一種復(fù)合銅套及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種冷卻用復(fù)合銅套，所述復(fù)合銅套由外到內(nèi)依次包括緊密貼合在一起的外銅套、橫向高熱導(dǎo)率材料層和內(nèi)銅套，所述外銅套采用鉻鋯銅制備而成，所述外銅套采用無(wú)氧銅制備而成。本發(fā)明所述復(fù)合銅套具有較高的冷卻效率，能夠提升非晶、納米晶產(chǎn)品的性能，同時(shí)提高非晶、納米晶制帶設(shè)備的產(chǎn)品合格率。同時(shí)，本發(fā)明還公開了所述復(fù)合銅套的制備方法。
【專利說(shuō)明】一種復(fù)合銅套及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于銅制冷卻銅套及其制備方法，尤其是一種用于非晶、納米晶帶材等制備中冷卻用銅套及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的銅制冷卻銅套冷卻速度受限于銅合金的熱導(dǎo)率，在通常的非晶、納米晶帶材生產(chǎn)過(guò)程中，其冷卻效果尚能滿足要求。但是對(duì)一些要求較高的非晶納米晶產(chǎn)品而言，現(xiàn)有的銅制冷卻銅套的冷卻效果無(wú)法滿足需求。主要是因?yàn)?
[0003]一、現(xiàn)有銅套的厚度為30mm到50mm，如附圖1和2所示，當(dāng)鋼液2與冷卻銅套I接觸時(shí)，鋼液2的熱量將集中沿著垂直方向?qū)蚶鋮s銅套I內(nèi)部的冷卻水3，由于此處冷卻銅套I溫度很高，與冷卻水3接觸面積較小，容易使冷卻水3產(chǎn)生氣化，空氣的熱導(dǎo)率相當(dāng)于水的二十五分之一左右，致使冷卻銅套I與冷卻水3之間的實(shí)際導(dǎo)熱效率顯著降低，影響非晶成型工藝的穩(wěn)定性。
[0004]二、現(xiàn)有銅制的銅套導(dǎo)熱系數(shù)為330W/m.k，低于無(wú)氧銅的400_410W/m.k,更低于石墨導(dǎo)熱片的1200-1500W/m.k和石墨烯的5000W/m.k。
[0005]因此，亟需研發(fā)一種新式的冷卻銅套，以能夠有效提升冷卻效率，從而提升非晶、納米晶產(chǎn)品的性能和非晶納米晶制帶設(shè)備的產(chǎn)品合格率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種導(dǎo)熱效率較高、具有均勻的冷卻性、能夠提高非晶納米晶制帶設(shè)備的產(chǎn)品合格率的復(fù)合銅套；同時(shí)，本發(fā)明還提供了所述復(fù)合銅套的制備方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種復(fù)合銅套，所述復(fù)合銅套由外到內(nèi)依次包括緊密貼合在一起的外銅套、橫向高熱導(dǎo)率材料層和內(nèi)銅套，所述外銅套采用鉻鋯銅制備而成，所述外銅套采用無(wú)氧銅制備而成。
[0008]本發(fā)明所述橫向高熱導(dǎo)率材料層中，橫向高熱導(dǎo)率材料指橫向熱導(dǎo)率高于無(wú)氧銅的 400-410W/m.k 的材料。
[0009]本發(fā)明所述復(fù)合銅套，由外到內(nèi)依次為緊密貼合在一起的外銅套、橫向高熱導(dǎo)率材料層和內(nèi)銅套，所述外銅套采用鉻鋯銅制備而成，鉻鋯銅具有耐磨、耐高溫侵蝕的特性，將其置于復(fù)合銅套的外部，有利于延長(zhǎng)本發(fā)明所述復(fù)合銅套的使用壽命。所述外銅套和內(nèi)銅套之間設(shè)有橫向高熱導(dǎo)率材料層，所述橫向高熱導(dǎo)率材料層為具有橫向高導(dǎo)熱率的材料，可使外銅套接收的熱量向四周傳導(dǎo)，增加了有效散熱面積，加強(qiáng)了外銅套的冷卻效率，防止局部過(guò)熱以及內(nèi)部冷卻水氣化。所述內(nèi)銅套采用無(wú)氧銅制備而成，利用無(wú)氧銅制備的內(nèi)銅套與冷卻水的熱交換能力更高的特點(diǎn)，有效提升了本發(fā)明復(fù)合銅套的冷卻均勻性，使帶材質(zhì)量更加穩(wěn)定。
[0010]作為本發(fā)明所述復(fù)合銅套的優(yōu)選實(shí)施方式,所述外銅套的厚度為5?30mm,所述橫向高熱導(dǎo)率材料層的厚度為0.1?1.5mm，所述外銅套的厚度為5?15mm。外銅套的厚度不應(yīng)大于30mm，不然就會(huì)使得熱傳導(dǎo)距離過(guò)長(zhǎng)，進(jìn)而是表面溫度過(guò)高，不利于非晶形成，當(dāng)然，所述外銅套的厚度也不應(yīng)小于5mm，不然強(qiáng)度不夠，壽命短。所述橫向高熱導(dǎo)率材料層的厚度不大于1.5mm，如果厚度太厚成本過(guò)高，且影響銅套整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。所述內(nèi)銅套的厚度不應(yīng)大于15_，過(guò)厚將影響熱傳導(dǎo)距離，影響散熱效率，提升外銅套表面溫度，影響非晶形成，所述內(nèi)銅套的厚度不應(yīng)小于5mm，否則強(qiáng)度不夠。
[0011]作為本發(fā)明所述復(fù)合銅套的優(yōu)選實(shí)施方式，所述橫向高熱導(dǎo)率材料層為石墨烯或石墨導(dǎo)熱片。所述橫向高熱導(dǎo)率材料層選用石墨烯或石墨導(dǎo)熱片，石墨烯或石墨導(dǎo)熱片的導(dǎo)熱系數(shù)分別為石墨烯5000W/m.k、石墨導(dǎo)熱片1200-1500W/m.k，具有遠(yuǎn)高于現(xiàn)有銅套的導(dǎo)熱系數(shù)，能夠?qū)⑼忏~套接收的熱量向四周傳導(dǎo)，增加有效散熱面積，加強(qiáng)外銅套的冷卻效率，防止局部過(guò)熱以及內(nèi)部冷卻水氣化。
[0012]作為本發(fā)明所述復(fù)合銅套的優(yōu)選實(shí)施方式，所述外銅套采用的鉻鋯銅中，鉻的質(zhì)量百分含量為0.5?1.5%，鋯的質(zhì)量百分含量為0.08?0.3%，余量為銅。
[0013]另外，本發(fā)明還提供了所述復(fù)合銅套的制備方法，所述方法包括以下步驟:
[0014](I)外銅套的制備:采用鉻鋯銅制備外銅套；
[0015](2)內(nèi)銅套的制備:采用無(wú)氧銅制備內(nèi)銅套；
[0016](3)在步驟(2)制備得到的內(nèi)銅套外表面均勻粘貼橫向高熱導(dǎo)率材料層；
[0017](4)將外銅套受熱膨脹或?qū)?nèi)銅套冷卻縮小或?qū)⑼忏~套受熱膨脹的同時(shí)將內(nèi)銅套冷卻縮小，至所述外銅套的內(nèi)徑大于所述內(nèi)銅套的外徑；
[0018](5)將外表面粘貼有橫向高熱導(dǎo)率材料層的內(nèi)銅套置于內(nèi)徑因受熱膨脹而變大的外銅套中，自然冷卻，即得復(fù)合銅套。
[0019]所述步驟(I)和步驟(2)中，可以通過(guò)熔煉、澆鑄、鍛造、機(jī)械加工、拋磨等工藝制成內(nèi)外光滑的外銅套和內(nèi)銅套。
[0020]作為本發(fā)明所述復(fù)合銅套的制備方法的優(yōu)選實(shí)施方式，所述步驟(2)中制備得到的內(nèi)銅套的外徑大于等于步驟(I)制備得到的外銅套的內(nèi)徑。作為本發(fā)明所述復(fù)合銅套的制備方法的更優(yōu)選實(shí)施方式，所述步驟(2)制備得到的內(nèi)銅套的外徑與步驟(I)制備得到的外銅套的內(nèi)徑差不大于5_，如果內(nèi)銅套的外徑比外銅套的內(nèi)徑大太多，會(huì)存在內(nèi)銅套不易被置于外銅套中的問(wèn)題，因此優(yōu)選內(nèi)銅套的外徑比外銅套的內(nèi)徑大5mm以內(nèi)。
[0021]作為本發(fā)明所述復(fù)合銅套的制備方法的優(yōu)選實(shí)施方式，所述步驟(3)中采用粘合劑將橫向高熱導(dǎo)率材料層粘貼在內(nèi)銅套的外表面上，所述粘合劑能夠承受-30?300°C的溫度變化。所述橫向高熱導(dǎo)率材料層可通過(guò)粘合劑黏貼在內(nèi)銅套的外表面，所述粘合劑需要能夠承受-30?300°C的溫度變化，以防止制備所得復(fù)合銅套在使用過(guò)程中，粘合劑失效。所述內(nèi)銅套的外表面可均勻粘貼一層或以上的橫向高熱導(dǎo)率材料層。所述粘合劑優(yōu)選但不限于HBC1099導(dǎo)熱硅膠，熱導(dǎo)系數(shù)0.86W/ Cm.K),使用溫度-60?300°C。
[0022]作為本發(fā)明所述復(fù)合銅套的制備方法的優(yōu)選實(shí)施方式，所述步驟(4)中將外銅套在高溫液體中浸泡使得外銅套的內(nèi)徑膨脹至大于所述內(nèi)銅套的外徑；或者將所述內(nèi)銅套在低溫液體中浸泡使得內(nèi)銅套的外徑收縮至小于所述外銅套的內(nèi)徑；或者將外銅套在高溫液體中浸泡使得外銅套的內(nèi)徑膨脹的同時(shí)，將內(nèi)銅套在低溫液體中浸泡使得內(nèi)銅套的外徑收縮，至所述外銅套的內(nèi)徑大于所述內(nèi)銅套的外徑。所述高溫液體優(yōu)選但不限于高溫?zé)嵊汀0023]本發(fā)明所述復(fù)合銅套，依次包括由鉻鋯銅制備而成的外銅套、橫向高熱導(dǎo)率材料層以及由無(wú)氧銅制備而成的內(nèi)銅套三種不同材料構(gòu)成，鉻鋯銅具有耐磨、耐高溫侵蝕的特性，將其置于復(fù)合銅套的外部，有利于延長(zhǎng)所述復(fù)合銅套的使用壽命；所述橫向高熱導(dǎo)率材料層為具有橫向高導(dǎo)熱率的材料，可使外銅套接收的熱量向四周傳導(dǎo)，增加了有效散熱面積，加強(qiáng)了外銅套的冷卻效率，防止局部過(guò)熱以及內(nèi)部冷卻水氣化；所述內(nèi)銅套采用無(wú)氧銅制備而成，利用無(wú)氧銅制備的內(nèi)銅套與冷卻水的熱交換能力更高的特點(diǎn)，有效提升了本發(fā)明復(fù)合銅套的冷卻均勻性，使帶材質(zhì)量更加穩(wěn)定。本發(fā)明所述復(fù)合銅套的制備方法，操作簡(jiǎn)單，方便工業(yè)化推廣使用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為采用現(xiàn)有冷卻銅套非晶制帶的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為采用現(xiàn)有冷卻銅套非晶制帶時(shí)的熱傳導(dǎo)示意圖。
[0026]圖3為本發(fā)明復(fù)合銅套的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4為圖3所示復(fù)合銅套的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5為采用本發(fā)明復(fù)合冷卻銅套非晶制帶時(shí)的熱傳導(dǎo)示意圖。
[0029]圖中，I為冷卻銅套、2為銅液、3為冷卻水、4為非晶鋼帶、5為熱量傳導(dǎo)方向、10為外銅套、20為橫向高熱導(dǎo)率材料層、30為內(nèi)銅套。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為更好的說(shuō)明本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0031]實(shí)施例1
[0032]本發(fā)明復(fù)合銅套的一種實(shí)施例，如附圖3所示，本實(shí)施例所述復(fù)合銅套由外到內(nèi)依次包括緊密貼合在一起的外銅套10、橫向高熱導(dǎo)率材料層20和內(nèi)銅套30，所述外銅套10的厚度為5?30mm，所述橫向高熱導(dǎo)率材料層20的厚度為0.1?1.5mm，所述內(nèi)銅套30的厚度為5?15mm，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要選擇合適厚度的外銅套、橫向高熱導(dǎo)率材料層和內(nèi)銅套。
[0033]如附圖4所示，本實(shí)施例所述復(fù)合銅套采用以下方法制備而成:
[0034](I)外銅套的制備:采用鉻鋯銅通過(guò)熔煉、澆鑄、鍛造、機(jī)械加工、拋磨等工藝制備內(nèi)外光滑的外銅套10 ；
[0035](2)內(nèi)銅套的制備:采用無(wú)氧銅通過(guò)熔煉、澆鑄、鍛造、機(jī)械加工、拋磨等工藝制備內(nèi)外光滑的制備內(nèi)銅套30，所述內(nèi)銅套的外徑大于等于步驟(I)制備得到的外銅套的內(nèi)徑，且所述內(nèi)銅套的外徑與步驟(I)制備得到的外銅套的內(nèi)徑差不大于5mm ；
[0036](3)在步驟(2)制備得到的內(nèi)銅套30外表面采用粘合劑均勻粘貼一層或以上的橫向高熱導(dǎo)率材料層20，所述粘合劑能夠承受-30?300°C的溫度變化；
[0037](4)將外銅套10在高溫?zé)嵊椭薪?，使外銅套10內(nèi)徑因受熱膨脹變大至所述外銅套10的內(nèi)徑大于所述內(nèi)銅套30的外徑；
[0038](5)將外表面粘貼有橫向高熱導(dǎo)率材料層20的內(nèi)銅套30置于內(nèi)徑因受熱膨脹而變大的外銅套10中，自然冷卻，即得復(fù)合銅套。[0039]本實(shí)施例上述所述復(fù)合銅套的制備方法中，所述步驟(4)中，還可以將所述內(nèi)銅套30在低溫液體中浸泡使得內(nèi)銅套30的外徑收縮至小于所述外銅套10的內(nèi)徑；或者將外銅套10在高溫?zé)嵊椭薪菔沟猛忏~套10的內(nèi)徑膨脹的同時(shí)，將內(nèi)銅套30在低溫液體中浸泡使得內(nèi)銅套30的外徑收縮，至所述外銅套10的內(nèi)徑大于所述內(nèi)銅套30的外徑。
[0040]本實(shí)施例所述復(fù)合銅套,外銅套10采用鉻錯(cuò)銅制備而成,鉻錯(cuò)銅具有耐磨、耐高溫侵蝕的特性，將其置于復(fù)合銅套的外部，有利于延長(zhǎng)復(fù)合銅套的使用壽命。采用本實(shí)施例所述復(fù)合銅套非晶制帶時(shí)，如附圖5所示，由于外銅套10和內(nèi)銅套30之間設(shè)有橫向高熱導(dǎo)率材料層20，所述橫向高熱導(dǎo)率材料層20為具有橫向高導(dǎo)熱率的材料，可使外銅套10接收的熱量向四周傳導(dǎo)，增加了有效散熱面積，加強(qiáng)了外銅套10的冷卻效率，防止局部過(guò)熱以及內(nèi)部冷卻水氣化。而且，由于內(nèi)銅套30采用無(wú)氧銅制備而成，利用無(wú)氧銅制備的內(nèi)銅套30與冷卻水3的熱交換能力更高的特點(diǎn)，有效提升了本發(fā)明復(fù)合銅套的冷卻均勻性，使帶材質(zhì)量更加穩(wěn)定。
[0041]實(shí)施例2
[0042]本發(fā)明復(fù)合銅套的冷卻效果實(shí)驗(yàn)
[0043]使用IOOkg級(jí)非晶制帶機(jī)進(jìn)行制帶，成分牌號(hào)為IklOl，鋼液溫度控制在1000~1450°C，分別采用現(xiàn)有冷卻銅套和本發(fā)明復(fù)合銅套進(jìn)行冷卻，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示:
[0044]表1冷卻效果對(duì)比
[0045]
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合銅套，其特征在于，所述復(fù)合銅套由外到內(nèi)依次包括緊密貼合在一起的外銅套、橫向高熱導(dǎo)率材料層和內(nèi)銅套，所述外銅套采用鉻鋯銅制備而成，所述外銅套采用無(wú)氧銅制備而成。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合銅套，其特征在于，所述外銅套的厚度為5?30mm，所述橫向高熱導(dǎo)率材料層的厚度為0.1?1.5mm，所述內(nèi)銅套的厚度為5?15mm。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合銅套，其特征在于，所述橫向高熱導(dǎo)率材料層為石墨烯或石墨導(dǎo)熱片。
4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合銅套，其特征在于，所述外銅套采用的鉻鋯銅中，鉻的質(zhì)量百分含量為0.5?1.5%，鋯的質(zhì)量百分含量為0.08?0.3%，余量為銅。
5.一種如權(quán)利要求1?4任一所述復(fù)合銅套的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)外銅套的制備:采用鉻鋯銅制備外銅套； (2)內(nèi)銅套的制備:采用無(wú)氧銅制備內(nèi)銅套； (3)在步驟(2)制備得到的內(nèi)銅套外表面均勻粘貼橫向高熱導(dǎo)率材料層； (4)將外銅套受熱膨脹或?qū)?nèi)銅套冷卻縮小或?qū)⑼忏~套受熱膨脹的同時(shí)將內(nèi)銅套冷卻縮小，至所述外銅套的內(nèi)徑大于所述內(nèi)銅套的外徑； (5)將外表面粘貼有橫向高熱導(dǎo)率材料層的內(nèi)銅套置于外銅套中，自然冷卻，即得復(fù)合銅套。
6.如權(quán)利要求5所述復(fù)合銅套的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中制備得到的內(nèi)銅套的外徑大于等于步驟(I)制備得到的外銅套的內(nèi)徑。
7.如權(quán)利要求6所述的復(fù)合銅套的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)制備得到的內(nèi)銅套的外徑與步驟(I)制備得到的外銅套的內(nèi)徑差不大于5mm。
8.如權(quán)利要求5所述復(fù)合銅套的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中采用粘合劑將橫向高熱導(dǎo)率材料層粘貼在內(nèi)銅套的外表面上，所述粘合劑能夠承受-30?300°C的溫度變化。
9.如權(quán)利要求8所述復(fù)合銅套的制備方法，其特征在于，所述粘合劑為導(dǎo)熱硅膠。
10.如權(quán)利要求5所述復(fù)合銅套的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中將外銅套在高溫液體中浸泡使得外銅套的內(nèi)徑膨脹至大于所述內(nèi)銅套的外徑；或者將所述內(nèi)銅套在低溫液體中浸泡使得內(nèi)銅套的外徑收縮至小于所述外銅套的內(nèi)徑；或者將外銅套在高溫液體中浸泡使得外銅套的內(nèi)徑膨脹的同時(shí)，將內(nèi)銅套在低溫液體中浸泡使得內(nèi)銅套的外徑收縮，至所述外銅套的內(nèi)徑大于所述內(nèi)銅套的外徑。
【文檔編號(hào)】B32B1/08GK103909240SQ201410142619
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】王志遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:廣州齊達(dá)材料科技有限公司