專利名稱：銅鋁復(fù)合圓管澆鑄結(jié)晶器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及冶金工業(yè)中的一種銅鋁復(fù)合圓管澆鑄結(jié)晶器裝置，適用于由外層 銅金屬和內(nèi)層鋁金屬材料組成的銅鋁復(fù)合圓管坯料澆鑄成型。
背景技術(shù)：
母線槽是廣泛應(yīng)用于電力、建筑、航空航天、冶金、化工、能源等國家經(jīng)濟(jì)各重要領(lǐng) 域的重要輸配電設(shè)備，國內(nèi)用量年均增長率超過20%，“十一五”期間，市場需求高達(dá)600億 元以上，產(chǎn)業(yè)巨大。電力母排是母線槽的核心部件，其材料為純銅或鋁，由于銅導(dǎo)電性能優(yōu) 良、連接(焊接)方便，目前絕大多數(shù)采用純銅。我國65%以上的精銅依賴進(jìn)口，近年來國 際銅價猛漲，導(dǎo)致銅排成本占母線槽成本的50%以上，成為制約母線槽行業(yè)發(fā)展的重要瓶 頸。我國鋁資源豐富，價格低廉，導(dǎo)電性能良好(僅次于銅)，但鋁母排易在表面形成高電阻 的氧化膜，連接困難。銅包鋁復(fù)合導(dǎo)體是一種以鋁為芯體、外層包覆銅的新型雙金屬復(fù)合材 料，結(jié)合了銅的導(dǎo)電優(yōu)良、易連接、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和鋁的密度低、易加工、價格低廉等諸多優(yōu) 點(diǎn)ο目前市場上的銅包鋁復(fù)合導(dǎo)體一般通過套管后軋制成型，或者是在外層金屬管內(nèi) 灌鑄內(nèi)層金屬。而套管軋制方式不能完全消除內(nèi)外層之間的間隙，還需分別預(yù)制銅鋁管材， 成本較高；灌鑄方式所需的前處理工序過于復(fù)雜，灌鑄過程限制了坯料的長度，并且易產(chǎn)生 冷隔、縮孔、氣孔等缺陷，目前在冶金行業(yè)中只有北京科技大學(xué)的謝建新等人設(shè)計了專門的 雙層金屬復(fù)合坯料澆鑄裝備，即一種復(fù)合材料一次鑄造連續(xù)成形設(shè)備(01109076. 6)，但其 澆鑄出的坯料為圓棒型材，圓棒型材在后序加工軋制母排時與軋輥接觸區(qū)為線接觸，連續(xù) 軋制所需軋機(jī)壓力非常大，軋制尺寸不易控制；軋制過程需經(jīng)過多道軋制工序，其中包括兩 道立式軋制工序，每一道軋制工序前都需退火，造成能源浪費(fèi)，軋制成本比直接使用銅排還 要高，達(dá)不到提質(zhì)降本的目的；同時外層金屬液與內(nèi)導(dǎo)金屬液同軸導(dǎo)流至外層金屬結(jié)晶器 內(nèi)，在外層金屬熔點(diǎn)與內(nèi)層金屬熔點(diǎn)差距較大，例如銅包鋁坯料，銅熔點(diǎn)為1083°C，鋁熔點(diǎn) 為660. 2°C，容易造成內(nèi)部鋁金屬過高溫發(fā)生鋁同素異晶轉(zhuǎn)變，或者低熔點(diǎn)的芯部金屬坩鍋 支撐件等損壞。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種銅鋁復(fù)合圓管澆鑄結(jié)晶器裝置，能 夠一次澆鑄成銅鋁復(fù)合圓管坯料型材，并保證內(nèi)外銅鋁雙層坯料均勻凝固成形，同時銅鋁 復(fù)合坯料的結(jié)合界面形成冶金結(jié)合。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是一種銅鋁復(fù)合圓管澆鑄結(jié)晶器裝 置，包括一個結(jié)晶器外殼、一個外層導(dǎo)流管、一個內(nèi)層導(dǎo)流管，還包括一個內(nèi)層型腔模具、一 個模芯、一個外層型腔模具和水管構(gòu)成的水循環(huán)冷卻系統(tǒng)；所述外層導(dǎo)流管與結(jié)晶器外殼 上部的開口緊密連接，結(jié)晶器外殼后端緊密套接外層型腔模具，內(nèi)層導(dǎo)流管同軸套置于結(jié) 晶器外殼內(nèi)部，內(nèi)層導(dǎo)流管后端緊密套接內(nèi)層型腔模具，水管連接成循環(huán)冷卻系統(tǒng)圍繞在外層型腔模具外部；所述內(nèi)層導(dǎo)流管與內(nèi)層型腔模具可以包含隔熱層，模芯同軸固定于內(nèi) 層型腔模具內(nèi)部。禾U用不同熔點(diǎn)的內(nèi)外層金屬在不同溫度凝固的原理，在高溫時將高熔點(diǎn)的外層銅 金屬熔融液體通過外層導(dǎo)流管經(jīng)結(jié)晶器外殼與內(nèi)層導(dǎo)流管之間的空隙導(dǎo)入外層型腔模具， 借助水循環(huán)冷卻系統(tǒng)冷卻外層金屬并凝固成型為銅金屬層，待外層銅金屬管溫度降低到內(nèi) 層鋁金屬熔點(diǎn)時，將低熔點(diǎn)的內(nèi)層鋁金屬熔融液體通過內(nèi)層導(dǎo)流管導(dǎo)入內(nèi)層型腔模具與模 芯之間的空隙層，與成型后的外層銅金屬層一起冷卻并凝固成銅鋁復(fù)合圓管，凝固后內(nèi)外 層金屬之間的結(jié)合界面形成了冶金結(jié)合，澆鑄成型的銅鋁復(fù)合圓管借助外部牽引機(jī)構(gòu)拉出 形成連續(xù)澆鑄工藝。澆鑄后的圓管型材經(jīng)壓機(jī)壓扁后，高度寬度尺寸誤差很小，所余軋制余量較小，只 需經(jīng)過一道加熱軋制工序和一道退火工序后即可拉制成規(guī)定尺寸的電力母排；且壓扁后的 型材在軋制過程中與軋輥形成面接觸，所需軋制壓力很小，工序簡單易行，工藝成本低廉， 適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。本實(shí)用新型適用于由高熔點(diǎn)的外層銅金屬與低熔點(diǎn)的內(nèi)層鋁金屬組成的復(fù)合坯 料一次澆鑄成型，省去了現(xiàn)有技術(shù)中銅管、鋁管的預(yù)加工、清洗、成品套管、縮管等過程，大 簡化了工藝流程，并且澆鑄過程易實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，自動化程度加大，生產(chǎn)效率提高，產(chǎn)品成 本降低。

圖1是本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。圖中1、外層導(dǎo)流管 2、內(nèi)層導(dǎo)流管 3、結(jié)晶器外殼4、內(nèi)層型腔模具 5、水循 環(huán)冷卻系統(tǒng)6、外層型腔模具7、模芯
具體實(shí)施方式
如圖所示，本實(shí)用新型的銅鋁復(fù)合圓管澆鑄結(jié)晶器裝置包括有一個結(jié)晶器外殼3、 一個外層導(dǎo)流管1、一個內(nèi)層導(dǎo)流管2，還包括一個內(nèi)層型腔模具4、一個模芯7、一個外層型 腔模具6和水管構(gòu)成的水循環(huán)冷卻系統(tǒng)5 ；所述外層導(dǎo)流管1與結(jié)晶器外殼3上部的開口 緊密連接，結(jié)晶器外殼3后端緊密套接外層型腔模具6，內(nèi)層導(dǎo)流管2同軸套置于結(jié)晶器外 殼3內(nèi)部，內(nèi)層導(dǎo)流管2后端緊密套接內(nèi)層型腔模具4，模芯7同軸固定于內(nèi)層型腔模具4 內(nèi)部，水管連接成循環(huán)冷卻系統(tǒng)5圍繞在外層型腔模具6外部，所述內(nèi)層導(dǎo)流管與內(nèi)層型腔 模具可以包含隔熱層。本實(shí)用新型的裝置利用不同熔點(diǎn)的內(nèi)外層金屬在不同溫度凝固的原理，在高溫時 將高熔點(diǎn)的外層銅金屬熔融液體通過外層導(dǎo)流管1經(jīng)結(jié)晶器外殼3與內(nèi)層導(dǎo)流管2之間的 空隙導(dǎo)入外層型腔模具6，借助水循環(huán)冷卻系統(tǒng)5冷卻外層銅金屬并凝固成型為銅金屬層， 待溫度降低到內(nèi)層鋁金屬熔點(diǎn)時，將低熔點(diǎn)的內(nèi)層鋁金屬熔融液體通過內(nèi)層導(dǎo)流管2導(dǎo)入 內(nèi)層型腔模具4與模芯7之間的空隙層，與成型后的外層銅金屬層一起冷卻并凝固成銅鋁 復(fù)合圓管，凝固后內(nèi)外層金屬之間的結(jié)合界面形成了冶金結(jié)合，澆鑄成型的銅鋁復(fù)合圓管 借助外部牽引機(jī)構(gòu)拉出形成連續(xù)澆鑄工藝。
權(quán)利要求一種銅鋁復(fù)合圓管澆鑄結(jié)晶器裝置，其特征是包括一個結(jié)晶器外殼、一個外層導(dǎo)流管、一個內(nèi)層導(dǎo)流管，還包括一個內(nèi)層型腔模具、一個模芯、一個外層型腔模具和水管構(gòu)成的水循環(huán)冷卻系統(tǒng)；所述外層導(dǎo)流管與結(jié)晶器外殼上部的開口緊密連接，結(jié)晶器外殼后端緊密套接外層型腔模具，內(nèi)層導(dǎo)流管同軸套置于結(jié)晶器外殼內(nèi)部，內(nèi)層導(dǎo)流管后端緊密套接內(nèi)層型腔模具，水管連接成循環(huán)冷卻系統(tǒng)圍繞在外層型腔模具外部，模芯同軸固定于內(nèi)層型腔模具內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述銅鋁復(fù)合圓管澆鑄結(jié)晶器裝置，其特征是所述內(nèi)層導(dǎo)流管與 內(nèi)層型腔模具包含隔熱層。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種銅鋁復(fù)合圓管澆鑄結(jié)晶器裝置，包括一個結(jié)晶器外殼、一個外層導(dǎo)流管、一個內(nèi)層導(dǎo)流管，還包括一個內(nèi)層型腔模具、一個模芯、一個外層型腔模具和水管構(gòu)成的水循環(huán)冷卻系統(tǒng)；所述外層導(dǎo)流管與結(jié)晶器外殼上部的開口緊密連接，結(jié)晶器外殼后端緊密套接外層型腔模具，內(nèi)層導(dǎo)流管同軸套置于結(jié)晶器外殼內(nèi)部，內(nèi)層導(dǎo)流管后端緊密套接內(nèi)層型腔模具，水管連接成循環(huán)冷卻系統(tǒng)圍繞在外層型腔模具外部；所述內(nèi)層導(dǎo)流管與內(nèi)層型腔模具可以包含隔熱層，模芯同軸固定于內(nèi)層型腔模具內(nèi)部。
文檔編號B22D19/16GK201558943SQ200920256549
公開日2010年8月25日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者李承煜, 趙金勇, 陳云華 申請人:華鵬集團(tuán)有限公司