CN2907973Y - 下拉式反向凝固法连铸铜铝双金属复合铸锭装置 - Google Patents

Abstract

一种下拉式反向凝固法连铸铜铝双金属复合铸锭装置，解决了现有铜铝复合铸锭包覆效果不理想、操作难度大、难以在工业生产中实施等问题；本实用新型包括熔化保温炉及铸锭牵引装置，其特殊之处是，在熔化保温炉的出液口下方装有坩锅，在坩锅的外侧装有加热调温装置，在坩锅的下部装有结晶器，铸锭牵引装置位于坩锅的下方，在铸锭牵引装置的引锭杆上装有金属铝芯，金属铝芯位于坩锅中，所述的熔化保温炉、坩锅、加热调温装置及结晶器安装在真空室中，在真空室中还装有与熔化保温炉相配合的浇注速度控制装置，利用熔化保温炉将外皮复合材料铜熔化，用坩锅和结晶器将其复合在金属铝芯上，再用铸锭牵引装置将复合后的铜铝双金属复合铸锭拉出。

Description

下拉式反向凝固法连铸铜铝双金属复合铸锭装置

技术领域

本实用新型属于一种铸造装置，特别涉及一种下拉式反向凝固法连铸铜铝双金属复合铸锭装置。

背景技术

铜包铝双金属复合导线是一种新型线材，它以铝作为内芯，以铜作为外皮，即在铝芯线上同心地包覆一层铜，从而构成铜铝复合导线。这种导线既不影响导电性能，又可以节省大量的铜，其成品导线可广泛应用于CATV、移动通信电缆等领域，市场前景巨大，因而受到各方面重视。

目前，工业生产中铜包铝的方法有很多，国内应用最广泛的是包覆焊接法。其具体的工艺过程是：将经过清洗的铜带逐步制成圆管形，并包覆在清洗过的铝芯线周围，再用氩弧焊将铜管的纵向缝隙焊接起来，形成线坯，然后，再用拉拔和热处理设备进行拉拔和热处理，即可获得所需的线材。这种方法生产工艺比较简单，但铜与铝的复合效果不够理想，进而影响到线材的导电性能。轧制压接法也是一种铜铝复合导线的生产方法，它是利用轧辊施加的压力，将铜带与铝芯线压接在一起，这种生产方法虽然解决了铜与铝复合效果不佳的问题，但其生产工艺比较复杂，设备投资大，生产成本高。

国外大多采用纵包轧制法，也尝试过将铝液浇铸到铜管内进行复合形成复合线坯，然后，再进行热挤压，以获得所需的铜铝复合线材，该方法的实际操作有一定的难度，且铝液的温度大大低于铜的熔点，两者的结合不够理想，还需要做进一步的研究和探索。

综上所述，现有技术中的铜包铝制备方法普遍存在的问题是，生产的线材长度有限，操作的难度较大，对坯料的表面清洁度要求高，工艺参数难以控制，在小功率拉拔过程中易产生局部开裂，导致铜包覆层与铝芯材出现分层断裂等缺陷，从而难以大规模批量生产。

反向凝固法是一种特殊的铸造方法，也是连续铸造工艺的一个亮点。现有的反向凝固装置主要由熔化保温炉、坯料牵拉装置及坯料表面轧制整形装置等构成。该装置以母带为中心，母带从坩锅中金属熔体的底部穿入，将母带作为冷源与金属熔体复合，复合后的坯料从金属熔体的顶面拉出，凝固过程从内向外进行，以避免凝固过程中可能出现的中心疏松等问题。但在实际生产中，该装置的连续铸造速度难以控制，包覆的效果亦不够理想，且母带温度变化大，容易被拉断，目前还难以在工业生产中实施。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有铜铝复合铸锭包覆效果不理想、操作难度大、难以在工业生产中实施等问题，提供一种包覆效果好、操作简单、易于实施的下拉式反向凝固法连铸铜铝双金属复合铸锭装置。

本实用新型包括熔化保温炉及铸锭牵引装置，其特殊之处是，在熔化保温炉的出液口下方装有坩锅，在坩锅的外侧装有加热调温装置，在坩锅的下部装有结晶器，铸锭牵引装置位于坩锅的下方，在铸锭牵引装置的引锭杆上装有金属铝芯，金属铝芯位于坩锅中，所述的熔化保温炉、坩锅、加热调温装置及结晶器安装在真空室中，在真空室中还装有与熔化保温炉相配合的浇注速度控制装置，利用熔化保温炉将外皮复合材料铜熔化，用坩锅和结晶器将其复合在金属铝芯上，再用铸锭牵引装置将复合后的铜铝双金属复合铸锭拉出。

在坩锅的上方还装有液面位置监测器，对坩锅中金属熔液的液面高度进行监测。

在结晶器的下面还装有二次冷却喷水装置，对铜铝双金属复合铸锭进行快速冷却。

本实用新型的优点在于：

1、复合的效果好，在复合的过程中，铜液在金属铝芯、坩锅和结晶器的冷却下逐渐凝固，金属铝芯则在铜液的作用下被局部熔化，两者在不同的区间完成固液转变，因而结合牢固可靠，杜绝了铜铝分层断裂等缺陷，复合铸锭的铸造质量好。

2、用坩锅和结晶器将铜复合在金属铝芯上，并采用铸锭牵引装置以下拉的方式将复合后的铜铝双金属复合铸锭拉出，操作简便，生产过程容易实现自动控制，生产效率高，且铜铝比例调节范围较大。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的附视图；

图3是本实用新型铜铝双金属复合铸锭的复合过程示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括熔化保温炉5及铸锭牵引装置18，在熔化保温炉5上有一个出液口，在熔化保温炉5的出液口下方装有坩锅8，利用熔化保温炉5将外皮复合材料铜熔化成铜液9；在熔化保温炉5的侧面还装有一个热电偶7，用来测量熔化保温炉5中铜液的温度；在坩锅8的外侧装有加热调温装置6，加热调温装置6是一个电阻加热器，加热调温装置6对坩锅8内的铜液9进行加热，并根据工艺要求对铜液9的温度进行调整；在坩锅8的下部装有结晶器11，结晶器11是一个冷却水套，结晶器11对坩锅8的下部进行强制冷却，用坩锅8和结晶器11将铜液9复合在金属铝芯15上；在结晶器11的上部还装有一个隔热垫10，避免结晶器11对坩锅8的上部进行冷却，以调节温度场；所述的铸锭牵引装置18由电动机、减速机、传动齿轮、支架、丝杠及丝母构成，在丝母上还装有引锭杆16，引锭杆16限制丝母作旋转运动，因而当丝杠旋转时，丝母沿着丝杠的轴线运动，并带动引锭杆16上、下运动，铸锭牵引装置18位于坩锅8的下方；在铸锭牵引装置18的引锭杆16上装有金属铝芯15，金属铝芯15位于坩锅8中，铜液9复合在金属铝芯15上，形成铜包覆层12，铸锭牵引装置18将复合后的铜铝双金属复合铸锭向下拉出；在金属铝芯15的上部装有一个限位卡具4，限位卡具4确保金属铝芯15在下拉时沿着坩锅8的中心线运动；所述的熔化保温炉5、坩锅8、加热调温装置6及结晶器11安装在真空室1中，真空室1安装在机架17上；在真空室1的下部有一个出口，铜铝双金属复合铸锭从该出口中拉出，在出口处装有密封垫13，确保真空室1内具有一定的真空度；在真空室1中还装有与熔化保温炉5相配合的浇注速度控制装置3，所述的浇注速度控制装置3由电动机、减速机、传动齿轮、支架、丝杠及丝母构成，在丝母上还装有一个柱塞，柱塞位于熔化保温炉5中，所述的丝母不能旋转，只能沿着丝杠的轴线运动，当丝杠旋转时，丝母带动柱塞上、下运动，并根据工艺要求将熔化保温炉5中的铜液9排放到坩锅8中；在坩锅8的上方还装有液面位置监测器2，对坩锅8中铜液9的液面高度进行监测；在结晶器11的下面还装有二次冷却喷水装置14，二次冷却喷水装置14是一个冷却水套，其内侧有若干个喷水孔，对铜铝双金属复合铸锭进行快速冷却；在二次冷却喷水装置14的下面装有回水槽19，对二次冷却喷水装置14喷出的水进行回收；在回水槽19的下部有一个开口，铜铝双金属复合铸锭从该开口中拉出，在开口处也装有密封垫13，确保回水槽19与铜铝双金属复合铸锭之间不漏水。

本实用新型铜铝双金属复合铸锭的复合过程如图3所示，浇注到坩锅8中的铜液9被金属铝芯15和坩锅8及结晶器11激冷，形成双凝固层，即内凝固层21和外凝固层22；与此同时，金属铝芯15也会被铜液9加热，当温度升高到一定程度后，金属铝芯15开始熔化，形成铝熔化层20，由于金属铝芯15内的温度梯度很大，加之铝的熔化潜热比较大，所以，铝熔化层20开始时比较薄，随着铜液9的不断凝固，铝熔化层20不断增厚；此时，尽管铝被部分熔化，但其温度仍比铜的熔化点低，仍然可以对铜液9进行激冷，促使铜液9继续凝固；随着凝固过程的进行，被坩锅8及结晶器11激冷的铜液9凝固速度较快，内凝固层21和外凝固层22逐渐增厚，其凝固层快速向前移动，最终形成铜包覆层12，完成铜液9凝固的主要过程；铜液9凝固后，由于有二次冷却喷水装置14更强烈的冷却，铜包覆层12的温度急剧下降，反过来对已经部分熔化的铝熔化层20进行冷却，促使铝熔化层20凝固，铜和铝在不同的区间完成固液转变，形成铜铝双金属复合铸锭，该铜铝双金属复合铸锭经加热、挤压或拉拔后，即可成为所需的铜铝复合线材。

Claims (3)

1、一种下拉式反向凝固法连铸铜铝双金属复合铸锭装置，它包括熔化保温炉及铸锭牵引装置，其特征在于，在熔化保温炉的出液口下方装有坩锅，在坩锅的外侧装有加热调温装置，在坩锅的下部装有结晶器，铸锭牵引装置位于坩锅的下方，在铸锭牵引装置的引锭杆上装有金属铝芯，金属铝芯位于坩锅中，所述的熔化保温炉、坩锅、加热调温装置及结晶器安装在真空室中，在真空室中还装有与熔化保温炉相配合的浇注速度控制装置。

2、根据权利要求1所述的下拉式反向凝固法连铸铜铝双金属复合铸锭装置，其特征在于，在坩锅的上方还装有液面位置监测器。

3、根据权利要求1所述的下拉式反向凝固法连铸铜铝双金属复合铸锭装置，其特征在于，在结晶器的下面还装有二次冷却喷水装置。

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