[发明专利]一种高纯无氧铜锭坯的生产装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属加工技术领域，具体涉及一种高纯无氧铜锭坯的生产装置。

背景技术

无氧铜是指不含氧也不含任何脱氧剂残留物的纯铜，但实际上无氧铜中还是含有非常微量的氧和一些杂质。按国家标准GB/T5231-2001《加工铜及铜合金化学成分和产品形状》的规定，无氧铜中氧的含量不大于0.003％，杂质总含量不大于0.05％，铜的纯度大于99.95％。其中，根据氧含量的高低，无氧铜又分为TU0(≤5ppm)、TU1(5～20ppm)、TU2(20～30ppm)等级别。由于无氧铜中氧和杂质含量低、纯度高使其具有极佳的导电导热性和延展性，且透气率低，加工性能和焊接、耐蚀、耐寒性也较好。尤其是TU0无氧铜由于氧含量不高于5ppm，又称为高纯无氧铜，是生产电真空元件的关键材料。

生产无氧铜的原料一般为标准阴极铜，而标准阴极铜的氧含量一般为30～50ppm，远高于高纯无氧铜的氧含量标准，而在熔炼生产过程中又容易吸收空气中的氧气。因此在无氧铜的生产过程中如何高效的脱氧成为制备高品质无氧铜的关键技术。

中国专利文献CN101708510A公开了一种高纯高导无氧铜棒的加工工艺，将计量的氩气或氮气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，该工艺仅仅是通过分压差原理，将铜液中溶解的单质氧气溶入外来气体内，并在悬浮过程中带走。但铜液中除含有游离氧外，更主要的是铜在融熔状态下与氧反应生成的氧化铜和氧化亚铜，及铜液中微量杂质高温下与氧反应生成的氧化物，采用上述文献中的分压差方式并不能脱去铜中氧化铜、氧化亚铜和杂质氧化物中含有的氧，因此铜中氧的含量还是较高。

为此，中国专利文献CN101274363A公开了一种无氧铜锭连续吹炼铸造方法，其工艺步骤包括，阴极铜先在熔炼炉内熔化，熔化后的铜液通过底吹流槽进入脱氧炉，将一氧化碳气体或一氧化碳和氮气的混合气体，通过底吹流槽底部进入底吹流槽内的铜液中，并随之进入脱氧炉内实现第一阶段的脱氧脱气，在通过底吹炉头部的导流槽时将一氧化碳或一氧化碳和氮气的混合气体进入导流槽内的铜液中，对导流槽内的铜液进行第二阶段的脱氧脱气。该专利文献中的吹入一氧化碳气体或一氧化碳和氮气的混合气体方式主要是通过底吹流槽和导流槽底部的透气砖呈弥散状与铜液相接触，吹入的气体由铜液底部进入，一方面，其气体在上浮过程中难以均匀地在熔体中通过，大多数铜液未接触到气体，只得通过铜液间缓慢的扩散完成脱氧或除气，效率低、效果差，脱氧效果难以稳定。另一方面，该方案采用外置流槽将熔炼炉和铸造炉连接，外置流槽造成很大热量损失，生产能耗提高，并且分别在熔炼炉和流槽两处通有气体，也造成耗气量大，浪费明显。最重要的是，铜液底部的通过透气砖实现吹气布置，透气砖易堵塞或崩落，当部分进气孔堵塞或破坏时，无法在生产过程中进行判断；当全部进气孔破坏时，则无法更换，只得停炉，并拆掉炉子，耗时耗工十分巨大。故而该法在生产中无法进行工艺监控、产品质量控制和规模性连续制备。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现有无氧铜锭坯的生产过程中，脱氧气体与铜液接触不完全导致脱氧效果不理想的缺陷，进而提供一种脱氧装置，以提高脱氧气体与铜液接触效果，从而最大限度的提高铜液中氧的去除量。

为此，本发明采用的技术方案为：

一种高纯无氧铜锭坯的生产装置，包括依次连通设置的熔化炉、隔仓和保温炉，所述隔仓还设置有脱氧器，所述脱氧器包括输送脱氧气体的气体输送管和位于所述隔仓内部与所述气体输送管的出口端相连接的排气罩，所述排气罩上设置有若干孔径0.5-1mm的排气孔；

所述熔化炉和所述隔仓通过进液孔相连接，进液孔距离所述隔仓底部的距离为0-10mm；

所述排气罩正对所述进液孔设置，所述排气罩距离所述进液孔的距离为10-40mm；

在铜液流动方向上，所述排气罩的投影大于所述进液孔的投影。

优选地，所述的高纯无氧铜锭坯的生产装置中，所述隔仓和所述保温炉通过出液孔相连通，所述出液孔与所述进液孔位于同一水平面内，且所述出液孔与所述进液孔的连线与所述进液孔中心线的夹角为15-40°。

优选地，所述的高纯无氧铜锭坯的生产装置中，所述排气罩为中空管状结构，其一端与所述气体输送管相连通，另一端密封设置，所述排气孔均匀分布在中空管状排气罩的周壁上。

优选地，所述的高纯无氧铜锭坯的生产装置中，所述气体输送管的进口端与所述生产装置外部的脱氧气体输送源相连接，且所述气体输送管还设置有控制气体流量的气阀。