[發明專利]一種高純無氧銅錠坯的生產裝置與方法

有效

• 申請號: 201611145890.0
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106498180B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 黃四龍;李明茂;曠軍平
• 申請（專利權）人: 江西廣信新材料股份有限公司
• 主分類號: C22B15/14
• 分類號: C22B15/14;C22B9/05
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司11250
• 代理人: 李靜

技術領域

本發明涉及有色金屬加工技術領域，具體涉及一種高純無氧銅錠坯的生產裝置。

背景技術

無氧銅是指不含氧也不含任何脫氧劑殘留物的純銅，但實際上無氧銅中還是含有非常微量的氧和一些雜質。按國家標準GB/T5231-2001《加工銅及銅合金化學成分和產品形狀》的規定，無氧銅中氧的含量不大于0.003％，雜質總含量不大于0.05％，銅的純度大于99.95％。其中，根據氧含量的高低，無氧銅又分為TU0(≤5ppm)、TU1(5～20ppm)、TU2(20～30ppm)等級別。由于無氧銅中氧和雜質含量低、純度高使其具有極佳的導電導熱性和延展性，且透氣率低，加工性能和焊接、耐蝕、耐寒性也較好。尤其是TU0無氧銅由于氧含量不高于5ppm，又稱為高純無氧銅，是生產電真空元件的關鍵材料。

生產無氧銅的原料一般為標準陰極銅，而標準陰極銅的氧含量一般為30～50ppm，遠高于高純無氧銅的氧含量標準，而在熔煉生產過程中又容易吸收空氣中的氧氣。因此在無氧銅的生產過程中如何高效的脫氧成為制備高品質無氧銅的關鍵技術。

中國專利文獻CN101708510A公開了一種高純高導無氧銅棒的加工工藝，將計量的氬氣或氮氣壓入銅液中并打散成微小氣泡，使其均勻的分散在銅液中，從而達到除氣、脫氧的目的，該工藝僅僅是通過分壓差原理，將銅液中溶解的單質氧氣溶入外來氣體內，并在懸浮過程中帶走。但銅液中除含有游離氧外，更主要的是銅在融熔狀態下與氧反應生成的氧化銅和氧化亞銅，及銅液中微量雜質高溫下與氧反應生成的氧化物，采用上述文獻中的分壓差方式并不能脫去銅中氧化銅、氧化亞銅和雜質氧化物中含有的氧，因此銅中氧的含量還是較高。

為此，中國專利文獻CN101274363A公開了一種無氧銅錠連續吹煉鑄造方法，其工藝步驟包括，陰極銅先在熔煉爐內熔化，熔化后的銅液通過底吹流槽進入脫氧爐，將一氧化碳氣體或一氧化碳和氮氣的混合氣體，通過底吹流槽底部進入底吹流槽內的銅液中，并隨之進入脫氧爐內實現第一階段的脫氧脫氣，在通過底吹爐頭部的導流槽時將一氧化碳或一氧化碳和氮氣的混合氣體進入導流槽內的銅液中，對導流槽內的銅液進行第二階段的脫氧脫氣。該專利文獻中的吹入一氧化碳氣體或一氧化碳和氮氣的混合氣體方式主要是通過底吹流槽和導流槽底部的透氣磚呈彌散狀與銅液相接觸，吹入的氣體由銅液底部進入，一方面，其氣體在上浮過程中難以均勻地在熔體中通過，大多數銅液未接觸到氣體，只得通過銅液間緩慢的擴散完成脫氧或除氣，效率低、效果差，脫氧效果難以穩定。另一方面，該方案采用外置流槽將熔煉爐和鑄造爐連接，外置流槽造成很大熱量損失，生產能耗提高，并且分別在熔煉爐和流槽兩處通有氣體，也造成耗氣量大，浪費明顯。最重要的是，銅液底部的通過透氣磚實現吹氣布置，透氣磚易堵塞或崩落，當部分進氣孔堵塞或破壞時，無法在生產過程中進行判斷；當全部進氣孔破壞時，則無法更換，只得停爐，并拆掉爐子，耗時耗工十分巨大。故而該法在生產中無法進行工藝監控、產品質量控制和規模性連續制備。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于現有無氧銅錠坯的生產過程中，脫氧氣體與銅液接觸不完全導致脫氧效果不理想的缺陷，進而提供一種脫氧裝置，以提高脫氧氣體與銅液接觸效果，從而最大限度的提高銅液中氧的去除量。

為此，本發明采用的技術方案為：

一種高純無氧銅錠坯的生產裝置，包括依次連通設置的熔化爐、隔倉和保溫爐，所述隔倉還設置有脫氧器，所述脫氧器包括輸送脫氧氣體的氣體輸送管和位于所述隔倉內部與所述氣體輸送管的出口端相連接的排氣罩，所述排氣罩上設置有若干孔徑0.5-1mm的排氣孔；

所述熔化爐和所述隔倉通過進液孔相連接，進液孔距離所述隔倉底部的距離為0-10mm；

所述排氣罩正對所述進液孔設置，所述排氣罩距離所述進液孔的距離為10-40mm；

在銅液流動方向上，所述排氣罩的投影大于所述進液孔的投影。

優選地，所述的高純無氧銅錠坯的生產裝置中，所述隔倉和所述保溫爐通過出液孔相連通，所述出液孔與所述進液孔位于同一水平面內，且所述出液孔與所述進液孔的連線與所述進液孔中心線的夾角為15-40°。

優選地，所述的高純無氧銅錠坯的生產裝置中，所述排氣罩為中空管狀結構，其一端與所述氣體輸送管相連通，另一端密封設置，所述排氣孔均勻分布在中空管狀排氣罩的周壁上。

優選地，所述的高純無氧銅錠坯的生產裝置中，所述氣體輸送管的進口端與所述生產裝置外部的脫氧氣體輸送源相連接，且所述氣體輸送管還設置有控制氣體流量的氣閥。