CN114570900B - 一种铜及铜合金连续铸挤成形的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铜及铜合金连续铸挤成形的装置，包括依次连通的真空感应熔炼炉、流道和连续铸挤机；所述真空感应熔炼炉的顶部设有惰性气体入口；所述流道的侧壁上设有惰性气体入口；所述连续铸挤机中设有挤压轮气密盖；所述挤压轮气密盖与连续铸挤机中的靴座和变形体相连接实现铸挤空间的封闭；所述挤压轮气密盖的侧壁上设有惰性气体入口。本发明在真空感应熔炼炉顶部设置惰性气体入口，能够保证铜及铜合金在熔炼时在真空和惰性气体环境下进行，避免氧化和挥发的问题；在流道侧壁和连续铸挤机的挤压轮气密盖的侧壁上设置惰性气体入口能够保证合金熔体在进入连续铸挤机前以及连续铸挤机中进行连续铸挤时不被氧化，实现铜及铜合金的连续铸挤成形。
Description
技术领域
本发明属于连续铸挤成形技术领域，具体涉及一种铜及铜合金连续铸挤成形的装置及方法。
背景技术
连续铸挤成形是采用液态金属作坯料直接进入挤压轮与固定靴块形成的挤压型腔，使金属在型腔内产生变形，挤出模孔成材，形成铸造与挤压为一体的新型挤压技术。
目前，连续铸挤成形主要应用于低熔点合金如铝、镁等合金，铜及铜合金由于熔点高，易氧化，加入合金元素易挥发等问题限制了铜及铜合金连续铸挤成形技术的应用。而铜及合金的制备工艺主要是先连续铸造，再通过热挤压或连续挤压的方式成形，需要两套设备，铸造后的金属需经冷却、收卷、运输工序，连续挤压工艺前还需放料、预热、换料等许多中间工序，流程长，效率低。因此，如何避免铜及铜合金在连续铸挤成形时易氧化，合金元素易挥发成为本领域亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜及铜合金连续铸挤成形的装置及方法。本发明提供的装置能够实现铜及铜合金的连续铸挤成形，且能够避免合金易氧化，易挥发的问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种铜及铜合金连续铸挤成形的装置，包括依次连通的真空感应熔炼炉、流道和连续铸挤机；
所述真空感应熔炼炉的顶部设有惰性气体入口；
所述流道的侧壁上设有惰性气体入口；
所述连续铸挤机中设有挤压轮气密盖；
所述挤压轮气密盖与连续铸挤机中的靴座和变形体相连接实现铸挤空间的封闭；
所述挤压轮气密盖的侧壁上设有惰性气体入口。
优选地，所述装置还包括惰性气体储存装置，所述惰性气体入口与惰性气体储存装置通过惰性气体管道连接。
优选地，所述流道与连续铸挤机中的靴座相连。
本发明还提供了一种铜及铜合金连续铸挤成形的方法，采用上述技术方案所述装置进行铜及铜合金的连续铸挤成形，所述方法包括如下步骤：
(1)通过惰性气体入口向真空感应熔炼炉中通入惰性气体，然后对真空感应熔炼炉中的原料进行熔炼，得到第一合金熔体；
(2)通过惰性气体入口向流道内通入惰性气体，再将所述步骤(1)得到的第一合金熔体排入流道，得到第二合金熔体；
(3)通过惰性气体入口向连续铸挤机内通入惰性气体，再将所述步骤(2)得到的第二合金熔体排入连续铸挤机中进行连续铸挤，得到铜或铜合金。
优选地，所述步骤(1)～(3)中的惰性气体为氩气或氮气。
优选地，所述步骤(1)中熔炼的真空度为10-3～10-5Pa。
优选地，所述步骤(1)中熔炼的温度为900～1400℃。
优选地，所述步骤(3)中惰性气体的流量为1～30L/min。
优选地，所述步骤(3)中连续铸挤的浇铸温度为900～1400℃。
优选地，所述步骤(3)中连续铸挤的挤压轮转速为1～25r/min。
本发明提供了一种铜及铜合金连续铸挤成形的装置，包括依次连通的真空感应熔炼炉、流道和连续铸挤机；所述真空感应熔炼炉的顶部设有惰性气体入口；所述流道的侧壁上设有惰性气体入口；所述连续铸挤机中设有挤压轮气密盖；所述挤压轮气密盖与连续铸挤机中的靴座和变形体相连接实现铸挤空间的封闭；所述挤压轮气密盖的侧壁上设有惰性气体入口。本发明在真空感应熔炼炉顶部设置惰性气体入口，能够保证铜及铜合金在熔炼时在真空和惰性气体环境下进行，避免了氧化和挥发的问题；在流道侧壁和连续铸挤机的挤压轮气密盖的侧壁上设置惰性气体入口能够保证熔炼得到的合金熔体在进入连续铸挤机前以及连续铸挤机中进行连续铸挤时不被氧化，从而实现了铜及铜合金的连续铸挤成形。实验结果表明，采用本发明提供的铜及铜合金连续铸挤成形的装置制备得到的碲铜合金的抗拉强度为241MPa，导电率为94.5％IACS；铜铬锆合金的抗拉强度为510MPa，导电率为81％IACS。
附图说明
图1为本发明提供的铜及铜合金连续铸挤成形的装置的结构示意图，图中，1为真空感应熔炼炉，2为流道，3为连续铸挤机，4为惰性气体管道，5为惰性气体管道，6为刮刀，7为密封盖，8为挤压轮气密盖，9为惰性气体储存装置，10为真空泵，11为坩埚，12为挤压轮上惰性气体管道，13为挤压轮下惰性气体管道；
图2为实施例3制备得到的碲铜合金的宏观图；
图3为实施例3制备得到的碲铜合金的微观组织图；
图4为实施例3制备得到的碲铜合金的电子背向散射衍射组织图。
具体实施方式
本发明提供了一种铜及铜合金连续铸挤成形的装置，包括依次连通的真空感应熔炼炉、流道和连续铸挤机；
所述真空感应熔炼炉的顶部设有惰性气体入口；
所述流道的侧壁上设有惰性气体入口；
所述连续铸挤机中设有挤压轮气密盖；
所述挤压轮气密盖与连续铸挤机中的靴座和变形体相连接实现铸挤空间的封闭；
所述挤压轮气密盖的侧壁上设有惰性气体入口。
如图1所示，在本发明中，所述铜及铜合金连续铸挤成形的装置包括依次连通的真空感应熔炼炉1、流道2和连续铸挤机3。
如图1所示，在本发明中，所述真空感应熔炼炉1的顶部设有惰性气体入口。在本发明中，所述惰性气体入口用于向真空感应熔炼炉内通入惰性气体。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述真空感应熔炼炉1内设有坩埚11；所述坩埚11的上方设有配套的带有螺纹的密封盖7。本发明对所述坩埚的具体没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的坩埚的位置即可。在本发明中，所述坩埚用于实现铜及铜合金的熔炼，所述密封盖能够保证坩埚内的密封环境。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述密封盖7上设有惰性气体入口。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述装置还包括惰性气体储存装置9，所述惰性气体入口与惰性气体储存装置9通过惰性气体管道4连接。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述装置还包括真空泵10，所述真空泵10与密封盖7通过管道连接。在本发明中，所述真空泵用于实现真空感应熔炼炉的真空环境。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述坩埚11底部还设置出口，所述流道2通过出口与真空感应熔炼炉1连通。
本发明对所述真空感应熔炼炉的其他部件没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的真空感应熔炼炉的部件即可。
如图1所示，在本发明中，所述流道2的侧壁上设有惰性气体入口。在本发明中，所述惰性气体入口用于向流道内通入惰性气体。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述惰性气体入口与惰性气体储存装置9通过惰性气体管道5连接。
如图1所示，在本发明中，所述连续铸挤机3中设有挤压轮气密盖8；所述挤压轮气密盖与连续铸挤机中的靴座和变形体相连接实现铸挤空间的封闭；所述挤压轮气密盖8的侧壁上设有惰性气体入口。在本发明中，所述挤压轮气密盖与连续铸挤机中的靴座和变形体相连能够使得挤压轮与挤压轮气密盖中形成相对封闭的空间，有利于惰性气体通入后隔绝氧气；惰性气体入口用于向连续铸挤机内通入惰性气体；所述变形体用于实现铜或铜合金的输出。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述流道2与连续铸挤机中的靴座相连。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述连续铸挤机3上还设有刮刀6，所述刮刀6位于连续铸挤机3的挤压轮非挤出端一侧，且固定于连续铸挤机平台上。本发明对所述刮刀的位置的限定为本领域的常规位置。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述挤压轮气密盖8的侧壁上方设有挤压轮上惰性气体入口；所述挤压轮气密盖8的侧壁下方设有挤压轮下惰性气体入口。在本发明中，设置挤压轮上惰性气体入口和挤压轮下惰性气体入口能够将被刮刀分割的辊靴间隙全部为惰性气体。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述挤压轮上惰性气体入口与惰性气体储存装置9通过惰性气体管道12连接；所述挤压轮下惰性气体入口与惰性气体储存装置9通过惰性气体管道13连接。
本发明在真空感应熔炼炉顶部设置惰性气体入口，能够保证铜及铜合金在熔炼时在真空和惰性气体环境下进行，避免了氧化和挥发的问题；在流道侧壁和连续铸挤机的挤压轮气密盖的侧壁上设置惰性气体入口能够保证熔炼得到的合金熔体在进入连续铸挤机前以及连续铸挤机中进行连续铸挤时不被氧化，从而实现了铜及铜合金的连续铸挤成形。
本发明还提供了一种铜及铜合金连续铸挤成形的方法，采用上述技术方案所述装置进行铜及铜合金的连续铸挤成形，所述方法包括如下步骤：
(1)通过惰性气体入口向真空感应熔炼炉中通入惰性气体，然后对真空感应熔炼炉中的原料进行熔炼，得到第一合金熔体；
(2)通过惰性气体入口向流道内通入惰性气体，再将所述步骤(1)得到的第一合金熔体排入流道，得到第二合金熔体；
(3)通过惰性气体入口向连续铸挤机内通入惰性气体，再将所述步骤(2)得到的第二合金熔体排入连续铸挤机中进行连续铸挤，得到铜或铜合金。
本发明通过惰性气体入口向真空感应熔炼炉中通入惰性气体，然后对真空感应熔炼炉中的原料进行熔炼，得到第一合金熔体。
在本发明中，所述惰性气体优选为氩气或氮气。本发明对所述氩气或氮气的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。本发明对所述惰性气体的通入量没有特殊的限定，只要保证熔炼时的压力为0.1～0.12MPa即可。
本发明对所述铜合金的具体组成没有特殊的限定，根据实际需要进行调整即可。
在本发明中，所述熔炼的真空度优选为10-3～10-5Pa。本发明通过控制熔炼的真空度能够进一步避免铜及铜合金的氧化问题。
在本发明中，所述熔炼的温度优选为900～1400℃。本发明对所述熔炼的时间没有特殊的限定，根据实际情况进行调整即可。本发明对所述铜及铜合金的加料顺序以及加料方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加料顺序和加料方式即可。
得到第一合金熔体后，本发明通过惰性气体入口向流道内通入惰性气体，再将所述第一合金熔体排入流道，得到第二合金熔体。
在本发明中，所述惰性气体优选为氩气或氮气。本发明对所述氩气或氮气的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。本发明对所述惰性气体的用量没有特殊的限定，只要保证流道内为惰性气体环境即可。
本发明对所述通过惰性气体入口向流道内通入惰性气体，再将所述第一合金熔体排入流道的操作没有特殊的限定，根据常识进行操作即可。
得到第二合金熔体后，本发明通过惰性气体入口向连续铸挤机内通入惰性气体，再将所述第二合金熔体排入连续铸挤机中进行连续铸挤，得到铜或铜合金。
在本发明中，所述惰性气体优选为氩气或氮气。本发明对所述氩气或氮气的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述惰性气体的流量优选为1～30L/min。
在本发明中，所述连续铸挤机使用前优选进行预热；所述预热的温度优选为100～550℃；所述预热的时间为10～30min。本发明采用预热能够减小铜合金挤出时热应力，避免铜合金制品表面裂纹。
在本发明中，所述连续铸挤的浇铸温度优选为900～1400℃，更优选为1120～1140℃；所述连续铸挤的挤压轮转速优选为1～25r/min，更优选为5～20r/min；所述连续铸挤时辊靴间隙优选为1～1.5mm。本发明通过控制连续铸挤的工艺参数能够使得铜及铜合金在轧辊强烈的剪切冷却的搓动作用下形成细小的球形晶组织，第二相分布均匀、细小，铜材表面光洁度良好。
连续铸挤完成后，本发明对所述连续铸挤得到的产品进行冷却，得到铜或铜合金。
在本发明中，所述冷却优选为水冷；所述水冷的流量优选为10～80L/min。本发明对所述水冷的温度没有特殊的限定，采用常温自来水冷却即可。本发明通过控制水冷的流量能够进一步提高铜材的性能。
本发明采用的连续铸挤成形技术与常规连铸后热挤压相比具有以下特点：1、连续铸挤成形工艺直接使用金属熔体来作为金属坯料挤压成制品，可使铜材在挤压前免除加热，变形区的温度直接达到铜材挤压所需的挤压温度，从而挤压出热态的制品。因此，对于铜及铜合金连续铸挤成形工艺可以省去坯料的加热装置，从而大大降低电耗。据估计，连续铸挤成形工艺可比常规挤压节省共约3/4的热电费用；2、材料的利用率高：连续铸挤成形工艺在生产过程中，除了挤压过程中的工艺泄漏量，以及挤压工模具更换时的残料外，由于没有挤压压余，切头尾量也很少，因此材料的利用率很高，实际生产统计表明：连续铸挤成形工艺生产铜合金型材时，材料的利用率可以高达96％以上；3、制品长度大：只要连续不断地向真空熔炼炉中加入坯料，便可以连续不断地挤压出长度在理论上不限的金属产品，在配有大的卷取设备的连续铸挤成形生产线上，可生产出长度长达数千米，甚至为万米；4、组织性能均匀：经连续铸挤成形技术制备的铜合金晶粒细小，杂质少，成形缺陷少；5、含氧量低，本发明真空熔炼工艺过程和熔体浇注过程都采用惰性气体保护，降低了铜熔体和浇注过程中吸入的氢、氧气体，使得制备的铜合金杂质少，含氧量低，力学性能与导电性能优越；6、生产灵活、效率高、产品种类多：连续铸挤成形在生产中可以采用扩展模来挤压产品，可连续生产棒材、型材、板带材等；产品种类多，产品形状可任意变化；辅助生产的时间短，生产效率非常高；7、连续铸挤成形的设备轻巧、投资较少、占地小、基础的建设费用低、生产环境较好并且易于实现整个过程的自动控制。
本发明将现有连铸工艺和连续挤压工艺进行了结合与改进，生产线集中，使生产周期可缩短50％以上，提高了生产效率。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种铜及铜合金连续铸挤成形的装置，包括依次连通的真空感应熔炼炉、流道和连续铸挤机；
所述真空感应熔炼炉的顶部设有惰性气体入口；
所述流道的侧壁上设有惰性气体入口；
所述连续铸挤机中设有挤压轮气密盖；
所述挤压轮气密盖与连续铸挤机中的靴座和变形体相连接实现铸挤空间的封闭；
所述挤压轮气密盖的侧壁上设有惰性气体入口。
实施例2
本实施例1提供的装置的结构示意图如1所示，图中，1为真空感应熔炼炉，2为流道，3为连续铸挤机，4为惰性气体管道，5为惰性气体管道，6为刮刀，7为密封盖，8为挤压轮气密盖，9为惰性气体储存装置，10为真空泵，11为坩埚，12为挤压轮上惰性气体管道，13为挤压轮下惰性气体管道；
铜及铜合金连续铸挤成形的装置包括依次连通的真空感应熔炼炉1、流道2和连续铸挤机3；
所述真空感应熔炼炉1的顶部设有惰性气体入口；
所述真空感应熔炼炉1内设有坩埚11；所述坩埚11的上方设有配套的带有螺纹的密封盖7；
所述密封盖7上设有惰性气体入口；
所述装置还包括惰性气体储存装置9，所述惰性气体入口与惰性气体储存装置9通过惰性气体管道4连接；
所述装置还包括真空泵10，所述真空泵10与密封盖7通过管道连接；
所述坩埚11底部还设置出口，所述流道2通过出口与真空感应熔炼炉1连通；
所述流道2的侧壁上设有惰性气体入口；
所述惰性气体入口与惰性气体储存装置9通过惰性气体管道5连接；
所述连续铸挤机3设有挤压轮气密盖8；所述挤压轮气密盖与连续铸挤机中的靴座和变形体相连接实现铸挤空间的封闭；所述挤压轮气密盖8的侧壁上设有惰性气体入口；
所述流道2与连续铸挤机中的靴座相连；
所述连续铸挤机3的挤压轮外侧的四分之三设有挤压轮气密盖8，所述连续铸挤机3的挤压轮外侧剩余的四分之一设有靴座和变形体；
所述连续铸挤机3上还设有刮刀6，所述刮刀6位于连续铸挤机3的挤压轮非挤出端一侧，且固定于连续铸挤机平台上；
所述挤压轮气密盖8的侧壁上方设有挤压轮上惰性气体入口；所述挤压轮气密盖8的侧壁下方设有挤压轮下惰性气体入口；
所述挤压轮上惰性气体入口与惰性气体储存装置9通过惰性气体管道12连接；
所述挤压轮下惰性气体入口与惰性气体储存装置9通过惰性气体管道13连接。
实施例3
一种碲铜合金连续铸挤成形的方法，采用实施例2的装置进行碲铜合金的连续铸挤成形，所述方法为如下步骤：
(1)将原料加入真空感应熔炼炉，对坩埚进行抽真空，真空度为10-3Pa，然后通过惰性气体入口向真空感应熔炼炉中通入氩气，将气压保持在0.1MPa，然后对真空感应熔炼炉中的原料进行熔炼，得到第一合金熔体；其中，碲铜合金的组成为：以质量百分比计，Te0.4％，杂质总和小于0.1％，余量为Cu；原料为电解铜和铜碲中间合金锭，熔炼的温度为1120℃；
(2)通过惰性气体入口向流道内通入氩气，再将所述步骤(1)得到的第一合金熔体排入流道，得到第二合金熔体；
(3)对连续铸挤机进行预热，再以5L/min的流量通过惰性气体入口向连续铸挤机内通入氩气，将流道内与连续铸挤机挤压轮表面充满氩气，随后将所述步骤(2)得到的第二合金熔体排入连续铸挤机中进行连续铸挤，水冷得到碲铜合金；其中，预热的温度为550℃，预热的时间为15min；浇铸的温度为1120℃，辊靴间隙为1.2mm，水冷的流量为20L/min；挤压轮转速为2.5r/min。
实施例4
一种铜铬锆合金连续铸挤成形的方法，采用实施例2的装置进行铜铬锆合金的连续铸挤成形，所述方法为如下步骤：
(1)将原料加入真空感应熔炼炉，对坩埚进行抽真空，真空度为10-3Pa，然后通过惰性气体入口向真空感应熔炼炉中通入氩气，将气压保持在0.1MPa，然后对真空感应熔炼炉中的原料进行熔炼，得到第一合金熔体；其中，铜铬锆合金的组成为：以质量百分比计，Cr0.65％，Zr0.65％，杂质总和小于0.1％，余量为Cu；原料为电解铜和Cu-10Cr-1Zr中间合金锭，熔炼的温度为1140℃；
(2)通过惰性气体入口向流道内通入氩气，再将所述步骤(1)得到的第一合金熔体排入流道，得到第二合金熔体；
(3)对连续铸挤机进行预热，再以10L/min的流量通过惰性气体入口向连续铸挤机内通入氩气，将流道内与连续铸挤机挤压轮表面充满氩气，随后将所述步骤(2)得到的第二合金熔体排入连续铸挤机中进行连续铸挤，水冷得到铜铬锆合金；其中，预热的温度为550℃，预热的时间为10min；浇铸的温度为1140℃，辊靴间隙为1mm，水冷的流量为30L/min；挤压轮转速为3r/min。
对实施例3制备得到的碲铜合金进行性能测试，其抗拉强度为241MPa，导电率为94.5％IACS。
实施例3制备得到的碲铜合金的宏观图如图2所示。从图2可以看出，实施例3制备得到的碲铜合金的表面质量较好，无氧化开裂缺陷。
实施例3制备得到的碲铜合金的微观组织图如图3所示；从图3可以看出碲铜合金的微观组织由铜基体和Cu2Te第二相组成，第二相分布均匀。
实施例3制备得到的碲铜合金的电子背向散射衍射组织图如图4所示，从图4可以看出制备的碲铜合金晶粒细小，经统计晶粒尺寸为1.16μm。
对实施例4制备得到的铜铬锆合金进行性能测试，其抗拉强度为510MPa，导电率为81％IACS。
从以上实施例可以看出，本发明提供的装置能够实现铜及铜合金的连续铸挤成形，且能够避免合金易氧化，易挥发的问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种铜及铜合金连续铸挤成形的方法，所使用的连续铸挤成形的装置，包括依次连通的真空感应熔炼炉、流道和连续铸挤机；
所述真空感应熔炼炉的顶部设有惰性气体入口；
所述流道的侧壁上设有惰性气体入口；
所述连续铸挤机中设有挤压轮气密盖；
所述挤压轮气密盖与连续铸挤机中的靴座和变形体相连接实现铸挤空间的封闭；
所述挤压轮气密盖的侧壁上方设有挤压轮上惰性气体入口；所述挤压轮气密盖的侧壁下方设有挤压轮下惰性气体入口；
所述装置进行铜及铜合金的连续铸挤成形，所述铜及铜合金连续铸挤成形的方法包括如下步骤：
(1)通过惰性气体入口向真空感应熔炼炉中通入惰性气体，然后对真空感应熔炼炉中的原料进行熔炼，得到第一合金熔体；
(2)通过惰性气体入口向流道内通入惰性气体，再将所述步骤(1)得到的第一合金熔体排入流道，得到第二合金熔体；
(3)通过惰性气体入口向连续铸挤机内通入惰性气体，再将所述步骤(2)得到的第二合金熔体排入连续铸挤机中进行连续铸挤，得到铜或铜合金。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)～(3)中的惰性气体为氩气或氮气。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中熔炼的真空度为10-3～10- 5Pa。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中熔炼的温度为900～1400℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中惰性气体的流量为1～30L/min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中连续铸挤的浇铸温度为900～1400℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中连续铸挤的挤压轮转速为1～25r/min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述装置还包括惰性气体储存装置，所述惰性气体入口与惰性气体储存装置通过惰性气体管道连接。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流道与连续铸挤机中的靴座相连。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1396701A (en) * | 1971-07-16 | 1975-06-04 | Singer A R E | Strip casting |
| US5366001A (en) * | 1991-10-30 | 1994-11-22 | Mannesmann Aktiengesellschaft | Method of manufacturing rolled material from oxygen-free copper |
| CN1240686A (zh) * | 1998-06-09 | 2000-01-12 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 金属薄带的制造装置及其制造方法 |
| CN1382545A (zh) * | 2001-03-14 | 2002-12-04 | Km欧洲钢铁股份有限公司 | 浇注铜合金熔液的装置 |
| KR20090043386A (ko) * | 2007-10-29 | 2009-05-06 | 주식회사 두원기연 | 진공용해 수평연속주조기 |
| CN101489702A (zh) * | 2006-06-01 | 2009-07-22 | 古河电气工业株式会社 | 铜合金线材的制造方法及铜合金线材 |
| CN106735032A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-31 | 江苏亨通精工金属材料有限公司 | 用于scr法浇注铜线坯的氮气保护方法及其对应的结构 |
| CN107414040A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-12-01 | 芜湖君华材料有限公司 | 一种铁基非晶带材防氧化气密性制备装置 |
| CN214768779U (zh) * | 2020-12-29 | 2021-11-19 | 江苏三环奥纳科技有限公司 | 一种提高出带率的钢水浇道用氩气保护装置 |
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1396701A (en) * | 1971-07-16 | 1975-06-04 | Singer A R E | Strip casting |
| US5366001A (en) * | 1991-10-30 | 1994-11-22 | Mannesmann Aktiengesellschaft | Method of manufacturing rolled material from oxygen-free copper |
| CN1240686A (zh) * | 1998-06-09 | 2000-01-12 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 金属薄带的制造装置及其制造方法 |
| CN1382545A (zh) * | 2001-03-14 | 2002-12-04 | Km欧洲钢铁股份有限公司 | 浇注铜合金熔液的装置 |
| CN101489702A (zh) * | 2006-06-01 | 2009-07-22 | 古河电气工业株式会社 | 铜合金线材的制造方法及铜合金线材 |
| KR20090043386A (ko) * | 2007-10-29 | 2009-05-06 | 주식회사 두원기연 | 진공용해 수평연속주조기 |
| CN106735032A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-31 | 江苏亨通精工金属材料有限公司 | 用于scr法浇注铜线坯的氮气保护方法及其对应的结构 |
| CN107414040A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-12-01 | 芜湖君华材料有限公司 | 一种铁基非晶带材防氧化气密性制备装置 |
| CN214768779U (zh) * | 2020-12-29 | 2021-11-19 | 江苏三环奥纳科技有限公司 | 一种提高出带率的钢水浇道用氩气保护装置 |
Non-Patent Citations (1)
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| 6201电工铝合金线材连续铸挤工艺研究;周天国, 温景林, 王顺成;轻合金加工技术(第05期);9-11 * |
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