具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

石墨材质的内衬能有效降低向铜合金熔液中引入新杂质的几率，而其他筑炉材料所引入的杂质例如二氧化硅，在铜液中会形成颗粒杂质，粒径为30-50μm，会增加后续铜合金拉丝(最细线径为0.01mm)过程中的断丝几率。铜合金熔化温度下石墨熔池容易发生吸氧氧化，与铜合金熔液的氧气反应，进一步降低铜液中的含氧量。

石墨熔池包含侧壁和底壁，进一步的，侧壁和底壁一体连接。石墨熔池中设置惰性气体通道，不仅能将石墨熔池材质中的部分氧气带离，减少与石墨熔池发生氧化反应的氧气总量；惰性气体对惰性气体通道侧壁的石墨形成气体保护层，上述两点均有助于延长石墨熔池的使用寿命。由于底壁受熔液重力，其内中空会导致强度不足，引发底壁碎裂，因此优选的，惰性气体通道设置于石墨熔池的侧壁中，或者设置于石墨熔池的侧壁和隔板中，排气口也设置于石墨熔池的侧壁顶部。

具体的，惰性气体通道的截面孔径与石墨熔池厚度之比为1：15～25，更优选为1:16～21。

预热气源的作用在于使惰性气体升温，可以为惰性气体经过加热元件加热，也可利用炉内合金熔液的热辐射加热惰性气体。

石墨熔池中不设置隔板，加料时熔液波动大导致的结晶器插入液面深度波动大，过渡腔能使合金熔液中的杂质充分上浮，致使经常脱线，即结晶器石墨模具处铜线意外断掉。采用隔板将石墨熔池的内腔分隔为熔炼腔和上引腔，则能更好的避免上述问题。进一步的，隔板与石墨熔池为一体烧结制得，即为一体连接。过渡腔有助于合金熔液中的易氧化组分与氧反应，杂质在过渡腔中充分上浮，特别是铝元素。熔炼腔、过渡腔和上引腔分别通过腔内循环熔沟实现熔液内循环，熔炼腔和过渡腔通过一隔板上的第一连通口连通，过渡腔和上引腔通过另一隔板上的第二连通口连通。

预热管、排气管和管壁排气孔

预热管利用炉内熔液的热辐射加热惰性气体；排气管设置管壁排气孔，管壁排气孔朝向所述石墨熔池的内腔，向覆盖剂表面吹喷惰性气体，降低覆盖剂与炉盖之间石墨熔池内腔中的氧气含量，更近一步的，管壁排气孔中喷射的惰性气体倾斜朝向石墨熔池的预定液面中心处，气体受热上升，惰性气体在覆盖剂与炉盖之间石墨熔池内腔中形成中心上升、周围下降的气体循环，不仅能减少覆盖剂的烧损和补充量，还能减少惰性气体溢出至石墨熔池外的总量。

除炉壳和石墨熔池外，炉壳和石墨熔池之间还可选设置有保温层、绝缘层，例如炉壳内表面的绝缘漆层、筑炉砂层、耐火砖层。

实施例

1、惰性气体通道对石墨熔池寿命以及铜合金含氧量的影响

如图1所示，实施例1的多元铜合金上引炉为熔沟炉，包括炉壳1，炉壳1内喷涂绝缘漆、铺设筑炉砂并放入石墨熔池2，炉壳1与石墨熔池2的侧壁之间也填充筑炉砂，石墨熔池2的敞口为长方形，一体连接的隔板3将石墨熔池2的内腔分隔为熔炼腔21、过渡腔22和上引腔23，熔炼腔21、过渡腔22和上引腔23分别一一对应设置有腔内循环熔沟3，熔炼腔21与过渡腔22之间、过渡腔22与上引腔23之间的隔板3底部分别设置有连通口31；

熔沟的中心设置有感应加热线圈4；

石墨熔池2为一体烧结成型，石墨熔池2的壁内设置有惰性气体通道24，惰性气体通道24呈螺旋状分别绕设于熔炼腔21、过渡腔22和上引腔23的侧壁内，惰性气体通道24的进气口和排气口均设置于石墨熔池2的侧壁顶面上；可移除的炉盖底面设置有预热管5和排气管6，预热管5、惰性气体通道24和排气管6依次连通，排气管6设置有管壁排气孔61，由管壁排气孔61排出的惰性气体气流朝向对应的熔炼腔21、过渡腔22和上引腔23中心喷射；上引结晶器8设置于上引腔23中

实施例1、实施例4、对比例1、对比例2的石墨熔池2尺寸为熔池内腔长5.397m，宽0.4m，高0.5m；熔池侧壁厚150mm，底壁厚150mm；熔沟内径为580mm，实施例1中的惰性气体通道24内径8mm；并排方向上熔炼腔21、过渡腔22和上引腔23的体积之比为2.179：1：2.218。实施例2和实施例3的石墨熔池2尺寸同实施例1。

实施例2

如图2所示，实施例2基于实施例1，区别在于，石墨熔池2中未设置隔板3，惰性气体通道24呈螺旋状分别绕设于石墨熔池的侧壁内。

实施例3

如图3所示，实施例3基于实施例1，区别在于，石墨熔池2设置一块隔板3，隔板3的位置与实施例1中过渡腔22和上引腔23之间的隔板3位置相同；隔板3将石墨熔池2的内腔分隔为熔炼腔21和上引腔23，熔炼腔21内设置有两个腔内循环熔沟3，上引腔内设置有一个腔内循环熔沟3；惰性气体通道24设置于石墨熔池的侧壁和隔板中，呈螺旋状分别绕设于熔炼腔21和上引腔23的侧壁内。

实施例4

如图4所示，实施例4基于实施例1，区别在于，熔炼腔21、过渡腔22和上引腔23的底部为一一对应设置腔内循环熔沟3，实施例4中熔炼腔21和过渡腔22之间、过渡腔22和上引腔23之间除通过连通口连通外，还连通设置有腔间熔沟9。

熔炼腔21和上引腔23通过腔间熔沟9以及隔板3底部的连通口31连通，惰性气体通道24绕熔炼腔21和上引腔23的侧壁呈螺旋状设置。

对比例

如图5所示，对比例多元铜合金上引炉形状完全相同的熔沟炉，石墨熔池2中无中空的惰性气体通道24，熔池的敞口设置有惰性气体管道7，惰性气体管道7设置有与实施例1中排气管6上相同(数量相同、孔朝向相同、孔尺寸相同)的管壁排气孔。对比例1的石墨熔池和隔板由石墨板砌成，缝隙处用石墨乳混合石墨粉填充，对比例2的石墨熔池和隔板为一体连接而成。

铜合金熔炼、上引的连续生产工艺为：通气—通电加热熔沟—投料—保温—投料—保温—投料—保温—上引，铜合金的主要组成为：铝、锰、铜、铁、镍。熔炼过程中持续向惰性气体通道24中通入惰性气体，惰性气体通道24的惰性气体进气温度为980℃，流量为15～20L/min。实施例1、实施例4、对比例1、对比例2铜合金原料由熔炼腔21加入，经熔沟处的感应加热线圈4加热，上引结晶器8设置于相应的熔池内腔或者上引腔23中连续引出丝材。熔炼上引生产过程中熔沟温度控制在1350-1400℃范围内，熔池2内腔或者相应的熔炼腔21、过渡腔22和上引腔23中的熔液温度控制在1100-1150℃范围内。

铜合金含氧量检测：采用氧氮氢含量分析仪检测。

实施例1和对比例石墨熔池2寿命、铜合金含氧量、出渣率(出渣率＝出渣量/合金原料投料量*100％)如下：

实施例1的熔液流动方向如图7所示，实施例1多元铜合金上引炉已使用时长为2220h，根据测量石墨反应程度，推算上引炉在不发生意外的情况下，可以使用2.5年；由于石墨熔池2中设置两块隔板3，且隔板3和石墨熔池侧壁一样通气保护，既增加了使用寿命，也减少了熔液氧气含量。石墨体在使用时吸氧还原，减少熔液中氧气含量；在加料时熔液波动很小，上引结晶器插入液面深度波动接近于无(采用液面红外感应器测定)；

实施例2上引炉使用时间为80小时以上，由于石墨熔池中无隔板，在加料时熔液波动很大，结晶器插入液面深度波动大，致使经常脱线(石墨模具处铜线意外断掉)，故使用时间达80小时提前拆除，上引铜合金中无其他常规耐火砖所引入的二氧化硅等无机颗粒杂质；

实施例3上引炉已使用时间为1750小时，由于石墨熔池中只有一块隔板，在加料时熔液波动依然很大，导致结晶器插入液面深度波动大，致使经常脱线(石墨模具处铜线意外断掉)，根据测量石墨反应程度，推算上引炉在不发生意外的情况下，可以使用2.3年；

实施例4上引炉已使用时间为410小时，根据测量石墨反应程度，推算上引炉在不发生意外的情况下，可以使用1.5年；由于其腔间熔沟热量不足，导致熔液加料、熔炼过程温度波动过大，造成金属过烧、吸氧、结渣。腔间熔沟会将熔化炉内杂质随熔液进入保温炉，导致产品中杂质含量突增、断线频繁，无法正常生产，故将其拆除重新筑炉。

对比例中充入氮气可保护覆盖剂，但不能完全保护石墨熔池2以及隔板3，对比例1上引炉工作45小时，石墨板出现裂痕，随后出现石墨板漂浮和渗铜问题；对比例2上引炉工作70小时，中间两块石墨隔板3因受热不均存在内应力、与氧气接触发生氧化最先破碎产生裂纹，无法正常生产，故将其拆除重新筑炉。

2、结晶器内管的材质对结晶器使用寿命的影响

实施例1中上引炉的上引腔23中设置有16个上引结晶器8，上引结晶器8的结构为：

如图6所示，芯管81以及与芯管81的进料端轴向对接的上引凝结管82，在上引凝结管82中铜合金熔液由液态转变为固态，上引凝结管82按照管内金属形态分为熔液上引段821和凝结出料段822，熔液上引段821的自由端在上引结晶过程中插入铜合金熔液中；

铜管层83，套设于芯管81和凝结出料段822的外周；

冷却管层84，套设于铜管层83的外周，冷却管层84为水冷却管层，由冷却管的顶端导入冷却水，冷却水经由冷却管层底端折返上行；经由冷却管的顶端的出水口排出；

石墨外套85，套设于铜管层83、冷却管层84的端面以及冷却管层84的外周；

凝结出料段822穿设于石墨外套85内，熔液上引段821凸出于石墨外套85的端面，上引凝结管82为与芯管81相同的石墨材质。

上引凝结管82的尺寸为长175mm±0.1mm，外径35mm±0.05mm，内径5mm±0.01mm，上引速度为1000mm/min。

实施例5中上引凝结管82为一体烧结氧化锆材质。

上引结晶器8的寿命评价：

以上引五元铜合金铜丝表面拉毛定为上引结晶器8失效，统计上引结晶器8从开始使用到失效的连续工作时间。

由上表可知，一体烧结氧化锆材质的上引凝结管82具有良好的耐磨性能和更长的使用寿命，上引产品单根长度满足连续拉丝制备超微丝等的生产要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。