一种铜包铝复合材料高效连铸成形设备及工艺的制作方法

本发明属连铸技术领域，特别是提供了一种铜包铝复合材料多流高效率连铸成形设备与工艺，适用于包覆层金属熔点高于芯材金属熔点的复合材料的连铸成形。

背景技术：

铜包铝复合材料是近年来发展起来的一种新型层状复合材料，是一类高性能的复合导体。它由铝芯和铜包覆层组成，兼有铜的导电性能优异、耐腐蚀性能好以及铝的成本低、重量轻等优点，主要体现在：重量比铜导体轻；电导率比铝导体高，而用作某些特殊用途的导体，如高频导线和用于传输大电流的导电排，由于其趋肤效应，其导电性能与纯铜接近甚至几乎与纯铜相同；抗拉强度比铝高，焊接性能与纯铜相近；通过控制加工工艺可以获得比较好的综合力学性能和稳定性。

已经公开报道的铜包铝复合材料的制备工艺主要有以下几种：

第一种方法是包覆焊接法。该方法为美国开发的铜包铝复合线材加工方法，是目前国内外大多数生产铜包铝线材厂家所采用的生产工艺，其工艺流程为：铝芯线经过矫直装置矫直后，用刷洗机清除表面的氧化物，铜带表面的油脂和氧化物被清洗机和刷洗机清除，然后两者同步进入由情性气体保护的包覆区。铜带在多对滚轮的孔型作用下沿纵向逐渐卷起形成圆管状，将铝芯线包覆。然后进入焊接区用氩弧焊将铜包覆层纵缝连续焊接起来，形成铜包铝线坯。经去毛刺处理后 对线坯进行多道次拉拔，以获得所需直径的铜包铝线，并通过热处理以改善界面结合状态，赋予所需的力学性能。尽管包覆焊接法是目前国内最成熟、最稳定的铜包铝线生产方法，但其主要的不足是，由于采用氩弧焊接铜包覆层，焊接前铝芯线表面及铜带表面在加工过程中的二次污染、铜层的焊接强度、焊接时高温对铝芯线熔化的影响及焊接后线材表面焊缝的清理、焊接处铜层厚度的均匀性、铜铝层之间材料的结合强度等，不可避免地影响了铜包铝线的质量，尤其是对于超细丝的制备，构成尚难以克服的技术难题。

第二种方法是轧制压接法。该方法为美国开发的铜包铝复合线材加工方法，其工艺过程为：铝芯线在铜带包覆前先矫直并在旋转式钢丝刷装置内消除表面氧化物，然后进入高频感应加热器中加热，炉内以氨气为保护气体，以防氧化；两条铜带分别用钢丝刷刷去表面的氧化层，通过两个接触轮进行接触加热，随后与铝芯线—起进入氨气保护炉中加热，在炉中可进一步消除铜带及铝芯线表面的氧化物；加热了的铜带和铝芯线进入轧辊压合机后被压合在一起。压合后的线坯再进入通有氨气的冷却管，以除去铜层表面的氧化物，使之光亮。然后经切毛边装置切除线坯两边的压合毛边，然后进行拉拔加工。该方法设备投资较大，复合工艺繁杂，需要预先制备铜薄带和铝线，显著增加了生产成本。

第三种方法是静液挤压法。静液挤压法加工铜包铝复合线材的基本思路是，以大直径紫铜管坯和纯铝棒坯套装成复合挤压坯料(需对头部和尾部进行密封处理)，经静液挤压一次成线坯，通过大等静水压力和大加工变形作用，实现铜、铝间的冶金结合。静液挤压法的挤压筒内的粘性介质显著降低了坯料和挤压筒与模具之间的摩擦力，因而可大大改善金属流动的均匀性。但静液挤压法存在的主要问题是：(1)成形非圆形截面的双金属包复材料时需将包覆层金属和芯材金 属预加工为尺寸与模具精确配合的管材和棒材，并要对两者进行一系列表面处理，以保证复合前的“清洁”界面，工艺流程较长(见：胡捷，机械加工与自动化，2001，9：27-28)；(2)静液挤压工艺的设备复杂、设备投资大；(3)静液挤压法难以实现连续生产，非生产性间隙时间长，生产效率低。

第四种方法是先将铝液浇注到异型铜管中制备铜铝异型复合铸坯，然后经轧制、拉拔成形矩形断面的铜包铝母排(见：张坚华等.铜铝复合汇流排的铸锭、拉伸成型工艺及设备.中国专利：ZL200710177267.8)，这种方法主要缺点在于：(1)铜铝复合前需预先成形异型铜管并对铜管进行表面处理，增加了生产成本和环境负担；(2)铝液浇入铜管时，难以避免铜管内表面的氧化问题，导致铜铝结合界面质量下降；(3)铜铝异型复合铸坯的制备过程是非连续性的，并且单根复合坯料长度较短，加之坯料因疏松和冒口等缺陷需切头去尾，生产效率和成材率均较低。

第五种方法是先采用水平连铸直接复合成形工艺(见：谢建新等.一种包复材料水平连铸直接复合成形设备与工艺.中国专利：ZL200610112817.3.)制备铜包铝复合坯料，然后再通过轧制、拉拔等工艺制备矩形断面的铜包铝复合母排(见：谢建新等.一种高性能铜包铝矩形横断面复合导电母排及其制备工艺.中国专利：ZL200810057668.4)。这种方法采用水平连铸直接复合成形法制备铜包铝坯料，可避免坯料预成形以及表面处理的问题，提高了生产效率，缩短了工艺流程，但该专利公布的方法还存在几个尚待解决的问题：一是，由于连铸复合的过程是包覆层金属铜管先凝固，然后铝液在先凝固的铜管中凝固并与铜管复合，为了控制复合的程度，连铸的速度 不能太高，一般要比单独铜管连铸的速度低一些(见吴永福等，矩形断面铜包铝复合材料水平连铸直接复合成形，中国有色金属学报，2012，22(9)：2500-2507)，一定程度上影响了连铸复合法制备铜包铝复合材料的效率。二是，铜包铝复合材料的界面层对其性能至关重要，界面层厚度和组成是决定界面层性能的关键。连铸复合成形属于固液复合，即固相铜与液相铝复合，极容易发生剧烈的界面反应，生成对界面结合强度产生不利影响的金属间化合物(见吴永福等，连铸直接成形矩形断面铜包铝复合材料界面及在轧制过程中的变化，中国有色金属学报，2013，23(1):191-200)，因此，需要对连铸过程中的铜铝复合界面进行精确控制，但现有专利没有提出精确控制复合界面的方法。

因此，如何提高连铸复合成形的生产效率，并对连铸复合过程中铜铝复合界面进行精确控制，实现高质量铜包铝复合材料的高效连铸生产，是亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有铜包铝复合材料生产方法存在的上述问题，提供一种可对复合界面实现精确控制的铜包铝复合材料高效连铸生产方法，即，采用多流连铸技术，成倍提高连铸生产效率；通过对连铸复合成形过程中铝芯固液界面和温度场的精确控制，实现连铸复合时界面反应程度的精确控制，从而精确控制连铸成形获得的铜包铝棒坯的质量。通过上述措施，解决铜包铝复合材料连铸复合成形法 生产效率较低、连铸坯料复合界面质量不易精确控制的难题。

为了达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种铜包铝复合材料高效连铸成形系统，其特征在于，该包括铜熔化炉、保温炉、加热炉、铝保温包、铝流槽、铝熔化炉、铸造系统、测温装置和集成控制系统；

所述测温装置包括第一测温传感器、第二测温传感器、第三测温传感器、第四测温传感器和第五测温传感器和第六测温传感器；

其中，所述铜熔化炉和铜保温炉采用连体结构，两者之间通过炉墙隔开，所述炉墙的下部设有导流孔，所述铝流槽内部部设有过滤装置，所述铝流槽通过导料板与所述铝保温包连接，所述铝保温包外侧设有加热炉，所述铝保温包底部中心位置设有出料口，所述出料口与所述铸造系统的顶部的第一进料口连接，所述出料口上设有第二塞柱，所述铜保温炉的一侧侧壁的中间位置设有至少一个铜流出孔，每个所述铜流出孔上均设有带有中心孔的塞座，所述中心孔上设有第一塞柱，所述中心孔的塞座另一端通过导流管与所述铸造系统的一侧的第二进料口连接，所述铜熔化炉内设有第一测温传感器，所述铜保温炉内设有第二测温传感器，所述铝保温包内设有第三测温传感器，所述铝熔化炉内设有第四测温传感器，所述第一测温传感器、第二测温传感器、第三测温传感器、第四测温传感器和加热炉均与集成控制系统连接。

进一步，所述铸造系统包括复合模具、复合模具保温炉、结晶器、第一二次冷却装置、第一二次冷却装置、牵引装置、锯切装置和引锭 装置；

所述复合模具设置在所述复合模具保温炉的内部，，所述复合模具保温炉内设有所述第五测温传感器，所述结晶器设置在所述复合模具保温炉下端，所述复合模具的出料口连接，所述结晶器的出料口下端从上到下依设置第六测温传感器、第一二次冷却装置、第一二次冷却装置、牵引装置、锯切装置和引锭装置，所述第五测温传感器、第六测温传感器、第一二次冷却装置、第二二次冷却装置、牵引装置、锯切装置和引锭装置均匀所述集成控制系统连接。

进一步，所述复合模具包括模具本体、铜液保温腔和芯料导流管，所述铜液保温腔和芯料导流管均设置在所述模具本体上，所述铜液保温腔呈圆环形，所述芯料导流管位于所述铜液保温腔的中心，所述铜液保温腔的上端与第二进料口连接，所述芯料导流管与第一进料口连接，所述铜液保温腔下端与所述结晶器的端部连接，所述芯料导流管伸入到所述结晶器内部位于所述结晶器的下端出口，所述结晶器内部设有石墨内衬。

进一步，所述第六测温传感器红外测温仪或光纤测温仪，测温范围为0～600℃。

进一步，所述第一测温传感器、第二测温传感器、第三测温传感器、第四测温传感器和第五测温传感器为热电偶，测温范围分别为0～1300℃。

进一步，所述结晶器包括铜模和冷却水套。

本发明的另一目的是提供铜包铝复合材料高效连铸成形系统的 成型方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤1：将铜原料和铝原料分别加入到铜熔化炉和铝熔化炉中，启动铜熔化炉和铝熔化炉，对铜原料和铝原料进行加热熔化，同时启动铜保温炉对熔化的铜液进行保温，铜熔化炉与铜保温炉的温度、铝熔化炉的温度分别通过第一测温传感器和第四测温传感器进行在线测量，并通过PID自动控制程序对铜液和铝液温度进行调控；

步骤2：启动复合保温炉对复合模具进行加热保温；同时，启动加热装置对铝保温包进行加热保温；

步骤3：当复合模具温度达到设定的温度后，提起铜保温炉中的第一塞棒，使铜保温炉中的铜液流入复合模具中的铜液保温腔内，铜液通过铜液保温腔进入到结晶器内，在结晶器的冷却作用下，凝固形成包覆层铜管；启动牵引装置，驱动引锭装置，以一定的连铸速度将在结晶器中已凝固成形的包覆层铜管按照设定的牵引程序连续拉出，实现包覆层铜管的连铸成形；

步骤4：当铝保温包的温度达到设定温度后，将铝熔化炉中的铝液通过铝流槽转移到铝保温包中进行保温，在此过程中通过设置在铝流槽中的过滤装置对流经其中的铝液进行过滤，去除铝液中的氧化物杂质，有利于提高产品的质量；当铝保温包中的铝液液面高度达到设定的最高位置时，用钎塞将铝流槽的出口堵住；

步骤5：在包覆层铜管的连铸达到稳定后，提起铝保温包中的第二塞棒，使铝液通过芯料导流管浇铸到包覆层铜管中，在结晶器和第一二次冷却装置和第二二次冷却装置的共同作用下，凝固形成芯材； 通过设置在结晶器出口处的测温装置，在线采集铜包铝复合棒坯的表面温度数据，并实时传送给集成控制系统；

步骤6：当连铸铜包铝棒坯的长度达到需要的尺寸时，启动同步锯切装置将棒坯切断，切断后的铜包铝棒坯通过运料系统收集在一起；当铝保温包中的铝液液面下降到设定的最低位置时，拔出钎塞，向铝保温包中补充铝液。

进一步，所述铜熔化炉与保温炉的温度为1150～1250℃；所述铝熔化炉的温度和铝保温包的加热保温温度为700～850℃；所述复合模具的保温温度为1150～1300℃；所述铜包铝棒坯的连铸速度为20～500mm/min；所述结晶器(18)的冷却水套内的一次冷却水流量为300～3000L/h；所述第一二次冷却装置的冷却水流量为100～2000L/h，所述第二二次冷却装置的冷却水流量为100～3000L/h；所述在结晶器出口处铜包铝棒坯的表面温度为50～400℃。

本发明提供的铜包铝棒坯多流连铸复合成形设备及其工艺的优点如下：

(1)采用多流连铸，可以成倍提高连铸的生产效率，解决目前单流连铸复合成形连铸效率稍低的问题，有利于实现大规模生产；

(2)可以对多流连铸设备的每一流铸造系统进行单独控制，有利于提高生产的灵活性与可靠性；

(3)通过在结晶器出口处设置测温装置，对连铸铜包铝棒坯表面温度进行连续在线采集，获取棒坯表面温度实时数据，并传送给集成控制系统，集成控制系统通过对比分析所采集的实时温度数据与目 标温度数据，给出控制策略，并通过执行系统调节一次冷却系统(结晶器18)和二次冷却装置的冷却水流量、调节铜包铝棒坯的连铸速度，反馈控制棒坯的表面温度，从而实现对连铸复合铜包铝棒坯界面结构与性能的精确控制；

(4)采用分两级的二次冷却装置对从结晶器中拉出的铜包铝棒坯进行二次冷却，不仅可以精确控制铝芯的固液界面位置和铜铝复合界面的结构，而且有利于降低温度梯度，从而降低界面应力，有利于提高界面性能。

附图说明

图1为本发明一种铜包铝复合材料高效连铸成形系统结构示意图。

图2为本发明一种铜包铝复合材料高效连铸成形系统的铸造系统结构示意图。

图3本发明一种铜包铝复合材料高效连铸成形系统的俯视示意图。

图中：

1.铜熔化炉 17.复合保温炉

2.第一测温传感器 18.结晶器

3.铜保温炉 19.第五测温装置

4.第一塞棒 20.第一二次冷却装置

5.加热装置 21.第二二次冷却装置

6.铝保温包 22.牵引装置

7.铝液 23.锯切装置

8.第二塞棒 24.引锭装置

9.第二测温传感器 25.连接螺杆

10.钎塞 26.集成控制系统

11.铝流槽 27.导流孔

12.铝过滤装置 28.出料口

13.铝熔化炉 29.进料口

14.第三测温装置 30.铜出流孔

15.复合模具 31.塞座

16.第四测温装置 32.导流管

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1、图2和图3所示，本发明一种可对复合界面进行精确控制的铜包铝复合材料多流高效率连铸成形设备，该设备包含三流连铸复合系统，主要由铜熔化炉1和保温炉3、铝熔化炉13、铝流槽11及设置其中的过滤装置12、铝保温包6及其加热装置5、复合模具15、复合保温炉17、结晶器18、二次冷却装置20和21、牵引装置22、锯切装置23、测温装置和集成控制系统26等组成。

所述测温装置包括第一测温传感器2、第二测温传感器33、第三测温传感器9、第四测温传感器14和第五测温传感器16和第六测温传感器19；

其中，所述铜熔化炉1和铜保温炉3采用连体结构，两者之间通过炉墙隔开，所述炉墙的下部设有导流孔27，所述铝流槽11内部设有过滤装置12，所述铝流槽11通过导料板与所述铝保温包6连接，所述铝保温包6外侧设有加热炉5，所述铝保温包6底部中心位置设有出料口28，所述出料口28与所述铸造系统的顶部的第一进料口15-5连接，所述出料口28上设有第二塞柱8，所述铜保温炉3的一侧侧壁的中间位置设有至少一个铜流出孔30，每个所述铜流出孔30上均设有带有中心孔的塞座31，所述中心孔上设有第一塞柱4，所述中心孔的塞座31另一端通过导流管32与所述铸造系统的一侧的第二进料口15-4连接，所述铜熔化炉1内设有第一测温传感器2，所述铜保温炉3内设有第二测温传感器33，所述铝保温包6内设有第三测温传感器9，所述铝熔化炉13内设有第四测温传感器2-4，所述第一测温传感器2、第二测温传感器33、第三测温传感器9、第四测温传感器14和加热炉5均与集成控制系统26连接。

如图2所示，所述铸造系统包括复合模具15、复合模具保温炉17、结晶器18、第一二次冷却装置20、第二二次冷却装置21、牵引装置22、锯切装置23和引锭装置24；

所述复合模具15设置在所述复合模具保温炉17的内部，，所述复合模具保温炉17内设有所述第五测温传感器2-5，所述结晶器18设置在所述复合模具保温炉17下端，所述复合模具15的出料口连接，所述结晶器18的出料口下端从上到下依设置第六测温传感器2-6、第一二次冷却装置20、第二二次冷却装置21、牵引装置22、锯切装 置23和引锭装置24，所述第五测温传感器2-5、第六测温传感器2-6、第一二次冷却装置20、第二二次冷却装置21、牵引装置22、锯切装置23和引锭装置24均匀所述集成控制系统26连接。

所述复合模具15包括模具本体15-1、铜液保温腔15-2和芯料导流管15-3，所述铜液保温腔15-2和芯料导流管15-3均设置在所述模具本体15-1上，所述铜液保温腔(15-2)呈圆环形，所述芯料导流管15-3位于所述铜液保温腔15-2的中心，所述铜液保温腔15-2的上端与第二进料口29连接，所述芯料导流管15-3与第一进料口29连接，所述铜液保温腔15-2下端与所述结晶器18的端部连接，所述芯料导流管15-3伸入到所述结晶器18内部位于所述结晶器18的下端出口附近，所述结晶器18内部设有石墨内衬。所述第六测温传感器19红外测温仪或光纤测温仪，测温范围为0～600℃。

所述第一测温传感器2、第二测温传感器33、第三测温传感器9、第四测温传感器14和第五测温传感器16为热电偶，测温范围分别为0～1300℃。所述结晶器18包括铜模和冷却水套。

所述铜熔化炉1和铜保温炉3采用连体结构，两者之间通过一个共用的炉墙隔开，所述炉墙的下部设有导流孔，使铜熔化炉和铜保温炉保持连通，铜熔化炉中的金属液可以流入铜保温炉中，所述导流孔开设在炉墙下部有利于保证保温炉中的金属液可以完全流入保温炉中；所述保温炉的炉壁上设有三个铜液出流孔，分别向三个连铸复合炉提供铜液；所述每个铜液流出孔都安装有塞座，所述塞座由石墨等耐火材料制作，带有中心孔，塞座与铜保温炉的出流孔紧密配合，保 证铜液只能从塞座的中心孔流出；所述塞棒4由石墨等耐火材料制作，其作用是通过与所述塞座配合使用，控制铜保温炉中的铜液是否流出，若将其与塞座压紧时，可以堵住塞座的中心孔的一端，控制铜液不流出，若将其提起时铜液可以流出；所述复合模具15置于所述复合保温炉17中进行加热保温，并通过导流管与铜保温炉的塞座出口紧密连接；所述复合保温炉通过连接螺杆25与铜保温炉紧密连接；所述铝保温包6置于复合保温炉17上方，并通过紧密连接；所述铝熔化炉13通过流槽11与所述铝保温包6连接；所述结晶器18置于所述复合保温炉17下方，通过压紧螺栓与之紧密连接；所述二次冷却装置一级和二次冷却装置二级分别置于结晶器下方，其作用是对从结晶器中拉出的铜包铝棒坯进行两级二次冷却，精确控制铝芯固液界面位置和界面结构与性能；所述牵引装置22置于二次冷却装置下方，而所述锯切装置23在牵引装置的下方；所述引锭装置24的作用是在连铸初始阶段辅助建立连铸过程，将引锭装置的一端插入所述结晶器18中，当铜液进入结晶器中凝固时，可与引锭装置粘合在一起，所述引锭装置在所述牵引装置22的驱动下，将在结晶器中凝固成形的棒坯连续拉出；所述锯切装置23的作用是当连铸的铜包铝棒坯达到需要的长度之后将其切断。

本发明的另一目的是提供铜包铝复合材料高效连铸成形系统的成型方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤1：将铜原料和铝原料分别加入到铜熔化炉和铝熔化炉中，启动铜熔化炉和铝熔化炉，对铜原料和铝原料进行加热熔化，同时启 动铜保温炉对熔化的铜液进行保温，铜熔化炉与铜保温炉的温度、铝熔化炉的温度分别通过第一测温传感器和第四测温传感器进行在线测量，并通过PID自动控制程序对铜液和铝液温度进行调控；

步骤2：启动复合保温炉对复合模具进行加热保温；同时，启动加热装置对铝保温包进行加热保温；

步骤3：当复合模具温度达到设定的温度后，提起铜保温炉中的第一塞棒，使铜保温炉中的铜液流入复合模具中的铜液保温腔内，铜液通过铜液保温腔进入到结晶器内，在结晶器的冷却作用下，凝固形成包覆层铜管；启动牵引装置，驱动引锭装置，以一定的连铸速度将在结晶器中已凝固成形的包覆层铜管按照设定的牵引程序连续拉出，实现包覆层铜管的连铸成形；

步骤4：当铝保温包的温度达到设定温度后，将铝熔化炉中的铝液通过铝流槽转移到铝保温包中进行保温，在此过程中通过设置在铝流槽中的过滤装置对流经其中的铝液进行过滤，去除铝液中的氧化物杂质，有利于提高产品的质量；当铝保温包中的铝液液面高度达到设定的最高位置时，用钎塞将铝流槽的出口堵住；

步骤5：在包覆层铜管的连铸达到稳定后，提起铝保温包中的第二塞棒，使铝液通过芯料导流管浇铸到包覆层铜管中，在结晶器和第一二次冷却装置和第二二次冷却装置的共同作用下，凝固形成芯材；通过设置在结晶器出口处的测温装置，在线采集铜包铝复合棒坯的表面温度数据，并实时传送给集成控制系统；

步骤6：当连铸铜包铝棒坯的长度达到需要的尺寸时，启动同步锯切装置将棒坯切断，切断后的铜包铝棒坯通过运料系统收集在一起；当铝保温包中的铝液液面下降到设定的最低 位置时，拔出钎塞，向铝保温包中补充铝液。所述铜熔化炉与保温炉的温度为1150～1250℃；所述铝熔化炉的温度和铝保温包的加热保温温度为700～850℃；所述复合模具的保温温度为1150～1300℃；所述铜包铝棒坯的连铸速度为20～500mm/min；所述结晶器(18)的冷却水套内的一次冷却水流量为300～3000L/h；所述第一二次冷却装置的冷却水流量为100～2000L/h，所述第二二次冷却装置的冷却水流量为100～3000L/h；所述在结晶器出口处铜包铝棒坯的表面温度为50～400℃。

实施例1：横截面尺寸为Φ50mm的铜包铝棒坯的四流高效连铸成形工艺，棒坯的铜层包覆比为30％。

(1)将铜原料和铝原料分别加入到铜熔化炉1和铝熔化炉13中，启动铜熔化炉和铝熔化炉，对铜原料和铝原料进行加热熔化，熔化温度分别设定为1150℃和700℃；同时启动铜保温炉3对熔化的铜液进行保温，保温温度为1150℃；铜熔化炉与保温炉的温度、铝熔化炉的温度分别通过测温装置2和14进行在线测量，并通过PID自动控制程序对铜液和铝液温度进行调控；

(2)启动复合保温炉17对复合模具15进行加热保温，保温温度为1150℃；同时，启动加热装置5对铝保温包6进行加热保温，保温温度为700℃；

(3)当复合模具温度达到设定的温度后，提起铜保温炉中的塞棒4，使铜保温炉中的铜液流入复合模具中，其中部分铜液在结晶器18的冷却作用下，凝固形成包覆层铜管，一次冷却水流量为300L/h； 启动牵引装置22，驱动引锭装置24，以150mm/min的连铸速度将在结晶器中已凝固成形的包覆层铜管按照设定的牵引程序连续拉出，实现包覆层铜管的连铸成形；

(4)当铝保温包6的温度达到设定温度后，将铝熔化炉中的铝液通过铝流槽转移到铝保温包中进行保温，在此过程中通过设置在铝流槽中的过滤装置12对流经其中的铝液进行过滤；当铝保温包中的铝液液面高度达到设定的最高位置时，用钎塞10将铝流槽的出口堵住；

(5)在包覆层铜管的连铸达到稳定后，提起铝保温包中的塞棒8，使铝液浇铸到包覆层铜管中，在结晶器18和两级二次冷却装置20和21的共同作用下，凝固形成芯材，二次冷却水流量的一级为100L/h，二级为100L/h；通过设置在结晶器出口处的测温装置19，在线采集铜包铝复合棒坯的表面温度数据，并实时传送给集成控制系统26，设定该处的目标温度为50℃，集成控制系统通过对比分析所采集的实时温度数据与目标温度数据，给出控制策略，并通过执行系统调节一次冷却系统(结晶器18)和二次冷却装置的冷却水流量、调节铜包铝棒坯的连铸速度，反馈控制棒坯的表面温度；复合成形的铜包铝棒坯通过牵引装置连续拉出冷却区域；

(6)当连铸铜包铝棒坯的长度达到需要的尺寸时，启动同步锯切装置23将棒坯切断，切断后的铜包铝棒坯通过运料系统收集在一起；当铝保温包中的铝液液面下降到设定的最低位置时，拔出钎塞10，向铝保温包6中补充铝液；

(7)当需要结束整个铜包铝棒坯连铸过程时，分别将铝保温包中的铝液出口用塞棒8塞住，将铜保温炉中铜液出口用塞棒4塞住，再将储存在复合模具中的金属液全部凝固成形并连续拉出后，停止牵引装置，停止复合模具加热装置，进行停止连铸过程的操作或者更换连铸模具的操作。

实施例2：横截面尺寸为100mm×100mm的铜包铝棒坯的三流高效连铸成形工艺，棒坯的铜层包覆比为25％。

(1)将铜原料和铝原料分别加入到铜熔化炉1和铝熔化炉13中，启动铜熔化炉和铝熔化炉，对铜原料和铝原料进行加热熔化，熔化温度分别设定为1250℃和850℃；同时启动铜保温炉3对熔化的铜液进行保温，保温温度为1250℃；铜熔化炉与保温炉的温度、铝熔化炉的温度分别通过测温装置2和14进行在线测量，并通过PID自动控制程序对铜液和铝液温度进行调控；

(2)启动复合保温炉17对复合模具15进行加热保温，保温温度为1250℃；同时，启动加热装置5对铝保温包6进行加热保温，保温温度为850℃；

(3)当复合模具温度达到设定的温度后，提起铜保温炉中的塞棒4，使铜保温炉中的铜液流入复合模具中，其中部分铜液在结晶器18的冷却作用下，凝固形成包覆层铜管，一次冷却水流量为1000L/h；启动牵引装置22，驱动引锭装置24，以100mm/min的连铸速度将在结晶器中已凝固成形的包覆层铜管按照设定的牵引程序连续拉出，实 现包覆层铜管的连铸成形；

(4)当铝保温包6的温度达到设定温度后，将铝熔化炉中的铝液通过铝流槽转移到铝保温包中进行保温，在此过程中通过设置在铝流槽中的过滤装置12对流经其中的铝液进行过滤；当铝保温包中的铝液液面高度达到设定的最高位置时，用钎塞10将铝流槽的出口堵住；

(5)在包覆层铜管的连铸达到稳定后，提起铝保温包中的塞棒8，使铝液浇铸到包覆层铜管中，在结晶器18和两级二次冷却装置20和21的共同作用下，凝固形成芯材，二次冷却水流量的一级为500L/h，二级为600L/h；通过设置在结晶器出口处的测温装置19，在线采集铜包铝复合棒坯的表面温度数据，并实时传送给集成控制系统26，设定该处的目标温度为100℃，集成控制系统通过对比分析所采集的实时温度数据与目标温度数据，给出控制策略，并通过执行系统调节一次冷却系统(结晶器18)和二次冷却装置的冷却水流量、调节铜包铝棒坯的连铸速度，反馈控制棒坯的表面温度；复合成形的铜包铝棒坯通过牵引装置连续拉出冷却区域；

(6)当连铸铜包铝棒坯的长度达到需要的尺寸时，启动同步锯切装置23将棒坯切断，切断后的铜包铝棒坯通过运料系统收集在一起；当铝保温包中的铝液液面下降到设定的最低位置时，拔出钎塞10，向铝保温包6中补充铝液；

(7)当需要结束整个铜包铝棒坯连铸过程时，分别将铝保温包中的铝液出口用塞棒8塞住，将铜保温炉中铜液出口用塞棒4塞住， 再将储存在复合模具中的金属液全部凝固成形并连续拉出后，停止牵引装置，停止复合模具加热装置，进行停止连铸过程的操作或者更换连铸模具的操作。