一种改进的多元铜合金上引炉的制作方法

专利检索2022-05-10  39



1.本实用新型涉及引铸技术领域,具体涉及一种改进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.现有技术中生产无氧铜材的熔炼炉如cn2874383y所公开的,炉腔分成上引区、过渡区和熔化区,三个区域底部相通,上引区和熔化区的底部设置有熔沟,而过渡区中未设置熔沟。将上述炉腔用于超微丝母线上引生产,存在以下技术问题:第一、超微丝母线的合金组成中含有一定量的铁,与纯铜相比,合金熔炼温度高约50~100℃,上引区不设置熔沟,生产环境较低时铜合金液面的热损失会使冻铜即表层凝固,不利于过渡区的排渣;第二、铜合金中的杂质随熔液上浮或者下沉,过渡区中部分上浮的杂质会直接进入上引区中,导致上引炉中杂质增加明显。


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,提供一种改进的多元铜合金上引炉,过渡腔中设置有腔内循环熔沟,降低冻铜几率,加剧熔液循环,促进铜合金中的杂质上浮。
5.为了实现上述技术效果,本实用新型的技术方案为:一种改进的多元铜合金上引炉,包括:
6.敞口的熔池,内腔包括底部相通的熔炼腔、过渡腔和上引腔;
7.所述熔炼腔、过渡腔和上引腔底部均设置有腔内循环熔沟,和/或所述过渡腔与所述熔炼腔、上引腔之间连通设置有腔间熔沟。
8.优选的技术方案为,所述腔内循环熔沟分别设置于所述熔炼腔、过渡腔和上引腔的底部,所述熔炼腔和过渡腔之间、所述过渡腔和上引腔之间的隔板均设置有连通口。
9.优选的技术方案为,所述熔池为石墨熔池。
10.优选的技术方案为,所述熔池和所述隔板一体连接,所述熔池和所述隔板均为石墨材质。
11.优选的技术方案为,所述熔池设置有炉盖,所述熔池的敞口内设置有惰性气管,或者所述炉盖与所述熔池的敞口之间设置有惰性气管;所述惰性气管与气源相通,所述惰性气管设置有与所述熔炼腔、过渡腔和上引腔中至少一个对应的排气孔。
12.优选的技术方案为,所述惰性气管绕所述熔池的敞口围合设置,或者所述惰性气管与所述熔池的敞口内缘上下对应围合设置;所述排气孔朝向所述熔炼腔、过渡腔和上引腔的预定液面中心设置。
13.优选的技术方案为,所述惰性气管包括相连通的预热段和排气段,所述排气孔设
置于所述排气段。
14.本实用新型的优点和有益效果在于:
15.该改进的多元铜合金上引炉的过渡腔中设置有腔内循环熔沟,进入腔内循环熔沟中的熔液经熔沟处加热后上行,维持过渡腔中铜液的温度,避免铜合金熔液表层冻铜影响排渣的问题;
16.腔内循环熔沟加剧过渡腔中熔液的循环流动,部分杂质随上行的熔液上浮,过渡腔中的出渣量增加。
附图说明
17.图1是实施例1改进的多元铜合金上引炉的结构示意图;
18.图2是实施例2改进的多元铜合金上引炉的结构示意图;
19.图3是实施例3改进的多元铜合金上引炉的结构示意图;
20.图中:1、熔池;11、熔炼腔;12、过渡腔;13、上引腔;14、隔板;15、连通口;2、腔内循环熔沟;3、腔间熔沟;4、炉盖;5、惰性气管;51、预热段;52、排气段;53、排气孔。
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,或者一体烧结而成,与传统的耐火砖砌熔池相比,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,一体烧结的熔池具有更低的铜合金杂质含量以及出渣率。
23.石墨材质的熔池外通常设置有炉壳,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炉体的尺寸、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,即为腔内循环熔沟;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,即为腔间熔沟。腔体包括但不限于熔炼腔、过渡腔和上引腔,上述三个腔体的底部连通,进一步的,三个腔体之间依次两两连通,即熔炼腔与过渡腔连通,过渡腔与上引腔连通,熔炼腔与上引腔之间不直接连通。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的改进的多元铜合金上引炉包括:敞口的熔池1,熔池1的内腔包括并排设置的熔炼腔11、过渡腔12和上引腔13,熔炼腔11、过渡腔12和上引腔13中相邻的两个腔体之间设置有隔板14,隔板14的底部设置有连通口15,熔炼腔11、过渡腔12和上引腔13的底部均设置有腔内循环熔沟2。
33.敞口的熔池1以及隔板14均为石墨材质且一体连接。
34.实施例1的铜合金熔液表面盖设覆盖剂,达到铜合金熔液液面保温、绝热、降低铜合金中的活泼元素与氧气反应的效果。
35.实施例2
36.如图2所示,实施例2的改进的多元铜合金上引炉包括敞口的石墨熔池1,熔池1的内腔包括并排设置的熔炼腔11、过渡腔12和上引腔13,熔炼腔11和过渡腔12连通设置有腔间熔沟3,过渡腔12和上引腔13之间也连通设置有腔间熔沟3,熔炼腔11、过渡腔12和上引腔13中相邻的两个腔体之间设置有隔板14,隔板14的底部设置有连通口15。
37.实施例3
38.如图3所示,实施例3基于实施例1,区别在于,石墨熔池1设置有炉盖4,惰性气管5与炉盖4固定连接,惰性气管5设置于炉盖1的底面与熔池1的敞口之间,包括相连通的预热段51和排气段52;惰性气管5与气源相通,惰性气管5设置有与熔炼腔11、过渡腔12和上引腔13中对应的排气孔53。熔池1外的气源输出惰性气体,熔池1内腔中铜合金的热量传导至预热段,预热段51内的惰性气体温度升高,最终经由排气段52的排气孔53排出至熔池1液面覆盖剂上方。
39.惰性气管与熔池1的敞口内缘上下对应围合设置;排气孔53朝向熔炼腔11、过渡腔12和上引腔13的预定液面中心设置,该中心为点状或线状。熔炼腔11、过渡腔12和上引腔13的敞口为长方形,排气孔53的气流在预定液面的中心处上行,遇炉盖4后下行,形成中心气流上升,周围气流下降的惰性气体循环。
40.实施例1
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3和对比例的熔池尺寸为熔池内腔长5.397m,宽0.4m,高0.5m;熔池侧壁厚150mm,底壁厚150mm;熔沟内径为580mm,实施例3中熔炼腔、过渡腔和上引腔并排设置,排方向上熔炼腔、过渡腔和上引腔的体积之比为2.179:1:2.218。
41.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3熔炼过程中持续向惰性气管中通入常温的惰性气体,流量为15~20l/min;铜合金原料由熔池的熔炼腔加入,经腔内循环熔沟和/或腔间熔沟处的感应线圈加热,实施例1熔液经由连通口流入熔炼腔中,实施例2和3中熔液经由连通口和腔间熔沟依次流入过渡腔和上引腔中,最终经由上引腔中的上引结晶器引出丝材。熔炼上引过程中熔沟的温度控制在1350

1400℃,熔炼腔、过渡腔和上引腔中的铜合金温度控制在1100

1150℃范围内;实施例1和2敞口熔炼,实施例3添加铜合金进料、清渣以及添加覆盖剂时打开炉盖5。
42.炉体使用评价:
43.1、铜合金含氧量检测:采用氧氮氢含量分析仪检测;
44.2、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%;
[0045] 铜合金含氧量/ppm出渣率(%)实施例11711.2实施例21410.9实施例3114.5
[0046]
由上表可知,实施例1和2生产过程中无冻铜现象发生,实施例1和2的出渣率均高于实施例3,其中实施例1过渡腔的出渣率略高于实施例2,其实施例1上引腔的略低于实施例2,原因在于过渡腔的腔内循环熔沟加剧腔内熔液的循环,促使杂质在过渡腔中充分上浮,减少上引腔中的出渣。实施例3增加了惰性气体保护,铜合金含氧量低于实施例1和实施例2。
[0047]
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。
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