一種銅鋁垂直澆鑄複合的生產工藝設備的製作方法
2023-05-03 16:01:36 1
專利名稱：一種銅鋁垂直澆鑄複合的生產工藝設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝設備。
背景技術：
據美國地質勘察司(USGS)提供的數據推測全球銅資源在大約30年內將被耗盡。中國是銅消費第一大國，也是ー個貧銅國家，銅資源供給形勢十分嚴峻，銅包鋁作為代替純銅的導體材料，包括銅排，具有廣闊的國內和國際市場，具有節約投資、節約資源的戰略意義。銅包鋁是在鋁板上包復銅層的新型雙金屬複合導體材料，其特性介於銅鋁之間， 結合了銅的優良導電性和鋁的重量輕的優點。它是替代純銅導體材料的首選材料，在開關櫃應用中銅包鋁排與純銅排相比具有重量輕、成本低等明顯的優點，且具有高導電性能。由此，這種材料在歐洲已經有了幾十年的實際應用，國際大型公司如ABB、西門子等已將其作為ー種技術戰略儲備材料廣泛應用井早已將其列入他們的產品標準規格書。關於銅鋁複合材料的複合エ藝，目前國內外已經出現有雙帶軋壓法、靜液擠壓法、電鍍法、包覆焊接法等生產エ藝。其エ藝流程複雜，設備投資大，生產效率不高，成品率較低；且銅鋁結合面複合強度不夠高。所以，有必要提供一種短流程，高複合強度，高效穩定的銅包鋁複合材料的製造エ藝和設備。
實用新型內容本實用新型提供了一種銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝設備，其克服了背景技術的所存在的不足。本實用新型解決其技術問題的所採用的技術方案是一種銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝設備，它包括一用於熔化鋁的熔化爐；—用於淨化鋁液的過濾系統，它連接熔化爐；ー內充惰性氣體的保溫爐，它連接過濾系統，且它裝接有ー鋁液澆鑄管；一用於供送惰性氣體的儲氣室，它裝接一能將惰性氣體注入底部密封之銅管內的氣體輸出管和ー連接保溫爐的氣體輸入管；及一用於傳輸銅管的銅管傳輸機構，它設在鋁液澆鑄管和氣體輸出管之下。一較佳實施例之中還包括一自動控制的輸氣系統，它連接氣體輸出管和儲氣室，所述氣體輸出管的中心與銅管傳輸機構的銅管中心相對應時，輸氣系統控制儲氣室氣壓通過氣體輸出管向銅管輸入惰性氣體。一較佳實施例之中所述輸氣系統還設有ー氣體容量檢測器如計時器或者重力感應器，將輸入銅管的氣體量反饋至輸氣系統進而停止輸入惰性氣體。一較佳實施例之中還包括一自動控制的澆鑄系統，它連接鋁液澆鑄管和儲氣室，所述鋁液澆鑄管的中心與銅管傳輸機構的銅管中心相對應時，澆鑄系統控制儲氣室氣壓通過鋁液澆鑄管對銅管澆鑄鋁液。[0014]一較佳實施例之中所述澆鑄系統還設有ー鋁液容量檢測器如紅外測溫探頭、液面高度感應器或重力感應器，將注入銅管內的鋁液量反饋至澆鑄系統進而停止澆鑄。一較佳實施例之中所述保溫爐還設有一具有爐ロ的爐頭，所述鋁液澆鑄管一端接通保溫爐爐底，另一端穿過該爐頭與爐ロ相對應；所述爐ロ周圍還設有氣體噴嘴，該氣體噴嘴連接儲氣室。一較佳實施例之中還包括一自動控制的冷卻裝置，所述冷卻裝置裝設在鋁液澆鑄管之下且它包括用於固定銅管且相互配合的左、右固定架和多個噴水管，所述噴水管裝接在左、右固定架，所述左、右固定架可分離地定位裝接在銅管外周。一較佳實施例之中所述噴水管上下間隔布置，所述冷卻裝置還包括一控制噴水管間隔開啟與關閉的時間繼電器。一較佳實施例之中所述銅管傳輸機構為自動控制的迴轉式，且其上均勻布置有多個機械卡爪。 本技術方案與背景技術相比，它具有如下優點I.設有儲氣室及氣體輸出管，將儲氣室內的惰性氣體在鋁液澆鑄前充滿銅管，選用比空氣重的惰性氣體注入銅管，惰性氣體會一直保留在銅管內，澆鑄時保護銅鋁複合界面，同時，也可以避免鋁液澆鑄到銅管底部產生翻滾，而與空氣中的氧氣結合產生大量氧化鋁，影響銅鋁界面的複合強度。同時，過濾系統連接在熔化爐與保溫爐之間，用於濾除熔化爐熔化過程中產生的雜質和異物，使得生產的銅包鋁複合材料純度更純，質量更高，進而提高了銅鋁雙金屬複合材料坯料生產的成品率。2.輸氣系統自動控制儲氣室氣壓通過氣體輸出管向銅管輸入惰性氣體，自動化程度高，節約人力成本。3.氣體容量檢測器用於定量向銅管內輸入惰性氣體，不浪費原材料，降低成本。4.澆鑄系統自動控制儲氣室氣壓通過鋁液澆鑄管對銅管澆鑄鋁液，自動化程度高，節約人力成本。5.鋁液容量檢測器用於定量向銅管內澆鑄鋁液，不浪費原材料，降低成本。6.爐ロ周圍還設有氣體噴嘴，用於澆鑄時對銅管注入惰性氣體，進ー步避免鋁液在澆鑄時與空氣中的氧氣發生氧化從而影響銅鋁複合質量。7.可移動的冷卻裝置設有多個噴水管，不僅在澆鑄時能固定銅管，且冷卻效果顯著。8.噴水管上下間隔布置，且還設有時間繼電器控制噴水管水路的出水，冷卻效果更佳。9.銅管傳輸機構為自動控制的迴轉式，通過エ位的不斷切換保障了連續鑄造生產エ藝的實現。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進ー步說明。圖I繪示了一較佳實施例的一種銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝設備的整體結構示意圖。
具體實施方式
請查閱
圖1，一種銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝設備的一較佳實施例，所述的ー種銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝設備，它包括一熔化爐100，ー過濾系統500，一保溫爐200，ー儲氣室，一銅管傳輸機構300，若干銅管310，ー輸氣系統，ー澆鑄系統，一冷卻裝置400。所述熔化爐100，它用於熔化鋁。所述保溫爐200，它接通熔化爐100，且其內充有惰性氣體，它裝接有ー鋁液澆鑄管221。所述熔化爐100與保溫爐200之間還設ー過濾系統500，用於濾除熔化爐100熔化過程中產生的雜質和異物，該過濾系統500可採用板式過濾器或管式過濾器。最好，所述熔化爐100與過濾系統500之間還設有ー轉注流槽110，過濾系統500和保溫爐200之間還設有ー用來控制保溫爐200內鋁液的手動閥227。本實施例中，所述保溫爐200採用高強度箱式爐體結構，包括ー上蓋210和內襯有高性能不沾鋁澆注料及保溫材料的爐體220，上 蓋210與爐體220之間通過密封材料230密封，該密封材料230可採用耐高溫密封繩及氟橡膠。所述保溫爐200的爐體220還設有一具有爐ロ 223且內置有電加熱器的爐頭222，爐頭222與爐體220間採用強カ螺栓及耐高溫石墨墊壓緊密封，當爐ロ 223或爐頭222內有鋁渣及氧化物時，可將爐頭222整體拆下更換。爐體220最低處還設有一鋁液塞釺式放幹ロ結構，其外部同樣採用壓蓋式密封方式對放幹ロ進行密封。通過上述措施，整個保溫爐200是完全氣密性密封的，可承受0. 3MPa以上的壓力。所述爐ロ 223周圍還設有氣體噴嘴224，該氣體噴嘴224連接儲氣室，該氣體噴嘴224用於澆鑄時對銅管310注入惰性氣體，進一歩避免鋁液在澆鑄時與空氣中的氧氣發生氧化從而影響銅鋁複合質量。所述鋁液澆鑄管221 —端接通保溫爐200爐底，另一端穿過該爐頭222與爐ロ 223相對應。且爐體220上還設有惰性氣體注入ロ 225和電加熱器226，該電加熱器226可以為娃碳棒或電福射管，加熱器的引線端同樣採用密封措施處理。該矽碳棒加熱器226用於加熱保溫爐內的鋁液將鋁液升溫至鋳造溫度並保持溫度恆定。所述儲氣室，用於供送惰性氣體，它裝接一能將惰性氣體注入底部密封之銅管310內的氣體輸出管320和ー連接保溫爐200的氣體輸入管，該氣體輸入管與保溫爐200的惰性氣體注入ロ 225相接。將儲氣室內的惰性氣體在鋁液澆鑄前充滿銅管310，選用比空氣重的惰性氣體注入銅管310，惰性氣體會一直保留在銅管310內，澆鑄時保護銅鋁複合界面，同時，也可以避免鋁液澆鑄到銅管310底部產生翻滾，而與空氣中的氧氣結合產生大量氧化鋁，影響銅鋁界面的複合強度。所述輸氣系統為自動控制，它連接氣體輸出管320和儲氣室，所述氣體輸出管320的中心與銅管傳輸機構300的銅管310中心相對應時，輸氣系統控制儲氣室氣壓通過氣體輸出管320向銅管310輸入惰性氣體。最好，所述輸氣系統還設有ー氣體容量檢測器如計時器或者重力感應器，將輸入銅管310的氣體量反饋至輸氣系統進而停止輸入惰性氣體。自動化程度高,節約人力成本,且不浪費原材料,降低材料成本。所述澆鑄系統為自動控制，它連接鋁液澆鑄管221和儲氣室，所述鋁液澆鑄管221的中心與銅管傳輸機構300的銅管310中心相對應時，澆鑄系統控制儲氣室氣壓通過鋁液澆鑄管221對銅管310澆鑄鋁液。最好，所述澆鑄系統還設有ー鋁液容量檢測器340如紅外測溫探頭、液面高度感應器或重力感應器，將注入銅管內的鋁液量反饋至澆鑄系統進而停止澆鑄。自動化程度高,節約人力成本,且不浪費原材料,降低材料成本。所述銅管傳輸機構300，用於傳輸銅管310，它設在鋁液澆鑄管221和氣體輸出管320之下。本實施例中，所述銅管傳輸機構300為自動控制的迴轉式，最好為圓柱式，且其上均勻布置有多個機械卡爪330。該銅管傳輸機構300旋轉ー個エ位，便將銅管310旋轉至氣體輸出管320和鋁液澆鑄管221下方，從而啟動輸氣系統和澆鑄系統。所述自動控制的冷卻裝置400，它裝設在鋁液澆鑄管221之下且它包括用於固定銅管310且相互配合的左、右固定架410、420和多個噴水管430，所述噴水管430裝接在左、右固定架410、420，所述左、右固定架410、420可分離地定位裝接在銅管310外周。當銅管310移動至鋁液澆鑄管221下方時，左、右固定架410、420夾緊銅管310，對銅管310進行定位，當銅管310內注滿鋁液時，左、右固定架410、420張開，釋放銅管310，銅管310在銅管傳輸機構300的作用下進行位移。最好，所述噴水管430上下間隔布置，且所述冷卻裝置還設一控制噴水管430間隔開啟與關閉的時間繼電器。隨著銅管310內鋁液面的升高，噴水管430自下而上逐漸打開，保證了冷卻效果。該銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝流程為
熔化爐100升溫至工作溫度，投入純鋁錠熔化，去除浮渣，溫度合格後放流，經過濾系統500過濾後進入保溫爐200，保溫爐200裝滿鋁液後，通過手動閥227將保溫爐200的進鋁ロ封好，通過電加熱器226升溫至鋳造溫度準備進行鋳造。將成型的銅管310，可以為方型、園形、橢園形或異形等定尺到澆注長度，將銅管310底部用鉗形夾頭夾扁使其底部密封，用人工或機械臂垂直卡固到銅管傳輸機構300上，當氣體輸出管320的中心與銅管傳輸機構300的銅管310中心相對應時，氣體輸出管320通過輸氣系統自動將惰性氣體注入銅管310內部，銅管傳輸機構300旋轉ー個エ位，銅管移動到保溫爐200的爐ロ 223下方並對中。此時，冷卻裝置400的左、右固定架410、420夾緊銅管310，對銅管310進行定位。定位後，澆鑄系統自動向保溫爐200注入惰性氣體，在氣壓作用下，保溫爐200內鋁液經鋁液澆鑄管221、爐ロ 223射出並注入銅管內且氣體噴嘴224對銅管310注入惰性氣體，進ー步避免鋁液在澆鑄時與空氣中的氧氣發生氧化從而影響銅鋁複合質量，同時，冷卻裝置400的噴水管430自下而上逐步開啟，高壓水噴射到銅管310表面，對銅管310進行強制冷卻，高溫鋁液在銅管310內快速結晶，實現銅鋁冶金複合。當銅管310上端的鋁液容量檢測器340檢測出鋁液到達銅管310上端時，澆鑄系統暫停，銅管傳輸機構300自動旋轉ー個エ位，新的一根銅管310移動到保溫爐200的爐ロ223下方，重複上述過程進行新的鋳造。上述過程持續反覆進行，直至將保溫爐200內鋁液全部鑄完。與此同時，熔化爐100已完成下ー爐鋁錠熔化，等待轉爐，從而可實現規模化工業生產。採用該銅鋁垂直澆注複合的生產エ藝設備生產的銅包鋁複合材料，不僅大大提高複合界面的強度，而且使其成為ー個整體，給後續的成型加工提供便利，可以象銅材ー樣進行進ー步的深加工，生產各種銅包鋁複合排等。以上所述，僅為本實用新型較佳實施例而已，故不能依此限定本實用新型實施的範圍，即依本實用新型專利範圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本實用新型涵蓋的範圍內。
權利要求1.一種銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝設備，其特徵在於它包括 一用於熔化鋁的熔化爐； ー用於淨化鋁液的過濾系統，它連接熔化爐； ー內充惰性氣體的保溫爐，它連接過濾系統，且它裝接有ー鋁液澆鑄管； 一用於供送惰性氣體的儲氣室，它裝接一能將惰性氣體注入底部密封之銅管內的氣體輸出管和ー連接保溫爐的氣體輸入管；及 一用於傳輸銅管的銅管傳輸機構，它設在鋁液澆鑄管和氣體輸出管之下。
2.根據權利要求I所述的ー種銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝設備，其特徵在於還包括一自動控制的輸氣系統，它連接氣體輸出管和儲氣室，所述氣體輸出管的中心與銅管傳輸機構的銅管中心相對應時，輸氣系統控制儲氣室氣壓通過氣體輸出管向銅管輸入惰性氣體。
3.根據權利要求2所述的ー種銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝設備，其特徵在於所述輸氣系統還設有ー氣體容量檢測器如計時器或者重力感應器，將輸入銅管的氣體量反饋至輸氣系統進而停止輸入惰性氣體。
4.根據權利要求3所述的ー種銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝設備，其特徵在於還包括一自動控制的澆鑄系統，它連接鋁液澆鑄管和儲氣室，所述鋁液澆鑄管的中心與銅管傳輸機構的銅管中心相對應時，澆鑄系統控制儲氣室氣壓通過鋁液澆鑄管對銅管澆鑄鋁液。
5.根據權利要求4所述的ー種銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝設備，其特徵在於所述澆鑄系統還設有ー鋁液容量檢測器如紅外測溫探頭、液面高度感應器或重力感應器，將注入銅管內的鋁液量反饋至澆鑄系統進而停止澆鑄。
6.根據權利要求I所述的ー種銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝設備，其特徵在於所述保溫爐還設有一具有爐ロ的爐頭，所述鋁液澆鑄管一端接通保溫爐爐底，另一端穿過該爐頭與爐ロ相對應；所述爐ロ周圍還設有氣體噴嘴，該氣體噴嘴連接儲氣室。
7.根據權利要求I所述的ー種銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝設備，其特徵在於還包括一自動控制的冷卻裝置，所述冷卻裝置裝設在鋁液澆鑄管之下且它包括用於固定銅管且相互配合的左、右固定架和多個噴水管，所述噴水管裝接在左、右固定架，所述左、右固定架可分離地定位裝接在銅管外周。
8.根據權利要求7所述的ー種銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝設備，其特徵在於所述噴水管上下間隔布置，所述冷卻裝置還包括一控制噴水管間隔開啟與關閉的時間繼電器。
9.根據權利要求I所述的ー種銅鋁垂直澆鑄複合的生產エ藝設備，其特徵在於所述銅管傳輸機構為自動控制的迴轉式，且其上均勻布置有多個機械卡爪。
專利摘要本實用新型公開了一種銅鋁垂直澆鑄複合的生產工藝設備，它包括一用於熔化鋁的熔化爐；一用於淨化鋁液的過濾系統，它連接熔化爐；一內充惰性氣體的保溫爐，它連接過濾系統，且它裝接有一鋁液澆鑄管；一用於供送惰性氣體的儲氣室，它裝接一能將惰性氣體注入底部密封之銅管內的氣體輸出管和一連接保溫爐的氣體輸入管；及一用於傳輸銅管的銅管傳輸機構，它設在鋁液澆鑄管和氣體輸出管之下。將儲氣室內的惰性氣體在鋁液澆鑄前充滿銅管，選用比空氣重的惰性氣體，注入銅管後會一直保留在銅管內，澆鑄時保護銅鋁複合界面，同時，也可以避免鋁液澆鑄到銅管底部產生翻滾，而與空氣中的氧氣結合產生大量氧化鋁，影響銅鋁界面的複合強度。
文檔編號B22D19/16GK202571251SQ20122005170
公開日2012年12月5日 申請日期2012年2月16日 優先權日2012年2月16日
發明者張秀玲, 江秀心, 張廷恩 申請人:張秀玲, 江秀心, 張廷恩