CN101096051B - 实现三层铝或铝合金复合材料生产方法的锭坯结晶器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是实现三层铝或铝合金复合材料的生产制造方法的结晶装置。现有生产方法存在工艺生产线过长、成品率低、成本高等技术问题，本发明提供了一种实现三层铝或铝合金复合材料生产方法的锭坯结晶器，该结晶器包括具有芯材浇铸通道和芯材浇铸通道两边侧的皮材结晶通道的浇铸段上段通道，下段通道为融合结晶段，每一皮材结晶通道是由两冷却介质夹层和两夹层之间的通道空间构成。本技术方案实现了在熔化料结晶过程中一次性生产三层复合锭坯材料的技术目的，其生产工艺路线短，产品质量高而稳定，能源消耗和生产成本都大幅度降低。

Description

实现三层铝或铝合金复合材料生产方法的锭坯结晶器

技术领域

本发明涉及实现三层铝或铝合金复合材料的生产制造方法的结晶装置。

背景技术

三层铝或铝合金复合材料的工艺制造过程是：芯材与皮材原料分别熔化铸成锭坯后，对芯材锭坯进行均匀化、铣面、清洗等处理，对皮材锭坯进行热轧、矫直、剪切和清洗等操作，再将皮材与芯材复合、焊接为复合材料锭坯。这种传统制造方法延用至今，其存在很多技术问题：首先是工艺生产线过长、工艺操作相当繁杂；其次是轧制复合中，板坯之间空气层的存在使材料界面在高温下发生氧化，极大的影响了复合界面结合度，而且又需要严格的焊接处理，每一处理工序的好坏直接影响其产品质量，因而其成品率很低，合格品的综合品质低下；另外，该制造工艺中尤其是铣面和清洗工序存在严重污染环境问题；由于以上几点因素，导致其总体生产成本居高难下。由于三层铝或铝合金复合材料更符合成为具有重量轻、耐腐蚀、热传导性能高、高强度、焊接性能优越、节省贵金属等要求的材料，其应用也越来越广泛，而现有生产技术存在的技术难题就成为此类材料进一步扩大应用的瓶颈。

发明内容

本发明专利申请的发明目的在于提供一种简化生产流程、实现一次性浇铸生产三层铝或铝合金复合材料的实现三层铝或铝合金复合材料生产方法的铸锭结晶器。本发明专利申请提供的实现三层铝或铝合金复合材料生产方法的锭坯结晶器技术方案，其主要技术内容是：一种实现三层铝或铝合金复合材料生产方法的锭坯结晶器，该结晶器的上段通道为具有芯材浇铸通道和芯材浇铸通道两边侧的皮材结晶通道的浇铸段，下段通道为融合结晶段，每一皮材结晶通道是由两冷却介质夹层和两夹层之间的通道空间构成，两皮材结晶通道内侧的冷却介质夹层延伸长度短于外侧冷却介质夹层，两皮材结晶通道内侧冷却介质夹层之间空间构成了芯材浇铸口，其两外侧冷却介质夹层下方延伸段之间空间构成融合结晶段。

本发明专利申请的实现三层铝或铝合金复合材料生产方法的铸锭结晶器技术方案，设计采用了一套结晶通道结构的结晶器，并通过控制两皮材熔化料先于芯材熔化料结晶的工艺控制方法，使熔化状态的芯料与已处于结晶状态的皮材料融合，结晶为一整体，因而其芯材与皮材之间具有最完善的界面结合，其界面结合质量和强度高。由于本技术方案是在熔化料结晶过程中一次性实现三层复合结构材料生产，因而其生产工艺路线大为简化和缩短，产品质量也更易于控制，产品质量的稳定性强，边角废料极少，由于无需中间大量的清洗工序，而成为一种环保型生产工艺，其能源消耗和生产成本都大幅度降低。

下面将结合所配附图详细说明本发明的技术方案。

附图说明

图1为本发明申请的实现三层铝或铝合金复合材料生产方法的锭坯结晶器的初始状态的横断面结构示意图

图2为牵引底座7向下牵引过程的横断面结构示意图。

具体实施方式

本发明主要涉及的三层铝或铝合金复合材料生产方法，其工艺方法是：将两边侧皮材熔化料与其中间的芯材熔化料同时沿对应的具有三道并排浇铸结晶通道的浇铸通道口浇铸，控制两边侧皮材熔化料先于芯材熔化料结晶，中间芯材熔化料流入、填充两边侧已结晶并移动脱离皮材结晶通道段的两边侧皮材之间空间，并与皮材界面融合，结晶凝固成三层复合材料锭坯。

实现上述三层铝或铝合金复合材料生产方法的锭坯结晶器技术方案，其结构如图所示，该锭坯结晶器的上段通道1为具有芯材浇铸口3和芯材浇铸口3两边侧的皮材结晶通道4、4′的浇铸段，下段通道为融合结晶段2。每一皮材结晶通道4、4′是由两冷却介质夹层41、42或41′、42′和两夹层之间的通道空间40、40′构成，两皮材结晶通道内侧的冷却介质夹层41、41′延伸长度短于外侧冷却介质夹层42、42′，则两皮材结晶通道内侧冷却介质夹层41、41′之间空间构成了芯材浇铸口3，其两外侧冷却介质夹层42、42′的下方延伸段之间空间构成融合结晶段。本实施例中，皮材结晶通道4、4′浇铸入口设计为漏斗形口，其浇铸入口及向下延伸的冷却介质夹层表面涂设有第一隔热膜5，控制设定隔热膜5向结晶的通道空间40、40′内的延伸长度，可以控制皮材熔化料在通道中的结晶区域，从而确定皮材熔化料先于芯材熔化料结晶的最佳区域范围。构成芯材浇铸口3的两内侧冷却介质夹层41、41′的表面也涂设有第二隔热膜6，内侧冷却介质夹层41、41′下端设有将浇铸口3逐渐扩展至皮材结晶通道空间40、40′的导引斜面43、43′，以便以浇铸段1作为浇铸料引导通道，使芯材浇铸料10在融合结晶段2与已结晶的皮材9充分、顺利结合再逐渐结晶变化。在本实施例的锭坯结晶器还设有以外侧冷却介质夹层42、42′为运行滑道的牵引底座7，该牵引底座7两侧对应于皮材结晶的通道空间40、40′位置凸出设有齿钩8，当本牵引底座7位于初始位时，其齿钩8插入皮材结晶的通道空间40、40′中，该结构是为了与结晶固化的皮材料端啮合，以便能够实施向下牵拉作用力，从而顺利完成大尺寸三层铝或铝合多复合锭坯材料整块的持续化生产。

Claims (4)

1.一种实现三层铝或铝合金复合材料生产方法的锭坯结晶器，其特征在于该结晶器的上段通道(1)为具有芯材浇铸口(3)和位于芯材浇铸口(3)两边侧的皮材结晶通道(4、4′)的浇铸段，下段通道(2)为融合结晶段，每一皮材结晶通道是由两冷却介质夹层(41、42；41′、42′)和两夹层之间的通道空间(40、40′)构成，两皮材结晶通道内侧的冷却介质夹层(41、41′)延伸长度短于外侧冷却介质夹层(42、42′)，两皮材结晶通道内侧冷却介质夹层(41、41′)之间构成了芯材浇铸口(3)，其两外侧冷却介质夹层(42、42′)下方延伸段之间空间构成融合结晶段。

2.根据权利要求1所述的锭坯结晶器，其特征在于以外侧冷却介质夹层(42、42′)为运行滑道设有牵引底座(7)，该牵引底座(7)两侧对应于皮材结晶的通道空间(40、40′)位置凸出设有齿钩(8)。

3.根据权利要求2所述的锭坯结晶器，其特征在于皮材结晶通道(4、4′)浇铸入口呈漏斗形口，内侧冷却介质夹层(41、41′)下端设有具有扩展至皮材结晶的通道空间(40、40′)的导引斜面(43、43′)。

4.根据权利要求2所述的锭坯结晶器，其特征在于皮材结晶的通道空间(40、40′)由浇铸口向下延伸的冷却介质夹层表面涂设有第一隔热膜(5)，构成芯材浇铸口(3)的两内侧冷却介质夹层(41、41′)的表面涂设有第二隔热膜(6)。

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