专利名称：一种铜铝垂直浇铸复合的生产工艺设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺设备。
背景技术：
据美国地质勘察司(USGS)提供的数据推测全球铜资源在大约30年内将被耗尽。中国是铜消费第一大国，也是ー个贫铜国家，铜资源供给形势十分严峻，铜包铝作为代替纯铜的导体材料，包括铜排，具有广阔的国内和国际市场，具有节约投资、节约资源的战略意义。铜包铝是在铝板上包复铜层的新型双金属复合导体材料，其特性介于铜铝之间， 结合了铜的优良导电性和铝的重量轻的优点。它是替代纯铜导体材料的首选材料，在开关柜应用中铜包铝排与纯铜排相比具有重量轻、成本低等明显的优点，且具有高导电性能。由此，这种材料在欧洲已经有了几十年的实际应用，国际大型公司如ABB、西门子等已将其作为ー种技术战略储备材料广泛应用井早已将其列入他们的产品标准规格书。关于铜铝复合材料的复合エ艺，目前国内外已经出现有双带轧压法、静液挤压法、电镀法、包覆焊接法等生产エ艺。其エ艺流程复杂，设备投资大，生产效率不高，成品率较低；且铜铝结合面复合强度不够高。所以，有必要提供一种短流程，高复合强度，高效稳定的铜包铝复合材料的制造エ艺和设备。
实用新型内容本实用新型提供了一种铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺设备，其克服了背景技术的所存在的不足。本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案是一种铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺设备，它包括一用于熔化铝的熔化炉；—用于净化铝液的过滤系统，它连接熔化炉；ー内充惰性气体的保温炉，它连接过滤系统，且它装接有ー铝液浇铸管；一用于供送惰性气体的储气室，它装接一能将惰性气体注入底部密封之铜管内的气体输出管和ー连接保温炉的气体输入管；及一用于传输铜管的铜管传输机构，它设在铝液浇铸管和气体输出管之下。一较佳实施例之中还包括一自动控制的输气系统，它连接气体输出管和储气室，所述气体输出管的中心与铜管传输机构的铜管中心相对应时，输气系统控制储气室气压通过气体输出管向铜管输入惰性气体。一较佳实施例之中所述输气系统还设有ー气体容量检测器如计时器或者重力感应器，将输入铜管的气体量反馈至输气系统进而停止输入惰性气体。一较佳实施例之中还包括一自动控制的浇铸系统，它连接铝液浇铸管和储气室，所述铝液浇铸管的中心与铜管传输机构的铜管中心相对应时，浇铸系统控制储气室气压通过铝液浇铸管对铜管浇铸铝液。[0014]一较佳实施例之中所述浇铸系统还设有ー铝液容量检测器如红外测温探头、液面高度感应器或重力感应器，将注入铜管内的铝液量反馈至浇铸系统进而停止浇铸。一较佳实施例之中所述保温炉还设有一具有炉ロ的炉头，所述铝液浇铸管一端接通保温炉炉底，另一端穿过该炉头与炉ロ相对应；所述炉ロ周围还设有气体喷嘴，该气体喷嘴连接储气室。一较佳实施例之中还包括一自动控制的冷却装置，所述冷却装置装设在铝液浇铸管之下且它包括用于固定铜管且相互配合的左、右固定架和多个喷水管，所述喷水管装接在左、右固定架，所述左、右固定架可分离地定位装接在铜管外周。一较佳实施例之中所述喷水管上下间隔布置，所述冷却装置还包括一控制喷水管间隔开启与关闭的时间继电器。一较佳实施例之中所述铜管传输机构为自动控制的回转式，且其上均匀布置有多个机械卡爪。 本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点I.设有储气室及气体输出管，将储气室内的惰性气体在铝液浇铸前充满铜管，选用比空气重的惰性气体注入铜管，惰性气体会一直保留在铜管内，浇铸时保护铜铝复合界面，同时，也可以避免铝液浇铸到铜管底部产生翻滚，而与空气中的氧气结合产生大量氧化铝，影响铜铝界面的复合强度。同时，过滤系统连接在熔化炉与保温炉之间，用于滤除熔化炉熔化过程中产生的杂质和异物，使得生产的铜包铝复合材料纯度更纯，质量更高，进而提高了铜铝双金属复合材料坯料生产的成品率。2.输气系统自动控制储气室气压通过气体输出管向铜管输入惰性气体，自动化程度高，节约人力成本。3.气体容量检测器用于定量向铜管内输入惰性气体，不浪费原材料，降低成本。4.浇铸系统自动控制储气室气压通过铝液浇铸管对铜管浇铸铝液，自动化程度高，节约人力成本。5.铝液容量检测器用于定量向铜管内浇铸铝液，不浪费原材料，降低成本。6.炉ロ周围还设有气体喷嘴，用于浇铸时对铜管注入惰性气体，进ー步避免铝液在浇铸时与空气中的氧气发生氧化从而影响铜铝复合质量。7.可移动的冷却装置设有多个喷水管，不仅在浇铸时能固定铜管，且冷却效果显著。8.喷水管上下间隔布置，且还设有时间继电器控制喷水管水路的出水，冷却效果更佳。9.铜管传输机构为自动控制的回转式，通过エ位的不断切換保障了连续铸造生产エ艺的实现。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进ー步说明。图I绘示了一较佳实施例的一种铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺设备的整体结构示意图。
具体实施方式
请查阅
图1，一种铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺设备的一较佳实施例，所述的ー种铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺设备，它包括一熔化炉100，ー过滤系统500，一保温炉200，ー储气室，一铜管传输机构300，若干铜管310，ー输气系统，ー浇铸系统，一冷却装置400。所述熔化炉100，它用于熔化铝。所述保温炉200，它接通熔化炉100，且其内充有惰性气体，它装接有ー铝液浇铸管221。所述熔化炉100与保温炉200之间还设ー过滤系统500，用于滤除熔化炉100熔化过程中产生的杂质和异物，该过滤系统500可采用板式过滤器或管式过滤器。最好，所述熔化炉100与过滤系统500之间还设有ー转注流槽110，过滤系统500和保温炉200之间还设有ー用来控制保温炉200内铝液的手动阀227。本实施例中，所述保温炉200采用高强度箱式炉体结构，包括ー上盖210和内衬有高性能不沾铝浇注料及保温材料的炉体220，上 盖210与炉体220之间通过密封材料230密封，该密封材料230可采用耐高温密封绳及氟橡胶。所述保温炉200的炉体220还设有一具有炉ロ 223且内置有电加热器的炉头222，炉头222与炉体220间采用强カ螺栓及耐高温石墨垫压紧密封，当炉ロ 223或炉头222内有铝渣及氧化物时，可将炉头222整体拆下更换。炉体220最低处还设有一铝液塞钎式放干ロ结构，其外部同样采用压盖式密封方式对放干ロ进行密封。通过上述措施，整个保温炉200是完全气密性密封的，可承受0. 3MPa以上的压力。所述炉ロ 223周围还设有气体喷嘴224，该气体喷嘴224连接储气室，该气体喷嘴224用于浇铸时对铜管310注入惰性气体，进一歩避免铝液在浇铸时与空气中的氧气发生氧化从而影响铜铝复合质量。所述铝液浇铸管221 —端接通保温炉200炉底，另一端穿过该炉头222与炉ロ 223相对应。且炉体220上还设有惰性气体注入ロ 225和电加热器226，该电加热器226可以为娃碳棒或电福射管，加热器的引线端同样采用密封措施处理。该硅碳棒加热器226用于加热保温炉内的铝液将铝液升温至鋳造温度并保持温度恒定。所述储气室，用于供送惰性气体，它装接一能将惰性气体注入底部密封之铜管310内的气体输出管320和ー连接保温炉200的气体输入管，该气体输入管与保温炉200的惰性气体注入ロ 225相接。将储气室内的惰性气体在铝液浇铸前充满铜管310，选用比空气重的惰性气体注入铜管310，惰性气体会一直保留在铜管310内，浇铸时保护铜铝复合界面，同时，也可以避免铝液浇铸到铜管310底部产生翻滚，而与空气中的氧气结合产生大量氧化铝，影响铜铝界面的复合强度。所述输气系统为自动控制，它连接气体输出管320和储气室，所述气体输出管320的中心与铜管传输机构300的铜管310中心相对应时，输气系统控制储气室气压通过气体输出管320向铜管310输入惰性气体。最好，所述输气系统还设有ー气体容量检测器如计时器或者重力感应器，将输入铜管310的气体量反馈至输气系统进而停止输入惰性气体。自动化程度高,节约人力成本,且不浪费原材料,降低材料成本。所述浇铸系统为自动控制，它连接铝液浇铸管221和储气室，所述铝液浇铸管221的中心与铜管传输机构300的铜管310中心相对应时，浇铸系统控制储气室气压通过铝液浇铸管221对铜管310浇铸铝液。最好，所述浇铸系统还设有ー铝液容量检测器340如红外测温探头、液面高度感应器或重力感应器，将注入铜管内的铝液量反馈至浇铸系统进而停止浇铸。自动化程度高,节约人力成本,且不浪费原材料,降低材料成本。所述铜管传输机构300，用于传输铜管310，它设在铝液浇铸管221和气体输出管320之下。本实施例中，所述铜管传输机构300为自动控制的回转式，最好为圆柱式，且其上均匀布置有多个机械卡爪330。该铜管传输机构300旋转ー个エ位，便将铜管310旋转至气体输出管320和铝液浇铸管221下方，从而启动输气系统和浇铸系统。所述自动控制的冷却装置400，它装设在铝液浇铸管221之下且它包括用于固定铜管310且相互配合的左、右固定架410、420和多个喷水管430，所述喷水管430装接在左、右固定架410、420，所述左、右固定架410、420可分离地定位装接在铜管310外周。当铜管310移动至铝液浇铸管221下方时，左、右固定架410、420夹紧铜管310，对铜管310进行定位，当铜管310内注满铝液时，左、右固定架410、420张开，释放铜管310，铜管310在铜管传输机构300的作用下进行位移。最好，所述喷水管430上下间隔布置，且所述冷却装置还设一控制喷水管430间隔开启与关闭的时间继电器。随着铜管310内铝液面的升高，喷水管430自下而上逐渐打开，保证了冷却效果。该铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺流程为
熔化炉100升温至工作温度，投入纯铝锭熔化，去除浮渣，温度合格后放流，经过滤系统500过滤后进入保温炉200，保温炉200装满铝液后，通过手动阀227将保温炉200的进铝ロ封好，通过电加热器226升温至鋳造温度准备进行鋳造。将成型的铜管310，可以为方型、园形、椭园形或异形等定尺到浇注长度，将铜管310底部用钳形夹头夹扁使其底部密封，用人工或机械臂垂直卡固到铜管传输机构300上，当气体输出管320的中心与铜管传输机构300的铜管310中心相对应时，气体输出管320通过输气系统自动将惰性气体注入铜管310内部，铜管传输机构300旋转ー个エ位，铜管移动到保温炉200的炉ロ 223下方并对中。此时，冷却装置400的左、右固定架410、420夹紧铜管310，对铜管310进行定位。定位后，浇铸系统自动向保温炉200注入惰性气体，在气压作用下，保温炉200内铝液经铝液浇铸管221、炉ロ 223射出并注入铜管内且气体喷嘴224对铜管310注入惰性气体，进ー步避免铝液在浇铸时与空气中的氧气发生氧化从而影响铜铝复合质量，同时，冷却装置400的喷水管430自下而上逐步开启，高压水喷射到铜管310表面，对铜管310进行强制冷却，高温铝液在铜管310内快速结晶，实现铜铝冶金复合。当铜管310上端的铝液容量检测器340检测出铝液到达铜管310上端时，浇铸系统暂停，铜管传输机构300自动旋转ー个エ位，新的一根铜管310移动到保温炉200的炉ロ223下方，重复上述过程进行新的鋳造。上述过程持续反复进行，直至将保温炉200内铝液全部铸完。与此同时，熔化炉100已完成下ー炉铝锭熔化，等待转炉，从而可实现规模化工业生产。采用该铜铝垂直浇注复合的生产エ艺设备生产的铜包铝复合材料，不仅大大提高复合界面的強度，而且使其成为ー个整体，给后续的成型加工提供便利，可以象铜材ー样进行进ー步的深加工，生产各种铜包铝复合排等。以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。
权利要求1.一种铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺设备，其特征在于它包括 一用于熔化铝的熔化炉； ー用于净化铝液的过滤系统，它连接熔化炉； ー内充惰性气体的保温炉，它连接过滤系统，且它装接有ー铝液浇铸管； 一用于供送惰性气体的储气室，它装接一能将惰性气体注入底部密封之铜管内的气体输出管和ー连接保温炉的气体输入管；及 一用于传输铜管的铜管传输机构，它设在铝液浇铸管和气体输出管之下。
2.根据权利要求I所述的ー种铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺设备，其特征在于还包括一自动控制的输气系统，它连接气体输出管和储气室，所述气体输出管的中心与铜管传输机构的铜管中心相对应时，输气系统控制储气室气压通过气体输出管向铜管输入惰性气体。
3.根据权利要求2所述的ー种铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺设备，其特征在于所述输气系统还设有ー气体容量检测器如计时器或者重力感应器，将输入铜管的气体量反馈至输气系统进而停止输入惰性气体。
4.根据权利要求3所述的ー种铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺设备，其特征在于还包括一自动控制的浇铸系统，它连接铝液浇铸管和储气室，所述铝液浇铸管的中心与铜管传输机构的铜管中心相对应时，浇铸系统控制储气室气压通过铝液浇铸管对铜管浇铸铝液。
5.根据权利要求4所述的ー种铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺设备，其特征在于所述浇铸系统还设有ー铝液容量检测器如红外测温探头、液面高度感应器或重力感应器，将注入铜管内的铝液量反馈至浇铸系统进而停止浇铸。
6.根据权利要求I所述的ー种铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺设备，其特征在于所述保温炉还设有一具有炉ロ的炉头，所述铝液浇铸管一端接通保温炉炉底，另一端穿过该炉头与炉ロ相对应；所述炉ロ周围还设有气体喷嘴，该气体喷嘴连接储气室。
7.根据权利要求I所述的ー种铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺设备，其特征在于还包括一自动控制的冷却装置，所述冷却装置装设在铝液浇铸管之下且它包括用于固定铜管且相互配合的左、右固定架和多个喷水管，所述喷水管装接在左、右固定架，所述左、右固定架可分离地定位装接在铜管外周。
8.根据权利要求7所述的ー种铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺设备，其特征在于所述喷水管上下间隔布置，所述冷却装置还包括一控制喷水管间隔开启与关闭的时间继电器。
9.根据权利要求I所述的ー种铜铝垂直浇铸复合的生产エ艺设备，其特征在于所述铜管传输机构为自动控制的回转式，且其上均匀布置有多个机械卡爪。
专利摘要本实用新型公开了一种铜铝垂直浇铸复合的生产工艺设备，它包括一用于熔化铝的熔化炉；一用于净化铝液的过滤系统，它连接熔化炉；一内充惰性气体的保温炉，它连接过滤系统，且它装接有一铝液浇铸管；一用于供送惰性气体的储气室，它装接一能将惰性气体注入底部密封之铜管内的气体输出管和一连接保温炉的气体输入管；及一用于传输铜管的铜管传输机构，它设在铝液浇铸管和气体输出管之下。将储气室内的惰性气体在铝液浇铸前充满铜管，选用比空气重的惰性气体，注入铜管后会一直保留在铜管内，浇铸时保护铜铝复合界面，同时，也可以避免铝液浇铸到铜管底部产生翻滚，而与空气中的氧气结合产生大量氧化铝，影响铜铝界面的复合强度。
文档编号B22D19/16GK202571251SQ20122005170
公开日2012年12月5日 申请日期2012年2月16日 优先权日2012年2月16日
发明者张秀玲, 江秀心, 张廷恩 申请人:张秀玲, 江秀心, 张廷恩