專利名稱：下拉式反向凝固法連鑄銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種鑄造裝置，特別涉及一種下拉式反向凝固法連鑄銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠裝置。
背景技術(shù)：
銅包鋁雙金屬復(fù)合導(dǎo)線是一種新型線材，它以鋁作為內(nèi)芯，以銅作為外皮，即在鋁芯線上同心地包覆一層銅，從而構(gòu)成銅鋁復(fù)合導(dǎo)線。這種導(dǎo)線既不影響導(dǎo)電性能，又可以節(jié)省大量的銅，其成品導(dǎo)線可廣泛應(yīng)用于CATV、移動通信電纜等領(lǐng)域，市場前景巨大，因而受到各方面重視。
目前，工業(yè)生產(chǎn)中銅包鋁的方法有很多，國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的是包覆焊接法。其具體的工藝過程是將經(jīng)過清洗的銅帶逐步制成圓管形，并包覆在清洗過的鋁芯線周圍，再用氬弧焊將銅管的縱向縫隙焊接起來，形成線坯，然后，再用拉拔和熱處理設(shè)備進行拉拔和熱處理，即可獲得所需的線材。這種方法生產(chǎn)工藝比較簡單，但銅與鋁的復(fù)合效果不夠理想，進而影響到線材的導(dǎo)電性能。軋制壓接法也是一種銅鋁復(fù)合導(dǎo)線的生產(chǎn)方法，它是利用軋輥施加的壓力，將銅帶與鋁芯線壓接在一起，這種生產(chǎn)方法雖然解決了銅與鋁復(fù)合效果不佳的問題，但其生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，設(shè)備投資大，生產(chǎn)成本高。
國外大多采用縱包軋制法，也嘗試過將鋁液澆鑄到銅管內(nèi)進行復(fù)合形成復(fù)合線坯，然后，再進行熱擠壓，以獲得所需的銅鋁復(fù)合線材，該方法的實際操作有一定的難度，且鋁液的溫度大大低于銅的熔點，兩者的結(jié)合不夠理想，還需要做進一步的研究和探索。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的銅包鋁制備方法普遍存在的問題是，生產(chǎn)的線材長度有限，操作的難度較大，對坯料的表面清潔度要求高，工藝參數(shù)難以控制，在小功率拉拔過程中易產(chǎn)生局部開裂，導(dǎo)致銅包覆層與鋁芯材出現(xiàn)分層斷裂等缺陷，從而難以大規(guī)模批量生產(chǎn)。
反向凝固法是一種特殊的鑄造方法，也是連續(xù)鑄造工藝的一個亮點?，F(xiàn)有的反向凝固裝置主要由熔化保溫爐、坯料牽拉裝置及坯料表面軋制整形裝置等構(gòu)成。該裝置以母帶為中心，母帶從坩鍋中金屬熔體的底部穿入，將母帶作為冷源與金屬熔體復(fù)合，復(fù)合后的坯料從金屬熔體的頂面拉出，凝固過程從內(nèi)向外進行，以避免凝固過程中可能出現(xiàn)的中心疏松等問題。但在實際生產(chǎn)中，該裝置的連續(xù)鑄造速度難以控制，包覆的效果亦不夠理想，且母帶溫度變化大，容易被拉斷，目前還難以在工業(yè)生產(chǎn)中實施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有銅鋁復(fù)合鑄錠包覆效果不理想、操作難度大、難以在工業(yè)生產(chǎn)中實施等問題，提供一種包覆效果好、操作簡單、易于實施的下拉式反向凝固法連鑄銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠裝置。
本發(fā)明包括熔化保溫爐及鑄錠牽引裝置，其特殊之處是，在熔化保溫爐的出液口下方裝有坩鍋，在坩鍋的外側(cè)裝有加熱調(diào)溫裝置，在坩鍋的下部裝有結(jié)晶器，鑄錠牽引裝置位于坩鍋的下方，在鑄錠牽引裝置的引錠桿上裝有金屬鋁芯，金屬鋁芯位于坩鍋中，所述的熔化保溫爐、坩鍋、加熱調(diào)溫裝置及結(jié)晶器安裝在真空室中，在真空室中還裝有與熔化保溫爐相配合的澆注速度控制裝置，利用熔化保溫爐將外皮復(fù)合材料銅熔化，用坩鍋和結(jié)晶器將其復(fù)合在金屬鋁芯上，再用鑄錠牽引裝置將復(fù)合后的銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠拉出。
在坩鍋的上方還裝有液面位置監(jiān)測器，對坩鍋中金屬熔液的液面高度進行監(jiān)測。
在結(jié)晶器的下面還裝有二次冷卻噴水裝置，對銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠進行快速冷卻。
本發(fā)明的優(yōu)點在于1、復(fù)合的效果好，在復(fù)合的過程中，銅液在金屬鋁芯、坩鍋和結(jié)晶器的冷卻下逐漸凝固，金屬鋁芯則在銅液的作用下被局部熔化，兩者在不同的區(qū)間完成固液轉(zhuǎn)變，因而結(jié)合牢固可靠，杜絕了銅鋁分層斷裂等缺陷，復(fù)合鑄錠的鑄造質(zhì)量好。
2、用坩鍋和結(jié)晶器將銅復(fù)合在金屬鋁芯上，并采用鑄錠牽引裝置以下拉的方式將復(fù)合后的銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠拉出，操作簡便，生產(chǎn)過程容易實現(xiàn)自動控制，生產(chǎn)效率高，且銅鋁比例調(diào)節(jié)范圍較大。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的附視圖；圖3是本發(fā)明銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠的復(fù)合過程示意圖。
具體實施例方式
如圖1和圖2所示，本發(fā)明包括熔化保溫爐5及鑄錠牽引裝置18，在熔化保溫爐5上有一個出液口，在熔化保溫爐5的出液口下方裝有坩鍋8，利用熔化保溫爐5將外皮復(fù)合材料銅熔化成銅液9；在熔化保溫爐5的側(cè)面還裝有一個熱電偶7，用來測量熔化保溫爐5中銅液的溫度；在坩鍋8的外側(cè)裝有加熱調(diào)溫裝置6，加熱調(diào)溫裝置6是一個電阻加熱器，加熱調(diào)溫裝置6對坩鍋8內(nèi)的銅液9進行加熱，并根據(jù)工藝要求對銅液9的溫度進行調(diào)整；在坩鍋8的下部裝有結(jié)晶器11，結(jié)晶器11是一個冷卻水套，結(jié)晶器11對坩鍋8的下部進行強制冷卻，用坩鍋8和結(jié)晶器11將銅液9復(fù)合在金屬鋁芯15上；在結(jié)晶器11的上部還裝有一個隔熱墊10，避免結(jié)晶器11對坩鍋8的上部進行冷卻，以調(diào)節(jié)溫度場；所述的鑄錠牽引裝置18由電動機、減速機、傳動齒輪、支架、絲杠及絲母構(gòu)成，在絲母上還裝有引錠桿16，引錠桿16限制絲母作旋轉(zhuǎn)運動，因而當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時，絲母沿著絲杠的軸線運動，并帶動引錠桿16上、下運動，鑄錠牽引裝置18位于坩鍋8的下方；在鑄錠牽引裝置18的引錠桿16上裝有金屬鋁芯15，金屬鋁芯15位于坩鍋8中，銅液9復(fù)合在金屬鋁芯15上，形成銅包覆層12，鑄錠牽引裝置18將復(fù)合后的銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠向下拉出；在金屬鋁芯15的上部裝有一個限位卡具4，限位卡具4確保金屬鋁芯15在下拉時沿著坩鍋8的中心線運動；所述的熔化保溫爐5、坩鍋8、加熱調(diào)溫裝置6及結(jié)晶器11安裝在真空室1中，真空室1安裝在機架17上；在真空室1的下部有一個出口，銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠從該出口中拉出，在出口處裝有密封墊13，確保真空室1內(nèi)具有一定的真空度；在真空室1中還裝有與熔化保溫爐5相配合的澆注速度控制裝置3，所述的澆注速度控制裝置3由電動機、減速機、傳動齒輪、支架、絲杠及絲母構(gòu)成，在絲母上還裝有一個柱塞，柱塞位于熔化保溫爐5中，所述的絲母不能旋轉(zhuǎn)，只能沿著絲杠的軸線運動，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時，絲母帶動柱塞上、下運動，并根據(jù)工藝要求將熔化保溫爐5中的銅液9排放到坩鍋8中；在坩鍋8的上方還裝有液面位置監(jiān)測器2，對坩鍋8中銅液9的液面高度進行監(jiān)測；在結(jié)晶器11的下面還裝有二次冷卻噴水裝置14，二次冷卻噴水裝置14是一個冷卻水套，其內(nèi)側(cè)有若干個噴水孔，對銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠進行快速冷卻；在二次冷卻噴水裝置14的下面裝有回水槽19，對二次冷卻噴水裝置14噴出的水進行回收；在回水槽19的下部有一個開口，銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠從該開口中拉出，在開口處也裝有密封墊13，確?；厮?9與銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠之間不漏水。
本發(fā)明銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠的復(fù)合過程如圖3所示，澆注到坩鍋8中的銅液9被金屬鋁芯15和坩鍋8及結(jié)晶器11激冷，形成雙凝固層，即內(nèi)凝固層21和外凝固層22；與此同時，金屬鋁芯15也會被銅液9加熱，當(dāng)溫度升高到一定程度后，金屬鋁芯15開始熔化，形成鋁熔化層20，由于金屬鋁芯15內(nèi)的溫度梯度很大，加之鋁的熔化潛熱比較大，所以，鋁熔化層20開始時比較薄，隨著銅液9的不斷凝固，鋁熔化層20不斷增厚；此時，盡管鋁被部分熔化，但其溫度仍比銅的熔化點低，仍然可以對銅液9進行激冷，促使銅液9繼續(xù)凝固；隨著凝固過程的進行，被坩鍋8及結(jié)晶器11激冷的銅液9凝固速度較快，內(nèi)凝固層21和外凝固層22逐漸增厚，其凝固層快速向前移動，最終形成銅包覆層12，完成銅液9凝固的主要過程；銅液9凝固后，由于有二次冷卻噴水裝置14更強烈的冷卻，銅包覆層12的溫度急劇下降，反過來對已經(jīng)部分熔化的鋁熔化層20進行冷卻，促使鋁熔化層20凝固，銅和鋁在不同的區(qū)間完成固液轉(zhuǎn)變，形成銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠，該銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠經(jīng)加熱、擠壓或拉拔后，即可成為所需的銅鋁復(fù)合線材。
權(quán)利要求
1.一種下拉式反向凝固法連鑄銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠裝置，它包括熔化保溫爐及鑄錠牽引裝置，其特征在于，在熔化保溫爐的出液口下方裝有坩鍋，在坩鍋的外側(cè)裝有加熱調(diào)溫裝置，在坩鍋的下部裝有結(jié)晶器，鑄錠牽引裝置位于坩鍋的下方，在鑄錠牽引裝置的引錠桿上裝有金屬鋁芯，金屬鋁芯位于坩鍋中，所述的熔化保溫爐、坩鍋、加熱調(diào)溫裝置及結(jié)晶器安裝在真空室中，在真空室中還裝有與熔化保溫爐相配合的澆注速度控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下拉式反向凝固法連鑄銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠裝置，其特征在于，在坩鍋的上方還裝有液面位置監(jiān)測器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下拉式反向凝固法連鑄銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠裝置，其特征在于，在結(jié)晶器的下面還裝有二次冷卻噴水裝置。
全文摘要
一種下拉式反向凝固法連鑄銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠裝置，解決了現(xiàn)有銅鋁復(fù)合鑄錠包覆效果不理想、操作難度大、難以在工業(yè)生產(chǎn)中實施等問題；本發(fā)明包括熔化保溫爐及鑄錠牽引裝置，其特殊之處是，在熔化保溫爐的出液口下方裝有坩鍋，在坩鍋的外側(cè)裝有加熱調(diào)溫裝置，在坩鍋的下部裝有結(jié)晶器，鑄錠牽引裝置位于坩鍋的下方，在鑄錠牽引裝置的引錠桿上裝有金屬鋁芯，金屬鋁芯位于坩鍋中，所述的熔化保溫爐、坩鍋、加熱調(diào)溫裝置及結(jié)晶器安裝在真空室中，在真空室中還裝有與熔化保溫爐相配合的澆注速度控制裝置，利用熔化保溫爐將外皮復(fù)合材料銅熔化，用坩鍋和結(jié)晶器將其復(fù)合在金屬鋁芯上，再用鑄錠牽引裝置將復(fù)合后的銅鋁雙金屬復(fù)合鑄錠拉出。
文檔編號B22D11/14GK1857826SQ20061004666
公開日2006年11月8日 申請日期2006年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月22日
發(fā)明者常國威 申請人:遼寧工學(xué)院