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专利号: 2020108985435
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 铸造;粉末冶金
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种泡沫铜冷却水槽连铸结晶器铜板的制备方法,其特征在于,所述结晶器铜板包括:铜板本体,所述铜板本体的相对面分别为铜板工作面和铜板冷却面,所述铜板本体在所述铜板冷却面设置有多个泡沫铜冷却槽、固定筋板、销栓螺孔和销栓台面,所述固定筋板设置于相邻两个所述泡沫铜冷却槽之间,所述销栓台面沿所述固定筋板的长度方向依次等距设置,所述销栓螺孔开设于所述销栓台面,用于连接水箱;所述泡沫铜冷却槽内嵌有与所述铜板本体一体成型的泡沫铜,所述泡沫铜的形状与所述泡沫铜冷却槽的形状与尺寸一致,所述泡沫铜与所述固定筋板和所述销栓台面在靠近所述铜板冷却面一侧位于同一平面,所述泡沫铜在靠近所述铜板工作面的一侧为弧形面,所述泡沫铜的厚度由中心向两边逐渐变大,并在与所述固定筋板的接触面处达到最大值;

所述泡沫铜为开孔泡沫铜且孔隙率大于50%;

该制备方法包括以下步骤:

S1:制备或选取孔隙填满的开孔泡沫铜复合体坯料后,进行线切割,得到与所述泡沫铜冷却槽的形状完全一致的泡沫铜复合体型芯;

S2:将所述泡沫铜复合体芯布置于模具型腔中,且任意相邻两个所述泡沫铜复合体型芯之间的距离为所述固定筋板的宽度;所述模具用于制备所述铜板本体,再对所述泡沫铜复合体型芯和所述模具预热保温后浇注熔化温度为1100‑1200℃的熔融铬锆铜水,冷却,得到结晶器铜板铸造坯料;

S3:对所述结晶器铜板铸造坯料进行机加工,使所述铜板本体的铜板冷却面完全露出所述泡沫铜复合体型芯,并根据锻压工作量和所述泡沫铜的厚度对所述泡沫铜复合体型芯进行车削,使得所述泡沫铜低于所述铜板冷却面一定距离;

S4:去除所述泡沫铜复合体芯的空隙中的填充物,再进行加热、锻造和冷轧,得到结晶器铜板锻造坯料;再对所述结晶器铜板锻造坯料进行酸洗、粗铣、钻攻销栓螺孔、精铣和电镀处理。

2.根据权利要求1所述的泡沫铜冷却水槽连铸结晶器铜板的制备方法,其特征在于,所述销栓台面在靠近所述泡沫铜冷却槽的两侧均为圆弧形,且两个所述圆弧形之间的最大距离大于所述固定筋板的宽度。

3.根据权利要求1所述的泡沫铜冷却水槽连铸结晶器铜板的制备方法,其特征在于,所述销栓螺孔位于所述销栓台面的中心处,且位于同一所述固定筋板上的所述销栓螺孔的圆心位于同一条直线上。

4.根据权利要求1所述的泡沫铜冷却水槽连铸结晶器铜板的制备方法,其特征在于,所述泡沫铜的厚度为5mm 20mm,且所述泡沫铜由中间向两边不断变厚。

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5.根据权利要求1所述的泡沫铜冷却水槽连铸结晶器铜板的制备方法,其特征在于,所述铜板本体为铬锆铜,所述泡沫铜为纯铜。

6.根据权利要求1所述的泡沫铜冷却水槽连铸结晶器铜板的制备方法,其特征在于,所述开孔泡沫铜复合体坯料包括未盐脱溶处理泡沫铜坯料和泡沫铜‑铝复合体坯料;

所述未盐脱溶处理泡沫铜坯料的制备方法包括:通过孔隙率和孔隙尺寸选取耐高温、易水溶的盐颗粒,将所述盐颗粒布置到型腔中并压实,浇注熔融金属铜进行渗流铸造,冷却后不进行盐脱溶处理;

所述泡沫铜‑铝复合体坯料的制备方法包括:选取所需孔隙率和孔隙尺寸的开孔泡沫铜坯料,放入型腔中,进行预热,控制预热温度为600℃ 700℃,浇注熔融铝水,控制浇注温~

度为700℃ 800℃,加压使得熔融铝水填满泡沫铜孔隙,冷却后得到泡沫铜‑铝复合体坯料。

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7.根据权利要求6所述的泡沫铜冷却水槽连铸结晶器铜板的制备方法,其特征在于,当所述开孔泡沫铜复合体坯料为未盐脱溶处理开孔泡沫铜坯料时,步骤S2中的预热温度为

900‑1000℃;步骤S4中去除所述泡沫铜复合体芯的孔隙中的填充物的方法为:将加工后的所述结晶器铜板铸造坯料于水溶液中浸泡,使位于所述未盐脱溶处理泡沫铜型芯中的盐颗粒完全溶出。

8.根据权利要求6所述的泡沫铜冷却水槽连铸结晶器铜板的制备方法,其特征在于,当所述开孔泡沫铜复合体坯料为泡沫铜‑铝复合体坯料时,步骤S2中的预热温度为500‑600℃;步骤S4中去除所述泡沫铜复合体芯的孔隙中的填充物的方法为:将加工后的所述结晶器铜板铸造坯料加热到800℃ 900℃,使位于所述泡沫铜‑铝复合体型芯中的金属铝熔除。

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9.根据权利要求1所述的泡沫铜冷却水槽连铸结晶器铜板的制备方法,其特征在于,所述泡沫铜复合体型芯的一侧为平面,另一侧为沿宽度方向由中心向两边逐渐变厚的弧形面,所述泡沫铜复合体型芯侧面均匀分布有用于设置所述销栓台面的台面槽。