。但真空法效率低，设备投资大，成本高；木炭覆盖法的脱氧效率较低；青木脱氧法增加氢含量，脱氧效率也较低。除真空熔铸法，其他方法均存在浇注过程中易于产生二次氧化的问题。使得铜液中的氧含量增加。
本发明的原理是在连铸结晶器中，施加交变电磁场和脱氧剂，使得铜液凝固界面变得平整，使得此处析出气体和夹杂物易于排除；电磁场还加速夹杂物和气体的传输及其与脱氧剂的反应，因而加速氧的排除；结晶器中的铜液在脱氧后随即被冷却凝固，避免了二次氧化。
本发明的目的是这样实现的在连铸结晶器的上端加装耐热保温的热帽，热帽的内衬材料中含有脱氧剂；或者在结晶器内镶有含脱氧剂的衬套；在热帽和结晶器内壁的外侧装有电磁线圈，其中通有交变电流，向热帽和结晶器中的铜液施加交变电磁场；电磁场的频率在1Hz至30000Hz之间；结晶器内壁可为切缝分瓣结构，也可为无切缝的整体结构；铜液中的氧将与内衬中的脱氧剂反应，其产物从铜液中浮出，因而氧从铜液中脱除；脱氧剂为与氧亲和能力高于铜的物质，使得铜液中氧脱除。在铜液凝固时，受电磁场力作用，凝固界面趋于平坦，使得因凝固界面上溶质再分配过程而排向液体的氧易于脱离界面，有利于其排除；电磁力也使析出的氧加速从凝固界面迁移，因而促进氧的快速扩散脱除；电磁力也加速氧与脱氧剂的反应；同时，电磁场力还加速氧化产物的上浮。铜液在凝固前经过电磁场强化下的脱氧过程，随即凝固，避免了二次氧化；不断从结晶器上部补充铜液，同时将凝固部分拉出结晶器，从而连铸出低氧含量的铜坯。
图1是本发明提出的铜液连铸电磁脱氧方法图。图2是一种有内衬套结晶器的连铸电磁脱氧装置图。图3是结晶器内壁的结构图。
下面结合图1至图3详细说明依据本发明的基本原理及工作情况。
本发明的主要结构为连铸结晶器14、热帽5和电磁感应线圈8。热帽5内腔嵌有含有脱氧剂的衬套6，衬套外包有耐火隔热保温材料7，在热帽5的周围设置电磁感应线圈8，其中通入交变电流，电流频率从1Hz至30000Hz。电磁感应线圈与热帽为绝缘接触。结晶器内壁9的材料可为铜及其合金、不锈钢、铝及其合金、耐火材料等，沿其纵向可有多条切缝，以使交变电磁场透过。在结晶器内壁9外设置电磁感应线圈13，其中通有交变电流，其频率从1Hz至30000Hz。电磁感应线圈13与结晶器内壁9为绝缘接触或存在一定空隙。结晶器下端有喷水孔或缝隙11，以冷却铸坯12和结晶器中铜液15，使之凝固。连铸时，在中间包1内的铜液2在塞棒3的控制下，经由水口4进入结晶器14中，并使之充满热帽5，铜液15的上表面覆盖碳粉16等，以避免再次氧化；铜液15与含有脱氧剂的内衬6反应，并受到通有交变电流的电磁线圈8和13所产生的交变磁场的作用，使得所含的氧和夹杂物被脱除，结晶组织细化，并在结晶器14中冷却凝固形成铸坯12，牵引机构将铸坯拉出结晶器14，同时从中间包1通过水口4向结晶器14和热帽5中补充铜液，由此形成连续铸造过程。
本发明的另一种结构为图2所示。在电磁结晶器14的内壁9上镶嵌含脱氧剂的内衬套6，结晶器内壁9上有数条纵向缝隙，以使交变磁场透过而作用到结晶器14内的铜液15上，感应线圈13中通有交变电流，使之产生交变电磁场，对结晶器14内的铜液15产生脱氧和去除夹杂物的作用。铜液15上表面覆盖碳粉16，以避免铜液氧化。图3表示结晶器内壁的结构，其上有多条纵向切缝19或斜向切缝18或折线切缝20。
权利要求
1.一种脱除铜液中氧的方法，其特征在于在连铸过程中在结晶器内脱除铜液中氧；脱氧后的铜液就地凝固，避免铜液传输过程中的增氧。
2.根据权利要求1提出的脱氧方法，其特征在于在结晶器中使用含脱氧剂的材料脱除铜液中氧；脱氧剂材料可制成结晶器内衬套，与结晶器内壁成镶嵌接触或罗纹接触；也可制成网状放于结晶器内。
3.根据权利要求1提出的脱氧方法，其特征在于采用交变电磁场改善铜液凝固状况，加速铜液中氧的脱除；电磁场的频率在1Hz至30000Hz之间。
4.一种铜液连铸中具有脱氧作用的电磁结晶器14，其特征在于在结晶器内壁9上有含脱氧剂材料的衬套6；结晶器内壁有贯穿壁厚的切缝19，切缝与结晶器的纵轴方向成一定角度，角度处于0°至±180°之间；结晶器内壁外侧绕有可通入电流的线圈13。
5.一种铜液连铸中具有脱氧作用的热帽电磁结晶器，其特征在于在热帽5和结晶器内壁9上有含脱氧剂材料的衬套6；热帽5和结晶器内壁9外侧均绕有可通入电流的线圈13；结晶器内壁9有贯穿壁厚的切缝19，切缝与结晶器的纵轴方向成一定角度，角度处于0°至±180°之间。
全文摘要
本发明是关于铜液连铸中电磁脱氧方法。结晶器14内和热帽5内有含脱氧剂材料的衬套6，在连铸过程中对结晶器14内和热帽5中铜液施加交变电磁场。发明主体由热帽结晶器14、结晶器内壁9、电磁线圈8和13、含脱氧剂的衬套6和冷却水出水孔11所构成。
文档编号B22D11/115GK1403230SQ0112671
公开日2003年3月19日 申请日期2001年9月11日 优先权日2001年9月11日
发明者任忠鸣, 邓康 申请人:上海上大众鑫科技发展有限公司