专利名称：生产铜钢复合材料的等温熔接法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铜钢复合材料的生产方法，具体地说，是一种生产铜钢复合材料的等温熔接法。
铜钢复合材料是一种新型材料，它是将铜、钢两种金属复合在一起，让它们发挥各自特性的材料。目前，国内外生产铜钢复合材料的方法主要有铸铜法，它将铜水浇注入石墨锭模与钢芯棒之间预留的间隙内，制成铜包钢料坯，再经热轧拉丝成棒材(线)材，这种方法的钢芯棒需经酸洗、镀铜及高频预热，其工艺复杂，且污染环境；再者，因铜水下流过程中被锭模和钢芯棒吸热、温度降低快，铜水在构件底部不能有效包覆钢芯棒，从而严重影响其成材率；三者，这种方法铜钢之间未形成冶金结合，其复合质量不高。
近期，国外也有厂家采用热浸涂法生产铜钢复合材料的，它是将钢条经表面处理，由下而上穿过铜水，严格控制铜水温度、钢条温度和钢条提升速度，让铜凝固在钢条上，再经热轧，拉丝成线材，这种方法的难度在于铜水温度、钢条温度和钢条提升速度的配合，这要求自控程度高，因而设备昂贵，而且复合厚铜层产品，还需进行二次热浸涂，从而进一步提高了成本。
本发明的目的在于提供一种复合质量高，工艺简单，成材率高的生产铜钢复合材料的等温熔接法。
本发明是这样实现的一种生产铜钢复合材料的等温熔接法，其特征在于首先将保护剂加入复合坯件的钢芯棒与外壁的间隙中，然后将电解铜块加入复合坯件的料斗内；将加料后的复合坯件放入已升温的井式电炉内，并加热至1130℃-1150℃，待电解铜全部熔化后，井式电炉从底部开始逐段断电，使复合坯件从底向上顺序冷却至1050℃以下出炉空冷。
本发明所采用的保护剂为盐类或硼酸，如氯化钠、氯化钾、氯化钡。
本发明所采用的复合坯件是由内设钢芯棒的外壁，外壁上方固接的料斗构成。
为了保证钢芯棒与外壁之间的间隙均匀，外壁与钢芯棒顶端之间焊接有定位筋；为了便于将复合坯件放入井式电炉内，在钢芯棒顶端焊接有吊杆。
本发明将加料后的复合坯件吊入已升温的井式电炉内加热，在加热过程中，保护剂首先熔化而起保护作用；钢芯棒表面氧化铁熔化后上浮至液面；电解铜熔化后下沉将熔化的保护剂挤出间隙进入料斗；这样铜液与同等温度的钢芯棒表面接触，因接触时间相对较长，有充分条件使铜和铁之间发生固溶反应，形成固溶层。
本发明所采用复合坯件的料斗内的保护剂和铜料回收后可继续使用，其回收可以就在井式电炉内进行，不需另添设备。
本发明具有以下优点1、本发明的复合设备费用极低，生产场地小，建设期短；2、本发明的钢芯棒勿需酸洗镀铜，其复合工艺易于操作；3、本发明的铜液与同等温度的钢芯棒表面接触，接触时间相对较长，使铜和钢之间发生固溶反应，故复合材料的铜钢界面为冶金结合，其复合质量好，成材率高；4、同一复合设备，可以生产圆、方、扁、管复合坯，配合相应的轧制拉丝设备，可以生产铜钢复合圆、方、扁、管、线材。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明
图1、本发明所采用的复合坯件的结构示意图；图2、本发明制得的铜钢复合材料低倍金相照片；图3、本发明制得的铜钢复合材料高倍金相照片；图4、本发明制得的铜钢复合材料高倍钢腐蚀金相照片。
实施例1一、准备制作复合坯件，参见图1可知复合坯件是由内设钢芯棒1的外壁2，外壁2上方固接的料斗3，钢芯棒1顶端的吊杆4，外壁2与钢芯棒1顶端焊接的定位筋5构成。
二、加热、熔化、冷却首先将固态粒状氯化钠加入复合坯件间隙中，料斗内再辅加少量，以保证氯化钠熔化后能淹没钢芯棒，然后将电解铜块加入料斗内。将加料后的复合坯件吊入已升温的井式电炉内，加热至1150℃，在加热过程中，氯化钠首先熔化而起保护作用；钢芯棒表面氧化铁熔化后上浮至液面；电解铜熔化后下沉将熔化的保护剂挤出间隙进入料斗；这样铜液与同等温度的钢芯棒表面接触，因接触时间相对较长，有充分条件使铜和铁之间发生固溶反应，形成固溶层。待电解铜全部熔化后，井式电炉从底部开始逐段断电，使复合坯件从底向上顺序冷却至1050℃以下出炉空冷。
三、剥去外壁将复合好的料坯，锯下料斗，再经机械方法剥去复合坯件的外壁，热轧得产品。
这种复合材料再经冷拉可制成线材。
参见图2-4从上述方法制得的铜钢复合材料的低倍、高倍和高倍钢腐蚀金相照片可以看出，铜钢界面很干净，没有夹杂、气孔、裂纹等缺陷，铜已渗入到钢的界面内，形成冶金结合。
实施例2本例与实施例1不同的是采用的保护剂是氯化钡，复合坯件放入井式电炉内升温至1130℃。
实施例3本例与实施例1不同的是料斗内不加入电解铜块，而是当复合坯件及保护剂硼酸加热到铜熔解温度以上时，将铜水浇注入复合坯件的钢芯棒与外壁的间隙中。
权利要求
1.一种生产铜钢复合材料的等温熔接法，其特征在于首先将保护剂加入复合坯件的钢芯棒与外壁的间隙中，然后将电解铜块加入复合坯件的料斗内；将加料后的复合坯件放入已升温的井式电炉内，并加热至1130℃-1150℃，待电解铜全部熔化后，井式电炉从底部开始逐段断电，使复合坯件从底向上顺序冷却至1050℃以下出炉空冷。
2.如权利要求1所述的生产铜钢复合材料的等温熔接法，其特征在于所述保护剂为硼酸或盐类。
3.如权利要求2所述的生产铜钢复合材料的等到温熔接法，其特征在于所述盐类或是氯化钠，或是氯化钾，或是氯化钡。
4.如权利要求1所述的生产铜钢复合材料的等温熔接法，其特征在于所述复合坯件是由内设钢芯棒(1)的外壁(2)，外壁(2)上方固接的料斗(3)构成。
5.如权利要求1、4所述的生产铜钢复合材料的等温熔接法，其特征在于所述复合坯件的外壁(2)与钢芯棒(1)顶端之间焊接有定位筋(5)；在钢芯棒(1)顶端焊接有吊杆(4)。
全文摘要
本发明涉及一种生产铜钢复合材料的等温熔接法。首先将保护剂加入设有钢芯棒的复合坯件的钢芯棒与外壁的间隙中,然后将电解铜加入复合坯件的料斗内;将加料后的复合坯件放入已升温的井式电炉内,加热至1130℃－1150℃,待电解铜全部熔化后,井式电炉从底部开始逐段断电,使复合坯件从底向上顺序冷却至1050℃以下出炉空冷。本发明生产工艺简单,成材率高,产品的复合质量高。
文档编号B22D19/16GK1364673SQ01107029
公开日2002年8月21日 申请日期2001年1月10日 优先权日2001年1月10日
发明者何桂馥, 何澍 申请人:何桂馥