用于SCR法浇注铜线坯的氮气保护方法及其对应的结构与流程

本发明涉及浇注铜线坯的技术领域，具体为一种用于SCR法浇注铜线坯的氮气保护方法，本发明还提供了对应的结构。

背景技术：

SCR法浇注铜线坯，采用铜杆连铸连轧设备，由一台阿萨柯竖炉装置、一套五轮式连铸机装置、2机架Φ308粗轧机、8机架Φ204精轧机和卷线机组成,重要部位是五轮式连铸机，五轮式连铸机由一个压紧轮、一个张紧轮、一个铸轮，二个惰性轮组成。设备工艺技术的核心部位是结晶器，结晶器是一个铜环和一根不锈钢带围成的密闭空间组成，它能把铜液由液态通过冷却变成固态铸坯，铸坯断面积3800mm²。结晶器铜液的来自于是浇包，浇包底部安装有一根石英浇注管，侧壁安排有一套电机驱动装置，控制塞棒的提升，通过塞棒的升降，实现对浇注管开度的控制，从而控制浇铸流量，确保结晶器熔池液面稳定。

现有设备存在如下问题：浇注管底部离熔池液面存在一定距离，柱流直径相对较大，柱流以高速冲入熔池液面,在柱流周围形成一个负压,空气容易卷入柱流；另外,高速流动的柱流对浇注液面(断面积3800mm²)形成冲击,引起液面铜液飞溅,每秒钟飞出3～10颗直径Φ0.5mm～2.5mm铜粒子，飞溅铜液遇到空气即凝固为铜粒子,导致铸坯产生气孔及含氧量不均匀氧化物颗粒,产品Φ8.0mm低氧铜杆在拉细丝过程中容易产生空气、夹杂物断线。一般拉丝到￠0.127mm之后,铜丝断线率高。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种用于SCR法浇注铜线坯的氮气保护方法，其避免从熔池飞溅出来并落到铜结晶轮的铜液生成氧化铜颗粒，并降低柱流吸入空气、水蒸汽的量，确保生成的铜线坯的气孔少，保证后道工续--多头拉丝的断线率少，拉丝后铜线表面光滑，产品可以做为大截面漆包圆线、扁线的铜导体或≤Φ0.05的极细铜丝。

一种用于SCR法浇注铜线坯的氮气保护方法，其特征在于：在浇注液面的区域位置的前端位置安装氮气吹扫装置，并在浇注管上套装有氮气喷淋环，氮气吹扫装置所喷射出的氮气对喷溅出的铜粒子进行隔氧保护，所述氮气喷淋环所喷射出的氮气覆盖柱流的流域范围、实现对柱流的稀氧保护，并降低柱流在周围形成负压而吸入空气、水蒸汽。

其进一步特征在于：

分别调节氮气吹扫装置流出的氮气压压力和流量、氮气喷淋环喷射出的氮气压力和流量，确保氮气吹扫装置所喷射出的氮气对喷溅出的铜粒子进行隔氧保护、氮气喷淋环所喷射出的氮气对柱流的稀氧保护；

氮气喷淋环所喷射出的氮气被柱流吸入，使铜液溶解的氢气分压降低，大量氮气泡通过铜液上升时，由于铜液降温溶解度急剧下降，气泡在铜液上升时，溶解于铜液中的氢气就可能随着氮气泡的上浮于到液面，而析出到空气中，从而减少铜液的吸氢量，减少铸坯气孔；

所述氮气吹扫装置、氮气喷淋环内的氮气通过同一个氮气压力容器流出；

所述氮气吹扫装置的氮气喷淋管位于结晶轮的12点时刻处，所述氮气喷淋管的出口端面设置有均布的出气孔；

所述氮气喷淋环的朝向所述液面的端面均布有氮气出气孔；

所述氮气喷淋环的外环面设置有活接，所述活接通过连接管连接外部的氮气压力容器。

一种用于SCR法浇注铜线坯的氮气保护的装置，其特征在于：其包括氮气压力容器，所述氮气压力容器的出口自带调压装置，所述氮气压力容器的出口分别通过二次压力调节阀连接对应的流量调节阀，两个流量调节阀的出口分别连接氮气吹扫装置的入口、氮气喷淋环的入口。

其进一步特征在于：所述氮气吹扫装置包括有两根吹扫的氮气喷淋管，两根氮气喷淋管的出气位置间隔布置，两根氮气喷淋管的出气位置分别朝向铜结晶环的内凹槽布置，其确保氮气可以覆盖足够面域的飞溅铜液。

采用本发明后，氮气吹扫装置所喷射出的氮气对喷溅出的铜粒子进行隔氧保护，铜粒在飞溅过程中含氧量的增加≤50ppm；铜粒回落熔池后不会对产品质量造成影响，上述氮气喷淋环所喷射出的氮气覆盖柱流的流域范围、实现对柱流立体方向的稀氧保护，并降低柱流在周围形成负压而吸入空气、水蒸汽，其使得飞溅出的液铜不会生成氧化物颗粒，并降低柱流吸入空气、水蒸汽的量，确保生成的铜线坯的品质，保证后续拉丝的顺利进行。

附图说明

图1为现有的SCR法浇注铜线坯的结构示意图；

图2为本发明的氮气吹扫装置、氮气喷淋环应用于SCR法浇注铜线坯产线的结构示意图；

图3为氮气吹扫装置的安装局部结构示意放大图；

图4为氮气喷淋环的安装局部结构示意放大图；

图5为氮气喷淋环的仰视图结构示意图；

图6为氮气喷淋管的出气端面结构示意图；

图7为用于SCR法浇注铜线坯的氮气保护的装置的结构示意简图；

图中各序号所对应的标注名称如下：

浇注液面1、氮气吹扫装置2、浇注管3、氮气喷淋环4、氮气喷淋管5、结晶轮6、出气孔7、氮气出气孔8、活接9、氮气压力容器10、调压装置11、二次压力调节阀12、流量调节阀13。

具体实施方式

一种用于SCR法浇注铜线坯的氮气保护方法，见图2～图6：在浇注液面1的区域位置的前端位置安装氮气吹扫装置2，并在浇注管3上套装有氮气喷淋环4，氮气吹扫装置2所喷射出的氮气对喷溅出的铜粒子进行隔氧保护，氮气喷淋环4所喷射出的氮气覆盖柱流的流域范围、实现对柱流的稀氧保护，并降低柱流在周围形成负压而吸入空气、水蒸汽。

分别调节氮气吹扫装置2流出的氮气压力和流量、氮气喷淋环4喷射出的氮气压力和流量，确保氮气吹扫装置2所喷射出的氮气对喷溅出的铜粒子进行隔氧保护、氮气喷淋环4所喷射出的氮气对柱流的稀氧保护；

氮气喷淋环4所喷射出的氮气被柱流吸入，使铜液溶解的氢气分压降低，大量氮气泡通过铜液上升时，由于铜液降温溶解度急剧下降，气泡在铜液上升时，溶解于铜液中的氢气就可能随着氮气泡的上浮于到液面，而析出到空气中，从而减少铜液的吸氢量，减少铸坯气孔；

氮气吹扫装置2、氮气喷淋环4内的氮气通过同一个氮气压力容器流出；

氮气吹扫装置2的氮气喷淋管5位于结晶轮6的12点时刻处，氮气喷淋管5的出口端面设置有均布的出气孔7；

氮气喷淋环4的朝向液面的端面均布有氮气出气孔8；

氮气喷淋环4的外环面设置有活接9，活接9通过连接管连接外部的氮气压力容器。

一种用于SCR法浇注铜线坯的氮气保护的装置，见图7：其包括氮气压力容器10，氮气压力容器10的出口自带调压装置11，氮气压力容器10的出口分别通过二次压力调节阀12连接对应的流量调节阀13，两个流量调节阀13的出口分别连接氮气吹扫装置2的入口、氮气喷淋环4的入口。

氮气吹扫装置2包括有两根吹扫的氮气喷淋管5，两根氮气喷淋管5的出气位置间隔布置，两根氮气喷淋管5的出气位置分别朝向结晶轮6的内凹槽布置，其确保氮气可以覆盖足够面域的飞溅铜液。

氮气吹扫装置2实际操作过程中，流量、压力根据需要，可以进行调节，以达到最佳状态。

氮气喷淋环4安装时套在浇注管3上端，用支架固定，实际操作过程中，流量、压力根据需要，可以进行调节，以达到最佳状态，氮气喷淋环材质：316S。

具体实施例：原有的SCR3000设备的浇注管底部离熔池液面高度为160mm，柱流直径Φ23.48，速度：5.66米/秒,在柱流周围形成一个负压,空气容易卷入柱流；另外,高速流动的柱流,对浇注液面(断面积3800mm²)形成冲击,引起液面铜液飞溅,每秒钟飞出3～10颗直径Φ0.5～2.5铜粒子(飞溅铜液遇到空气即凝固为铜粒子),导致铸坯产生气孔及含氧量不均匀氧化物颗粒,产品Φ8.0mm低氧铜杆在拉细丝过程中容易产生空气、夹杂物断线。一般拉丝到￠0.127mm之后,铜丝断线率高，在设备上加入了氮气吹扫装置2、氮气喷淋环4后，产品Φ8.0mm低氧铜杆的氧含量波动低于10ppm，可以拉丝到Φ0.05mm且断头率低,产品可以广泛应用于漆包线\新能源汽车电子线的铜导体。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。