[发明专利]热浸涂铜包钢的上引成型方法及其上引成型装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产铜包钢的方法和设备，特别是一种使用热浸涂生产铜包钢的方法和设备，属于在钢杆基体上浸铸铜水的镀覆领域。

背景技术

铜包钢(Copper clad steel wire)简写为CCS。是一种在钢芯线材表面包上铜的双金属线；一般铜层的包覆比为20％～30％、导电率为21～40％IACS。生产方法主要有；铸造热压法、电镀法、铜带压接法、热浸涂法、焊管包覆法、套管包覆法六种。这些方法虽可生产铜包钢，但却有明显的缺点。如其中的铸造热压法(铸轧法)的工艺流程较长，且材料利用率偏低，质量较难保证；电镀法因使用氰化电镀液有毒而公害严重，表面电镀液不易洗净而使铜变色成黑铜；铜带压接法需用铜带而使成本过高(高12～16％)；焊管包覆法和套管包覆法都因结合力难以获得满意的结果而未被采用。

使用热浸涂铸造法生产铜包钢，目前均为水平铸造法，即：用一根较细的冷钢芯杆，水平通过铜水池，使铜水与该移动的钢芯杆表面逐步凝固结合成较粗的铸造状态的铜包钢杆。这种方法虽可生产铜包钢，但却有明显的不可克服的缺点。这些缺点主要在于：

(1)钢芯杆移动的方向与铜水冷热对流方向相垂直，钢芯杆表面周环温度不相等，表面吸热的能力就不等，铜的包覆就不均匀出现偏心。由于镀层偏心的存在就限制了产品规格，单丝直径不得小于1.8mm。

(2)铜包钢杆因自身的重量和横卧在进出线摸口上，在高速拉线时，钢芯杆与铜包钢杆产生杂乱无章的振动，使逐步凝固结合的铸态组织产生不对称(偏心)，同时也加速了进、出线摸口的磨损，增大铜包钢杆不圆度。故产品速度就不得提高，一般不超过2M/min。

(3)由于钢芯杆在铜水中浸泡时间过长，在高温的铜水中通过的钢芯表面温度＞760℃会有部份磷离子游离到铜水中，污染铜水，导致导电率急剧下降，使铜包钢的电气性能遭到破坏。

发明内容

本发明的主要目的是为了克服上述方法生产铜包钢的不足之处，提供一种能生产出高导电率和结合力强的适合电网架空用铜包钢导线和地线的热浸涂铜包钢的上引成型方法。

本发明的另一个目的是根据上述的上引成型方法，提供一种结构设计合理，生产效率高，使用寿命长的热浸涂铜包钢的上引成型装置。

本发明的热浸涂铜包钢的上引成型方法，关键在于将预热钢杆从坩埚的底部进入，依次从坩埚内的铜水中浸涂后再从坩埚的上部垂直拉出，所述钢杆预热温度为60～500℃，铜水温度为1160～1108℃，钢杆在铜水中的浸涂距离为6～15mm，浸涂后的铜包钢杆从坩埚拉出的生产速度为60～100M/min。调节温度、浸涂距离和生产速度可控制铜层厚度，如浸涂距离长和生产速度快，则铜层厚度薄；反之，浸涂距离短和生产速度慢，则铜层厚度厚。

本发明的热浸涂铜包钢的上引成型装置，包括铜水预处理装置、钢杆预处理装置、坩埚、收绕装置，还包括下石墨管、上石墨管、冷却管、提升管和提升装置，所述下石墨管的下端固装在坩埚底部，下石墨管的上端垂直浸泡在坩埚内的铜水中与上石墨管的下端同轴对接，上石墨管的上端固装在冷却管下端，冷却管上端从顶部伸出坩埚并经提升管与提升装置连接，铜水预处理装置为恒温坩埚提供设定高度的铜水，经钢杆预处理装置校直处理和预热后的钢杆从下石墨管垂直进入坩埚，再经上石墨管和冷却装置与收绕装置连接。

在未开机时，为了防止铜水进入石墨管而造成铜水污染、导电率下降，铜包钢的电气性能遭到破坏。可将下石墨管的上端口设计为上凸型端口；上石墨管的下端口设计成上凹型端口，使凹、凸端口同轴对接，紧密相联，能确保在未开机时的铜水进不了石墨管，而在开机工作时，由于钢杆在铜水中浸涂的时间很短且上升速度很快，高温的铜水遇冷凝结在钢杆上的铜包钢杆从上石墨管引出也进不了下石墨管，而此时在铜水中经过的钢杆温度控制在720℃左右，远低于760℃，能做到保护铜水不受污染。为了利用铜液压差提高铜的包裹质量，可将下石墨管的上凸型端口设计在铜液面下的250～300mm之间。为了延长了石墨管的使用寿命，可在下石墨管的下端设有高强度合金的下口模，下口模内径等于待涂钢杆外径，上石墨管的下端镶嵌有高强度合金的上口模，上口模的内径等于浸涂后的铜包钢杆外径。