[發明專利]一種泡沫銅冷卻水槽連鑄結晶器銅板及其制備方法

有效

• 申請號: 202010898543.5
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111906264B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 金昕;于學千;譚雨龍;詹望;苗寧
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B22D11/059
• 分類號: B22D11/059;B22D11/057;B22D11/055
• 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: 賈顏維

1.一種泡沫銅冷卻水槽連鑄結晶器銅板的制備方法，其特征在于，所述結晶器銅板包括：銅板本體，所述銅板本體的相對面分別為銅板工作面和銅板冷卻面，所述銅板本體在所述銅板冷卻面設置有多個泡沫銅冷卻槽、固定筋板、銷栓螺孔和銷栓臺面，所述固定筋板設置于相鄰兩個所述泡沫銅冷卻槽之間，所述銷栓臺面沿所述固定筋板的長度方向依次等距設置，所述銷栓螺孔開設于所述銷栓臺面，用于連接水箱；所述泡沫銅冷卻槽內嵌有與所述銅板本體一體成型的泡沫銅，所述泡沫銅的形狀與所述泡沫銅冷卻槽的形狀與尺寸一致，所述泡沫銅與所述固定筋板和所述銷栓臺面在靠近所述銅板冷卻面一側位于同一平面，所述泡沫銅在靠近所述銅板工作面的一側為弧形面，所述泡沫銅的厚度由中心向兩邊逐漸變大，并在與所述固定筋板的接觸面處達到最大值；

所述泡沫銅為開孔泡沫銅且孔隙率大于50%；

該制備方法包括以下步驟：

S1：制備或選取孔隙填滿的開孔泡沫銅復合體坯料后，進行線切割，得到與所述泡沫銅冷卻槽的形狀完全一致的泡沫銅復合體型芯；

S2：將所述泡沫銅復合體芯布置于模具型腔中，且任意相鄰兩個所述泡沫銅復合體型芯之間的距離為所述固定筋板的寬度；所述模具用于制備所述銅板本體，再對所述泡沫銅復合體型芯和所述模具預熱保溫后澆注熔化溫度為1100-1200℃的熔融鉻鋯銅水，冷卻，得到結晶器銅板鑄造坯料；

S3：對所述結晶器銅板鑄造坯料進行機加工，使所述銅板本體的銅板冷卻面完全露出所述泡沫銅復合體型芯，并根據鍛壓工作量和所述泡沫銅的厚度對所述泡沫銅復合體型芯進行車削，使得所述泡沫銅低于所述銅板冷卻面一定距離；

S4：去除所述泡沫銅復合體芯的空隙中的填充物，再進行加熱、鍛造和冷軋，得到結晶器銅板鍛造坯料；再對所述結晶器銅板鍛造坯料進行酸洗、粗銑、鉆攻銷栓螺孔、精銑和電鍍處理。

2.根據權利要求1所述的泡沫銅冷卻水槽連鑄結晶器銅板的制備方法，其特征在于，所述銷栓臺面在靠近所述泡沫銅冷卻槽的兩側均為圓弧形，且兩個所述圓弧形之間的最大距離大于所述固定筋板的寬度。

3.根據權利要求1所述的泡沫銅冷卻水槽連鑄結晶器銅板的制備方法，其特征在于，所述銷栓螺孔位于所述銷栓臺面的中心處，且位于同一所述固定筋板上的所述銷栓螺孔的圓心位于同一條直線上。

4.根據權利要求1所述的泡沫銅冷卻水槽連鑄結晶器銅板的制備方法，其特征在于，所述泡沫銅的厚度為5mm~20mm，且所述泡沫銅由中間向兩邊不斷變厚。

5.根據權利要求1所述的泡沫銅冷卻水槽連鑄結晶器銅板的制備方法，其特征在于，所述銅板本體為鉻鋯銅，所述泡沫銅為純銅。

6.根據權利要求1所述的泡沫銅冷卻水槽連鑄結晶器銅板的制備方法，其特征在于，所述開孔泡沫銅復合體坯料包括未鹽脫溶處理泡沫銅坯料和泡沫銅-鋁復合體坯料；

所述未鹽脫溶處理泡沫銅坯料的制備方法包括：通過孔隙率和孔隙尺寸選取耐高溫、易水溶的鹽顆粒，將所述鹽顆粒布置到型腔中并壓實，澆注熔融金屬銅進行滲流鑄造，冷卻后不進行鹽脫溶處理；

所述泡沫銅-鋁復合體坯料的制備方法包括：選取所需孔隙率和孔隙尺寸的開孔泡沫銅坯料，放入型腔中，進行預熱，控制預熱溫度為600℃~700℃，澆注熔融鋁水，控制澆注溫度為700℃~800℃，加壓使得熔融鋁水填滿泡沫銅孔隙，冷卻后得到泡沫銅-鋁復合體坯料。

7.根據權利要求6所述的泡沫銅冷卻水槽連鑄結晶器銅板的制備方法，其特征在于，當所述開孔泡沫銅復合體坯料為未鹽脫溶處理開孔泡沫銅坯料時，步驟S2中的預熱溫度為900-1000℃；步驟S4中去除所述泡沫銅復合體芯的孔隙中的填充物的方法為：將加工后的所述結晶器銅板鑄造坯料于水溶液中浸泡，使位于所述未鹽脫溶處理泡沫銅型芯中的鹽顆粒完全溶出。