[发明专利]倾斜牵引连续凝固宽幅薄铜及铜合金板带材的装置及生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于有色金属新材料制备技术领域，特别涉及一种用定向凝固方法以30°～60°的角度向下倾斜牵引及浸入式冷却并连续定向凝固铸造宽幅薄铜及铜合金板带材(宽100～1000mm，厚度小于3mm)的倾斜牵引连续凝固宽幅薄铜及铜合金板带材的装置及生产工艺，板带内部组织为单晶组织或沿带材长度方向连续柱状晶。

背景技术

随着电子电讯、仪器仪表、计算机、信息网络、输配电技术的飞速发展与产品更新换代的加快，高精度、高性能与高质量表面的铜及铜合金板带材的需求量增加迅猛[王涛，铜及铜合金板带的生产与市场，有色金属加工，2009.2]。

连续定向凝固技术是一项把先进的定向凝固技术与高效的连铸技术相结合的金属近净成型技术，由于具有单向传热、固液界面向液体中凸出，凝固过程中析出的气体及排出的杂质不会被卷入铸锭等特点，可用于直接连续生产表面光亮、具有连续柱状晶组织或单晶组织的各种板材、线材和管材等制品。连续定向凝固法消除(或减少)了铸锭中的横向晶界，无铸造缺陷，有利于后续的冷加工，可以减少甚至消除冷加工过程中的中间退火程序，节省能源，提高产品质量、提高生产效率。文献(刘雪峰等，连续柱状晶组织纯铜板材的制备，材料工程，2007.9)报导的纯铜板材样品(宽25mm，厚5mm)，与普通铸造的多晶铜板材比相比，延伸率和导电率显著提高。

我国一项采用定向凝固法制备铜及铜合金带材的专利，名称为“一种纯铜及铜合金带材的短流程高效制备方法”，公开号CN101020231(公开日期2007、08、22)。该专利涉及的牵拉方式是上引式、下拉式或水平式。上引连铸方式的最大困难是有效隔离热区与上方的水冷区，很难实际应用；尽管下拉式不存在隔离热区和水冷区的问题，但凝固控制困难，且易出现拉漏现象；水平连铸方式有结晶器温度容易控制、引晶容易，装置比较简单等优点，在实际生产中应用较为广泛，但铸锭上下的冷却强度不均匀，给高质量宽幅薄铜板带的生产造成困难[胡慧，下引式铜单晶定向凝固连铸设备的研究，上海大学硕士论文。2009.1]。

发明内容

针对定向凝固中上述几种牵引方式存在的问题，本发明的目的在于提供一种可以解决定向凝固过程中其他牵引方式中易出现的拉漏和铸锭上下面冷却强度不均匀的问题的倾斜牵引连续凝固宽幅薄铜及铜合金板带材的装置及生产工艺，该工艺操作简单，可制备出宽100～1000mm、厚度小于3mm的宽幅薄铜及铜合金板带材，板带内部组织为单晶组织或沿带材长度方向连续柱状晶。

本发明的目的是这样实现的：

一种倾斜牵引连续凝固宽幅薄铜及铜合金板带材的装置，包括带有保护气体入口的炉体、位于炉体下部的基座、位于基座上的金属溶液高温区、与金属溶液高温区相接通的金属预热区、与金属预热区相接通的金属储料区、金属储料区下面的储料闸、位于炉体上部的炉盖、设置在炉体不同区中的加热元件，其特征在于：金属溶液高温区通过溶液导向管与设置在纵炉炉体中的铸型相接通，在溶液导向管上设置有高温金属液过滤节流阀，在纵炉炉体中设置有铸型加热元件，在纵炉炉体一侧设置有纵炉炉盖，在纵炉炉盖上开设有开口，在该开口上设置有开型口铸型密封，在开型口铸型密封处设置有与该开口相配合的冷却导向辊，冷却导向辊沿水平方向向下倾斜30°～60°，在冷却导向辊下面设置有薄板引锭装置，在薄板引锭装置下面设置有使金属薄板上下面同时浸入冷却液内的冷却装置，在该冷却装置外设置有引导辊、张力控制器以及收集装置。

所述的冷却装置包括冷却液箱体、设置在冷却液箱体上的拉校辊和定位辊，拉校辊为两对靠在一起的辊筒，两组拉校辊分别设置在冷却液箱体的进口端和出口端，定位辊设置在两组拉校辊之间的冷却液箱体内，在冷却液箱体上设置有冷却液入口和冷却液出口。

在炉体上设置有测温元件。

在冷却液箱体中还设置有冷却液测温元件和冷凝管。

一种倾斜牵引连续凝固宽幅薄铜及铜合金板带材的生产工艺，其特征在于：包括下述步骤：

(1)、将电解铜、所需金属或中间合金切割成块，然后将表面处理干净，确保金属表面光亮无氧化物杂质，放置于金属储料区；

(2)、将处理好的电解铜块、所需金属块或中间合金块从金属储料区移至金属预热区，预热后放入金属溶液高温区，进行熔炼，熔炼过程中通过保护气入口通入稀有气体保护，同时对纵炉和铸型加热；