单晶铜（金、银）金属单晶材料是一种性能优异、用途广泛的金属单晶材料，但是还处于工业化的探索阶段，最主要是因为还没有适合工业化推广的金属单晶材料的牛产设备。又因为金属单晶连铸技术是一项有着巨大发展潜力的技术，具有广阔的应用前景和优势，所以开展金属单晶连铸设备的研究与开发，对促进金属单晶的生产及应用的工业化，具有重要的现实意义。 应广州市利涛科技有限公司的要求，在其下引式连铸金线坯的装置基础上，设计制作一台下引式热型连铸设备，来拉铸单晶铜（或金）线坯。本论文就是以下引式热型连铸概念为基础，设计开发一台单晶铜的垂直连续生长工业设备。 结合了热型连铸的基本原理和真空感应熔炼的特点，在工业实践经验的基础上，优化设计而成单晶铜的垂直连续生长工业设备。该设备主要包括熔化加热系统、定向热流区、二次冷却系统、牵引系统、真空系统、气氛保护系统及工控系统等。 (1)熔化加热系统部分采用了高频感应加热装置，该加热装置受工控系统的控制，功率可调，完成坩埚内金属的熔化和保温以及定向热流区热端石墨套的加热。 (2)定向热流区是由热端、隔热段和冷端组成。定向热流区热端为一温度可控的感应加热石墨套；定向热流区的冷端是一带有电磁屏蔽环的水冷铜盘；冷热端之间是由电磁屏蔽环隔离的由绝热材料组成的隔热段。在定向热流区设置了结晶器，液体金属通过这结晶器实现定向凝固，形成单晶体。 (3)二次冷却系统采用的是恒水位的流动水冷槽结构，该机构的升降系统受工控系统的控制，通过上下移动，可调节二次冷却距离，从而实现对凝固铸坯内温度梯度的调节。 (4)牵引系统由一精密控速的交流伺服系统和相关的机械传动装置组成。可实现牵引速度在40～250mm/min连续可调，达到24小时连续工作，速度波动不大于0.5％。受工控系统的控制，可实现速度的自动调节，完成连铸开始的引晶阶段的变速牵引。 (5)真空系统和气氛保护系统联合，实现真空炉壳内真空度：<1Pa，漏气率：0.5Pa/hr。采用抽气-充气方法，形成保护气氛，实现在保护气氛下完成连铸全过程。 （6）工控系统包括各点温度的控制、单晶连铸凝固压头及其恒定控制、线坯牵引速度控制及单晶连铸过程中固液界面的检测及控制。在实际生产过程中，控制系统能够严格的控制和协调各种工艺参数，是获得优质金属单晶的关键。