[发明专利]一种水平连铸铜铝复合棒材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金铸造技术领域，尤其涉及一种水平连铸铜铝复合棒材的制备方法。

背景技术

铜具有良好的导电、导热性能，是电力行业、供配电领域应用极广的有色金属导体材料。铜的密度大，资源短缺，特别是近年来铜价高升，给生产和使用铜导体的企业增加了很大的成本压力。铝的导电能力为铜的60%，密度仅为铜的30%，价格也仅为铜的35%左右。由于金属导体载流时具有集肤效应的特点，人们常常利用铜的高导电性和铝的低密度、低成本的特点，制造出具有高导电性、低成本的铜铝复合管棒材，代替纯铜的金属导体。现有的铜铝复合管棒材是采用机械拉伸复合法制备，这种方法一般先用压力加工手段，将铜合铝分别制备成管材或者棒材，然后将铜管与铝管或者铜管与铝棒进行拉伸复合，制成复合管材或棒材。存在的主要问题是：一是复合材料的界面结合不牢固，使用效果不佳。二是生产流程长、生产率低、生产工序繁杂。三是需要进行多道次的制头、拉伸、切头、退火、酸洗处理，制头、切头使成材率降低，退火、酸洗增加了能耗和金属损耗，生产成本高。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的不足，提出一种水平连铸铜铝复合棒材的制备方法。

上述目的是通过下述方案实现的：

一种水平连铸铜铝复合棒材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：（1）采用水平连铸方法制备铝或铝合金金棒材；（2）采用定向凝固技术，在所述铝或铝合金棒材表面包覆一层铜或铜合金。

根据上述的制备方法，其特征在于，在上述步骤（2）中，铜或铜合金熔液包覆铝棒时，采用复合铜层结晶器进行成型，并且该复合铜层结晶器不使用冷却水对铜或铜合金熔液进行冷却；然后使用冷却水进行二次冷却。

根据上述的制备方法，其特征在于，在上述步骤（1）中铝或铝合金棒材的制备过程中使用铝棒结晶器进行一次冷却，然后使用冷却水进行二次冷却。

本发明的有益效果：使用本发明的水平连铸铜铝复合棒材的制备方法，可以大大缩短复合金属管棒材的工艺流程；降低金属损耗、提高成材率、降低生产成本；可以减少传统生产工艺的铸锭加热、铸锭挤压、管坯轧制工序；减少中间裁切、中间退火、中间酸洗、中间转运22道次；提高成材率30%；降低生产成本40%。由于包覆层铸锭组织为定向凝固组织，且铜-铝结合界面层为冶金复合，所生产的复合管棒质量大大提高。

附图说明

图1是本发明的水平连铸铜-铝复合棒材示意图。

具体实施方式

本发明的水平连铸铜铝复合棒材的制备方法包括：（1）采用水平连铸方法制备铝或铝合金金棒材；（2）采用定向凝固技术，在所述铝或铝合金棒材表面包覆一层铜或铜合金。步骤（1）中铝或铝合金棒材的制备过程中使用铝棒结晶器进行一次冷却，然后使用冷却水进行二次冷却。其特征在于，采用连续的两次水平连铸方法制备铜铝复合棒材。步骤（2）中，铜或铜合金熔液包覆铝棒时，采用复合铜层结晶器进行成型，并且该复合铜层结晶器不使用冷却水对铜或铜合金熔液进行冷却，包覆层通过铜或铜合金熔液对铝或铝合金棒材表面进行加热，促使铝或铝合金棒材表层金属熔融，铝或铝合金棒材表层金属升温、熔化需要吸收大量的热量，从而实现了对铜或铜合金熔液的一次冷却，包覆层的二次冷却成型是依靠二次冷却水提供的高强度冷却水的冷却作用，实现定向凝固。

铝液可以是电解铝液，可以用感应炉、反射炉、快速熔铝的竖炉熔炼重熔铝锭或者铝及铝合金回炉料。铝液保温铸造炉可以是感应炉、反射炉或者电炉。铜及铜合金的熔炼以感应炉为最佳。本发明以感应熔炼、感应保温为例进行说明。

参见图1，本发明使用设备包括铝及铝合金熔炼炉与水平连铸机、铜及铜合金熔炼炉与带加热的中间包、定向凝固装置、牵引装置、检测装置、定尺锯切装置等。生产系统组成包括纯铝及铝合金和铜及铜合金熔炼炉（图中未示出）、水平连铸感应保温炉1、感应熔炼炉上炉体2、感应体3、纯铝及铝合金4、熔沟5、前窗板6、铝棒结晶器7、水平连铸铝棒二次冷却水8、水平连铸铝棒9、温度控制元件10、铜及铜合金熔炼炉（图中未示出）、带加热的铜液中间包11、铜液12、浇管13、塞棒13a、复合铜层结晶器14、结晶器挡板15、复合铜层二次冷却水16、水平连铸铜铝复合棒17、牵引装置18、定尺锯床19。