本实用新型专利技术公开了一种大功率超声通气耦合上引连铸装置,包括炉台，炉台包括按顺序连通的熔化炉、隔仓和保温炉，隔仓处设置有大功率超声通气耦合装置，大功率超声通气耦合装置包括输送脱氧气体的通孔探头、通孔超声棒、超声波发生器、换能器、气体输送管；通孔探头和通孔超声棒之间为螺纹连接，二者均为中空管状结构，通孔超声棒另一端通过喇叭管与所述气体输送管相连通；通过超声的空化效应使得存在于液体中的氢气等气体的微小气泡在超声场的作用下振动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阈值时，气泡急剧崩溃闭合，达到除氢的目的本实用新型专利技术在深度脱气的同时，又充分实现了除杂的目的。除气除杂的结果将有利于铸坯致密度的提升。度的提升。度的提升。
【技术实现步骤摘要】
一种大功率超声通气耦合上引连铸装置
[0001]本技术涉及有色金属加工
，更具体地说，涉及一种大功率超声通气耦合上引连铸装置。
技术介绍
[0002]氧含量为30
‑
50ppm的标准阴极铜一般为生产无氧铜的主要原料，而高纯无氧铜的氧含量远低于此标准，因此在生产高纯无氧铜的过程中如何高效脱氧成为制备高品质无氧铜的关键技术之一。除此之外，在熔炼过程中如何高效的除氢、细化并去除铜液中的杂质也是需要考虑的关键问题。
[0003]由于无氧铜中氧和杂质含量低，所以具有极佳的导电性、导热性和延展性，且加工性能、耐蚀和耐寒性也较好。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。传统的高纯无氧铜杆的铸造采用的工艺即为为上引炉生产，目前符合生产质量要求的熔化炉温一般为1125
±
5℃，保温炉温为1145
±
5℃。引杆速度的设置必须与铜液温度和冷却强度等因素相匹配，上引速度为470
±
5℃mm/min。
[0004]目前国内多数企业利用该方法生产部分铜杆的过程中，在熔化炉的步骤内依然存在杂质元素或氧含量偏高的问题，这就会导致上引连铸得到的铜杆质量不够稳定。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中存在的问题，本技术的目的在于提供一种获得可连续生产、性能优良的上引连铸铜杆，以解决生产部分铜杆的过程中依然存在的杂质元素及氧含量偏高、结晶组织中出现低熔点物、铜液中气体含量偏高和结晶器表面不光滑的问题。
[0006]为解决上述问题，本技术采用如下的技术方案。
[0007]一种大功率超声通气耦合上引连铸装置,包括炉台，所述炉台包括按顺序连通的熔化炉、隔仓和保温炉，所述隔仓处设置有大功率超声通气耦合装置，所述大功率超声通气耦合装置包括输送脱氧气体的通孔探头、通孔超声棒、超声波发生器、换能器、气体输送管；通孔探头和通孔超声棒之间为螺纹连接，二者均为中空管状结构，通孔超声棒另一端通过喇叭管与所述气体输送管相连通，所述喇叭管上设置有第三端口，且该第三端口通过实心超声棒与换能器相连；所述气体输送管上还设置有控制气体流量的气阀和气体干燥器；所述大功率超声通气耦合装置内部设置通气孔，该通气孔位于喇叭管、通孔超声棒和通孔探头的中心位置；所述熔化炉和所述隔仓通过进液孔相连接，所述隔仓和所述保温炉通过出液孔相连通。
[0008]优选地，所述通孔探头浸入铜液深度为10
‑
40mm，所述通孔探头距离左侧和右侧的炉壁分别为10和25mm。
[0009]优选地，所述进液孔、出液孔的宽度和高度均为50
‑
80mm；喇叭管高度亦为50
‑
80mm。
[0010]优选地，所述通孔探头的外径为20
‑
50mm，其高度为150
‑
200mm，通孔超声棒外径为
15
‑
30mm，高度为200
‑
230mm，二者内部通孔直径均为0.5
‑
15 mm。
[0011]优选地，所述通孔超声棒和喇叭管均采用TC4钛合金材质。
[0012]优选地，所述通孔探头采用铌锆合金材质。
[0013]优选地，将所述大功率超声通气耦合装置垂直固定在炉台上方。
[0014]与现有技术相比，本技术的有益效果：
[0015]1.通过调整设置大功率超声通气耦合装置的相对位置，从而一方面确保脱氧气体充入铜液的位置，通过促进脱氧气体与由进液孔进入的铜液的初次接触，改善液体的局部流动状态，提高脱氧气体与液体的接触面积，且在铜液的流动状态下，改善脱氧气体在铜液中的分布和分散，进而最大限度的除去铜液中的氧及带浮铜液夹杂；另一方面，通过超声的空化效应使得存在于液体中的氢气等气体的微小气泡(空化核)在超声场的作用下振动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阈值时，气泡急剧崩溃闭合。本技术专利的脱氧及脱氢原理如以下化学式所示：
[0016]CO+2CuO
→
Cu2O+CO2，
[0017]CO+Cu2O
→
2Cu+CO2，
[0018]CO+MO
→
M+CO2，
[0019]H2O
→
H+O，
[0020]CO+O
→
CO2，
[0021]2H
→
H2，
[0022]H2+Cu2O
→
2Cu+H2O，
[0023]故而，超声波发生器和通气孔二者的结合可使生产的高纯无氧铜锭坯的氧含量稳定地低于1ppm，同时采用上述的特定位置的限制，促进了气体从铜液中的排放，极大减少了铸锭气孔，有利于铸坯致密度的提升。
[0024]2.利用本技术生产高纯无氧铜锭坯时，大功率超声通气耦合装置中通入脱氧气体，从通气孔排出，通过脱氧气体流速与铜液流量的控制，促进了脱氧气体与铜液的接触及在铜液中的扩散，辅助增加了脱氧效果，使生产的高纯无氧铜锭坯的氧含量低于1ppm。
[0025]3.通孔探头为从上部插入铜液中，与其连接的超声发生装置位置可调，固定在隔仓正上方，这种设计安装简单、安全可靠。
[0026]最终氧以二氧化碳气泡的形式上浮离开铜液熔体，二氧化碳与铜液无溶解行为，故而实现了脱氧。
[0027]此外，通过超声的空化效应使得存在于液体中的氢气等气体的微小气泡 (空化核)在超声场的作用下振动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阈值时，气泡急剧崩溃闭合，达到除氢的目的。本技术在深度脱气的同时，又充分实现了除杂的目的。除气除杂的结果将有利于铸坯致密度的提升。
附图说明
[0028]图1为本技术结构示意图；
[0029]图2为本技术的大功率超声通气耦合装置结构示意图；
[0030]图3为本技术的炉台俯视图；
[0031]图4为本技术的另一种结构示意图。
[0032]图中标号说明：
[0033]1、熔化炉；2、隔仓；3、保温炉；4、结晶器；5、铸造机；6、锯床；7、铜锭坯；8、石墨磷片层；9、煅烧木炭层；10、大功率超声通气耦合装置； 11、气阀；12、气体输送管；13、气体干燥器；14、通孔探头；15、通气孔； 16、通孔超声棒；17、石棉板；18、喇叭管；19、实心超声棒；20、换能器； 21、超声波发生器；22、进液孔；23、出液孔。
具体实施方式
[0034]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0035]生产高纯无氧铜锭坯本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大功率超声通气耦合上引连铸装置,包括炉台，其特征在于：所述炉台包括按顺序连通的熔化炉(1)、隔仓(2)和保温炉(3)，所述隔仓(2)处设置有大功率超声通气耦合装置(10)，所述大功率超声通气耦合装置(10)包括输送脱氧气体的通孔探头(14)、通孔超声棒(16)、超声波发生器(21)、换能器(20)、气体输送管(12)；通孔探头(14)和通孔超声棒(16)之间为螺纹连接，二者均为中空管状结构，通孔超声棒(16)另一端通过喇叭管(18)与所述气体输送管(12)相连通，所述喇叭管(18)上设置有第三端口，且该第三端口通过实心超声棒(19)与换能器(20)相连；所述气体输送管(12)上还设置有控制气体流量的气阀(11)和气体干燥器(13)；所述大功率超声通气耦合装置(10)内部设置通气孔(15)，该通气孔(15)位于喇叭管(18)、通孔超声棒(16)和通孔探头(14)的中心位置；所述熔化炉(1)和所述隔仓(2)通过进液孔(22)相连接，所述隔仓(2)和所述保温炉(3)通过出液孔(23)相连通。2.根据权利要求1所述的一种大功率超声通气耦合上引连铸装置，其特征在于：所述通孔探头(14)浸入铜液深度为10
‑
40mm，所述通孔探头(14)距离左...
【专利技术属性】
技术研发人员：宫梦奇，江庆，杨湘杰，黄四龙，旷军平，吁安山，刘辉，蔡金趸，李彤宇，
申请(专利权)人：江西广信新材料股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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