专利名称：钢芯覆铜线的下引连铸方法及装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及的是金属连铸技术领域，具体为钢芯覆铜线的下引连铸方 法及装置。
背景技术：
目前，国内在钢芯表层覆铜主要以下三种方法1、电镀法将处理干 净的钢丝(钢棒)进入电镀槽，利用电镀原理，在钢的表面电镀上一层铜， 该工艺也称冷镀工艺。其主要缺点是铜层较薄、铜钢结合面易残留电解 液；单股大截面线材长度较短，用于做接地线使用时连接点太多，施工运 输不方便，使用寿命短；电镀工艺对环境有污染。2、包覆法将处理干净 的钢芯插入铜管内，或用铜带包在钢芯外，通过氩弧焊焊接，再利用直拉 机拉丝模的束紧力将铜管束紧在钢芯的外表面。该工艺也称冷拉包覆法， 即用机械力将铜层包覆在钢芯上，主要缺点是铜钢结合力差。3、水平连 铸包覆法将处理干净的钢芯水平方向穿过铜熔化炉的铜液，通过水平安 装的结晶器在出口处连续铸造一定厚度的铜。该工艺能够解决电镀铜层较 薄和包覆法结合力差的问题，但其主要缺点是铜层的均匀性(同心度)控 制较困难，而且钢芯通过铜液时形成的铜铁合金不能保证其不向铜炉内扩 散。另外，也有采用上引连续铸轧制造铜包钢的方法的报导，此方法虽然 对铜层均匀性有一定的改善，但控制还是比较困难，钢芯通过铜液时形成 的铜铁合金向铜炉内扩散问题也不能保证解决。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种钢芯覆铜线 的连铸方法，以在大截面覆铜时能够有效控制铜层厚度及均匀性。
本发明的另一个目的在于防止并确保钢芯通过铜液时形成的铜铁合金 不会向铜液中扩散的方法。
本发明的又一个目的在于提供实现上述方法的钢芯覆铜线连铸装置。
本发明提供一种钢芯覆铜线下引连铸方法，该方法使用一个具有内腔 的连铸炉，连铸炉的底部设有与连铸炉内腔相通的石墨结晶模，该结晶模 具有冷却装置和基本竖直的模腔，在连铸炉内钢芯线由上至下穿过模腔， 连铸炉内的铜液进入钢芯线与结晶模之间的间隙中，凝固包覆在钢芯线上， 然后钢芯覆铜线被牵引出结晶模，其特征在于，所述牵引是间歇式运动。
本发明的一种钢芯覆铜线下引连铸装置，包括连铸炉、导引装置和牵 引装置，连铸炉的底部设有与连铸炉内腔相通的结晶模，所述结晶模具有 冷却装置和基本竖直的模腔，钢芯线经所述导引装置由上至下穿过模腔， 牵引装置位于结晶模的下端，用于牵引钢芯覆铜线，其特征在于，所述的 牵引装置是间歇式牵引装置。
利用本发明的装置连铸钢芯覆铜线时，钢芯覆铜线被间歇地牵引出润 滑性良好的结晶模，通过间歇牵引，可以延长结晶模内钢芯线周围铜液的 凝固时间，保证凝固厚度，从而为制造钢芯大厚度覆铜线提供了条件。
借助本发明的方法和装置，通过设计或使用与钢芯线形成不同凝固间 隙(钢芯线与模腔内壁之间的间隙)的结晶模，可以制造不同加大厚度的 钢芯覆铜线。
此外，由于本发明下引连铸钢芯覆铜线，钢芯线在连铸炉内、特别是在结晶模内呈竖直方向，使得因钢芯线的重力或铜液的浮力造成的钢芯线 与模腔之间的同心度偏差大大减小(与水平连铸相比)，提高了覆铜的均匀 性。
图1为本发明的工艺流程示意图2为旋转式下引连铸炉结构示意图3为间歇牵引装置结构示意图4为凸轮机构原理图5为棘轮机构结构示意图。
图中l放线架，2钢芯线，3清洗机，4导向轮，5校直机，6加热炉， 7导引装置，8连铸炉，9牵引装置，IO覆铜钢线，ll收线机，12密封圈， 13浮筒，14保护气体导入管，15保护气体，16浮筒升降轮，17保温炉， 18陶瓷定心模，19结晶模，20结晶模模腔，21铜液，22旋转支架，23水 冷器，24二次冷却装置，25冷却液，26导流孔，27导流槽，28感应加热 器，29旋转吊钩，30熔化炉，31脱氧保护剂，32保温材料，33压轮， 34压轮锁紧机构，38棘轮机构，39变速箱，40电机，41旋转支点，42 摆杆，43滚动轮，44凸轮，45凸轮转动轴，46驱动棘爪，47止回棘爪， 48间歇传动输出轴，49从动棘轮，50压紧弹簧。
具体实施例方式
本发明的钢芯覆铜线下引连铸装置，包括连铸炉(8)、导引装置(7) 和牵引装置(9)，连铸炉(8)的底部设有与连铸炉内腔相通的结晶模(19)， 所述结晶模(19)具有冷却装置(23、 24)和基本竖直的模腔(20)，钢芯 线(2)经所述导引装置(7)由上至下穿过模腔(20)，牵引装置(9)位于结晶模(19)的下端，用于牵引钢芯覆铜线(10)，所述的牵引装置(9) 是间歇式牵引装置。
使用本发明装置下引连铸钢芯覆铜线时，在连铸炉(8)内钢芯线(2) 由上至下穿过模腔(20)，连铸炉(8)内的铜液进入钢芯线与结晶模(19) 之间的间隙中，凝固包覆在钢芯线上，然后钢芯覆铜线(10)被间歇式牵 引出结晶模(19)。
通过间歇牵引，可以延长结晶模内钢芯线周围铜液的凝固时间，保证 凝固厚度，从而为制造钢芯大厚度覆铜线提供了条件。通过下引连铸，由 于钢芯线在连铸炉内、特别是在结晶模内呈竖直方向，使得因钢芯线的重 力或铜液的浮力造成的钢芯线与模腔之间的同心度偏差大大减小(与水平 连铸相比)，提高了覆铜的均匀性。
在上述方案的基础上，本发明可以有如下变型
1. 所述结晶模(19)在模腔(20)的上游端四周均布有铜液导流孔(17)， 见图2。这种结构，可以使钢芯线与铜液仅在导流孔处短暂接触，从而大大 减小了所形成的铜铁合金向炉内铜液中的扩散，保证了铜液的质量。
2. 所述结晶模(19)为多个(未示出)。这种结构可以大大提高生产效率。
3. 所述结晶模(19)的上端连接气体保护装置，钢芯线(2)经气体保 护装置进入结晶模(19)。这种结构可以防止钢芯线在进入结晶模之前受热 氧化，保证覆铜的质量。
4. 所述的结晶模(19)的顶端安装有陶瓷定心模(18)，陶瓷定心模(18) 具有与所述模腔(20)对齐的通孔。陶瓷定心模耐高温、强度高、耐磨， 可以保证钢芯线与结晶模模腔之间的同心度，并提高其稳定性。5. 所述的结晶模冷却装置(23、 24)包括设置在模腔四周的水冷器(23) 和设置在结晶模(19)出口的二级冷却装置(24)。水冷器(23)用于使铜 液在模腔(20)内冷却而包覆凝固在钢芯线上，二级冷却装置(24)则用 于快速降低钢芯覆铜线的温度，防止其高温氧化。
6. 所述的连铸炉(8)包括一个保温炉(17)和一个与之连接为一体的 熔化炉(30)，所述结晶模(19)设置在保温炉(17)的底部，熔化炉(30) 与保温炉(17)的内腔之间具有导流槽(27)， 一个旋转机构与所述连铸炉
(8)相连，用于控制连铸炉(8)倾斜旋转而在熔化位置和连铸位置之间 转换。例如，在熔化位置使所述导流槽在熔化炉(30) —端的入口位置高 于其在保温炉(17) —端的出口位置，而在连铸位置使导流槽(27)的入 口及出口的相对位置(高度)能够使铜液从所述熔化炉(30)流入保温炉
(17)，方便控制，避免了使用常规堵塞方式出现的漏液问题。
7. 在连铸炉(8)内，所述的结晶模(19)上套有浮筒(13)，钢芯线 (2)由浮筒(13)的上端向下传输，浮筒(13)可通过升降机构上下移动，
在浮筒降落在连铸炉底部时，其顶端高于连铸炉(8)内铜液的液面高度， 而且该浮筒(13)构成钢芯线的气体保护装置。这种结构将防止钢芯线氧 化的气体保护装置与中断向结晶模中供应铜液的阻流装置结合在一起，大 大简化了结构。
8. 所述的牵引装置(9)包括带有凹槽的压轮(33)和驱动装置，驱动 装置包括步进电机和与之相连的传动机构。使用步进电机作为驱动装置， 可以提高间歇牵引的精度，便于调节牵引的周期。
9. 所述的牵引装置(9)包括带有凹槽的压轮(33)和驱动装置，驱动 装置包括电机(40)以及顺序相连的变速机构(39)、凸轮(44)、随凸轮轮廓线运动的主摆杆(42)、枢轴连接在主摆杆(42)上的驱动棘爪(46)、 从动棘轮(49)、防止从动棘轮(49)回转的止回棘爪(50)，从动棘轮(49) 经传动机构与压轮(33)连接。该间歇式牵引机构为纯机械式结构，可以 提高牵引运动的稳定性。
此外，本发明的装置还可以在连铸炉之前设置钢芯线校直装置和清洗 装置，这样， 一方面可以提高钢芯线输入结晶模的稳定性，保证覆铜的同 心度， 一方面可以改善铜液与钢芯线的冶金结合，提高钢芯覆铜线的质量。
在本发明的装置之后可以设置精拉装置，将上述钢芯覆铜线毛坯通过 拉丝机拉制成精度尺寸较高的单股连续覆铜钢芯线。
本发明的钢芯覆铜线下引连铸方法，其使用一个具有内腔的连铸炉 (8)，连铸炉的底部设有与连铸炉内腔相通的石墨结晶模(19)，该结晶模 (19)具有冷却装置和基本竖直的模腔(20)，在连铸炉内钢芯线(2)由 上至下穿过模腔(20)，连铸炉内的铜液进入钢芯线与结晶模(19)之间的 间隙中，凝固包覆在钢芯线上，然后钢芯覆铜线(10)被牵引出结晶模(19)， 所述牵引是间歇式运动。
在上述方法的基础上，本发明可以有如下变型
1. 所述钢芯线(2)使用盘圆钢芯线，在进入结晶模(19)之前，经过 在线校直工序。
2. 所述钢芯线(2)使用盘圆钢芯线，在进入结晶模(19)之前，经过 在线清洗和加热烘干工序。
使用盘圆钢芯线，并通过在线校直、清洗和烘干工序，可以提高生产 效率，改善铜液与钢芯线的冶金结合，提高产品质量。
3. 所述的清洗包括酸洗、碱中和和水清洗，所述的加热烘干在气体保护加热炉内进行。
4.在连铸炉内钢芯线(2)在惰性气体保护下进入结晶模(19)，所述 间歇式运动的时间间隔以将钢芯覆铜线牵引出结晶模(19)下出口时不漏 铜液为准。
在图1中，下引钢芯覆铜线的制备方法主要包括以下步骤
(1) 预处理将(先去除氧化层，然后用拉丝机拉)制成盘圆钢芯线 (2)在进入连铸炉(8)连铸前，首先经过在线清洗、在线校直和加热烘
干工序，清洗如包括酸洗、碱中和和水清洗，加热烘干在气体保护加热炉
(6)内进行，如加热温度为350°C-400°C;
(2) 连铸将经过预处理后的钢芯线(2)再通过连铸炉(8)进行连 铸，该方法使用的连铸炉(8)包括熔化炉(30)和具有内腔保温炉(17)， 保温炉(17)的底部设有与保温炉(17)内腔相通的结晶模(19)，结晶模
(19)具有设置在结晶模腔(20)四周的水冷器(23)、设置在结晶模(19) 出口的二次冷却装置(24)和基本竖直的结晶模腔(20)，钢芯线(2)经 所述导引装置(7)由上至下穿过结晶模腔(20)，在保温炉(17)内钢芯 线(2)在惰性气体保护下进入结晶模(19)，保温炉(17)内的铜液(21) 进入钢芯线(2)与结晶模(19)之间的间隙中，凝固包覆在钢芯线(2) 上，然后钢芯覆铜线(10)通过牵引装置(9)牵引出结晶模(19)，间歇 运动的时间间隔以将钢芯覆铜线(10)牵引出结晶模(19)下出口时不漏 铜液为准，在整个连铸过程由于牵引是间歇式运动，使得钢芯覆铜线(10) 的覆铜层稳定。牵引出的钢芯覆铜线(10)由收线机(11)收成钢芯覆铜 线盘圆毛坯。
钢芯覆铜线盘圆毛坯可用于后续加工，如通过拉丝机拉制成精度尺寸较高的单股连续覆铜钢芯线。
在图2中，示出了本发明钢芯覆铜线下引连铸装置的一种具体结构，
其包括连铸炉(8)、导引装置(7)和牵引装置(9)，连铸炉(8)包括熔 化炉(30)和保温炉(17)，烙化炉(30)和保温炉(17)通过导流槽(27) 相连通，并且连铸炉(8)上设有感应加热器(28)和保温材料(32)，保 温炉(17)的底部设有与保温炉(17)内腔相通的结晶模(19)，结晶模(19) 在结晶模腔(20)的上游端四周均布有铜液导流孔(26);结晶模(19)具 有设置在结晶模腔(20)四周的水冷器(23)、设置在结晶模出口的二次冷 却装置(24)和基本竖直的结晶模腔(20)，结晶模(19)的顶端安装有陶 瓷定心模(18)，陶瓷定心模(18)具有与结晶模腔(20)对齐的通孔；钢 芯线(2)经导引装置(7)由上至下穿过结晶模腔(20)，牵引装置(9) 位于结晶模(19)下端，用于牵引钢芯覆铜线(10);在保温炉(17)内， 一个浮筒(13)套在结晶模(19)上，浮筒(13)的上端连接气体保护管 (14)，保护气体(15)通过气体保护管(14)加入浮筒(13)内，钢芯线 (2)经保护气体(15)再进入结晶模(19)，钢芯线(2)由浮筒(13)的 上端向下传输，浮筒(13)可通过浮筒升降轮(16)上下移动，在浮筒(13) 降落在保温炉(17)底部时，其顶端高于保温炉(17)内铜液(21)的液 面高度，而且该浮筒(13)构成一个钢芯线的气体保护装置，且可阻止浮 筒(13)外铜液(21)流入浮筒(13)内。具体操作时，①拉动旋转吊钩 (29)将熔化炉(30)绕旋转支架(22)逆时针旋转到最低位置，在熔化 炉(30)内加入电解铜，通过感应加热器(28)加热电解铜，使电解铜熔 化为铜液(21)，在铜液(21)的表面覆盖脱氧保护剂(31)，同时在保温 炉(17)底部安装结晶模(19)，再将浮筒(13)套在结晶模(19)上，通过浮筒升降轮(16)把浮筒(13)放到保温炉(17)的底部，浮筒(13) 内通过保护气体导入管(14)充入适量的保护气体(15)，通过导引装置(7) 穿好处理过的钢芯线(2);②拉动旋转吊钩(29)将熔化炉(30)绕旋转 支架(22)顺时针旋转到水平位置，熔化炉(30)内的铜液(21)(例如电 解铜熔化至115CrC 120CTC)通过导流槽(27)流入保温炉(17)内，将 保温炉(17)内的铜液(21)上覆盖脱氧保护剂(31)，通过保温炉(17) 上的感应加热器(28)加热铜液(21)，等到铜液(21)温度恒定后(例如 电解铜液115(TC 120(TC)，通过浮筒升降轮(16)将移动浮筒(13)升高 到一定的位置，保温炉(17)内加的铜液(21)通过结晶模(19)上部四 周的导流孔(26)流入结晶模腔(20)内；③通过安装在结晶模(19)下 端的牵引装置(9)牵动钢芯线(2)向下移动，覆铜钢芯线(10)通过设 置在结晶模腔(20)四周的水冷器(23)和设置在结晶模(19)出口的二 次冷却装置(24)冷却后，最后出来的就是均匀的钢芯覆铜线(10)。
在图3 —图5中，牵引装置(9)包括带有凹槽的压轮(33)、压轮锁紧 机构(34)、凸轮(37)和棘轮机构(38)，压轮(33)通过其凹槽压紧钢 芯覆铜线(10)，在棘轮机构(38)的间歇传动输出轴(48)上设有摆杆(42)， 摆杆(42)的顶端装有滚动轮(43)，滚动轮(43)依靠在凸轮(44)上， 在摆杆(42)上装有与从动棘轮(49)轮廓线啮合的驱动棘爪(46)，在从 动棘轮(49)的侧面设有与从动棘轮(49)轮廓线啮合的止回棘爪(47)， 止回棘爪(47)上有压紧弹簧(50);电机(40)与变速箱(39)相连。工 作时，摆杆(42)随着凸轮(44)旋转而摆动，摆杆(42)摆动时会带动 驱动棘爪(46)在从动棘轮(49)的齿上上下卡动，从而推动从动棘轮(49) 转动，而止回棘爪(47)在压紧弹簧(50)的作用下也会随着从动棘轮(49)转动不断卡在从动棘轮(49)的齿上，阻止从动棘轮(49)回转，经过间 歇传动输出轴(48)和压轮锁紧机构(34)控制压轮(33)运动，从而达 到间歇牵引的作用。
使用本发明制造的钢芯覆铜线具有以下优点
1. 铜与钢之间的复合层为冶金分子结合，复合层较厚，铜层厚度可达
1. 0腿以上；
2. 采用陶瓷定芯模和导引装置，定芯准确并可微调，同心度控制误差
可控制在l: 1.2范围内；
3. 由于铜铁合金扩散减少，表层铜的导电率大幅提高；
4. 由于采用下引连续铸铜，不会出现因为钢芯的重力或浮力影响覆铜
的均匀性，而且钢芯线与铜液的包覆结合点位于连铸炉内熔池的下方，大 的铜液静压力更有利于铜液与已包覆铜接口处的熔接。
权利要求
1. 一种钢芯覆铜线下引连铸方法，该方法使用一个具有内腔的连铸炉(8)，连铸炉的底部设有与连铸炉内腔相通的石墨结晶模(19)，该结晶模(19)具有冷却装置和基本竖直的模腔(20)，在连铸炉内钢芯线(2)由上至下穿过模腔(20)，连铸炉内的铜液进入钢芯线与结晶模(19)之间的间隙中，凝固包覆在钢芯线上，然后钢芯覆铜线(10)被牵引出结晶模(19)，其特征在于，所述牵引是间歇式运动。
2. 根据权利要求1所述的下引连铸方法，其特征在于，所述钢芯 线(2)使用盘圆钢芯线，在进入结晶模(19)之前，经过在线校直 工序。
3. 根据权利要求1所述的下引连铸方法，其特征在于，所述钢芯 线(2)使用盘圆钢芯线，在进入结晶模(19)之前，经过在线清洗和加热烘干工序。
4. 根据权利要求3所述的下引连铸方法，其特征在于，所述的清洗包括酸洗、碱中和和水清洗，所述的加热烘干在气体保护加热炉内 进行。
5. 根据权利要求1 — 4之一所述的下引连铸方法，其特征在于， 在连铸炉内钢芯线(2)在惰性气体保护下进入结晶模(19)，所述间 歇式运动的时间间隔以将钢芯覆铜线牵引出结晶模(19)下出口时不 漏铜液为准。
6.—种钢芯覆铜线下引连铸装置，包括连铸炉(8)、导引装置(7)和牵引装置(9)，连铸炉的底部设有与连铸炉内腔相通的结晶模(19)，所述结晶模(19)具有冷却装置(23， 24)和基本竖直的模腔(20)， 钢芯线(2)经所述导引装置(7)由上至下穿过模腔(20)，牵引装 置位于结晶模(19)的下端，用于牵引钢芯覆铜线(10)，其特征在 于，所述的牵引装置是间歇式牵引装置(9)。
7. 根据权利要求6所述的下引连铸装置，其特征在于，所述结晶 模(19)在模腔(20)的上游端四周均布有铜液导流孔(17)。
8. 根据权利要求6或7所述的下引连铸装置，其特征在于，所述 结晶模(19)为多个。
9. 根据权利要求6或7所述的下引连铸装置，其特征在于，所述 结晶模(19)的上端连接气体保护装置，钢芯线(2)经气体保护装 置进入结晶模(19)。
10. 根据权利要求6或7所述的下引连铸装置，其特征在于，所 述的结晶模(19)的顶端安装有陶瓷定心模(18)，陶瓷定心模(18) 具有与所述模腔(20)对齐的通孔。
11. 根据权利要求6或7所述的下引连铸装置，其特征在于，所 述的结晶模冷却装置(23, 24)包括设置在模腔四周的水冷器(23) 和设置在结晶模(19)出口的二级冷却装置(24)。
12. 根据权利要求6或7所述的下引连铸装置，其特征在于，所 述的连铸炉(8)包括一个保温炉(17)和一个与之连接为一体的熔 化炉(30)，所述结晶模(19)设置在保温炉(17)的底部，熔化炉(30)与保温炉(17)的内腔之间具有导流槽(27)， 一个旋转机构与所述连铸炉(8)相连，用于控制连铸炉(8)倾斜旋转而在熔化位 置和连铸位置之间转换。
13. 根据权利要求6或7所述的下引连铸装置，其特征在于，在 连铸炉内，所述的结晶模(19)上套有浮筒(13)，钢芯线(2)由浮 筒(13)的上端向下传输，浮筒(13)可通过升降机构上下移动，在 浮筒降落在连铸炉底部时，其顶端高于连铸炉内铜液的液面高度，而 且该浮筒(13)构成钢芯线的气体保护装置。
14. 根据权利要求6或7所述的下引连铸装置，其特征在于，所 述的牵引装置(9)包括带有凹槽的压轮(33)和驱动装置，驱动装 置包括步进电机和与之相连的传动机构。
15. 根据权利要求6或7所述的下引连铸装置，其特征在于，所 述的牵引装置(9)包括带有凹槽的压轮(33)和驱动装置，驱动装 置包括电机(40)以及顺序相连的变速机构(39)、凸轮(44)、随凸 轮轮廓线运动的主摆杆(42)、枢轴连接在主摆杆(42)上的驱动棘 爪(46)、从动棘轮(49)、防止从动棘轮回转的止回棘爪(50)，从 动棘轮(49)经传动机构与压轮(33)连接。
全文摘要
本发明涉及钢芯覆铜线下引连铸方法及装置，其使用一个具有内腔的连铸炉(8)，连铸炉的底部设有与连铸炉内腔相通的石墨结晶模(19)，该结晶模(19)具有冷却装置和基本竖直的模腔(20)，在连铸炉内钢芯线(2)由上至下穿过模腔(20)，连铸炉内的铜液进入钢芯线与结晶模(19)之间的间隙中，凝固包覆在钢芯线上，然后钢芯覆铜线(10)被间歇式牵引出结晶模(19)。与现有技术相比，本发明可以增加钢芯线覆铜的厚度，提高钢芯线与所覆铜层的同心度。
文档编号B21C1/00GK101546631SQ20081018725
公开日2009年9月30日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年2月22日
发明者孙永春 申请人:孙永春