專利名稱：銅鋁復合圓管澆鑄結(jié)晶器裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冶金工業(yè)中的一種銅鋁復合圓管澆鑄結(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合圓管坯料澆鑄成型。
背景技術：
母線槽是廣泛應用于電力、建筑、航空航天、冶金、化工、能源等國家經(jīng)濟各重要領域的重要輸配電設備，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%以上的精銅依賴進口，近年來國際銅價猛漲，導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。銅包鋁復合導體是一種以鋁為芯體、外層包覆銅的新型雙金屬復合材料，結(jié)合了銅的導電優(yōu)良、易連接、化學性質(zhì)穩(wěn)定和鋁的密度低、易加工、價格低廉等諸多優(yōu)點。 目前市場上的銅包鋁復合導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，還需分別預制銅鋁管材，成本較高；灌鑄方式所需的前處理工序過于復雜，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的謝建新等人設計了專門的雙層金屬復合坯料澆鑄裝備，即一種復合材料一次鑄造連續(xù)成形設備(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，軋制成本比直接使用銅排還要高，達不到提質(zhì)降本的目的；同時外層金屬液與內(nèi)導金屬液同軸導流至外層金屬結(jié)晶器內(nèi)，在外層金屬熔點與內(nèi)層金屬熔點差距較大，例如銅包鋁坯料，銅熔點為1083°C ，鋁熔點
為660. 2t:，容易造成內(nèi)部鋁金屬過高溫發(fā)生鋁同素異晶轉(zhuǎn)變，或者低熔點的芯部金屬坩鍋
支撐件等損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種銅鋁復合圓管澆鑄結(jié)晶器裝置，能夠一次澆鑄成銅鋁復合圓管坯料型材，并保證內(nèi)外銅鋁雙層坯料均勻凝固成形，同時銅鋁復合坯料的結(jié)合界面形成冶金結(jié)合。 本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案是一種銅鋁復合圓管澆鑄結(jié)晶器裝置，包括一個結(jié)晶器外殼、一個外層導流管、一個內(nèi)層導流管，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成的水循環(huán)冷卻系統(tǒng)；所述外層導流管與結(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)層導流管同軸套置于結(jié)晶器外殼內(nèi)部，內(nèi)層導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
3層型腔模具外部；所述內(nèi)層導流管與內(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，在高溫時將高熔點的外層銅 金屬熔融液體通過外層導流管經(jīng)結(jié)晶器外殼與內(nèi)層導流管之間的空隙導入外層型腔模具， 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) 層鋁金屬熔點時，將低熔點的內(nèi)層鋁金屬熔融液體通過內(nèi)層導流管導入內(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，澆鑄成型的銅鋁復合圓管借助外部牽引機構拉出 形成連續(xù)澆鑄工藝。 澆鑄后的圓管型材經(jīng)壓機壓扁后，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)。 本發(fā)明適用于由高熔點的外層銅金屬與低熔點的內(nèi)層鋁金屬組成的復合坯料一 次澆鑄成型，省去了現(xiàn)有技術中銅管、鋁管的預加工、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是本發(fā)明的剖面結(jié)構示意圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。 圖中1、外層導流管 2、內(nèi)層導流管 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
具體實施例方式
如圖所示，本發(fā)明的銅鋁復合圓管澆鑄結(jié)晶器裝置包括有一個結(jié)晶器外殼3、一個 外層導流管1、一個內(nèi)層導流管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和水管構成的水循環(huán)冷卻系統(tǒng)5 ;所述外層導流管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)層導流管2同軸套置于結(jié)晶器外殼3 內(nèi)部，內(nèi)層導流管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)層導流管與內(nèi)層型腔模具 可以包含隔熱層。 本發(fā)明的裝置利用不同熔點的內(nèi)外層金屬在不同溫度凝固的原理，在高溫時將高 熔點的外層銅金屬熔融液體通過外層導流管1經(jīng)結(jié)晶器外殼3與內(nèi)層導流管2之間的空隙 導入外層型腔模具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)層鋁金屬熔點時，將低熔點的內(nèi)層鋁金屬熔融液體通過內(nèi)層導流管2導入內(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，澆鑄成型的銅鋁復合圓管借助 外部牽引機構拉出形成連續(xù)澆鑄工藝。
權利要求
一種銅鋁復合圓管澆鑄結(jié)晶器裝置，其特征是包括一個結(jié)晶器外殼、一個外層導流管、一個內(nèi)層導流管，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成的水循環(huán)冷卻系統(tǒng)；所述外層導流管與結(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)層導流管同軸套置于結(jié)晶器外殼內(nèi)部，內(nèi)層導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)權利要求1所述銅鋁復合圓管澆鑄結(jié)晶器裝置，其特征是所述內(nèi)層導流管與 內(nèi)層型腔模具包含隔熱層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種銅鋁復合圓管澆鑄結(jié)晶器裝置，包括一個結(jié)晶器外殼、一個外層導流管、一個內(nèi)層導流管，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成的水循環(huán)冷卻系統(tǒng)；所述外層導流管與結(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)層導流管同軸套置于結(jié)晶器外殼內(nèi)部，內(nèi)層導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B22D11/14GK101704091SQ200910212668
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權日2009年11月13日
發(fā)明者李承煜, 趙金勇, 陳云華 申請人:華鵬集團有限公司