本發明涉及鑄造領域，具體涉及一種無氧銅鑄造爐。

背景技術：

純銅的導電率僅次于銀，而價格遠低于銀。因此純銅經熔煉鑄造和加工后被廣泛用于電工、電子等領域作為導電材料。但是銅在高溫時容易與氧結合形成氧化亞銅，凝固結晶后氧化亞銅分布于晶界處，銅中氧含量的升高使銅的導電率下降，不能達到純銅應有的100％的導電率。采用常規的熔煉鑄造設備生產的純銅材料中的氧含量≥50ppm，而隨著電子、通訊業的發展，尤其磁控元件、射頻電纜、電真空器件等用的低殘氧高導電的純銅材料，為保證高導高保真的需要。則要求材料中含銅99.99％以上，含氧5ppm以下，導電率≥101％。

目前無氧銅鑄錠和鑄坯的生產方法主要有真空熔煉鑄造和常規熔煉上引法鑄造。真空熔煉是將熔煉爐及鑄造設備設置在密閉鋼殼內，然后抽真空，使銅的熔煉和鑄造保持在真空狀態下進行，以達到隔絕空氣和排氧的目的，但該法設備相對復雜，操作不便，成材率低，生產成本高，不宜形成連續批量化的大規模生產，尤其受設備的影響使生產的純銅含氧量不易保持連續穩定。上引法生產無氧銅鑄坯是采用常規的熔煉爐將銅熔化后，牽引桿由上自下通過牽引裝置的夾緊輥和石墨管結晶器后插入銅液中，然后夾緊夾緊輥，利用牽引裝置將牽引桿自下而上按照一定的溫度和速度進行牽引將銅提出并通過石墨管結晶器凝固結晶，由于銅凝固結晶時收縮，形成瞬間的負壓，利于銅液凝固時氧的排放，而實現降低氧的目的。但該法僅能有限地將氧含量降低到7～10ppm，而不能降低到5ppm以下。并且僅能生產小規格的中低檔次產品。

申請號為200810061560.2的中國專利公開了一種無氧銅錠連續吹煉鑄造爐，主要由外包耐火磚的爐殼，置于爐殼內并列設置的底部帶電感應加熱器的熔煉爐和脫氧爐，置于熔煉爐和脫氧爐之間底部帶透氣磚的底吹流槽，與脫氧爐相連底部帶澆鑄口和底吹磚的底吹爐頭，置于底吹爐頭內呈“s”形分布的導流槽，置于熔煉爐上部的熔煉爐蓋，置于脫氧爐上部帶排氣口的脫氧爐蓋等構成。該整體結構設計合理，操作方便，成本低，穩定可靠，能有效降低無氧銅的氧含量和鑄造成本，易于形成規模化生產。

但在上述的無氧銅錠連續吹煉鑄造爐中，由于一氧化碳與銅水的接觸面積有限，因此銅水中部分氧化銅仍然不能被還原。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種可以增大一氧化碳與銅水接觸面積的無氧銅鑄造爐。

為達到上述目的，本發明的基礎方案如下：

無氧銅鑄造爐包括爐殼，置于爐殼內且均設有電感應加熱器的熔煉爐和脫氧爐；

其特征在于，所述熔煉爐與脫氧爐之間設有初步脫氧結構，初步脫氧結構包括設于熔煉爐下部的脫氧筒體，脫氧筒體將熔煉爐和脫氧爐連接；脫氧筒體的中部設有隔板，隔板上設有若干漏料孔，隔板的上部為中間儲料腔，隔板的下部為脫氧腔；中間儲料腔的上部設有換氣裝置，換氣裝置包括殼體、芯軸和可驅動芯軸轉動的驅動機構，殼體固定在脫氧筒體上，殼體的上部設有進氣管，殼體的下部設有出氣管，芯軸轉動連接在殼體內，芯軸上設有對應于進氣管的保護氣進氣孔和對應于出氣管的保護氣出氣孔，芯軸轉動時保護氣進氣孔和保護氣出氣孔將周期性地與對應的進氣管和出氣管對接，且保護氣進氣孔與進氣管連通時，保護氣出氣孔與出氣管斷開，進氣管與中間儲料腔連通；保護氣出氣孔與出氣管連通時，保護氣出氣孔與出氣管斷開，出氣管與中間儲料腔連通；脫氧筒體上設有連通脫氧腔的一氧化碳進氣孔和一氧化碳出氣孔，一氧化碳進氣孔設于脫氧腔的上部，一氧化碳出氣孔設于脫氧腔的下部。

本方案無氧銅鑄造爐的原理在于：

工作時，將陰極銅放入熔煉爐內，在電感應加熱器的加熱作用下，陰極銅融化成銅水；銅水經過脫氧筒體流入脫氧爐內。當保護氣出氣孔與出氣管對接后，中間儲料腔與外部連通，銅水流入中間儲料腔，由于中間儲料腔的空間逐漸減小，因此出氣管將向外排出氣體，從而防止空氣進入中間儲料腔使銅水氧化。當保護氣進氣孔與進氣管對接后，中間儲料腔內的壓力增大，則從熔煉爐流向中間儲料腔的流量減??；而隨著中間儲料腔壓力增大，銅水也將迅速從漏料孔流入脫氧腔中，由于銅水經過漏料孔后，會形成若干小股，然后再匯集在脫氧腔的底部。一氧化碳進氣孔將會向脫氧腔內通入一氧化碳，同時一氧化碳出氣孔將會排出氣體，從而使脫氧腔內充滿一氧化碳，以對銅水中的氧化銅進行氧化還原。由于一氧化碳與氧化銅反應生成二氧化碳，由于二氧化碳密度大于一氧化碳，因此一氧化碳進氣孔高于一氧化碳出氣孔有利于排出二氧化碳。

本方案產生的有益效果是：

（一）當銅水經過脫氧筒體時，并從隔板上端漏料孔流出口，銅水將被分成若干小股，從而使銅水與一氧化碳的接觸面積增大，可將銅水中的氧化銅更充分地進行氧化還原，使得到的銅的含氧量進一步降低。

（二）由于隔板上的漏料孔直徑較小，且銅水表面具有一定張力，因此向中間儲料腔內通入保護氣增加壓力，以使銅水能迅速從漏料孔進入脫氧腔，迅速分成若干小股；由于中間儲料腔的壓力增大后，不利于熔煉爐中的銅水進入中間儲料腔，因此通過換氣裝置周期性的向中間儲料腔增壓，既可以保證熔煉爐中的銅水迅速進入中間儲料腔，又能保證中間儲料腔中的銅水迅速經過漏料孔。

優選方案一：作為對基礎方案的進一步優化，所述出氣管和一氧化碳出氣孔上均設有單向閥，可以確保空氣不會通過出氣管和一氧化碳出氣孔進入中間儲料腔和脫氧腔中，避免空氣氧化銅。

優選方案二：作為對基礎方案的進一步優化，所述脫氧筒體外設有電感應加熱器，以對脫氧筒體內部的溫度進行控制，從而防止脫氧筒體內部的銅水的凝固，或在銅水表面形成銅膜降低銅水的流動性。

優選方案三：作為對基礎方案的進一步優化，所述進氣管上設有一氧化碳入口和氮氣入口，則進氣管內可通入一氧化碳和氮氣的混合氣，使得中間儲料腔中的銅水中的部分氧化銅也能被一氧化碳還原，從而提高還原效率。

優選方案四：作為對基礎方案的進一步優化，所述一氧化碳入口和氮氣入口均連接有節流閥，通過調節節流閥，可將一氧化碳和氮氣的比例調整為2:8~3:7；由于中間儲料腔中的銅水與空間中氣體的接觸面積較小，因此使一氧化碳的比例較低，可以提高一氧化碳等利用率。

附圖說明

圖1是本發明無氧銅鑄造爐實施例的結構示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

說明書附圖中的附圖標記包括：熔煉爐10、脫氧爐20、脫氧筒體30、中間儲料腔31、隔板32、脫氧腔33、一氧化碳出氣孔34、一氧化碳進氣孔35、換氣裝置40、殼體41、保護氣進氣孔42、進氣管43、出氣管44、保護氣出氣孔45、芯軸46。

實施例基本如圖1所示：

本實施例的無氧銅鑄造爐包括爐殼，置于爐殼內且均設有帶電感應加熱器的熔煉爐10和脫氧爐20，熔煉爐10與脫氧爐20之間設初步脫氧結構；在本實施例中熔煉爐10、脫氧爐20和初步脫氧結構均有耐火磚制成。初步脫氧結構包括設于熔煉爐10下部的脫氧筒體30，脫氧筒體30將熔煉爐10和脫氧爐20連接，且脫氧筒體30外也設有電感應加熱器，以防止銅水在脫氧筒體30內凝固或使銅水表面形成銅膜，而降低銅水的流動性。

脫氧筒體30的中部設有隔板32，隔板32上設有若干漏料孔，隔板32的上部為中間儲料腔31，隔板32的下部為脫氧腔33。中間儲料腔31的上部設有換氣裝置40，換氣裝置40包括殼體41、芯軸46和驅動機構，殼體41固定在脫氧筒體30上，殼體41的上部設有進氣管43，殼體41的下部設有出氣管44，芯軸46轉動連接在殼體41內，芯軸46上設有對應于進氣管43的保護氣進氣孔42和對應于出氣管44的保護氣出氣孔45，驅動機構可驅動芯軸46轉動，芯軸46轉動時保護氣進氣孔42和保護氣出氣孔45將周期性地與對應的進氣管43和出氣管44對接；驅動機構包括電機和減速機，從而通過驅動機構可使芯軸46慢速轉動。本實施例中，芯軸46上的保護氣進氣孔42和保護氣出氣孔45相互垂直，使得保護氣進氣孔42與進氣管43連通時，保護氣出氣孔與出氣管44斷開，進氣管43與中間儲料腔31連通；保護氣出氣孔45與出氣管44連通時，保護氣出氣孔45與出氣管44斷開，出氣管44與中間儲料腔31連通。脫氧筒體30上設有對應于脫氧腔33的一氧化碳進氣孔35和一氧化碳出氣孔34，一氧化碳進氣孔35設于脫氧腔33的上部，一氧化碳出氣孔34設于脫氧腔33的下部。另外，出氣管44和一氧化碳出氣孔34上均設有單向閥，以防止空氣通過出氣管44和一氧化碳出氣孔34進入中間儲料腔31或脫氧腔33內。

工作時，進氣管43上設有一氧化碳入口和氮氣入口，且一氧化碳入口和氮氣入口均連接有節流閥，則進氣管43內可通入一氧化碳和氮氣的混合氣體，使得中間儲料腔31中的銅水中的部分氧化銅也能被一氧化碳還原。由于中間儲料腔31中的銅水與空間中氣體的接觸面積較小，因此調節節流閥將一氧化碳和氮氣的比例調節為3:7，可以提高一氧化碳等利用率。

本實施例無氧銅鑄造爐的具體工作過程為：

工作時，將陰極銅放入熔煉爐10內，在電感應加熱器的加熱作用下，陰極銅融化成銅水；銅水經過脫氧筒體30流入脫氧爐20內。當保護氣出氣孔45與出氣管44對接后，中間儲料腔31與外部連通，銅水流入中間儲料腔31，由于中間儲料腔31的空間逐漸減小，因此出氣管44將向外排出氣體，從而防止空氣進入中間儲料腔31使銅水氧化。當保護氣進氣孔42與進氣管43對接后，中間儲料腔31內的壓力增大，則從熔煉爐10流向中間儲料腔31的流量減?。欢S著中間儲料腔31壓力增大，銅水也將迅速從漏料孔流入脫氧腔33中，由于銅水經過漏料孔后，會在形成若干小股，然后再匯集在脫氧腔33的底部。一氧化碳進氣孔35將會向脫氧腔33內通入一氧化碳，同時一氧化碳出氣孔34將會排出氣體，從而使脫氧腔33內充滿一氧化碳，以對銅水中的氧化銅進行氧化還原。由于一氧化碳與氧化銅反應生成二氧化碳，由于二氧化碳密度大于一氧化碳，因此一氧化碳進氣孔35高于一氧化碳出氣孔34有利于排出二氧化碳。

以上所述的僅是本發明的實施例，方案中公知的具體結構及特性等常識在此未作過多描述。應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發明結構的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應該視為本發明的保護范圍，這些都不會影響本發明實施的效果和專利的實用性。本申請要求的保護范圍應當以其權利要求的內容為準，說明書中的具體實施方式等記載可以用于解釋權利要求的內容。