[發明專利]一種強制冷卻銅管內鋁液制備銅包鋁復合鑄錠的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201410021946.6
• 申請日: 2014-01-18
• 公開（公告）號: CN103817297A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 常國威;朱長旭;岳旭東;陳淑英;李青春
• 申請（專利權）人: 遼寧工業大學
• 主分類號: B22D7/02
• 分類號: B22D7/02
• 代理公司: 錦州遼西專利事務所 21225
• 代理人: 李輝

技術領域

本發明屬于復合材料制造領域，特別涉及一種強制冷卻銅管內鋁液法制備銅包鋁復合鑄錠的方法及其裝置。

背景技術

銅包鋁復合材料是一種雙金屬復合材料，它能夠在不影響導電性能的同時大量節省銅金屬，因此被應用于導線制作上。銅包鋁復合線（排）的制備方法為先冶金結合制備銅包鋁坯，而后軋制或拉拔成材，銅包鋁復合材料制備過程中關鍵技術是銅與鋁實現冶金結合。

目前，實現銅與鋁冶金結合的方法主要有兩種，一種是塑性加工前實現冶金結合，另一種塑性加工后實現冶金結合。

對于塑性加工前實現冶金結合，通常采用鑄造方法，使液態鋁與固態銅接觸，銅表面溶解并在固態銅與液態鋁之間形成銅鋁合金或鋁銅合金，凝固后銅與鋁實現冶金結合。但存在以下問題；(1)復合層過厚；如不采取措施，銅溶解量大，嚴重時固體銅被溶穿，發生漏鋁現象，即使是沒被溶穿，凝固后易導致銅鋁過渡層厚度過厚、結合強度低、塑性加工時易開裂；(2)復合層不均勻；立式澆注時在復合鑄錠縱斷面上由于重力偏析的作用易造成過渡層上薄下厚，平澆時上部溶解的銅靠重力作用容易進入鋁液，造成銅鋁復合過渡層不均勻；(3)由于復合層最后凝固，如果溫度場控制不當，在復合層內易形成縮孔或縮松等缺陷。

對于塑性加工后實現冶金結合，先將銅包裹在鋁的表面，實現機械結合，而后在熱處理時靠銅鋁原子的擴散在銅鋁之間形成過渡層，達到冶金結合的目的。這種方法中銅機械包裹鋁的過程容易實現，并且容易實現高速生產，材料的最終成型不受復合層性能的控制，成型工藝容易實現。但存在以下問題；(1)銅皮的焊接過程難度大、不易控制、質量也不穩定；(2)成材后的熱處理時間長，銅易氧化，熱處理設備龐大，耗能高；(3)銅鋁機械結合后總會留下一些縫隙，這些縫隙處在后續的熱處理過程中無法實現冶金結合，結合強度得不到保證；(4)若采用將被包裹的鋁部分熔化，使其與銅實現冶金結合，則存在塑性加工前實現冶金結合的各種問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、生產成本低、銅鋁復合過渡層薄且均勻、結合強度高的強制冷卻銅管內鋁液制備銅包鋁復合鑄錠的方法及其裝置。

本發明的技術解決方案是：

一種強制冷卻銅管內鋁液制備銅包鋁復合鑄錠的方法，其具體步驟如下：?

（1）將純鋁在電阻爐內熔化，并加熱到700℃～800℃，吹氬氣精煉，檢驗鋁液合格后保溫；?

（2）利用由中間包移動車、水口開閉機構、塞棒、加熱式中間包、管式噴淋器、銅管上定位圈和銅管下定位槽構成的強制冷卻銅管內鋁液制備銅包鋁復合鑄錠裝置，用中間包移動車將加熱式中間包移動到銅管的上方，使水口軸線與銅管軸線在同一垂線上，管式噴淋器下移到最低位置，通水，使其處于待冷卻銅管狀態；由水口開閉機構將塞棒堵住加熱式中間包的水口，并將加熱式中間包加熱到680℃～800℃，將電阻爐內鋁液倒入加熱式中間包，調整溫度；

（3）去除銅管內表面氧化皮，封底，充氬氣，并保持直立狀態，放入銅管固定裝置，通過上定位圈和下定位槽定位并固定，使銅管軸線垂直；

（4）待加熱式中間包內鋁液溫度達到加熱式中間包設定的溫度后，由水口開閉機構打開水口，將鋁液澆注到銅管內，澆注時，銅管內鋁液液面的上升速度為100mm/s～300mm/s；

（5）澆注后10秒～120秒，啟動移動式水冷系統，管式噴淋器向上的移動速度與銅管內鋁液液面上升速度相同，管式噴淋器的噴水量為500L/h～4000L/h；

（6）管式噴淋器上升到最高位置后，停止移動，持續對銅管冷卻，直到銅管溫度降到室溫，得到銅鋁復合鑄錠。

加熱式中間包完成銅管澆注后，用中間包移動車將加熱式中間包移動到另一工位的待澆注銅管上方，使水口的軸線與銅管軸線在同一垂線上，以實現銅管的多工位澆注。