[发明专利]汇流排铜铝复合锭的生产工艺及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种汇流排铸锭的生产工艺及其设备，具体地说，涉及一种由铜、铝双金属复合制备汇流排铸锭的生产工艺及设备。

背景技术

电工汇流排普遍采用铜材制成，我国对汇流排的需求量较大，但我国是一个贫铜国家，大量的铜需求导致铜材价格连年飙升，从2003年每吨1.4万元上涨至如今的每吨7万元，这给汇流排生产及使用企业造成了很大的压力。开发铜汇流排的替代品，降低汇流排的生产成本已成为当务之急。

铝也是优良的导电材料，且我国的铝资源相当丰富，但铝材在空气中极易氧化，影响结合面的导电性能，因此如何利用铜、铝材料的各自优势，开发铜铝复合材料汇流排引起了众多研究者的广泛关注，其中铜铝的复合方法是研究的难点。目前已有采用包覆焊接法进行铜铝复合，将清洗过的铜带包覆在处理过的铝排上，再用氩弧焊焊接，然后进行轧制和热处理。还有采用轧制压接法进行铜铝复合，即在铝排的两宽面通过机械压力将铜带压上去。这些复合方法均使铜铝在固相结合，复合时界面可能会受到微量水气、杂质等的污染，具界面的结合强度较低，汇流排在进行机械加工时容易产生分层，影响产品载流量，且废品率高，生产效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种由铜、铝双金属复合制备汇流排铸锭的生产工艺，能使铜铝两种材料在真空、无污染、半固态下进行复合，从而保证了铜铝界面达到冶金结合的效果。

本发明的技术方案如下：

汇流排铜铝复合锭的生产工艺，包括下述步骤：

(1)将铜、铝两种金属分别熔化后进行保温；

(2)通过连续拉锭使铜熔液凝固结晶成环形的外壳；

(3)将铝熔液导入上述环形外壳内凝固结晶，使铝与铜结合成铜铝复合锭。

所述铜金属熔化后进行保温的温度为1100～1200℃；所述铝金属熔化后进行保温的温度为700～800℃；连续拉锭的拉锭速度为4～5mm/s；所述环形的外壳可以为圆环形、椭圆环形或者方环形；所述铜熔液凝固结晶的温度低于1080℃；所述铝熔液凝固结晶的温度低于650℃。

本发明还提供了一种铜铝汇流排生产设备，以完成上述生产工艺。该生产设备包括牵引机、冷却器，其特征在于：还包括铝保温炉、铜保温炉、导流—复合器；所述导流—复合器置于两个保温炉的熔池底部，包括铝液入口、铜液入口、铝液导流管、铜液导流管、复合腔，所述铜液导流管环绕于铝液导流管的外围，所述复合腔位于导流—复合器的熔液流出端。

所述导流—复合器可以采用石墨材料制成。所述导流—复合器与保温炉之间可以采用法兰连接。

本发明生产工艺流程短，生产效率高，生产设备投资小，适用于工业化连续生产。所生产的复合锭的铜铝界面可达到冶金结合的效果，从而使轧制后的汇流排具有导电性好，抗腐蚀、抗氧化能力强，重量轻，成本低等优点。

附图说明

图1为本发明汇流排铜铝复合锭的生产设备示意图；

图2为图1中导流—复合器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例详细说明本发明。

图1所示为本发明汇流排铜铝复合锭的生产设备，包括铝保温炉1、铜保温炉2、导流—复合器3、牵引机4(图中只示意出牵引机的引锭头)、冷却器5。由图1中可见，导流—复合器3位于两个保温炉的熔池底部，保温炉内分别设有铝液入口塞棒6和铜液入口塞棒7以控制熔液流入导流—复合器3内。

图2所示为导流—复合器3的结构示意图，包括铝液入口8、铝液导流管9、铜液入口10、铜液导流管11、复合腔12。

实际生产时，分别将熔化后的铝和铜注入铝保温炉1和铜保温炉2，温度分别设定在700～800℃和1100～1200℃。首先拉动铜液入口塞棒7，使铜液由铜液入口10流入铜液导流管11。牵引机4的引锭头此时位于复合腔12内，引锭头的顶部有两个锲形槽，当铜液流入锲形槽内，以4～5mm/s的速度连续拉锭，并启动冷却器5，使铜液顺着复合腔12的内壁凝固结晶成环形的外壳。当铜液温度降至700℃以下时，拉动铝液入口塞棒6，使铝液由铝液入口8流入铝液导流管9中，铝液顺着导流管流入已形成的铜外壳内，在冷却器5的作用下凝固结晶，与铜结合成环形的铜铝复合锭。