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

文档序号:11796842阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一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(1)、保温炉(3)、加热炉(5)、铝保温包(6)、铝流槽(11)、铝熔化炉(13)、铸造系统、测温装置和集成控制系统(26);

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(29)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(29-2)连接,所述铜熔化炉(1)内设有第一测温传感器(2-1),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(2-3),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(2-1)、第二测温传感器(2-2)、第三测温传感器(2-3)、第四测温传感器(2-4)和加热炉(5)均与集成控制系统(26)连接。

2.根据权利要求1所述的成形系统,其特征在于,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。

3.根据权利要求2所述的成形系统,其特征在于,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。

4.根据权利要求1所述的成形系统,其特征在于,所述第六测温传感器(2-6)红外测温仪或光纤测温仪,测温范围为0~600℃。

5.根据权利要求1所述的成形系统,其特征在于,所述第一测温传感器(2-1)、第二测温传感器(2-2)、第三测温传感器(2-3)、第四测温传感器(2-4)和第五测温传感器(2-5)为热电偶,测温范围分别为0~1300℃。

6.根据权利要求3所述的成形系统,其特征在于,所述结晶器(18)包括铜模和冷却水套。

7.一种使用权利要求1-6任意一项所述的的成型方法,其特征在于,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(1)和铝熔化炉(13)中,启动铜熔化炉(1)和铝熔化炉(13),对铜原料和铝原料进行加热熔化,同时启动铜保温炉(3)对熔化的铜液进行保温,铜熔化炉(1)与铜保温炉(3)的温度、铝熔化炉的温度分别通过第一测温传感器(2-1)和第四测温传感器(2-4)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(17)对复合模具(15)进行加热保温;同时,启动加热装置(5)对铝保温包(6)进行加热保温;

步骤3:当复合模具(15)温度达到设定的温度后,提起铜保温炉中的第一塞棒(4),使铜保温炉(3)中的铜液流入复合模具(15)中的铜液保温腔(15-2)内,铜液通过铜液保温腔(15-2)进入到结晶器(18)内,在结晶器(18)的冷却作用下,凝固形成包覆层铜管;启动牵引装置(22),驱动引锭装置(24),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(6)的温度达到设定温度后,将铝熔化炉(13)中的铝液通过铝流槽(11)转移到铝保温(6)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,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(10)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(6)中的第二塞棒(8),使铝液通过芯料导流管(15-3)浇铸到包覆层铜管中,在结晶器(18)和第一二次冷却装置(20)和第二二次冷却装置(21)的共同作用下,凝固形成芯材;通过设置在结晶器(18)出口处的第六测温传感器(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);

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(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(6)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。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述铜熔化炉(1)与保温炉(3)的温度为1150~1250℃;所述铝熔化炉(13)的温度和铝保温包(6)的加热保温温度为700~850℃;所述复合模具(15)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(20)的冷却水流量为100~2000L/h,所述第二二次冷却装置(21)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℃。

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