[发明专利]一种带氮气保护的铜及铜合金铸锭设备有效
申请号: | 201010565756.2 | 申请日: | 2010-11-30 |
公开(公告)号: | CN101985164A | 公开(公告)日: | 2011-03-16 |
发明(设计)人: | 贺永东;汪海洲 | 申请(专利权)人: | 金川集团有限公司 |
主分类号: | B22D11/124 | 分类号: | B22D11/124;B22D21/02 |
代理公司: | 中国有色金属工业专利中心 11028 | 代理人: | 李子健;李迎春 |
地址: | 737103*** | 国省代码: | 甘肃;62 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 氮气 保护 铜合金 铸锭 设备 | ||
技术领域
本发明属于冶金技术领域,涉及一种带氮气保护的铜及铜合金铸锭设备,主要适应于直径Φ150mm(或相当断面的板锭)及以上铜及铜合金的铸锭。
背景技术
紫铜、磷脱氧铜、无氧铜、银铜、高铜及白铜合金的熔炼温度一般在1120-1350℃之间。在高温下,这类合金的表面不能形成致密的保护膜,极易氧化形成较厚的氧化皮,对铸锭品质及后续加工造成影响。在生产无氧铜时,氧还能向铸锭渗透,影响后续加工制品的性能。目前,国内外对铸造过程中铸锭的外表面基本不采取任何保护措施,特别是直径在Φ150mm及以上的铸锭(或相当断面的板锭),表面往往存在十分严重的氧化现象,对后续加工产生不良影响。氧化皮增加挤压筒、挤压杆、穿孔针的磨损,使挤压模的寿命大大降低。氧化皮压入加工制品中造成制品缺陷,严重时导致制品报废。金属铜氧化会造成金属损失、增加生产成本。
在采用立式半连续铸造过程中,不能对铸锭表面进行有效保护,主要原因如下:其一是现有的结晶器只是一个铸锭成型的模腔,结晶器仅能带走高温铜液的15-30%左右的热量,无法将凝固的铜锭冷却到氧化温度以下。其二是铸锭凝固以后,由于线收缩而在结晶器与铸锭之间形成气隙,使铸锭表面和结晶器之间无法进行传导传热。此时,铸锭心部的高温区温度接近铜及铜合金的熔点,通过传导传热使铸锭表面的温度快速升高。铸锭周围的空气能够迅速氧化高温的铸锭。其三是,铸锭在二次见水冷却前,表面温度很高,二次冷却水能够进一步氧化高温的铸锭。二次冷却水是经过冷却塔喷淋雾化冷却的,水中溶解有大量的氧气。在水体喷淋和强烈循环的情况下,水中溶氧量达到14g/m 。 一根直径为Φ260-440mm,长度为5.5-6.5m的铜及铜合金铸锭,铸造时间大约为1-2h,在一根铸锭的铸造过程中,二次水的循环总量为80-100 m,相当于有1.22kg的氧气通过铸锭表面与铸锭接触。500-900℃左右的金属与溶氧之间有很强的亲和力,生成疏松的氧化铜,氧还可以进一步氧化氧化皮下的金属。1.22kg的氧气足以将铸锭表面充分氧化。其四是,二次水的供水压力在3-5kg/cm,二次冷却装置喷向铸锭表面的不是纯水而是空气-水的两相流体,混入水中的空气能够强烈氧化高温铸锭。其五是,二次冷却不能有效地将直径在Φ250mm(或相当断面的板锭)以上的铸锭冷却到185℃(铜开始氧化的温度)以下,经过二次冷却的大规格铸锭心部温度仍然很高,暴露在空气中的铜锭还会继续氧化。其六是,铸锭井中的三次冷却水含有很高的氧,还会对大规格铸锭进行进一步氧化。铸锭规格越大、铸造速度越低、铸锭表面温度越高、冷却所需要的时间越长,铸锭表面氧化也越严重。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足,提供一种带氮气保护的铜及铜合金铸锭设备。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的:
一种带氮气保护的铜及铜合金铸锭设备,其包括结晶器总成、位于所述结晶器总成下方的二次水冷装置和铸锭井,其特征在于:所述结晶器总成与铸锭井之间设置有气密性保护罩;所述二次水冷装置通过二次冷却水管连接到二次水冷却-脱氧装置的出水口,并在二次冷却水管上连接有氮气注入管及阀门;所述铸造井底部设有三次冷却水回流管,其连接到所述二次水冷却-脱氧装置的进水口。
根据上述设备,其特征在于,所述结晶器总成由内向外包括石墨套、紫铜套和水套,所述紫铜套和水套之间形成水腔,所述水套上设有进水口和出水口。
根据上述设备,其特征在于,所述二次水冷装置为环形或扁形腔体,所述腔体侧面上方开有进水口,在所述环形腔体靠近铸锭的内侧下方开有喷水口。
根据上述设备,其特征在于,所述二次水冷却-脱氧装置包括冷却塔、敞开式高位冷却槽,所述敞开式高位冷却水槽位于所述冷却塔的下部,所述三次冷却水回流管连接到所述冷却塔顶的进水口,并且所述二次水冷却-脱氧装置还包括:
气密性低位脱氧水槽,所述高位冷却水槽的侧下部通过管道与所述气密性低位脱氧水槽的侧上部连接;
至少一根氮气分配管,其安装在所述气密性低位脱氧水槽的底部,并且在所述氮气分配管上开有气孔,所述氮气分配管通过管道连接在所述气密性低位脱氧水槽外侧的氮气总管上,并且在该氮气总管上安装有阀门;
气体排放管,其安装在所述气密性低位脱氧水槽的顶部,并且所述气体排放管上安装有阀门;
水泵,其进水口连接在通入所述气密性低位脱氧水槽内的管道上,其出水口连接到所述二次冷却水管。
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