銅包鋁排連續冶金複合的生產設備的製作方法

2023-09-19 20:25:20 1

專利名稱：銅包鋁排連續冶金複合的生產設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及銅包鋁排的生產設備，尤其涉及銅包鋁排連續冶金複合的生產設備。
背景技術：
銅包鋁是指以鋁為基材，四周無縫包裹著一層銅，銅鋁之間實現冶金結合的複合 導體材料，製造銅包鋁排複合材料，是替代純銅排和純鋁排的最佳產品。因母排使用時按長 度計算，單位重量的銅包鋁排比相同面積的銅排長2. 45倍，銅包鋁排的銅體積比為15%， 如銅密度為8. 89g/cm3，鋁密度為2. 73g/cm3，則銅包鋁排中銅的質量約佔33% ，這說明了等 截面的導體， 一噸銅包鋁排可節約1. 12噸銅材，實現了以鋁節銅，是經濟效益巨大的節能
A 口 廣PR o 我國每年電力用傳輸導體的用銅量佔銅總需求量的70%，其中銅母線約佔有導體 用量的10%。據統計，2006年我國導體用銅約為354萬噸，依此推算，銅母線用銅量約為 24. 78萬噸。據了解，目前建築領域有一種趨勢，630A以上供電電流導體，必須用母線槽，由 此可預測銅包鋁排的市場潛力巨大。 現有有銅包鋁排生產工藝存在著許多的問題，包括 由於矩形排在拉拔擠壓中四周收縮不均，固相結合較差，影響了力學性能； 銅層覆蓋也不均勻，影響了電導率； 成材率低，生產效率低，成本高等。 大規格銅包鋁排的生產技術目前正處於工藝研究中。 而現有的生產設備，無疑也存在著許多問題 —方面，現有軋機多為二輥軋機，軋型鋼時需要設計一定的孔型，就是帶孔型軋 制；同時二輥軋制肯定要有一定的輥縫； 萬能軋機有四輥的，但很少四輥都有驅動裝置，既使有四輥驅動，也是有輥縫的。 而輥縫的存在，勢必造成軋制力不均勻，軋件帶耳子，從而造成銅鋁結合不均勻，影響產品 質量，無疑也帶來成本的浪費。 另一方面，現有生產設備不能實現連續生產，從而帶來了成材率低，生產效率低， 成本提高等一系列的問題。

實用新型內容鑑於現有技術所存在的上述問題，本實用新型旨在公開一種銅包鋁排連續冶金復 合的生產設備，其結構簡單，投資省，尤其是實現了連續封閉式軋制和連續擠壓，保證了銅 皮厚度的均勻性，生產效率和成材率大大提高，解決了現有的銅包鋁排生產中存在的各種 難題。 本實用新型的技術解決方案是這樣實現的 —種銅包鋁排連續冶金複合的生產設備，包括坯料預處理裝置、惰性氣體保護下的連續包覆設備和焊接設備、連軋設備和熱處理設備，彼此之間通過夾送輥和導衛裝置連 接；所述的連軋設備中的每臺軋機包括上下兩個相互平行的平輥、左右兩個相互平行的立 輥、機架和機座；所述四個軋輥軸的中心線在同一垂直面內；相鄰軋機通過導衛裝置連接； 其特徵在於 所述機架包括左右兩片，通過拉杆和螺栓連接成一體，再螺栓固定於機座上；所述 左右兩個立輥通過軸承座分別固定於左片機架和右片機架上，並沿其對應的滑板滑動以調 整左右間距再通過螺栓緊固；所述上下兩個平輥通過軸承座支撐於左右兩片機架上，並沿 其對應的滑板滑動以調整上下間距再通過螺栓緊固； 每臺軋機分別由交流變頻電機驅動，自動變頻調速，電機通過減速機帶動傳導箱 的兩個輸出端，再分別通過萬向聯軸節連接兩個平輥輸入端，並通過傘齒輪帶動所述立輥 同轉速旋轉；所述傘齒輪分別由螺栓固定於所述下平輥和立輥上；所述四個軋輥的直徑相 等，平輥和立輥的接觸面成45° ;由四個軋輥的輥環所圍成的孔型是封閉的，所述輥環分別 與其對應的輥軸過渡配合，側面以螺絲固定。 在控制中，本實用新型採用了交流變頻電機自動控制，實現了全線自動變頻自動 控制，保證了全線的同步，如在連軋過程中，由變頻器集中調速，保證孔型面積F和軋件通 過速度V的乘積FV為一個常數。 所述連續包覆設備和焊接設備外罩密封罩，所述密封罩內充有惰性氣體。 所述連軋設備包括4-7臺軋機。 與現有技術相比，本實用新型所公開的銅包鋁排連續冶金複合的生產設備，具有 顯著的技術效果 (1)解決了異步軋制的弊端，實現了連續化，自動化生產，極大地提高了生產效率 和成材率，降低了生產的製造成本； (2)每臺軋機實現了四輥同步驅動，輥速相同，即純滾動封閉式軋制，相應的連軋 設備實現了連續封閉式軋制，即連續均勻擠壓，保證了軋制力的均勻，從而保證了銅皮厚度 的均勻性，進而保證了銅包鋁排的質量； (3)七臺軋機只有輥環不同，其餘完全相同，互換性強；而且，由於機架的兩片式 分體設計，保證了更換軋機時不需要截斷銅包鋁排即可實現軋機的裝卸，從而在提高了生 產效率的同時，保證了成材率； (4)適用性強，只要更換軋輥的輥環即可生產出不同規格的產品；而輥環的更換 也十分便捷； (5)設備重量輕，全線設備總重在150T左右，而且結構簡單，投資省，部件通用性 好，互換性強，既適用於大批量生產，又適應小批量，多規格生產，特別是大規格銅包鋁排的 生產，其效益相當可觀。
圖la是本實用新型的具體實施例的整體結構示意圖的左半部； 圖lb是本實用新型的具體實施例的整體結構示意圖的右半部； 圖2是一臺軋機的結構示意圖； 圖3是圖2的右視圖。
具體實施方式
[0034] 現結合附圖，對本實用新型作進一步的具體介紹。 —種銅包鋁排連續冶金複合的生產設備，如圖la和圖lb所示，包括坯料預處理裝 置、連續包覆設備、焊接設備、連軋設備和熱處理設備，彼此之間通過夾送輥和導衛裝置連 接； 所述的預處理裝置包括坯料矯直裝置，銅皮清洗裝置，打毛裝置，銑削加工裝置； 所述的連續包覆設備和焊接設備有充滿惰性氣體的密封罩保護，並包括7對不同 角度的平輥包覆輥型和7對不同角度的立輥包覆輥型和最後用於壓平銅皮的0°平輥，所 述平輥包覆輥型的角度依次為O。 ，15° ，30° ，45° ，60° ，75° ，90° ，所述立輥包覆輥型 的角度依次為0。 ，15° ，30° ，45° ，60° ，75° ，90° ; 所述的連軋設備包括4-7臺軋機，其中每臺軋機，如圖2、圖3所示，包括相互平行 的上平輥1和下平輥3、相互平行的左立輥2和右立輥4、機架和機座；所述四個軋輥軸1、 2、3和4的中心線在同一垂直面內；相鄰軋機通過導衛裝置連接； 所述機架包括左右兩片51和52，通過四根①16拉杆7連接並以螺栓固定連接成 一體，再以12個螺栓固定於機座上；所述左右兩個立輥2和4通過軸承座分別固定於左片 機架51和右片機架52上，並沿其對應的滑板滑動以調整左右間距再通過螺栓緊固；所述上 下兩個平輥1和3通過軸承座支撐於左右兩片機架上，並沿其對應的滑板滑動以調整上下 間距再通過螺栓緊固；由此，上下兩軸間距和左右兩軸間距均可調整。 每臺軋機分別由交流變頻電機驅動，自動變頻調速，電機通過減速箱帶動傳導箱 的兩個輸出端分別通過萬向聯軸節連接兩個平輥1、3輸入端，並通過傘齒輪8帶動所述立 輥2、4同轉速旋轉；所述傘齒輪8分別通過螺栓固定於所述下平輥3和立輥2、4上；所述 四個軋輥的直徑相等，平輥和立輥的接觸面成45。；由此，四根軸以同一動力驅動，轉速相 同。由四個軋輥的輥環11、21、31、41分別與其對應的輥軸過渡配合，側面以6個螺絲固定， 所述四個輥環所圍成的孔型6是封閉的，沒有輥縫，四個輥側面接觸部分，線速度相同，屬 純滾動，從而實現了純擠壓過程， 一方面使得軋件不會出現耳子，另一方面保證了軋制力均 勻，銅與鋁的結合均勻，複合質量顯著提高。根據不同規格尺寸要求，可以更換輥環，而其它 結構不動。 每臺軋機的電機、減速機、傳導箱、萬向聯軸節都是一樣的，軋機的結構也都是一 樣的，唯一不同之處即在於輥環11、21、31、41的形狀和尺寸，並且整個軋機的易損件就是 輥環( 一般只有十多公斤重)，因為是連續軋制，並且內孔一致，軋機具有互換性，則排在後 面的軋機輥環磨損超出允許範圍，則可經修磨後，將其換至前一臺軋機的位置，依次類推， 則只換一件即可，拆換十分方便；而且由於機架的兩片組合式設計，保證了在更換軋機時， 無需截斷銅包鋁排，只要把四個拉杆卸下，地腳螺栓卸下，軋機即可抽出；安裝新軋機時，將 兩片機架51、51分別自兩邊定位後，通過四個拉杆7和螺栓將其連成一體後，再用地腳螺栓 將其把在機座上即可。上述更換的方式，大大縮短了更換軋機的時間，降低消耗，大大提高 了生產效率和成材率。 所述軋機的軋制力在15T左右，選用電機為18. 5KW。 根據加工規格的不同要求，以四臺軋機連軋為例，第一、二、三臺軋機均壓6mm，無
間隙純擠壓，第四臺軋機進行整形，可加工生產112mm*12. 5mm規格的銅包鋁排。 以六臺連軋為例，前五臺軋機連接實現無間隙純擠壓，第六臺軋機進行整形，獲得
5100mm*10mm規格的銅包鋁排。 根據不同用戶的不同需求，銅包鋁的截面形狀，可以是矩形配以圓角過渡，也可以 類似跑道的形狀即兩個等長並且相互平行的邊在兩端以對稱外凸的圓弧或半圓連接所形 成的曲邊矩形，還可以根據用戶的特殊需求生產異形銅包鋁排。 以小規格的鋁排坯料(60*8毫米以下)為例，使用盤巻，在第一盤巻l使用完之
前，盤巻2首端與盤巻1末端焊接或採用擠壓式對接在一起，所需時間為3-4min，此時全線
的運行速度減速至l-2m/min，待焊接完成後，全線的運行速度恢復到8-9m/min。 銅帶的對接方式，與鋁排對接方式相同，在銅帶的盤巻1放完之前，銅盤巻2首端
與銅盤巻1末端對接採用氬弧焊或擠壓式對接，全線運行的中心線在1. 2m高度，銅皮標高，
在運行中心線之下。銅皮的中心線與鋁排的中心線在一個垂直平面內。 在夾送輥1的作用，坯料開巻和送入校直機，校直機擔負校直鋁排作用，銑屑機負
責將鋁排表層的氧化層(A1203)銑掉(銑掉O. lmm)，此時開始氬氣保護，一直到焊接機，這
一段是密閉的。 在平包覆前端，鋁排和銅皮同時進入包覆機，銅帶在下，鋁排在上，包覆機的包覆 輥控制鋁排和銅帶的相對位置，只有這樣才能保證焊機和焊咀在銅帶對縫的中間。首先通 過帶槽形的0。輥將鋁排壓實，不能竄動，然後依次通過15° ，30° ，45° ，60° ，75° ，90° 的平輥包覆輥型，將銅皮的兩邊，按著鋁排兩邊的圓角半徑，壓制90。；進而，再依次通過 0° ，15° ，30° ，45° ，60° ，75° ，90°的立輥包覆輥型，並繼續經由一個0°的平輥將銅皮 兩邊進一步壓平，最後形成鋁排四周包覆銅皮，中間只有一條縫隙，進入焊接機，進行焊接， 焊接完成後，通過夾送輥送入軋機l，軋機1將包覆焊接後的銅包鋁排壓實並將內部的空氣 排出，達到物理結合，軋機2與軋機3，上下、左右各壓下6毫米，溫度上升至350-40(TC，再 經過後四臺軋機連續軋制，溫度上升至45(TC左右，但是時間短，還來不及分子擴散，所以後 部設加熱段(高頻加熱)，保溫段進行擴散熱處理。最後成巻慢速冷卻。 連續冶金複合工藝中由四至七臺軋機組成，全是由交流變頻電機驅動，由變頻器 集中調整，使孔型的面積(F)和軋件通過速度(V)的乘積等於常數(FV =常數)，從而實現 了連續、自動軋制，並且使冷軋變成了熱軋，相對於第一臺軋機，從第二臺軋機開始就是熱 軋制(第一架軋機軋制時使軋件溫度升高100-20(TC，後續的軋機，同理)，這也就省去了加 熱的過程，工藝更簡單，也節省了能源，因為熱軋容易結合。 整個生產線由電控箱集中控制同步運行，連軋過程中，每臺軋機分別由交流變頻 電機驅動，自動變頻調速，保證孔型面積F和軋件通過速度V的乘積FV為一個常數。 大規格的鋁排坯料(60*8以上)，不能成巻而是採用直條坯料(每根6-8m長)，因 為場地長68米，事先將坯料8-10根焊接在一起，軋完後，下一根仍然焊接連接，與小規格工 藝相同；不同的是，擴散熱處理後不能成巻，用剪切機剪斷，定尺處理在臺架上進行，這些定 尺後的銅包鋁排運到專用的熱處理爐進行擴散熱處理。 用這種工藝生產的銅包鋁排，複合的質量好，固相結合均勻，配合探傷儀的在線檢 測，結合率可以達到100%。所用的鋁排是擠壓生產的，密度在2. 71-2. 72之間，一般鋁排密 度為2. 703，質地緻密，一般的銅包鋁密度為3. 04-3.91，用這種工藝生產的銅包鋁排的密 度可達到4. 00-4. 2，如果改變銅層密度，強度，電導率均有提高，根據試驗，銅的比重提高2 個百分點，強度就能提高3. 5-4MPa。所心本產品完全可以用在高壓電的部件上。
6[0054] 為防氧化防腐蝕考慮，所述銅包鋁排進行表面鍍鋅處理。 所述銅包鋁排彎曲效果好，彎曲時在彎曲處銅和鋁不會分離。 以焊機的焊接速度為10m/min為例，作業率88% ，成品率達到96% ，單班作業情況 下，年產量9313T，銅包鋁排售價為5. 5萬元/T，則年產值達到5. 1億元，總成本2. 5億元， 稅後淨利潤為1. 5億元。 以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護範圍並不 局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型披露的技術範圍內，根據本實用 新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護範 圍之內。
權利要求一種銅包鋁排連續冶金複合的生產設備，包括坯料預處理裝置、惰性氣體保護下的連續包覆設備和焊接設備、連軋設備和熱處理設備，彼此之間通過夾送輥和導衛裝置連接；所述的連軋設備中的每臺軋機包括上下兩個相互平行的平輥、左右兩個相互平行的立輥、機架和機座；所述四個軋輥軸的中心線在同一垂直面內；相鄰軋機通過導衛裝置連接；其特徵在於所述機架包括左右兩片，通過拉杆和螺栓連接成一體，再螺栓固定於機座上；所述左右兩個立輥通過軸承座分別固定於左片機架和右片機架上，並沿其對應的滑板滑動以調整左右間距再通過螺栓緊固；所述上下兩個平輥通過軸承座支撐於左右兩片機架上，並沿其對應的滑板滑動以調整上下間距再通過螺栓緊固；每臺軋機分別由交流變頻電機驅動，自動變頻調速，電機通過減速機帶動傳導箱的兩個輸出端分別通過萬向聯軸節連接兩個平輥輸入端，並通過傘齒輪帶動所述立輥同轉速旋轉；所述傘齒輪分別通過螺栓固定於所述下平輥和立輥上；所述四個軋輥的直徑相等，平輥和立輥的接觸面成45°；由四個軋輥的輥環所圍成的孔型是封閉的，所述輥環分別與其對應的輥軸過渡配合，側面以螺絲固定。
2. 根據權利要求1所述的銅包鋁排連續冶金複合的生產設備，其特徵在於所述連軋設 備包括4-7臺軋機。
專利摘要本實用新型涉及一種銅包鋁排連續冶金複合的生產設備，連續包覆設備和焊接設備、連軋設備和熱處理設備；連軋設備中的每臺軋機包括兩個平輥，兩個立輥，其特徵在於軋機機架包括左右兩片，通過拉杆和螺栓連接成一體，再螺栓固定於機座上；所述左右兩個立輥通過軸承座分別固定於左片機架和右片機架上，下平輥和兩立輥通過傘齒輪實現傳動，以同一動力驅動，平輥和立輥的接觸面成45°，由四個輥環所構成的孔型封閉，四個輥側面接觸部分，線速度相同，屬純滾動，實現了純擠壓過程。根據不同規格要求，更換輥環，而其它結構不動。本實用新型實現了連續化，自動化生產，極大提高了生產效率和成材率，降低了生產的製造成本；並且保證了銅包鋁排質量，適用廣泛。
文檔編號H01B13/00GK201549271SQ20092001586
公開日2010年8月11日 申請日期2009年7月24日 優先權日2009年7月24日
發明者劉元和, 謝洪善 申請人:謝洪善;劉元和