[發明專利]制備高電導金屬包覆材料的多輥連續鑄軋設備及其方法

有效

• 申請號: 202010537004.9
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111715856B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 黃華貴;季策;孟凱;張俊鵬;燕猛;馮淼
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B22D11/06
• 分類號: B22D11/06;B22D11/10;B22D11/14;B22D19/16
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

本發明提供一種制備高電導金屬包覆材料的多輥連續鑄軋設備及方法，多輥連續鑄軋設備包括傳動系統、機架、機架底座、用于澆注液態覆層金屬的澆注單元、多輥鑄軋單元、布流裝置、導向支架和環形冷卻裝置。多輥鑄軋單元包括第一主鑄軋輥單元、第一副鑄軋輥單元和第二副鑄軋輥單元，三者共同構成孔型結構，待復合固態基體金屬以及液態覆層金屬在布流裝置的出口處匯聚并共同進入多輥鑄軋單元的孔型結構，并在多輥鑄軋單元中進行固?液鑄軋復合成形后形成高電導金屬包覆材料。本發明將快速凝固技術與軋制技術相結合，通過增加鑄軋輥系數量來改善圓周方向冷卻均勻性，最終能夠提高產品綜合性能、產品質量均勻性和生產效率。

技術領域

本發明涉及金屬復合材料的加工領域，具體的涉及一種制備高電導金屬包覆材料的多輥連續鑄軋設備及方法。

背景技術

高電導金屬包覆材料是利用特殊復合技術使基體金屬和覆層金屬在界面處實現可靠結合而形成的新型結構和功能材料，極大發揮了各組元金屬的特性，可以顯著降低應用成本，具有優異的綜合性能和經濟效益，典型產品如銅包鋼、銅包鋁、銅包鋼絞線、黃銅包覆純銅絞線等，在核電、汽車、能源、航空航天、石油化工、海洋工程、電力電子等領域具有廣闊的應用前景。

利用雙輥鑄軋設備制備金屬包覆材料時，通過在鑄軋輥表面開設圓形孔型，將固相金屬作為基體金屬，由入口導衛裝置將基體金屬喂入孔型中，基體金屬、邊部側封以及孔型共同構成近似橢圓形的鑄軋區，利用環形布流器將液態覆層金屬連續且均勻地向鑄軋區澆注，在較高的溫度和軋制壓力共同作用下，使覆層金屬與基體金屬形成可靠結合。該工藝避免了傳統固-固相復合工藝如拉拔、擠壓等需要預先將覆層管材包套在芯材上這一復雜裝配制坯工藝，實現金屬包覆材料的固-液柔性鑄軋復合成形，并且高溫高壓下的塑性變形保證了界面結合效果，具有顯著的高效率、短流程特點以及良好的應用前景。

然而，研究表明由于雙輥鑄軋工藝中鑄軋區在圓周方向上具有顯著差異，因此，覆層金屬塑性變形、傳熱傳質行為沿周向存在強烈不均勻性，界面結合強度和覆層材料力學性能周向不均勻等問題突出，產品可以滿足一般用途，但難以滿足高電導金屬包覆材料對性能均勻性的工藝要求。綜上所述，高電導金屬包覆材料的產品綜合性能、產品質量均勻性和生產效率是制約工程應用的三個要素，嚴重制約了其工業應用的進程，因此開發新型工藝與裝備以滿足工業化需求已經成為行業發展的關鍵。

發明內容

為了解決上述現有技術的不足，本發明提供一種高電導金屬包覆材料多輥連續鑄軋設備，以解決雙輥鑄軋工藝制備金屬包覆材料過程中存在的產品質量均勻性差的問題，從而提高產品綜合性能、產品質量均勻性和生產效率。

具體地，本發明提供一種制備高電導金屬包覆材料的多輥連續鑄軋設備，其包括傳動系統、機架、機架底座、用于澆注液態覆層金屬的澆注單元、多輥鑄軋單元、布流裝置、導向支架以及環形冷卻裝置，

所述機架為封閉的殼體，所述機架與所述傳動系統并排固定在所述機架底座上，所述多輥鑄軋單元設置在所述機架內部，所述澆注單元、布流裝置和導向支架均設置在所述機架外部的上方，所述環形冷卻裝置設置在所述機架外部的底部，

所述多輥鑄軋單元包括第一主鑄軋輥單元、第一副鑄軋輥單元和第二副鑄軋輥單元，所述布流裝置設置在多輥鑄軋單元上方并與第一主鑄軋輥單元、第一副鑄軋輥單元和第二副鑄軋輥單元之間彼此貼合共同形成鑄軋區，所述鑄軋區與所述澆注單元流路連通，所述鑄軋區供待復合固態基體金屬以及澆注單元澆注的液態覆層金屬穿過，待復合固態基體金屬以及液態覆層金屬在所述布流裝置的出口處匯聚并共同進入多輥鑄軋單元，并在多輥鑄軋單元中進行固-液鑄軋復合成形后形成高電導金屬包覆材料，所述環形冷卻裝置用于對鑄軋復合之后的高電導金屬包覆材料的外表面進行圓周方向的均勻冷卻；