CN101633105A - 铜铝复合汇流排生产工艺和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铜铝复合汇流排生产工艺和完成该工艺的设备，该生产工艺包括以下步骤：a.将铝熔化保温至700－800℃，通过密闭流槽定量浇注到异型铜管内，冷却形成铜铝复合铸锭；b.在惰性气体保护下加热；c.在惰性气体保护下，将加热后的铜铝复合铸锭进行平立连轧初轧、平立连轧精轧和整形，制成铜铝复合汇流排。该生产设备包括浇注装置和热轧装置，其中，所述浇注装置包括熔化炉、保温炉和冷却器，所述熔化炉和保温炉相连接，所述保温炉为密闭式结构且具有定量浇注系统。利用本发明提供的铜铝复合汇流排生产和设备生产铜铝复合汇流排，能够提高铜铝复合汇流排的界面结合强度，提高铜铝复合汇流排的生产效率和质量。
Description
技术领域
本发明涉及铜铝复合汇流排生产工艺和设备。
背景技术
将两种不同性能的材料复合在一起，充分利用两种材料各自的优势，而避开其缺点，提高其综合使用性能，降低材料成本，已成为当今材料研究领域的热门课题。
把铜、铝两种材料复合，外层为铜，内芯为铝，制成电工汇流排可以减轻汇流排重量，大幅降低成本，并且能够保持较高的导电性能以及抗腐蚀和抗氧化能力。对于大量节约紧缺的铜材，降低电气装置成本，具有十分显著的社会效益和经济效益。
由于铜、铝电极电位差大，在空气中直接复合会电化腐蚀，用固相结合的工艺方法，其界面结合强度低，且两种材料的硬度、延展性相差大，变形加工时其复合界面的结合强度也会受影响。目前，已出现的包覆焊接法、轧制压接法等工艺技术，其工艺流程复杂，生产效率低，废品率高，且界面结合强度不高。所以，有必要提供一种能够提高铜铝复合汇流排的界面结合强度，提高铜铝复合汇流排的生产效率和质量的铜铝复合汇流排生产工艺和完成该工艺设备。
发明内容
为了提高铜铝复合汇流排的界面结合强度，提高铜铝复合汇流排的生产效率和质量，本发明提供了一种铜铝复合汇流排生产工艺和完成该工艺的设备。
本发明提供的铜铝复合汇流排生产工艺包括以下步骤：
a.将铝熔化保温至700-800℃，通过密闭流槽定量浇注到异型铜管内，在浇注过程中，利用冷却器自下向上冷却，形成铜铝复合铸锭；
b.在惰性气体保护下，将所述铜铝复合铸锭加热到360℃-560℃；
c.在惰性气体保护下，将上述加热后的铜铝复合铸锭进行平立连轧初轧、平立连轧精轧和整形，制成铜铝复合汇流排。
本发明提供的铜铝复合汇流排生产设备包括浇注装置和热轧装置，其中，所述浇注装置包括熔化炉、保温炉和冷却器，所述熔化炉和保温炉相连接，所述保温炉为密闭式结构且具有定量浇注系统。
其中，所述热轧装置较佳为无氧连续热轧装置，所述无氧连续热轧装置较佳包括相连接的无氧加热炉和无氧平立连轧机。
其中，所述无氧平立连轧机较佳包括相连接的无氧平立连轧初轧机和无氧平立连轧精轧、整形机。
其中，所述无氧加热炉和无氧平立连轧机较佳地都具有保护气进气口。
利用本发明提供的铜铝复合汇流排生产工艺和设备生产铜铝复合汇流排，能够提高铜铝复合汇流排的生产效率。上述优点具体体现在以下几个方面：
1、铝熔液在密闭和气氛保护状态下注入已清洗过的异型铜管内，实现固液结合，复合界面熔合，界面结合强度高。
2、带定量浇注系统的保温炉采用密闭式结构，铝熔液不接触空气，定量浇注保证浇注量的精度，避免浇入量少成型不够和浇注量多溢出而产生的材料损耗，也保证了产品铜层体积比。
3、连续平、立联合热轧能精确保证每个道次的压下量，确保界面复合质量和材料的重新晶化，经整形后直接成型，而不需再进行拉伸和退火处理，缩短了工艺流程，减少了装置投资。
4、无氧热轧系统，不需再进行酸洗，表面处理等工序，减少污染排放，净化生产环境。
附图说明
图1为本发明的铜铝复合汇流排生产设备的总体示意图，其中：1-4构成定量浇注系统，其中1为铝熔炼炉，2为带定量浇注的保温炉，3为冷却器，4为浇注架，6-9为无氧连续热轧系统，其中6为无氧加热炉，7为气氛保护传送带，8为平立连轧初轧机，9为平立连轧精轧、整形机，10为无氧加热炉保护气进气口，11为无氧平立连轧机保护气进气口。
图2为本发明的的平立连轧机的其中一个道次的平立连轧示意图，其中，12为铸锭，13为平轧机的平辊，14为立轧机的立辊。
具体实施方式
利用本发明提供的铜铝复合汇流排生产设备生产铜铝复合汇流排的主要工艺流程如下：将铝放入熔化炉中熔化，然后注入经密封且具有定量浇注系统的保温炉中，保温炉可以保温至700℃-800℃，然后定量浇注到已经成型的异型铜管中，在可以环绕着所述异型铜管匀速上升的冷却器的冷却作用下成为铜铝复合铸锭，然后利用所述热轧装置将所述铜铝复合铸锭加工成为铜铝复合汇流排。所述铜铝复合铸锭可以为所属技术领域中的常用规格，外型可以为圆形或椭圆形，以圆形为例，外径可以为30-200mm，铜层厚度可以为2-4mm，长度可以为1-3m，可以生产常用规格的铜铝复合汇流排，例如规格可以为厚度为3-12mm，宽度为30-200mm。
其中所述定量浇注系统可以利用常用的定量方法实现，例如可以将保温炉连接上气体压力控制系统，所述气体例如可以为氮气，在保温炉内设置能够在气体压力作用下输送铝液的铝液上升管，将铝液浇注口(即为铝液上升管的管口)设置在接近保温炉炉体顶部的位置，在铝液浇注口上设置红外探测仪，该红外探测仪能够将探测到的浇注到异型铜管中的铝液的液面高度的信息传送到所述气体压力控制系统，所述气体压力控制系统通过控制炉体内的气体压力使铝液刚好注满异型铜管。也可以利用电磁泵液面控制系统实现保温炉内的铝液的定量浇注控制。所述熔化炉和冷却器可以为所属技术领域通常使用的类型。所述熔化炉和保温炉例如可以通过密闭的流槽紧密相连，以便在密闭状态下从熔化炉向保温炉中注入铝液。
其中，所述热轧装置较佳为无氧连续热轧装置，所述无氧连续热轧装置较佳包括无氧加热炉和无氧平立连轧机。浇注好的铜铝复合铸锭可以输送到所述无氧加热炉，加热到360℃-560℃。所述热轧装置可以使用传送带传送作为传送装置。
其中，所述无氧平立连轧机较佳包括相连接的无氧平立连轧初轧机和无氧平立连轧精轧、整形机，所述无氧平立连轧初轧机和无氧平立连轧精轧、整形机的结构相类似(如图1所示)，只是对铸锭的厚度和宽度有不同的尺寸控制，道次可以根据实际需要确定，例如可以各为两道次。
其中，所述无氧加热炉和无氧平立连轧机较佳具有保护气进气口。所述进气口例如可以设在所述无氧加热炉和无氧平立连轧机的顶部，所述保护气可以利用常用的惰性保护气，例如氮气。
所述无氧加热炉可以为所属技术领域常用的型号，所述无氧平立连轧机可以为常规的平轧机和立轧机进行联合使用，如图2所示，铸锭12通过平轧机的平辊13沿厚度方向压薄并张宽，再通过立轧机的立辊14控制铸件宽度尺寸。
轧制速度可以为0.3-1.1m/s，所得到的铜铝复合汇流排的排宽可以为30-200mm，排厚可以为3-12mm
下面结合附图，通过具体实施例对本发明的铜铝复合汇流排生产工艺和设备做进一步的描述。
将宽度为88mm，短径为32mm，铜层厚度为5mm，长度为2m的异型铜管5经清洗干燥后装到浇注架4上，铝熔炼炉1将铝熔化后，用除氧除渣剂脱氧、去氧化膜，然后通过密闭流槽注入到用气体压力控制流量的保温炉2中，保温至约780℃，按下保温炉2的操纵杆(图中未表示)将3.22升的铝熔液浇注到异型铜管5内，在浇注过程中，冷却器自动匀速上升，进行冷却，形成铜铝复合铸锭。
铜铝复合铸锭输送到氮气气氛保护的无氧加热炉6加热到400℃，然后通过输送带7送入平立连轧初轧机8进行初轧，再通过输送带7送入平、立连轧精轧、整形机9进行精轧、整形，直接成型为铜铝复合汇流排。轧制速度0.8m/s，从加热到轧制成形整个过程进行氮气气氛保护，无氧轧制，其中，氮气通过无氧加热炉保护气进气口10和平立连轧机保护气进气口11进入。得到的铜铝复合汇流排排宽100mm，排厚8mm，排长6m。
Claims (7)
1、铜铝复合汇流排生产工艺，其特征在于：该工艺包括以下步骤：
a.将铝熔化保温至700-800℃，通过密闭流槽定量浇注到异型铜管内，在浇注过程中，利用冷却器自下向上冷却，形成铜铝复合铸锭；
b.在惰性气体保护下，将所述铜铝复合铸锭加热到360℃-560℃；
c.在惰性气体保护下，将上述加热后的铜铝复合铸锭进行平立连轧初轧、平立连轧精轧和整形，制成铜铝复合汇流排。
2、根据权利要求1所述的铜铝复合汇流排生产工艺，其特征在于：所述惰性气体为氮气。
3、根据权利要求1所述的铜铝复合汇流排生产工艺，其特征在于：所述平立连轧初轧为两道次，轧制速度为0.3-1.1m/s；所述平立连轧精轧和整形为两道次，轧制速度为0.3-1.1m/s。
4、铜铝复合汇流排生产设备，该生产设备包括浇注装置和热轧装置，其中，所述浇注装置包括熔化炉、保温炉和冷却器，其特征在于：所述熔化炉和保温炉相连接，所述保温炉为密闭式结构且具有定量浇注系统。
5.根据权利要求4所述的铜铝复合汇流排生产设备，其特征在于：所述热轧装置为无氧连续热轧装置，所述无氧连续热轧装置包括相连接的无氧加热炉和无氧平立连轧机。
6.根据权利要求5所述的铜铝复合汇流排生产设备，其特征在于：所述无氧平立连轧机包括相连接的无氧平立连轧初轧机和无氧平立连轧精轧、整形机。
7.根据权利要求4或5所述的铜铝复合汇流排生产设备，其特征在于：所述无氧加热炉和无氧平立连轧机都具有保护气进气口。
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Suzhou Huatong Compound Material Co.,Ltd. Assignor: Beijing North China Huatong Electric Co., Ltd. Contract record no.: 2011320000333 Denomination of invention: Process and equipment for producing copper-aluminum compound busbar License type: Exclusive License Open date: 20100127 Record date: 20110321 |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20110407 Address after: 215141 Suzhou City, Xiangcheng District Yangcheng Lake Town Road No. 19 Jinghe bounded Applicant after: Suzhou Huatong Compound Material Co.,Ltd. Address before: 100070 Beijing Gao Zhuang Fengtai District No. 600 Applicant before: Beijing North China Huatong Electric Co., Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120418 Termination date: 20170722 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |