專利名稱：熱浸涂銅包鋼的上引成型裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種生產(chǎn)銅包鋼的設備，特別是一種使用熱浸涂生產(chǎn)銅包鋼的設
備，屬于在鋼桿基體上浸鑄銅水的鍍覆領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
銅包鋼(Copper clad steel wire)簡寫為CCS。是一種在鋼芯線材表面包上銅的 雙金屬線；一般銅層的包覆比為20% 30%、導電率為21 40% IACS。生產(chǎn)方法主要有； 鑄造熱壓法、電鍍法、熱浸涂法。這些方法雖可生產(chǎn)銅包鋼，但卻有明顯的缺點。如其中的 鑄造熱壓法(鑄軋法)的工藝流程較長，且材料利用率偏低，質(zhì)量較難保證；電鍍法因使用 氰化電鍍液有毒而公害嚴重，表面電鍍液不易洗凈而使銅變色成黑銅；使用熱浸涂鑄造法 生產(chǎn)銅包鋼，目前均為水平鑄造法，即用一根較細的冷鋼芯桿，水平通過銅水池，使銅水與 該移動的鋼芯桿表面逐步凝固結(jié)合成較粗的鑄造狀態(tài)的銅包鋼桿。這種方法雖可生產(chǎn)銅包 鋼，但卻有明顯的不可克服的缺點。這些缺點主要在于 (1)鋼芯桿移動的方向與銅水冷熱對流方向相垂直，鋼芯桿表面周環(huán)溫度不相等， 表面吸熱的能力就不等，銅的包覆就不均勻出現(xiàn)偏心。由于鍍層偏心的存在就限制了最終 產(chǎn)品的規(guī)格，使拉細后的單絲直徑不得小于1. 8mm。 (2)銅包鋼桿因自身的重量和橫臥在進出線摸口上，在高速拉線時，鋼芯桿與銅包 鋼桿產(chǎn)生雜亂無章的振動，使逐步凝固結(jié)合的鑄態(tài)組織產(chǎn)生不對稱(偏心)，同時也加速了 進、出線摸口的磨損，增大銅包鋼桿不圓度。故產(chǎn)品速度就不得提高，一般不超過2M/min。 (3)由于鋼芯桿在銅水中浸泡時間過長，在高溫的銅水中通過的鋼芯表面溫度> 76(TC會有部份磷離子游離到銅水中，污染銅水，導致導電率急劇下降，使銅包鋼的電氣性 能遭到破壞。

實用新型內(nèi)容本實用新型的主要目的是為了克服上述熱浸涂水平鑄造法生產(chǎn)銅包鋼的不足之 處，提供一種結(jié)構(gòu)設計合理，生產(chǎn)效率高，使用壽命長，能生產(chǎn)出同心度高和結(jié)合力強的銅 包鋼桿的熱浸涂銅包鋼的上引成型裝置。 本實用新型的熱浸涂銅包鋼的上引成型裝置，包括銅水預處理裝置、鋼桿預處理 裝置、坩堝、收繞裝置，還包括下石墨管、上石墨管、冷卻管、提升管和提升裝置，所述下石墨 管的下端固裝在坩堝底部，下石墨管的上端垂直浸泡在坩堝內(nèi)的銅水中與上石墨管的下端 同軸對接，上石墨管的上端固裝在冷卻管下端，冷卻管上端從頂部伸出坩堝并經(jīng)提升管與 提升裝置連接，銅水預處理裝置為恒溫坩堝提供設定高度的銅水，經(jīng)鋼桿預處理裝置校直 處理和預熱后的鋼桿從下石墨管垂直進入坩堝，再經(jīng)上石墨管和冷卻裝置與收繞裝置連 接。 在未開機時，為了防止銅水進入石墨管而造成銅水污染、導電率下降，銅包鋼的電 氣性能遭到破壞?？蓪⑾率艿纳隙丝谠O計為上凸型端口 ；上石墨管的下端口設計成上凹型端口 ，使凹、凸端口同軸對接，緊密相聯(lián)，能確保在未開機時的銅水進不了石墨管，而在 開機工作時，由于鋼桿在銅水中浸涂的時間很短且上升速度很快，高溫的銅水遇冷凝結(jié)在 鋼桿上的銅包鋼桿從上石墨管引出也進不了下石墨管，而此時在銅水中經(jīng)過的鋼桿溫度控 制在72(TC左右，遠低于76(TC，能做到保護銅水不受污染。為了利用銅液壓差提高銅的包 裹質(zhì)量，可將下石墨管的上凸型端口設計在銅液面下的250 300mm之間。為了延長了石 墨管的使用壽命，可在下石墨管的下端設有高強度合金的下口模，下口模內(nèi)徑等于待涂鋼 桿外徑，上石墨管的下端鑲嵌有高強度合金的上口模，上口模的內(nèi)徑等于浸涂后的銅包鋼 桿外徑。 本實用新型的熱浸涂銅包鋼的上引成型裝置中所述的銅水預處理裝置包括運送 輥道、電解銅板、銅板加料機、預熱裝置、熔化保溫裝置；所述收繞裝置包括冷卻裝置、上部 傳動裝置、導管、入口調(diào)節(jié)器、單頭拉線機、出口調(diào)節(jié)器、繞桿機和收線架；所述鋼桿預處理 裝置包括放線架、轉(zhuǎn)向輪、單頭拉線機、剝皮模及冷卻裝置、主傳動裝置、鋼桿校直裝置和鋼 桿預熱裝置；所述銅水預處理裝置為坩堝提供適當高度的銅水，鋼桿從放線架上放出，依次 經(jīng)轉(zhuǎn)向輪、單頭拉線機、剝皮模及冷卻裝置、主傳動裝置、鋼桿校直裝置和鋼桿預熱裝置，垂 直進入坩堝熱涂銅層而成銅包鋼后，再依次經(jīng)冷卻裝置、上部傳動裝置、導管、入口調(diào)節(jié)器、 單頭拉線機、出口調(diào)節(jié)器和繞桿機、將銅包鋼繞制在收線架上。 本實用新型的熱浸涂銅包鋼的上引成型裝置，是在現(xiàn)有的熱浸涂銅包鋼的水平鑄 造裝置的基礎(chǔ)上，關(guān)鍵在于將下石墨管的上端垂直浸泡在坩堝內(nèi)的銅水中與上石墨管的下 端同軸對接，將現(xiàn)有的水平成型改為垂直上引成型，使鋼桿表面周環(huán)溫度相等，表面吸熱的 能力相等，徹底解決了銅包覆的偏心難題，并設有校直處理裝置和上石墨管相應的提升裝 置，還由于在上石墨管的下端口設計成上凹型并鑲嵌有高強度合金的上口模，下石墨管的 上端口設計成上凸型并在下端口鑲嵌有高強度合金的下口模，可以有效的延長最容易受損 的石墨管的使用壽命，通過更換高強度合金上、下口模，還可使石墨管的壽命成倍延長。具 有結(jié)構(gòu)設計合理，生產(chǎn)效率高，使用壽命長等優(yōu)點，再將鋼桿預熱溫度、銅水溫度、浸涂距離 和浸涂速度等控制在適當范圍內(nèi)，即可生產(chǎn)出同心度高、強度高、導電率高和成本低的銅包 鋼桿。

圖1是本實用新型中的坩堝的一種靜態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實用新型中的坩堝的一種動態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實用新型的一種總體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式附圖非限制性公開了本實用新型裝置中的一個具體實施例，結(jié)合附圖作進一步描 述如下。 參見附圖1和2，附圖標號中的是1是套蓋，2是冷卻水入口 ， 3是保護氣入口 ， 4是 冷卻水出口 ， 5是提升桿，6提升裝置，7是軸套，8是冷卻管，9是石墨坩堝內(nèi)套，10是加熱線 圈，11是保溫層，12是銅水，13是上石墨管，14是上口模，15是銅包覆層(見圖2) ， 16是銅 水進出口 ， 17是下石墨管，18是下口模，19是鋼桿。[0016] 本實用新型的熱浸涂銅包鋼的上引成型裝置，包括銅水預處理裝置、鋼桿預處理 裝置、坩堝、收繞裝置，還包括下石墨管17、上石墨管13、冷卻管8、提升管5和提升裝置6， 所述下石墨管17的下端固裝在坩堝9底部，下石墨管17的上端垂直浸泡在坩堝內(nèi)的銅水 12中與上石墨管13的下端同軸對接，上石墨管13的上端固裝在冷卻管8下端，冷卻管8上 端從頂部伸出坩堝并經(jīng)提升管6與提升裝置6連接，銅水預處理裝置為恒溫坩堝提供設定 高度的銅水，經(jīng)鋼桿預處理裝置的校直處理和預熱后的鋼桿19從下石墨管17垂直進入坩 堝9，再經(jīng)上石墨管13和冷卻裝置與收繞裝置連接。 所述下石墨管17的上端口為上凸型端口 ；上石墨管13的下端口成上凹型端口，下 石墨管17的上凸型端口設計在銅液面下的250 300mm之間，下石墨管17的下端設有高 強度合金的下口模18，下口模18內(nèi)徑等于待涂鋼桿外徑(如①6.5 8mm)，上石墨管13 的下端鑲嵌有高強度合金的上口模14，上口模14的內(nèi)徑等于浸涂后的銅包鋼桿外徑(如 ①7 12mm)。 浸涂前的結(jié)構(gòu)如圖l所示，此時的上石墨管13下端的上凹型端口與下石墨管17 的上凸型端口緊密接觸，銅水12不與鋼桿接觸。浸涂時，先用銅水預處理裝置將熔化的銅 水注入到坩堝中并保持設定高度和溫度，將鋼桿19按設定速度向上拉出后，再用提升裝置 6經(jīng)提升桿5和冷卻管8將上石墨管13向上提升6 15mm，此時，銅水在一定的壓力下粘 附在溫度較低的鋼桿表面而形成銅層15，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，該銅層15的厚薄可隨鋼桿預 熱溫度的低高、浸涂距離(等于上石墨管向上提升的高度)的大小和生產(chǎn)速度的慢快密切 相關(guān)，適當調(diào)整即可獲得所需厚度的銅層。停機前，應先降下上石墨管再停機，停機時間長 時，應將坩堝內(nèi)的銅水排出，以免凝結(jié)成塊。 本實用新型的熱浸涂銅包鋼的上引成型裝置中所述的銅水預處理裝置包括運送 輥道21、電解銅板22、銅板加料機23、預熱裝置24、熔化保溫裝置25 ;所述收繞裝置包括冷 卻裝置27、上部傳動裝置29、導管30、入口調(diào)節(jié)器31、單頭拉線機32、出口調(diào)節(jié)器33、繞桿 機34和收線架35 ;所述鋼桿預處理裝置包括放線架36、轉(zhuǎn)向輪37、單頭拉線機39、剝皮模 及冷卻裝置40、主傳動裝置41、鋼桿校直裝置42和鋼桿預熱裝置43 ;所述銅水預處理裝置 為坩堝26提供適當高度的銅水，鋼桿38從放線架36上放出，依次經(jīng)轉(zhuǎn)向輪37、單頭拉線機 39、剝皮模及冷卻裝置40、主傳動裝置41、鋼桿校直裝置42和鋼桿預熱裝置43，垂直進入坩 堝26熱涂銅層而成銅包鋼桿28后，再依次經(jīng)冷卻裝置27、上部傳動裝置29、導管30、入口 調(diào)節(jié)器31、單頭拉線機32、出口調(diào)節(jié)器33和繞桿機34、將銅包鋼桿28繞制在收線架35上。 其結(jié)構(gòu)如圖3所示。該銅包鋼桿再經(jīng)現(xiàn)有的拉絲設備即可生產(chǎn)出各種直徑的銅包鋼絲，最 適合電網(wǎng)的架空導線和架空地線使用。
權(quán)利要求一種熱浸涂銅包鋼的上引成型裝置，包括銅水預處理裝置、鋼桿預處理裝置、坩堝、收繞裝置，其特征在于還包括下石墨管、上石墨管、冷卻管、提升管和提升裝置，所述下石墨管的下端固裝在坩堝底部，下石墨管的上端垂直浸泡在坩堝內(nèi)的銅水中與上石墨管的下端同軸對接，上石墨管的上端固裝在冷卻管下端，冷卻管上端從頂部伸出坩堝并經(jīng)提升管與提升裝置連接，銅水預處理裝置為恒溫坩堝提供設定高度的銅水，經(jīng)鋼桿預處理裝置的校直處理和預熱后的鋼桿從下石墨管垂直進入坩堝，再經(jīng)上石墨管和冷卻裝置與收繞裝置連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱浸涂銅包鋼的上引成型裝置，其特征在于下石墨管的上端口 為上凸型端口 ；上石墨管的下端口成上凹型端口，下石墨管的上凸型端口設計在銅液面下 的250 300mm之間，下石墨管的下端設有高強度合金的下口模，下口模內(nèi)徑等于待涂鋼桿 外徑，上石墨管的下端鑲嵌有高強度合金的上口模，上口模的內(nèi)徑等于浸涂后的銅包鋼桿 外徑。
3. 如權(quán)利要求2所述的熱浸涂銅包鋼的上引成型裝置，其特征在于所述銅水預處理裝 置包括運送輥道、電解銅板、銅板加料機、預熱裝置、熔化保溫裝置；所述收繞裝置包括冷卻 裝置、上部傳動裝置、導管、入口調(diào)節(jié)器、單頭拉線機、出口調(diào)節(jié)器、繞桿機和收線架；所述鋼 桿預處理裝置包括放線架、轉(zhuǎn)向輪、單頭拉線機、剝皮模及冷卻裝置、主傳動裝置、鋼桿校直 裝置和鋼桿預熱裝置；所述銅水預處理裝置為坩堝提供適當高度的銅水，鋼桿從放線架上 放出，依次經(jīng)轉(zhuǎn)向輪、單頭拉線機、剝皮模及冷卻裝置、主傳動裝置、鋼桿校直裝置和鋼桿預 熱裝置，垂直進入坩堝熱涂銅層而成銅包鋼桿，再依次經(jīng)冷卻裝置、上部傳動裝置、導管、入 口調(diào)節(jié)器、單頭拉線機、出口調(diào)節(jié)器和繞桿機繞制在收線架上。
專利摘要本實用新型的熱浸涂銅包鋼的上引成型裝置，主要是將預熱鋼桿從坩堝的底部進入，依次從坩堝內(nèi)的銅水中浸涂后再從坩堝的上部垂直拉出，其結(jié)構(gòu)包括銅水預處理裝置、鋼桿預處理裝置、坩堝、收繞裝置，還包括下石墨管、上石墨管、冷卻管、提升管和提升裝置，關(guān)鍵在于將下石墨管的上端垂直浸泡在坩堝內(nèi)的銅水中與上石墨管的下端同軸對接，將現(xiàn)有的水平成型改為垂直上引成型，使鋼桿表面周環(huán)溫度相等，表面吸熱的能力相等，徹底解決了銅包覆的偏心難題，具有結(jié)構(gòu)設計合理，生產(chǎn)效率高，使用壽命長等優(yōu)點，再將鋼桿預熱溫度、銅水溫度、浸涂距離和浸涂速度等控制在適當范圍內(nèi)，即可生產(chǎn)出同心度高、強度高、導電率高和成本低的銅包鋼桿。
文檔編號B22D23/04GK201470862SQ20092023509
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者曹佩榮 申請人:曹佩榮