[發明專利]雙溶溝液面增壓攪拌三體合金熔煉爐

有效

• 申請號: 201010559194.0
• 申請日: 2010-11-25
• 公開（公告）號: CN102022911A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 李學斌;袁遠;劉軼倫;魯衍任;邱正曉;車明安;楊昭偉
• 申請（專利權）人: 中鐵建電氣化局集團康遠新材料有限公司
• 主分類號: F27B14/00
• 分類號: F27B14/00;F27B14/08
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所 32210
• 代理人: 唐紉蘭

技術領域

本發明涉及一種合金熔煉爐。屬合金熔煉設備技術領域。

背景技術

隨著電子信息技術的發展，對銅合金導電材料的綜合使用性能要求越來越高，要求其在保持高強度（硬度）、韌性、耐磨性的同時，仍保持較高的導電性、導熱性、耐寒性、無鐵磁性等特性。這些優良的特性，使銅合金逐漸成為電力、信息、交通、能源、輕工及航天航空等高科技領域中使用的重要金屬材料。很多場合很少以純銅的形式應用，這是因為純銅的強度較低(?230～300?MPa)，冷加工后雖然可以達到400?MPa，但伸長率僅為2%，在加熱或一定溫度下使用時，其強化效果很容易消失。所以，純銅僅能應用于受力不大的電力、電器、電子的導電體、散熱體、裝飾件等。在保持純銅的一些優良性能的前提下，盡可能提高銅的強度(硬度)和耐磨性，隨即高強度高導電性銅合金逐漸被研發出來。

對于導體材料，特別是大長度導電材料，諸如電線電纜、電氣化鐵路用接觸線、承力索等，這些領域要求產品是整體成型，不得有焊接等方式連接，因此要求鑄造出大長度的無氧銅合金桿坯，一般采用上引連鑄銅桿機組進行生產。目前工業生產用上引連鑄銅桿機組中的熔煉爐多為單熔溝雙體熔煉爐，該套機組熔煉部分特點是：集熔煉、保溫于一體，結構緊湊，維修及生產操作方便。結構如圖1所示。采用加熱方式為工頻有鐵芯感應電爐，它相當于一個帶鐵芯的變壓器，爐子的感應線圈相當于變壓器的一次線圈，熔爐中的銅金屬相當于變壓器的二次線圈。一次線圈中的工頻交流電在熔溝金屬中感應出很大的電流，使熔溝中的銅金屬發熱熔化，繼而熔化熔煉區和保溫區中的銅金屬。在保溫區將結晶器插入銅液中，銅液在結晶器內冷卻并凝固，并通過連續向上牽引可以得到連續的銅或銅合金鑄桿。同時整個熔煉和鑄造過程中采用木炭或石墨覆蓋，隔絕空氣與銅液接觸，防止銅液氧化。該熔煉爐生產的銅桿，含氧量小于20ppm，是理想的導電材料。

但是該結構的熔煉爐存在爐渣堵塞熔溝等現象，即所謂的斷溝現象。特別是對于易氧化的合金元素，諸如鎂等，生產中常被用做脫氧劑，這些元素生產氧化物容易粘結在熔溝上，使熔煉爐壽命大為縮短。同時對于銅合金生產，該熔煉爐還存在合金元素攪拌不均勻，生產出的產品存在合金成分偏析，而合金元素的含量是鑄錠質量的決定性因素，因此，研究適用于大規模生產的、長壽命且合金成分均勻的連續鑄造設備逐漸成為熱點問題。

發明內容

本發明針對當前上引熔煉爐易斷溝、合金元素擴散不均勻等問題，提供一種能防止熔溝阻塞以及合金元素擴散均勻的合金熔煉爐。

本發明的目的是這樣實現的：一種雙溶溝液面增壓攪拌三體合金熔煉爐，包括爐體，所述爐體內自前至后被兩隔墻分隔成熔煉區、擴散區和保溫區共三個區，其中熔煉區和擴散區之間通過設置于爐體底部的1#感應室中的熔溝Ⅰ連接，擴散區和保溫區之間通過設置于爐體底部的2#感應室中的熔溝Ⅱ連接；所述擴散區被中部有連通孔的隔板分隔成前后兩個區域，前后兩個區域頂部分別裝有1#液面增壓器和2#液面增壓器，所述保溫區除頂部裝有結晶器外，還增加帶有浮塊的液面控制裝置。

本發明為了使合金元素擴散均勻，除熔煉區和保溫區外，在兩者之間增加了擴散區。中部有連通孔的隔板將擴散區一分為二，形成連通器，在被分隔的兩個區域頂部分別裝置液面增壓系統。兩個液面增壓系統交替工作，通過壓縮氮氣的壓力，將液面下壓，部份銅液通過連通孔和熔溝流出，這種湍流的形成增加了銅液的攪拌，促使合金元素的擴散，同時使熔溝中爐渣得到沖刷，防止了熔溝堵塞。由于擴散區隔板的存在進一步增加了合金成分在銅液中的流動距離，這樣更加有利于合金元素的擴散。如果對合金均勻性要求不高可以去掉該隔板，形成單室單增壓或者去掉一個增壓器，形成雙室單增壓。在保溫區增加了液面控制裝置，該裝置可以實時監控銅液高度，控制電解銅添加量和液面增壓工作。

本發明的有益效果是：

本發明結構緊湊合理，增加擴散區，并通過攪拌使合金在該區擴散均勻；同時能夠精確控制液面控制器實時監控液面高度；液面增壓器交替工作，使銅液產生湍流，增加銅液攪拌，并且清理熔溝中爐渣。整個系統使用安全，操作方便，處理后的合金溶液成分偏析小，適合銅合金加工需要。

綜上，本發明通過采用雙熔溝，通過液面增壓攪拌使合金均勻，且防止熔溝阻塞。

附圖說明

圖1為以往單熔溝雙體熔煉爐結構示意圖。

圖2為本發明雙溶溝液面增壓攪拌三體合金熔煉爐結構示意圖。

圖3為本發明液面增壓控制器工作流程圖。

圖中附圖標記：