一种精炼炉及无氧铜铸造装置和无氧铜生产系统

技术领域

本实用新型涉及铜加工设备领域，具体涉及一种精炼炉及无氧铜铸造装置和无氧铜生产系统。

背景技术

无氧铜(oxygen-free copper)，理论上是不含氧也不含任何脱氧剂残留物的纯铜，但实际上还是含有微量氧等一些杂质。无氧铜基本无氢脆现象，导电率高，加工性能、焊接性能、耐蚀性能和低温性能均表现较好，广泛地应用在电子、通信等领域。

目前，通常认为：无氧铜分为普通无氧铜和高纯无氧铜，普通无氧铜可以在工频有铁芯感应电炉中进行熔炼，高纯无氧铜的熔炼则应该采用真空熔炼工艺，该真空熔炼工艺主要是使熔炼炉、精炼浇注系统均封闭在同一真空室内，也即整个工艺过程均在真空状态下进行，可以减少加工过程外界因素的干扰，进而有利于获得杂质总含量较低的高纯无氧铜，但是该工艺尽管存在上述优点，却难以实现连续性生产，生产效率低，而且难以制备较大尺寸无氧铜，并且由于所有工艺均处于同一真空室，要求真空室占地面积较大，则所用的设备真空系统必须满足高标准高处理能力，致使设备复杂，造价昂贵，运行成本和维护成本都非常高。

针对上述问题，现有技术公开了一种大直径高纯无氧铜铸坯水平连铸工艺及其连体炉，其连体炉包括熔炼炉、保温精炼炉和结晶器，熔炼炉底部与保温精炼炉底部通过管道连通，保温精炼炉熔液出口的水平方向上连接结晶器，结晶器上布置有水冷却系统，熔炼炉和保温炉内均设置有经煅烧后的炭层，熔炼炉底部设置有第一氩气管道，保温炉底部设置有第二氩气管道，熔炼炉外壁上安装有两个相对的电磁搅拌器；该工艺使熔炼炉、保温精炼炉处于同等温度且恒温熔炼，并且使熔炼炉、保温精炼炉始终处于密封连接连通，虽然保证了在熔炼除杂过程中铜液不与外界空气接触而发生二次杂质掺杂，但是该连体炉却至少存在如下一些缺点：第一，熔炼炉、保温精炼炉始终处于密封连接连通存在使铜液在体系中停留时间不足，除杂效果不佳；第二，熔炼炉、保温精炼炉采用同一温度意味着该温度不能太低(该方案中实际采用1180-1230℃)，则造成能耗较高；第三，该方案的结构只能采用水平铸造，无氧铜在铸造过程中受重力的影响会进一步增大组织结构在径向方向上的差异性，造成无氧铜的组织结构不均匀。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的一个或多个不足，提供一种改进的精炼炉，该精炼炉至少可以在实现连续性流体输出进行铸造或间断性流体输出进行铸造的基础上，还可避免对铸造的铸造件的组织结构造成负面影响，有利于后期实现竖直方向铸造。

本实用新型还提供了一种包含上述精炼炉的无氧铜铸造装置。

本实用新型还提供了一种包含上述无氧铜铸造装置的无氧铜生产系统。

为达到上述目的，本实用新型采用的一种技术方案：一种精炼炉，该精炼炉包括保温精练室、待铸造缓存室，所述保温精练室包括用于保持内部温度的加热机构、第一容腔、流体输出管、与所述第一容腔连通且用于向所述第一容腔内由上而下施加外力的外力施加机构，所述待铸造缓存室包括第二容腔以及与所述第二容腔连通的流体输入管，所述流体输出管的进口与所述第一容腔连通，所述流体输出管的出口与所述流体输入管连通，且所述流体输出管的进口在竖直方向上的高度小于所述流体输出管的出口在竖直方向上的高度。

根据本实用新型的一些优选方面，所述流体输出管的进口与所述第一容腔的下端部连通。

根据本实用新型的一些优选方面，所述流体输出管包括沿上下方向延伸的第一子输出管、与所述第一子输出管连通且沿水平方向延伸的第二子输出管，所述第一子输出管与所述第一容腔连通，所述第二子输出管与所述流体输入管连通。

进一步地，所述第一子输出管与所述第二子输出管一体成型构成所述流体输出管。

进一步地，所述第一子输出管的延伸方向与水平方向的锐角夹角为15°-80°。

更进一步地，所述第一子输出管的延伸方向与水平方向的锐角夹角为20°-70°。

根据本实用新型的一些优选方面，所述流体输入管沿水平方向延伸。

根据本实用新型的一些优选方面，所述流体输入管与所述第二容腔的中部或上部连通。

根据本实用新型的一些优选方面，所述第一容腔的中心线、所述第二容腔的中心线分别沿竖直方向延伸。

根据本实用新型的一些优选方面，所述第二容腔包括上部子腔室、与所述上部子腔室一体成型的下部子腔室，所述上部子腔室在其延伸方向上各个位置的宽度均相同，所述下部子腔室在其延伸方向上各个位置的宽度均相同，且所述上部子腔室的宽度大于所述下部子腔室的宽度，所述流体输入管与所述上部子腔室连通，所述下部子腔室的底部设置有流体出口。

根据本实用新型的一些优选方面，所述外力施加机构为用于向所述第一容腔的上部空间内供给惰性气体的惰性气体供给机构。

根据本实用新型的一些优选方面，所述保温精练室还包括形成有受料通道的受料室，所述第一容腔与所述受料通道连通，所述受料通道的进口在竖直方向上的高度大于所述流体输入管的任一点在竖直方向上的高度。

进一步地，所述受料通道包括自左往右往下延伸的第一受料子通道，以及分别与所述第一受料子通道的下部、所述第一容腔的下部连通的第二受料子通道。

进一步地，所述第二受料子通道穿过所述加热机构。

根据本实用新型的一些优选方面，所述保温精练室还包括设置在所述受料通道上方且与所述受料通道相连通的第一流槽，所述第一流槽上形成有用于与外部连通的接口部。

根据本实用新型的一些优选且具体的方面，所述加热机构为工频有芯感应加热器。

根据本实用新型的一些优选方面，所述保温精练室与所述待铸造缓存室相可拆卸地连接，所述流体输出管的出口与所述流体输入管相可拆卸地连接连通。

本实用新型提供的又一技术方案：一种无氧铜铸造装置，其包括结晶器，该结晶器包括无氧铜输出通道，该无氧铜铸造装置还包括上述所述的精炼炉，所述无氧铜输出通道与所述第二容腔的底部连通，所述无氧铜输出通道沿上下方向延伸。

进一步地，所述无氧铜输出通道的中心线与所述第二容腔的中心线相重合。

进一步地，所述结晶器可拆卸地设置在所述待铸造缓存室上。

本实用新型提供的又一技术方案：一种无氧铜生产系统，该无氧铜生产系统包括用于对铜原料进行真空熔炼的真空熔炼装置、上述所述的无氧铜铸造装置。

进一步地，该无氧铜生产系统包括第一状态和第二状态，所述真空熔炼装置包括熔炼状态和非熔炼状态；

当该无氧铜生产系统处于第一状态时，所述真空熔炼装置处于非熔炼状态，所述真空熔炼装置与所述保温精练室连通或不连通；

当该无氧铜生产系统处于第二状态时，所述真空熔炼装置处于熔炼状态，所述真空熔炼装置与所述保温精练室不连通。

进一步地，所述无氧铜铸造装置与所述真空熔炼装置能够相对移动的设置。

进一步地，该真空熔炼装置包括真空熔炼室、设置在所述真空熔炼室内的熔炼炉以及与所述真空熔炼室连通的抽真空机构，所述真空熔炼室上设置有第二流槽。

进一步地，所述熔炼炉转动地设置在所述真空熔炼室中，该真空熔炼装置还包括用于将所述熔炼炉倾翻的倾翻机构、位于所述真空熔炼室中且与所述第二流槽连通的转运流槽；

所述熔炼炉包括熔炼状态和倾翻状态，当所述熔炼炉处于熔炼状态时，所述熔炼炉与所述第二流槽相互独立，所述熔炼炉的开口朝上；

当所述熔炼炉处于倾翻状态时，所述熔炼炉的开口位于所述转运流槽的上方且向所述转运流槽的方向倾斜。

进一步地，所述倾翻机构为第一液压缸，该第一液压缸包括转动地设置在所述真空熔炼室中的第一缸本体、滑动地设置在所述第一缸本体上且沿上下方向延伸的第一液压杆、用于驱动所述第一液压杆发生往复直线运动的第一液压系统，所述第一液压杆的上端部与所述熔炼炉连接，所述熔炼炉的转动轴心线、所述第一缸本体的转动轴心线分别沿前后方向延伸且相互平行。

根据本实用新型的一些优选且具体的方面，所述熔炼炉包括转动地设置在所述真空熔炼室中的炉本体、导管，该真空熔炼装置还包括用于将所述炉本体倾翻的倾翻组件；

其中，所述导管包括第一子导管、与所述第一子导管的一端部相连通的第二子导管，所述第一子导管的另一端部与所述炉本体连通，所述第二子导管的一端部与所述第二流槽连通，所述导管相对所述第二流槽能够发生转动，所述导管的转动轴心线与所述炉本体的转动轴心线相重合；

所述熔炼炉包括熔炼状态和倾翻状态，当所述熔炼炉处于熔炼状态时，所述第一子导管沿上下方向延伸，且所述第一子导管的与所述第二子导管相连通的一端部在竖直方向上的高度大于所述第一子导管的与所述炉本体连通的另一端部的高度；

当所述熔炼炉处于倾翻状态时，所述第一子导管的与所述第二子导管相连通的一端部在竖直方向上的高度小于或等于所述第一子导管的与所述炉本体连通的另一端部的高度。

进一步地，所述第二子导管的与所述第二流槽连通的一端部在竖直方向上的高度小于或等于所述第二子导管的与所述第一子导管连通的另一端部的高度。

进一步地，所述倾翻组件为第二液压缸，该第二液压缸包括转动地设置在所述真空熔炼室中的第二缸本体、滑动地设置在所述第二缸本体上且沿上下方向延伸的第二液压杆、用于驱动所述第二液压杆发生往复直线运动的第二液压系统，所述第二液压杆的上端部与所述熔炼炉连接，所述熔炼炉的转动轴心线、所述第二缸本体的转动轴心线分别沿左右方向延伸且相互平行。

根据本实用新型的一些优选方面，所述第二流槽具有延伸至所述真空熔炼室之外的出口部，所述真空熔炼装置还包括用于封堵所述出口部的封堵机构，该封堵机构可拆卸地设置在所述出口部上。

本实用新型中，所有的设备除非需要开设进出口，其他部分均优选具有极佳的密封性，有利于避免空气或者其他杂质进入进而对流体例如铜液造成污染。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型创新地通过外力施加机构与特殊设计的流体输出管、流体输入管之间的配合，使得流体需要在外力的作用下克服重力等因素才能够转运至待铸造缓存室内缓存，也即是使得流体难以自由地从保温精练室流向待铸造缓存室，一方面，可以通过控制外力的存在与否或者大小进而控制进入待铸造缓存室内的流体的量，进而既可实现连续性流体输出进行铸造又可间断性流体输出进行铸造；另一方面，还可使得待铸造的流体能够处于相对稳定的状态，避免对铸造的铸造件的组织结构造成负面影响，同时由于借助于外力实现流体转运的方式，本实用新型的保温精练室与待铸造缓存室可以实现密封连通，进而，既可以避免铸造过程中引入新的杂质，又可无需设置开闭机构以隔断高温流体的流转，降低了设备制造难度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型精炼炉的结构示意图；

图2为本实用新型精炼炉省略部分结构后的结构示意图；

图3为本实用新型保温精练室的部分结构示意图；

图4为本实用新型待铸造缓存室的部分结构示意图；

图5为本实用新型无氧铜铸造装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例3的无氧铜生产系统的结构示意图之一；

图7为本实用新型实施例3的无氧铜生产系统的结构示意图之二；

图8为图7中A处的放大示意图；

图9为本实用新型实施例3的无氧铜生产系统的结构示意图之三；

图10为本实用新型实施例4的无氧铜生产系统的结构示意图之一；

图11为本实用新型实施例4的无氧铜生产系统的结构示意图之二；

图12为本实用新型实施例4的无氧铜生产系统的结构示意图之三；

其中，1、精炼炉；11、保温精练室；111、加热机构；112、第一容腔；113、流体输出管；1131、第一子输出管；1132、第二子输出管；114、受料室；1141、受料通道；11411、第一受料子通道；11412、第二受料子通道；115、第一流槽；12、待铸造缓存室；121、第二容腔；1211、上部子腔室；1212、下部子腔室；122、流体输入管；13、外力施加机构；2、无氧铜铸造装置；21、结晶器；3、无氧铜生产系统；31、真空熔炼装置；311、真空熔炼室； 312、第一熔炼炉；313、抽真空机构；314、第二流槽；315、转运流槽；316、第一液压缸； 3161、第一缸本体；3162、第一液压杆；317、第二熔炼炉；3171、炉本体；3172、导管；31721、第一子导管；31722、第二子导管；318、封堵机构；3181、密封压盖；3182、柔性石墨密封环；319、加料部；4、覆盖物；5、精炼铜液；6、铜原料。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下述中，为便于描述，关于方位的描述中，前、后、左、右均是面对附图时的方位，实际中，当面对具体设备不同的侧面时，可能会产生变化。

下面结合附图对本实用新型优选的实施方式进行详细说明。

下述的熔炼、精炼和铸造可以针对多种金属，为方便起见，如下描述是针对铜原料的加工而进行的。

实施例1

如图1至图4所示，本例提供了一种精炼炉1，该精炼炉1包括保温精练室11、待铸造缓存室12，保温精练室11包括用于保持内部温度的加热机构111、第一容腔112、流体输出管113、与第一容腔112连通且用于向第一容腔112内由上而下施加外力的外力施加机构13，待铸造缓存室12包括第二容腔121以及与第二容腔121连通的流体输入管122，流体输出管113的进口与第一容腔112连通，流体输出管113的出口与流体输入管122连通，且流体输出管113的进口在竖直方向上的高度小于流体输出管113的出口在竖直方向上的高度。

在本例中，该精炼炉1主要用于铜液的精炼与缓存，当对需要精炼的流体例如铜液进行精炼时，其精炼温度的保持通过加热机构111实现，加热机构111包括但不限于工频有芯感应加热器，该工频有芯感应加热器的加热原理参照已有技术，该加热机构111可以为常规市售设备或者根据加热原理自制，在此不做具体赘述；当精炼的铜液缓存在第一容腔112时，通过外力施加机构13由上而下向第一容腔112内的铜液施加压力，迫使铜液在压力的作用下克服重力以及其他例如摩擦力等阻力沿着流体输出管113的内部通道向上流动，并最终经由流体输入管122进入第二容腔121缓存，当需要时经由第二容腔121的出口流向下一步工段，当不需要向第二容腔121内导入铜液时，直接撤去或降低外力施加机构13产生的压力即可，铜液在重力等阻力的作用下难以自行向上流动，如此即实现了对第二容腔121内的铜液缓存量进行有效且更容易的控制，无需借助其他类似阀门之类的开关工具，对于铜液而言，由于温度非常高，对于纯度同样要求非常之高，并且由于需要设置在保温精练室、待铸造缓存室之间以控制流通，则对于阀门之类的工具在耐温、耐腐蚀、保温以及气密封等都要求非常高，这种阀门的设置形式以及造价将非常高，并且还可能带来潜在的安全隐患。此外，本例的精炼炉1还能够通过控制外力施加机构13产生的压力大小以保持第二容腔121内铜液缓存量的恒定，当需要进行无氧铜的铸造时，通过将结晶器直接连通在第二容腔121的底部以实现恒压铸造，并且可以实现在竖直方向上的连续铸造，有利于获得高质量组织结构的无氧铜，当然，通过控制铜液的输入与否，也可以实现等压条件下的半连续铸造。

进一步地，保温精练室11还包括形成有受料通道1141的受料室114，第一容腔112与受料通道1141连通，受料通道1141的进口在竖直方向上的高度大于流体输入管122的任一点在竖直方向上的高度；具体地，受料通道1141包括自左往右往下延伸的第一受料子通道 11411，以及分别与第一受料子通道11411的下部、第一容腔112的下部连通的第二受料子通道11412，第二受料子通道11412穿过加热机构111，第一受料子通道11411的进口在竖直方向上的高度大于流体输入管122的任一点在竖直方向上的高度，如此即可有利于在采用外力施加机构13由上而下向第一容腔112内的铜液施加压力时，铜液仅能够向第二容腔121内流动，当然，可以采用其他设备将第一受料子通道11411的进口暂时性封堵。本例中，保温精练室11还包括设置在受料通道1141上方且与受料通道1141相连通的第一流槽115，第一流槽115上形成有用于与外部连通的接口部，该接口部用于与外部其他设备导通并转送铜液进入，同时该第一流槽115还可拆卸地连接连通在受料通道1141的第一受料子通道11411的进口，该第一流槽115可以具有打开状态和气密性密封状态。

本例中，流体输出管113包括沿上下方向延伸的第一子输出管1131、与第一子输出管1131 连通且沿水平方向延伸的第二子输出管1132，第一子输出管1131与第一容腔112的下部连通，第二子输出管1132与流体输入管122连通，第一子输出管1131与第二子输出管1132可以一体成型构成流体输出管113，第一子输出管1131的延伸方向与水平方向的锐角夹角为15°-80°，也可以为20°-70°，还可以为25°-65°，例如可以为25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、 65°等，实际上，具体角度的大小可以根据需要进行设定选择，但需要具备一定的角度，使得第一容腔112内的铜液向第二容腔121内流动时需要至少克服重力因素，如果没有外力使其能够克服重力等阻力，则能够使得铜液仍然停留在第一容腔112内，如此可方便快捷地有效调控进入第二容腔121内的铜液的量。而对于流体输入管122，优选可以沿水平方向延伸，并且流体输入管122与第二容腔121的中部或上部连通，如此可以使第二容腔121内的铜液具备一定的缓存量并依靠自身产生压力，同时当在较多的铜液的上部通过水平延伸的流体输入管122输入至第二容腔121内，控制流入量与流出量基本相同时，则可以保证下部的铜液具备较为恒定的压力且流体处于相对稳定的状态，当需要进行无氧铜的铸造时，通过将结晶器直接连通在第二容腔121的底部，进而可以实现恒压且稳定的铸造，内部稳定的流体状态则可以有利于保证无氧铜铸造时，组织结构更均一。

进一步地，第一受料子通道11411的进口的通道孔径大于第二受料子通道11412的通道孔径，第一容腔112整体基本呈上下方向延伸的方形，第一容腔112的上部、第二容腔121 的上部分别形成有可开闭的开口，外力施加机构13为用于向第一容腔112的上部空间内供给惰性气体的惰性气体供给机构，该惰性气体供给机构可以通过该第一容腔112的上部的开口与第一容腔112的内部连通，并向第一容腔112内供给惰性气体以形成气体压力作为外力，惰性气体气体优选为不与铜反应的气体，可以避免与铜液中的铜发生反应而形成新的杂质，气体包括但不限于氮气和/或氩气，进一步地，第一容腔112的中心线、第二容腔121的中心线分别沿竖直方向延伸，第二容腔121的底部设置有流体出口；具体地，第二容腔121包括上部子腔室1211、与上部子腔室1211一体成型的下部子腔室1212，上部子腔室1211在其延伸方向上各个位置的宽度均相同，下部子腔室1212在其延伸方向上各个位置的宽度均相同，且上部子腔室1211的宽度大于下部子腔室1212的宽度，流体输入管122与上部子腔室1211 连通，下部子腔室1212的底部设置有流体出口，结构简单易制造易实现，有利于实现沿上下方向的铸造。

保温精练室11与待铸造缓存室12相可拆卸地连接，流体输出管113的出口与流体输入管122相可拆卸地连接连通，便于对设备进行检修维修。

实施例2

如图1至图5所示，本例提供了一种无氧铜铸造装置2，其包括结晶器21，该结晶器21 包括无氧铜输出通道，该无氧铜铸造装置2还包括实施例1的精炼炉1，无氧铜输出通道与第二容腔121的底部连通，无氧铜输出通道沿上下方向延伸，无氧铜输出通道的中心线与第二容腔121的中心线相重合，结晶器21可拆卸地设置在待铸造缓存室12上，例如可以通过法兰将结晶器21可拆卸安装在待铸造缓存室12的第二容腔121的底部流体出口处，当需要卸下或重新安装结晶器21时，排空铸造室的铜液、卸下连接法兰，将其与第二容腔121的底部分离，结晶器21可以采用石墨结晶器。

本例中，在实施例1的精炼炉1基础上，本例的结晶器21可以安装在第二容腔121的底部流体出口处并与流体出口连通，使第二容腔121内的铜液沿上下方向甚至沿竖直方向进入结晶器21内，如此可以避免现有水平铸造存在的缺陷，例如水平铸造时，由于铜液水平流出，受到重力的影响，铜液在结晶器内的无氧铜输出通道内冷却结晶时，上下方向的铜液所受到的压力不一样，则容易造成冷却结晶后无氧铜的组织结构不均一，并且由于一般采用冷却水对无氧铜进行降温，水平铸造时，冷却水刚接触无氧铜则在重力的作用下向下掉落，两者接触时间短，冷却效果不理想，如此则使得想要使无氧铜冷却到合适温度需要更多的冷却水，生产成本较高；而按照本例的结构可以在竖直方向进行铸造，当同样采用冷却水对无氧铜进行降温时，冷却水则可以持续的流淌在无氧铜外壁上，实现持续吸热降温，冷却水的利用率高，冷却效果更好，降低了生产成本。

实施例3

如图1至图9所示，本例提供了一种无氧铜生产系统3，该无氧铜生产系统3包括用于对铜原料6进行真空熔炼的真空熔炼装置31、上述实施例2的无氧铜铸造装置2，无氧铜铸造装置2与真空熔炼装置31能够相对移动的设置，便于两者的连接连通与分离。

进一步地，本例中，该真空熔炼装置31包括真空熔炼室311、设置在真空熔炼室311内的熔炼炉(以下简称第一熔炼炉312)以及与真空熔炼室31连通的抽真空机构313，真空熔炼室311上设置有第二流槽314、用于向第一熔炼炉312内加入铜原料6的加料部319；

第一熔炼炉312转动地设置在真空熔炼室311中，该真空熔炼装置31还包括用于将第一熔炼炉312倾翻的倾翻机构、位于真空熔炼室311中且与第二流槽314连通的转运流槽315；

第一熔炼炉312包括熔炼状态和倾翻状态，当第一熔炼炉312处于熔炼状态时，第一熔炼炉312与第二流槽314相互独立，第一熔炼炉312的开口朝上，可以如图7所示；

当第一熔炼炉312处于倾翻状态时，第一熔炼炉312的开口位于转运流槽315的上方且向转运流槽315的方向倾斜，可以如图9所示，其示例性地给出了第一熔炼炉312处于倾翻状态时的位置以及形态。

进一步地，倾翻机构为第一液压缸316，该第一液压缸316包括转动地设置在真空熔炼室311中的第一缸本体3161、滑动地设置在第一缸本体3161上且沿上下方向延伸的第一液压杆3162、用于驱动第一液压杆3162发生往复直线运动的第一液压系统(未示出，第一液压缸的工作原理为本领域所熟知)，第一液压杆3162的上端部与第一熔炼炉312连接，第一熔炼炉312的转动轴心线、第一缸本体3161的转动轴心线分别沿前后方向延伸且相互平行，此处的前后方向为面对附图时的位置关系，如果面对附图的方向不同时会存在变化。

进一步地，第二流槽314具有延伸至真空熔炼室之外的出口部，真空熔炼装置31还包括用于封堵出口部的封堵机构318，该封堵机构318可拆卸地设置在出口部上。该封堵机构318 可以包括密封压盖3181以及柔性石墨密封环3182，该两者可以相互独立，也可以直接连接在一起，当需要封堵出口部时，将柔性石墨密封环3182套设在出口部的四周，密封压盖3181 则密封住出口部的出口并抵设在柔性石墨密封环3182上，进而防止外部空气或者其他杂质进入真空熔炼室311，从而避免污染内部熔炼的铜液。

本例中，该无氧铜生产系统3包括第一状态和第二状态，真空熔炼装置31包括熔炼状态和非熔炼状态；

当该无氧铜生产系统3处于第一状态时，真空熔炼装置31处于非熔炼状态，真空熔炼装置31与保温精练室11连通或不连通；

当该无氧铜生产系统3处于第二状态时，真空熔炼装置31处于熔炼状态，真空熔炼装置 31与保温精练室11不连通，可以避免真空熔炼过程受到非真空状态的保温精练设备的干扰。

本例中，无氧铜铸造装置2可以固定设置在一可移动的基座上或者在自身底部安装可以滚动的轮组；或者，该无氧铜生产系统还包括移动模组，真空熔炼装置31滑动地设置在该移动模组上，在其它实施方式中，也可以是真空熔炼室311以及设置在真空熔炼室311内的其他设备一起设置在移动模组上，抽真空机构313不发生移动，而抽真空机构313可以采用软管或者预留足够的长度的管道与真空熔炼室311连通，如此当真空熔炼室311发生移动时，抽真空机构313则不受影响；如此，不管是驱动无氧铜铸造装置2发生位移还是驱动真空熔炼装置31的部分或全部发生位移，均可实现两者相对能够移动的设置。

进一步地，本例的无氧铜生产系统3，其工作过程大致如下：将铜原料6在真空熔炼室 311的第一熔炼炉312内进行真空熔炼以去除杂质，熔炼至预期状态，获得预期铜液；本例中，预期状态可以是真空熔炼的极限状态或者根据熔炼过程中的取样检测结果而定，直至符合设定要求，主要包括铜、氧、氢等含量的检测，理论上来说，铜含量越高越好，氧、氢等杂质的含量越低越好，但实际中，可能不可避免地会存在微量的杂质，本例利用真空熔炼室311专注于铜原料6的真空熔炼，从而可以更好地除去氧、氢和其他易挥发性杂质，获得理想的预期纯度的预期铜液，大大缩小真空室的空间，可以使真空设备结构紧凑且系统相对简化，达到降低投资成本和运行成本的效果；其中采用的铜原料6可以是本领域制备无氧铜常用的原料，一般也称之为合格原料；

将预期铜液通过第二流槽314转入位于真空熔炼室311的外侧的精炼炉1中，使预期铜液在保温精练室11内进行精炼除杂以获得容纳于第一容腔112内的精炼铜液5，第一容腔112 与第二容腔121相互密封连通；

使精炼铜液5在外力施加机构13产生的第一外力的作用下从第一容腔112中流出并向上流动，然后流入第二容腔121内；当减弱或撤去该第一外力之后，第二容腔121内能够停止流入精炼铜液5；进一步地，可以控制第一外力作用于精炼铜液5的上表面并使精炼铜液5 从保温精练室11的下部脱离第一容腔112，由上述可知，第一外力可以为气体压力，该气体压力通过向第一容腔112的上部空间通入气体形成，精炼铜液5在气体压力的作用下从第一容腔112的下部流出并向斜上方流动，然后从第二容腔121的上部或中部流入其自身内部，而选择从第二容腔121的上部或中部流入其自身内部，可以在等压铸造时，选择第二容腔121 的内部精炼铜液的上表面与流入的精炼铜液的位置处于基本齐平的状态，控制流出的量等于进入的量，在这种状态下，更有利于保持第二容腔121内部的精炼铜液5处于相对平衡静止的状态，降低对铸造的无氧铜的组织结构的干扰；

使进入第二容腔121内的精炼铜液5在第二外力的作用下向下流出并沿上下方向进入结晶器21内冷区结晶，沿上下方向牵引出无氧铜，第二外力为重力；

其中，在铸造过程中，通过调节第一外力的大小以控制精炼铜液5流入待铸造缓存室12 内的量，进而控制待铸造缓存室12内的精炼铜液5的量的变化保持在-3wt.％～3wt.％，也可以为-2wt.％～2wt.％，或为-1wt.％～1wt.％，或为-0.5wt.％～0.5wt.％；进一步地，本例中，控制待铸造缓存室12内的精炼铜液5的量保持恒定，使精炼铜液5在等压条件下进行铸造，保持恒定更有利于使得精炼铜液铸造时压力条件等同，获得组织结构相对更均一的无氧铜产品。

本例中，第二容腔121的中心线、结晶器21的中心线相重合，更有利于实现上下方向的铸造过程，进一步地，第二容腔121的中心线、结晶器21的中心线分别沿竖直方向延伸，竖直向下的铸造过程有利于冷却水喷洒至无氧铜表面时水与无氧铜实现长时间且持久的接触，提升冷却效果，同时还有利于无氧铜径向方向组织结构的均一性。

本例中，第一熔炼炉312的工作温度大于精炼炉1的工作温度。进一步地，第一熔炼炉 312的工作温度为1180～1250℃，精炼炉1的工作温度为1100～1180℃，真空熔炼室311的真空度为1×10

本例中，第一熔炼炉312为无铁芯感应电炉，例如可以采用中频无铁芯感应熔炼炉，保温精练室11为有铁芯感应电炉，例如可以为工频有铁芯感应保温精炼炉，也即上述的加热机构111即为工频有铁芯感应保温精炼炉的热发生机构；同时，由于工频有铁芯感应保温精炼炉在非真空状态下工作，可以分别在保温精练室11、待铸造缓存室12各自容纳的铜液表面覆盖能够隔绝空气和/或与能够与杂质反应的覆盖物4，覆盖物4为木炭和/或鳞片状石墨；此外，保温精练室11的底部设置有耐火层，并在耐火层中预埋带孔吹炼砖，通过吹入能够与至少部分杂质反应的反应性气体对铜液进行精炼，反应性气体为一氧化碳或一氧化碳与惰性气体的混合气体。上述设置不仅可以保护内部铜液不受外界污染，而且还可以进一步提升保温精炼效果，进一步除杂。

进一步地，由上述可知，第二流槽314包括导通状态和封堵状态，当铜原料6在真空熔炼室311的第一熔炼炉内进行真空熔炼时，第二流槽314处于封堵状态时，当需要将预期铜液转入精炼炉1时，第二流槽314处于导通状态且与精炼炉1连通；本例采用真空熔炼技术与非真空熔炼技术进行组合，真空熔炼时，避免受到处于非真空状态的精炼炉1的影响，因此，选择将第二流槽314封堵，进而使得真空熔炼工艺独立的进行，而保温精炼过程与铸造过程也可以在不与真空熔炼室311连通的情况下独立的进行，当保温精练室11内的精炼铜液不足时，当然，可以提前计算好熔炼所需时间，此时真空熔炼的预期铜液已经熔炼完毕，将第二流槽314转换为导通状态，并经过该第二流槽314将预期铜液转入位于真空熔炼室311 的外侧的保温精练室11中，如此实现整个过程的连续铸造，实际上，本例中可以根据单位时间进行铸造所需的精炼铜液的量，通过控制第一熔炼炉的数量和/或控制每批次真空熔炼的数量以使保温精练室11内具有满足待铸造缓存室12铸造所需的量，从而实现连续式铸造；如果不需要连续铸造，想要间歇式铸造，也可以通过控制第一外力的施加或撤离，以达到控制进入第二容腔121内的精炼铜液的数量，达到单批次铸造的所需数量；或，以保温精练室11 内单次容纳的精炼铜液的数量为单批次铸造的所需数量，可见，本例的方法可以兼具实现连续式铸造状态和间歇式铸造状态。

本例中，需要停炉或更换品种时，可以将第一熔炼炉312和保温精炼室11中的铜水完全倒空，下次开炉时，第一熔炼炉312先化好铜水，将已化好的铜水转入保温精炼室11中熔沟自然充满，不需要从熔化熔沟开始，就使生产得以继续，并且此工艺制造出的高纯无氧铜，纯度可达Cu≥99.99％，O≤0.0003％，P≤0.0003％，H≤0.0002％，达到TU00或C10100牌号要求，并且能耗较低且生产效率大大提高。此外，由于本例的工艺能够实现上下方向的铸造，冷却结晶时冷却效果好，组织结构较均一，可以实现更大规格甚至直径大于300mm的无氧铜制备。

实施例4

本例提供了一种无氧铜生产系统，基本同实施例3，其区别仅在于：真空熔炼装置具有部分差异，具体地，主要是熔炼炉以及配套熔炼炉实现铜液倾倒的方式和结构存在不同，下面结合图10至图12对该些差异做进一步说明。

如图10至图12所示，本例中，熔炼炉(以下也简称第二熔炼炉317，以免与实施例3中的熔炼炉混淆)包括转动地设置在真空熔炼室311中的炉本体3171、导管3172，该真空熔炼装置31还包括用于将炉本体3171倾翻的倾翻组件；

其中，导管3172包括第一子导管31721、与第一子导管31721的一端部相连通的第二子导管31722，第一子导管31721的另一端部与炉本体3171连通，第二子导管31722的一端部与第二流槽314连通，导管3172相对第二流槽314能够发生转动(确保导管3172能够随着炉本体3171发生转动)，导管3172的转动轴心线与炉本体3171的转动轴心线相重合；

第二熔炼炉317包括熔炼状态和倾翻状态，当第二熔炼炉317处于熔炼状态时，第一子导管31721沿上下方向延伸，且第一子导管31721的与第二子导管31722相连通的一端部在竖直方向上的高度大于第一子导管31721的与炉本体3171连通的另一端部的高度，此时的状态下，铜液仅能在炉本体3171内部进行高温熔炼，不会进入导管3172中；

当第二熔炼炉317处于倾翻状态时，第一子导管31721的与第二子导管31722相连通的一端部在竖直方向上的高度小于或等于第一子导管31721的与炉本体3171连通的另一端部的高度，此时的状态下，铜液则能够在内部压力以及重力的作用下从炉本体3171内部向导管 3172中流出，并进而流向第二流槽314；

第二子导管31722的与第二流槽314连通的一端部在竖直方向上的高度小于或等于第二子导管31722的与第一子导管31721连通的另一端部的高度，有利于保证铜液在流通时顺利进行，可以更好地倒空铜液；

倾翻组件为第二液压缸(其原理同第一液压缸，区别仅在于驱动熔炼炉倾翻的过程以及方向有所差异)，该第二液压缸包括转动地设置在真空熔炼室311中的第二缸本体、滑动地设置在第二缸本体上且沿上下方向延伸的第二液压杆、用于驱动第二液压杆发生往复直线运动的第二液压系统，第二液压杆的上端部与炉本体3171连接，第二熔炼炉317的转动轴心线、第二缸本体的转动轴心线分别沿左右方向延伸且相互平行，此处的左右方向为面对附图时的位置关系，如果面对附图的方向不同时会存在变化。

在需要将预期铜液转出时，通过倾翻组件使炉本体3171倾翻，而由于导管3172与炉本体3171连接连通，因此，在炉本体3171转动倾翻的过程中，导管3172同样发生了转动，当转动到第一子导管31721的与第二子导管31722相连通的一端部在竖直方向上的高度小于或等于第一子导管31721的与炉本体3171连通的另一端部的高度时，由于高度差以及内部预期铜液压力的存在，使得预期铜液能够顺利地从炉本体3171内部流向导管3172中，并经导管 3172流向第二流槽314中，然后再流入与第二流槽314连通的第一流槽115中，然后进入保温精练室11进行保温精炼，再进入待铸造缓存室12，最后进入结晶器21进行铸造。

上述无氧铜生产系统将真空熔炼技术与非真空熔炼技术进行组合并优化，在真空室内，仅设置针对铜原料进行真空熔炼的设备，而不设置精炼、凝结铸造的设备，大大缩小真空室的空间，致使真空设备结构紧凑且系统能够简化，达到降低投资成本和运行成本的效果，并且真空室集中用于熔炼时真空效果更好，在铜水熔炼过程中能够更有效地去除氧气、氢气和其它易挥发性除杂；采用非真空状态保温(精炼)、铸造，此时在前期获得的高纯铜液基础上进行保持或进一步精炼，尤其是本实用新型对非真空状态下保温精炼获得的精炼铜液采用外力进行流通干预，使精炼铜液在外力产生变化时能够以流通量的多寡而体现，进而使得与结晶器连通的待铸造缓存室内的待铸造的精炼铜液的数量得以有效且及时的调控，进而既可实现连续性铸造又可进行间断性铸造，并且由于精炼铜液的供给的动力仅为需要克服重力等因素的外力的作用，则无需借助于开闭机构以开闭待铸造缓存室与保温精练室之间的通道，降低了设备制造难度，并且保温精练室与待铸造缓存室可以实现密封连通，避免了铸造过程中引入新的杂质，而且使得待铸造的铜液能够处于相对稳定的状态，避免对铸造的无氧铜的组织结构造成负面影响，此外，借助于外力控制精炼铜液的供给与否，本实用新型还能够将结晶器设置在待铸造缓存室的下方进而使得精炼铜液可以向下流出并沿上下方向进入结晶器内冷区结晶，实现了沿上下方向牵引出无氧铜，从而避免了水平铸造时存在的冷却效果不佳、无氧铜的组织结构在径向方向上的差异性较大等缺陷，可以制备出大尺寸高纯无氧铜。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。