[發明專利]一種銅包鋼連鑄結晶裝置

無效

• 申請號: 200910241947.0
• 申請日: 2009-12-17
• 公開（公告）號: CN101722285A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 鄒宏輝
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: B22D11/055
• 分類號: B22D11/055
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 耿小強

技術領域

本發明涉及一種銅包鋼連鑄結晶裝置，是一種銅包鋼連鑄成形加工裝置，屬于材料加工領域。

背景技術

我國鐵路“十一五”發展規劃綱要明確指出要大力開發時速300km以上的高速動車技術。高強、高導接觸網導線加工技術為開發時速300km以上高速列車關鍵技術之一，高速列車的運行時速受限于輸電接觸網導線的電氣性能和力學性能。

高速電力機車在運行過程中，受電弓相對接觸網導線滑行使接觸網導線產生一個波動傳播速度(單位：km/h)，其計算公式為：C=3.6T/P]]>(T-接觸線標準架設張力，單位：N；P-為導線的線密度，單位：kg/m)。電力機車的提速是以提高接觸網導線波傳播速度為前提的，只有當電力機車的運行速度控制在接觸網導線波動傳播速度的70％以下時，弓網之間才能處于穩定的受流狀態。因而，如何保持銅及銅合金高接觸網導線的導電率的同時，提高導線強度，降低其線密度是各國材料研究者所關注和努力的一個方向。

銅包鋼復合材料有機地結合了鋼的高強度和銅的高導電率的優勢，有效地克服了傳統接觸網導線材料強度與導電性能的矛盾，并通過控制銅覆層厚度與鋼線直徑的相對比例，以實現高強度、高電導率的配合。因而，銅包鋼復合材料具有強度高、導電性能優良、高溫強度衰減幅度小，線密度相對較小、耐磨損等優點。

作為一種非常具有應用前景的電氣化高速鐵路接觸網導線應用材料，銅包鋼接觸網導線不但性能優良，而且減少了銅的使用量，因而開發銅包鋼接觸網導線對銅資源貧乏的我國意義尤為重大。現有銅包鋼加工方法普遍存在加工成本高、效率低、工序復雜等問題。國外一些具有代表性的銅包鋼加工方法有銅帶壓接法、熱浸鍍法、焊管包覆法以及鑄造熱壓法等。采用銅帶壓接法或焊管包覆法直接將無氰銅帶壓接在鋼絲表面上或采用焊管包覆，這兩種工藝的缺點是生產設備復雜，且無氰銅帶成本較高、原材料利用率不高。美國通用公司為了克服以上缺點，開發了銅包鋼熱浸鍍生產工藝，該技術直接將熔融態銅液鍍在鋼絲表面，具有結合強度高、避免使用無氰銅帶的優點，但由于工藝影響因素較多，存在銅覆層厚度難以控制的缺點。目前國內較多采用電鍍法來生產銅包鋼，其主要缺點是生產效率低、銅覆層厚度小、與鋼絲芯線結合強度不夠；國內也有采用套管包復+拉拔成形法來生產銅包鋼的，也存在工藝上的缺陷，同時生產連續性差、效率及原材料利用率低、界面冶金結合面積比例不夠高等。

采用連續鑄造方法在鋼絲表面連續覆銅是一種高效率、短流程、低成本的銅包鋼加工方法，目前一些企業已經開始了銅包鋼絲的連鑄覆銅的實踐，但由于銅覆層強度較低，且溫度高，厚度薄，在結晶器內非常容易導致銅覆層的斷裂，對銅包鋼的生產非常不利。

發明內容

本發明針對目前技術的缺陷，提供一種新型銅包鋼連鑄成形結晶裝置。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種銅包鋼連鑄結晶裝置，其特征在于：包括結晶器和兩個冷卻輪，所述結晶器設有中心通道和兩個與之連通的側向通道，所述結晶器出口處設有兩個相對的冷卻輪，所述冷卻輪上設有邊槽腔。

一種優選技術方案，其特征在于：所述的結晶器的材質為石墨。

本發明的銅包鋼連鑄結晶裝置工作原理如下：結晶器的中心通道和兩個側向通道形成“Y”型結構，銅液通過兩個側向通道注入結晶器，鋼芯線通過中心通道進入結晶器，銅液與鋼芯線表層接觸后冷卻并與鋼芯線表面形成冶金結合，隨著鋼芯線逐漸向外運動，銅液在鋼芯線表層附著、凝固的厚度加大；最后鋼芯線上由銅液冷卻形成的銅覆層的表面在結晶器出口處的冷卻輪邊槽腔中凝固，由兩個轉向相反的冷卻輪送出結晶器，結晶器與冷卻輪緊密連接，無銅液的滴漏。可以通過控制邊槽腔的大小來控制銅包鋼復合材料的直徑。冷卻輪的轉動可保持銅覆層材料與芯線材料的運動速度的一致，有效地避免了銅覆層材料由于摩擦而導致表層應力而斷膜的現象。兩個冷卻輪同步轉動，通過改變鋼芯線移動速度、冷卻輪的轉速，控制銅覆層凝固冷卻速度，同時減小覆層材料與結晶器壁的摩擦。

有益效果：