專利名稱：銅包鋁排連續(xù)冶金復(fù)合的生產(chǎn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及銅包鋁排的生產(chǎn)設(shè)備，尤其涉及銅包鋁排連續(xù)冶金復(fù)合的生產(chǎn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
銅包鋁是指以鋁為基材，四周無縫包裹著一層銅，銅鋁之間實現(xiàn)冶金結(jié)合的復(fù)合 導(dǎo)體材料，制造銅包鋁排復(fù)合材料，是替代純銅排和純鋁排的最佳產(chǎn)品。因母排使用時按長 度計算，單位重量的銅包鋁排比相同面積的銅排長2. 45倍，銅包鋁排的銅體積比為15%， 如銅密度為8. 89g/cm3，鋁密度為2. 73g/cm3，則銅包鋁排中銅的質(zhì)量約占33% ，這說明了等 截面的導(dǎo)體， 一噸銅包鋁排可節(jié)約1. 12噸銅材，實現(xiàn)了以鋁節(jié)銅，是經(jīng)濟(jì)效益巨大的節(jié)能
A 口 廣PR o 我國每年電力用傳輸導(dǎo)體的用銅量占銅總需求量的70%，其中銅母線約占有導(dǎo)體 用量的10%。據(jù)統(tǒng)計，2006年我國導(dǎo)體用銅約為354萬噸，依此推算，銅母線用銅量約為 24. 78萬噸。據(jù)了解，目前建筑領(lǐng)域有一種趨勢，630A以上供電電流導(dǎo)體，必須用母線槽，由 此可預(yù)測銅包鋁排的市場潛力巨大。 現(xiàn)有有銅包鋁排生產(chǎn)工藝存在著許多的問題，包括 由于矩形排在拉拔擠壓中四周收縮不均，固相結(jié)合較差，影響了力學(xué)性能； 銅層覆蓋也不均勻，影響了電導(dǎo)率； 成材率低，生產(chǎn)效率低，成本高等。 大規(guī)格銅包鋁排的生產(chǎn)技術(shù)目前正處于工藝研究中。 而現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備，無疑也存在著許多問題 —方面，現(xiàn)有軋機(jī)多為二輥軋機(jī)，軋型鋼時需要設(shè)計一定的孔型，就是帶孔型軋 制；同時二輥軋制肯定要有一定的輥縫； 萬能軋機(jī)有四輥的，但很少四輥都有驅(qū)動裝置，既使有四輥驅(qū)動，也是有輥縫的。 而輥縫的存在，勢必造成軋制力不均勻，軋件帶耳子，從而造成銅鋁結(jié)合不均勻，影響產(chǎn)品 質(zhì)量，無疑也帶來成本的浪費。 另一方面，現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備不能實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，從而帶來了成材率低，生產(chǎn)效率低， 成本提高等一系列的問題。

實用新型內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問題，本實用新型旨在公開一種銅包鋁排連續(xù)冶金復(fù) 合的生產(chǎn)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡單，投資省，尤其是實現(xiàn)了連續(xù)封閉式軋制和連續(xù)擠壓，保證了銅 皮厚度的均勻性，生產(chǎn)效率和成材率大大提高，解決了現(xiàn)有的銅包鋁排生產(chǎn)中存在的各種 難題。 本實用新型的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的 —種銅包鋁排連續(xù)冶金復(fù)合的生產(chǎn)設(shè)備，包括坯料預(yù)處理裝置、惰性氣體保護(hù)下的連續(xù)包覆設(shè)備和焊接設(shè)備、連軋設(shè)備和熱處理設(shè)備，彼此之間通過夾送輥和導(dǎo)衛(wèi)裝置連 接；所述的連軋設(shè)備中的每臺軋機(jī)包括上下兩個相互平行的平輥、左右兩個相互平行的立 輥、機(jī)架和機(jī)座；所述四個軋輥軸的中心線在同一垂直面內(nèi)；相鄰軋機(jī)通過導(dǎo)衛(wèi)裝置連接； 其特征在于 所述機(jī)架包括左右兩片，通過拉桿和螺栓連接成一體，再螺栓固定于機(jī)座上；所述 左右兩個立輥通過軸承座分別固定于左片機(jī)架和右片機(jī)架上，并沿其對應(yīng)的滑板滑動以調(diào) 整左右間距再通過螺栓緊固；所述上下兩個平輥通過軸承座支撐于左右兩片機(jī)架上，并沿 其對應(yīng)的滑板滑動以調(diào)整上下間距再通過螺栓緊固； 每臺軋機(jī)分別由交流變頻電機(jī)驅(qū)動，自動變頻調(diào)速，電機(jī)通過減速機(jī)帶動傳導(dǎo)箱 的兩個輸出端，再分別通過萬向聯(lián)軸節(jié)連接兩個平輥輸入端，并通過傘齒輪帶動所述立輥 同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；所述傘齒輪分別由螺栓固定于所述下平輥和立輥上；所述四個軋輥的直徑相 等，平輥和立輥的接觸面成45° ;由四個軋輥的輥環(huán)所圍成的孔型是封閉的，所述輥環(huán)分別 與其對應(yīng)的輥軸過渡配合，側(cè)面以螺絲固定。 在控制中，本實用新型采用了交流變頻電機(jī)自動控制，實現(xiàn)了全線自動變頻自動 控制，保證了全線的同步，如在連軋過程中，由變頻器集中調(diào)速，保證孔型面積F和軋件通 過速度V的乘積FV為一個常數(shù)。 所述連續(xù)包覆設(shè)備和焊接設(shè)備外罩密封罩，所述密封罩內(nèi)充有惰性氣體。 所述連軋設(shè)備包括4-7臺軋機(jī)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所公開的銅包鋁排連續(xù)冶金復(fù)合的生產(chǎn)設(shè)備，具有 顯著的技術(shù)效果 (1)解決了異步軋制的弊端，實現(xiàn)了連續(xù)化，自動化生產(chǎn)，極大地提高了生產(chǎn)效率 和成材率，降低了生產(chǎn)的制造成本； (2)每臺軋機(jī)實現(xiàn)了四輥同步驅(qū)動，輥速相同，即純滾動封閉式軋制，相應(yīng)的連軋 設(shè)備實現(xiàn)了連續(xù)封閉式軋制，即連續(xù)均勻擠壓，保證了軋制力的均勻，從而保證了銅皮厚度 的均勻性，進(jìn)而保證了銅包鋁排的質(zhì)量； (3)七臺軋機(jī)只有輥環(huán)不同，其余完全相同，互換性強(qiáng)；而且，由于機(jī)架的兩片式 分體設(shè)計，保證了更換軋機(jī)時不需要截斷銅包鋁排即可實現(xiàn)軋機(jī)的裝卸，從而在提高了生 產(chǎn)效率的同時，保證了成材率； (4)適用性強(qiáng)，只要更換軋輥的輥環(huán)即可生產(chǎn)出不同規(guī)格的產(chǎn)品；而輥環(huán)的更換 也十分便捷； (5)設(shè)備重量輕，全線設(shè)備總重在150T左右，而且結(jié)構(gòu)簡單，投資省，部件通用性 好，互換性強(qiáng)，既適用于大批量生產(chǎn)，又適應(yīng)小批量，多規(guī)格生產(chǎn)，特別是大規(guī)格銅包鋁排的 生產(chǎn)，其效益相當(dāng)可觀。
圖la是本實用新型的具體實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖的左半部； 圖lb是本實用新型的具體實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖的右半部； 圖2是一臺軋機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖2的右視圖。
具體實施方式
[0034] 現(xiàn)結(jié)合附圖，對本實用新型作進(jìn)一步的具體介紹。 —種銅包鋁排連續(xù)冶金復(fù)合的生產(chǎn)設(shè)備，如圖la和圖lb所示，包括坯料預(yù)處理裝 置、連續(xù)包覆設(shè)備、焊接設(shè)備、連軋設(shè)備和熱處理設(shè)備，彼此之間通過夾送輥和導(dǎo)衛(wèi)裝置連 接； 所述的預(yù)處理裝置包括坯料矯直裝置，銅皮清洗裝置，打毛裝置，銑削加工裝置； 所述的連續(xù)包覆設(shè)備和焊接設(shè)備有充滿惰性氣體的密封罩保護(hù)，并包括7對不同 角度的平輥包覆輥型和7對不同角度的立輥包覆輥型和最后用于壓平銅皮的0°平輥，所 述平輥包覆輥型的角度依次為O。 ，15° ，30° ，45° ，60° ，75° ，90° ，所述立輥包覆輥型 的角度依次為0。 ，15° ，30° ，45° ，60° ，75° ，90° ; 所述的連軋設(shè)備包括4-7臺軋機(jī)，其中每臺軋機(jī)，如圖2、圖3所示，包括相互平行 的上平輥1和下平輥3、相互平行的左立輥2和右立輥4、機(jī)架和機(jī)座；所述四個軋輥軸1、 2、3和4的中心線在同一垂直面內(nèi)；相鄰軋機(jī)通過導(dǎo)衛(wèi)裝置連接； 所述機(jī)架包括左右兩片51和52，通過四根①16拉桿7連接并以螺栓固定連接成 一體，再以12個螺栓固定于機(jī)座上；所述左右兩個立輥2和4通過軸承座分別固定于左片 機(jī)架51和右片機(jī)架52上，并沿其對應(yīng)的滑板滑動以調(diào)整左右間距再通過螺栓緊固；所述上 下兩個平輥1和3通過軸承座支撐于左右兩片機(jī)架上，并沿其對應(yīng)的滑板滑動以調(diào)整上下 間距再通過螺栓緊固；由此，上下兩軸間距和左右兩軸間距均可調(diào)整。 每臺軋機(jī)分別由交流變頻電機(jī)驅(qū)動，自動變頻調(diào)速，電機(jī)通過減速箱帶動傳導(dǎo)箱 的兩個輸出端分別通過萬向聯(lián)軸節(jié)連接兩個平輥1、3輸入端，并通過傘齒輪8帶動所述立 輥2、4同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；所述傘齒輪8分別通過螺栓固定于所述下平輥3和立輥2、4上；所述 四個軋輥的直徑相等，平輥和立輥的接觸面成45。；由此，四根軸以同一動力驅(qū)動，轉(zhuǎn)速相 同。由四個軋輥的輥環(huán)11、21、31、41分別與其對應(yīng)的輥軸過渡配合，側(cè)面以6個螺絲固定， 所述四個輥環(huán)所圍成的孔型6是封閉的，沒有輥縫，四個輥側(cè)面接觸部分，線速度相同，屬 純滾動，從而實現(xiàn)了純擠壓過程， 一方面使得軋件不會出現(xiàn)耳子，另一方面保證了軋制力均 勻，銅與鋁的結(jié)合均勻，復(fù)合質(zhì)量顯著提高。根據(jù)不同規(guī)格尺寸要求，可以更換輥環(huán)，而其它 結(jié)構(gòu)不動。 每臺軋機(jī)的電機(jī)、減速機(jī)、傳導(dǎo)箱、萬向聯(lián)軸節(jié)都是一樣的，軋機(jī)的結(jié)構(gòu)也都是一 樣的，唯一不同之處即在于輥環(huán)11、21、31、41的形狀和尺寸，并且整個軋機(jī)的易損件就是 輥環(huán)( 一般只有十多公斤重)，因為是連續(xù)軋制，并且內(nèi)孔一致，軋機(jī)具有互換性，則排在后 面的軋機(jī)輥環(huán)磨損超出允許范圍，則可經(jīng)修磨后，將其換至前一臺軋機(jī)的位置，依次類推， 則只換一件即可，拆換十分方便；而且由于機(jī)架的兩片組合式設(shè)計，保證了在更換軋機(jī)時， 無需截斷銅包鋁排，只要把四個拉桿卸下，地腳螺栓卸下，軋機(jī)即可抽出；安裝新軋機(jī)時，將 兩片機(jī)架51、51分別自兩邊定位后，通過四個拉桿7和螺栓將其連成一體后，再用地腳螺栓 將其把在機(jī)座上即可。上述更換的方式，大大縮短了更換軋機(jī)的時間，降低消耗，大大提高 了生產(chǎn)效率和成材率。 所述軋機(jī)的軋制力在15T左右，選用電機(jī)為18. 5KW。 根據(jù)加工規(guī)格的不同要求，以四臺軋機(jī)連軋為例，第一、二、三臺軋機(jī)均壓6mm，無
間隙純擠壓，第四臺軋機(jī)進(jìn)行整形，可加工生產(chǎn)112mm*12. 5mm規(guī)格的銅包鋁排。 以六臺連軋為例，前五臺軋機(jī)連接實現(xiàn)無間隙純擠壓，第六臺軋機(jī)進(jìn)行整形，獲得
5100mm*10mm規(guī)格的銅包鋁排。 根據(jù)不同用戶的不同需求，銅包鋁的截面形狀，可以是矩形配以圓角過渡，也可以 類似跑道的形狀即兩個等長并且相互平行的邊在兩端以對稱外凸的圓弧或半圓連接所形 成的曲邊矩形，還可以根據(jù)用戶的特殊需求生產(chǎn)異形銅包鋁排。 以小規(guī)格的鋁排坯料(60*8毫米以下)為例，使用盤巻，在第一盤巻l使用完之
前，盤巻2首端與盤巻1末端焊接或采用擠壓式對接在一起，所需時間為3-4min，此時全線
的運(yùn)行速度減速至l-2m/min，待焊接完成后，全線的運(yùn)行速度恢復(fù)到8-9m/min。 銅帶的對接方式，與鋁排對接方式相同，在銅帶的盤巻1放完之前，銅盤巻2首端
與銅盤巻1末端對接采用氬弧焊或擠壓式對接，全線運(yùn)行的中心線在1. 2m高度，銅皮標(biāo)高，
在運(yùn)行中心線之下。銅皮的中心線與鋁排的中心線在一個垂直平面內(nèi)。 在夾送輥1的作用，坯料開巻和送入校直機(jī)，校直機(jī)擔(dān)負(fù)校直鋁排作用，銑屑機(jī)負(fù)
責(zé)將鋁排表層的氧化層(A1203)銑掉(銑掉O. lmm)，此時開始?xì)鍤獗Ｗo(hù)，一直到焊接機(jī)，這
一段是密閉的。 在平包覆前端，鋁排和銅皮同時進(jìn)入包覆機(jī)，銅帶在下，鋁排在上，包覆機(jī)的包覆 輥控制鋁排和銅帶的相對位置，只有這樣才能保證焊機(jī)和焊咀在銅帶對縫的中間。首先通 過帶槽形的0。輥將鋁排壓實，不能竄動，然后依次通過15° ，30° ，45° ，60° ，75° ，90° 的平輥包覆輥型，將銅皮的兩邊，按著鋁排兩邊的圓角半徑，壓制90。；進(jìn)而，再依次通過 0° ，15° ，30° ，45° ，60° ，75° ，90°的立輥包覆輥型，并繼續(xù)經(jīng)由一個0°的平輥將銅皮 兩邊進(jìn)一步壓平，最后形成鋁排四周包覆銅皮，中間只有一條縫隙，進(jìn)入焊接機(jī)，進(jìn)行焊接， 焊接完成后，通過夾送輥送入軋機(jī)l，軋機(jī)1將包覆焊接后的銅包鋁排壓實并將內(nèi)部的空氣 排出，達(dá)到物理結(jié)合，軋機(jī)2與軋機(jī)3，上下、左右各壓下6毫米，溫度上升至350-40(TC，再 經(jīng)過后四臺軋機(jī)連續(xù)軋制，溫度上升至45(TC左右，但是時間短，還來不及分子擴(kuò)散，所以后 部設(shè)加熱段(高頻加熱)，保溫段進(jìn)行擴(kuò)散熱處理。最后成巻慢速冷卻。 連續(xù)冶金復(fù)合工藝中由四至七臺軋機(jī)組成，全是由交流變頻電機(jī)驅(qū)動，由變頻器 集中調(diào)整，使孔型的面積(F)和軋件通過速度(V)的乘積等于常數(shù)(FV =常數(shù))，從而實現(xiàn) 了連續(xù)、自動軋制，并且使冷軋變成了熱軋，相對于第一臺軋機(jī)，從第二臺軋機(jī)開始就是熱 軋制(第一架軋機(jī)軋制時使軋件溫度升高100-20(TC，后續(xù)的軋機(jī)，同理)，這也就省去了加 熱的過程，工藝更簡單，也節(jié)省了能源，因為熱軋容易結(jié)合。 整個生產(chǎn)線由電控箱集中控制同步運(yùn)行，連軋過程中，每臺軋機(jī)分別由交流變頻 電機(jī)驅(qū)動，自動變頻調(diào)速，保證孔型面積F和軋件通過速度V的乘積FV為一個常數(shù)。 大規(guī)格的鋁排坯料(60*8以上)，不能成巻而是采用直條坯料(每根6-8m長)，因 為場地長68米，事先將坯料8-10根焊接在一起，軋完后，下一根仍然焊接連接，與小規(guī)格工 藝相同；不同的是，擴(kuò)散熱處理后不能成巻，用剪切機(jī)剪斷，定尺處理在臺架上進(jìn)行，這些定 尺后的銅包鋁排運(yùn)到專用的熱處理爐進(jìn)行擴(kuò)散熱處理。 用這種工藝生產(chǎn)的銅包鋁排，復(fù)合的質(zhì)量好，固相結(jié)合均勻，配合探傷儀的在線檢 測，結(jié)合率可以達(dá)到100%。所用的鋁排是擠壓生產(chǎn)的，密度在2. 71-2. 72之間，一般鋁排密 度為2. 703，質(zhì)地致密，一般的銅包鋁密度為3. 04-3.91，用這種工藝生產(chǎn)的銅包鋁排的密 度可達(dá)到4. 00-4. 2，如果改變銅層密度，強(qiáng)度，電導(dǎo)率均有提高，根據(jù)試驗，銅的比重提高2 個百分點，強(qiáng)度就能提高3. 5-4MPa。所心本產(chǎn)品完全可以用在高壓電的部件上。
6[0054] 為防氧化防腐蝕考慮，所述銅包鋁排進(jìn)行表面鍍鋅處理。 所述銅包鋁排彎曲效果好，彎曲時在彎曲處銅和鋁不會分離。 以焊機(jī)的焊接速度為10m/min為例，作業(yè)率88% ，成品率達(dá)到96% ，單班作業(yè)情況 下，年產(chǎn)量9313T，銅包鋁排售價為5. 5萬元/T，則年產(chǎn)值達(dá)到5. 1億元，總成本2. 5億元， 稅后凈利潤為1. 5億元。 以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用 新型的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種銅包鋁排連續(xù)冶金復(fù)合的生產(chǎn)設(shè)備，包括坯料預(yù)處理裝置、惰性氣體保護(hù)下的連續(xù)包覆設(shè)備和焊接設(shè)備、連軋設(shè)備和熱處理設(shè)備，彼此之間通過夾送輥和導(dǎo)衛(wèi)裝置連接；所述的連軋設(shè)備中的每臺軋機(jī)包括上下兩個相互平行的平輥、左右兩個相互平行的立輥、機(jī)架和機(jī)座；所述四個軋輥軸的中心線在同一垂直面內(nèi)；相鄰軋機(jī)通過導(dǎo)衛(wèi)裝置連接；其特征在于所述機(jī)架包括左右兩片，通過拉桿和螺栓連接成一體，再螺栓固定于機(jī)座上；所述左右兩個立輥通過軸承座分別固定于左片機(jī)架和右片機(jī)架上，并沿其對應(yīng)的滑板滑動以調(diào)整左右間距再通過螺栓緊固；所述上下兩個平輥通過軸承座支撐于左右兩片機(jī)架上，并沿其對應(yīng)的滑板滑動以調(diào)整上下間距再通過螺栓緊固；每臺軋機(jī)分別由交流變頻電機(jī)驅(qū)動，自動變頻調(diào)速，電機(jī)通過減速機(jī)帶動傳導(dǎo)箱的兩個輸出端分別通過萬向聯(lián)軸節(jié)連接兩個平輥輸入端，并通過傘齒輪帶動所述立輥同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；所述傘齒輪分別通過螺栓固定于所述下平輥和立輥上；所述四個軋輥的直徑相等，平輥和立輥的接觸面成45°；由四個軋輥的輥環(huán)所圍成的孔型是封閉的，所述輥環(huán)分別與其對應(yīng)的輥軸過渡配合，側(cè)面以螺絲固定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅包鋁排連續(xù)冶金復(fù)合的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述連軋設(shè) 備包括4-7臺軋機(jī)。
專利摘要本實用新型涉及一種銅包鋁排連續(xù)冶金復(fù)合的生產(chǎn)設(shè)備，連續(xù)包覆設(shè)備和焊接設(shè)備、連軋設(shè)備和熱處理設(shè)備；連軋設(shè)備中的每臺軋機(jī)包括兩個平輥，兩個立輥，其特征在于軋機(jī)機(jī)架包括左右兩片，通過拉桿和螺栓連接成一體，再螺栓固定于機(jī)座上；所述左右兩個立輥通過軸承座分別固定于左片機(jī)架和右片機(jī)架上，下平輥和兩立輥通過傘齒輪實現(xiàn)傳動，以同一動力驅(qū)動，平輥和立輥的接觸面成45°，由四個輥環(huán)所構(gòu)成的孔型封閉，四個輥側(cè)面接觸部分，線速度相同，屬純滾動，實現(xiàn)了純擠壓過程。根據(jù)不同規(guī)格要求，更換輥環(huán)，而其它結(jié)構(gòu)不動。本實用新型實現(xiàn)了連續(xù)化，自動化生產(chǎn)，極大提高了生產(chǎn)效率和成材率，降低了生產(chǎn)的制造成本；并且保證了銅包鋁排質(zhì)量，適用廣泛。
文檔編號H01B13/00GK201549271SQ20092001586
公開日2010年8月11日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者劉元和, 謝洪善 申請人:謝洪善;劉元和