CN1120068C - 一种包复材料一次铸造连续成形设备与工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种包复材料一次铸造连续成形设备与工艺，由结晶器、芯部金属液浇注管、控温坩埚、加热元件、测温仪、牵引机构、二次冷却装置组成；外层金属结晶器和芯部金属液浇注管沿引锭方向配置于同一轴线上；芯部金属液浇注管上端紧密与芯部金属控温坩埚连接，芯部金属液浇注管的下端伸入外层金属中，由芯部金属液浇注管隔离外层和芯部金属液，形成外层金属的型芯，浇注芯部金属液。其优点在于：可以一次铸造连续成形包复材料。

Description

一种包复材料一次铸造连续成形设备与工艺
技术领域
本发明提供了一种用于外层金属熔点高于芯材金属熔点的包复材料一次铸造连续成形的方法及其关键技术。
背景技术
随着科学技术的发展，冶金、石油、化工、航空航天、交通运输、建筑等各个领域对材料的使用要求越来越高，在许多情况下单一材料难以满足实际使用对性能的要求，将具有不同性能的材料复合在一起，以提高其综合使用性能的复合材料日益受到重视，是21世纪材料领域的重要研究方向之一。到目前为止，将两种或两种以上的材料复合成一体的、适合于大规模工业生产的方法主要有机械法、塑性变形法、冶金法。机械法又分镶套、液压扩管、拉拔(见：日本伸铜学会编，铜および铜合金の基础と工业技术，(1988)，p.190-192)等方法，其特点为各复合层的界面为机械结合、界面结合强度低，且不适合于长尺寸包复材料的制备；塑性变形法(见：陈勇富等，轻合金加工技术，Vol.24，No.11(1996)，p.3；魏月贞，复合材料，机械工业出版社，(1987)，p.146)虽可实现治金结合(或称金属学结合)，但要获得无氧化皮、无夹杂、完全清洁的复合界面往往十分困难，而且塑性变形法的生产工艺一般很复杂、复合材料生产成本高。冶金方法有反向凝固法、包覆层连铸法、多层复合材料一次铸造成形法，反向凝固法(见：许中波，特殊钢，18卷增刊，p.15)是包覆层金属液附在内部固体金属凝固，此方法有利于凝固补缩和铸轧辊的轧制，但为了保证包覆层与母带界面良好复合，除控制母带浸入时间、包覆层金属过热度、母带原始厚度关键工艺参数外，还需要对母带进行预处理：碱液去油→清水漂洗→酸洗去铁锈→清水漂洗→稀盐酸处理→熔剂化处理，如果界面预处理效果不好，或者预处理后因不能马上使用又被氧化或污染，界面将无法良好复合。包覆层连铸法(见：山本厚生，日本昭57-196464专利)是包覆层金属液附在内部固体金属凝固，此方法有利于包覆层金属液的凝固补缩，为了保证包覆层与芯棒界面良好复合，除控制浇注温度、加热器功率、预热器功率、拉速等关键工艺参数外，还需要对芯棒上涂刷一层玻璃粉状涂料，以防止芯棒被氧化，如果界面防止氧化效果不好，或者包覆金属时涂料不能完全上浮，界面将无法良好复合。多层复合材料一次铸造成形法(见：谢建新等，多层复合材料一次铸造成形设备与工艺，中国专利：98101042.3)，采用氧化防护套等措施，在连铸芯材的表面无氧化、无夹杂、无油污的条件下，热态直接连铸包覆层，但此方法对包覆金属熔点高于芯材金属熔点的情形难以控制。这些均不利于高性能的外层金属熔点高于芯材金属熔点的复合材料的制备与大规模的工业应用。
发明内容
本发明的目的在于开发一种短流程、节能、廉价、适用于大规模工业生产，并能获得完全清洁复合界面的外层金属熔点高于芯材金属熔点的包复材料一次铸造连续成形法。
本发明的设备构成为，由外层金属控温坩埚6、外层金属结晶器10、芯部金属控温坩埚4、芯部金属液浇注管7、牵引机构13、测温仪1、加热元件3、5、二冷装置12组成。其特征在于，外层金属结晶器10和芯部金属液浇注管7沿引锭方向配置于同一轴线上；芯部金属液浇注管7上端紧密与芯部金属控温坩埚4连接，芯部金属液浇注管的下端伸入外层金属中，由芯部金属液浇注管隔离外层和芯部金属液、形成外层金属的型芯、浇注芯部金属液；外层金属结晶器10上端紧密与外层金属控温坩埚6；控温坩埚4和6的温度通过加热元件3和5和测温仪1进行保温和加热，二次冷却装置12设置在外层金属结晶器10和牵引机构13之间。
采用本发明的工艺过程为：外层金属由外层金属控温坩埚6保温和加热，注入由外层金属结晶器10和芯部金属液浇注管7构成的铸型中凝固成外层金属管，芯部金属由芯部金属控温坩埚4保温和加热，通过芯部金属液浇注管7浇注到外层金属管中与其熔合和凝固，外层金属和芯部金属所需的冷却速度由牵引机构的引锭速度，外层金属结晶器10的冷却强度、控温坩埚的温度，二次冷却装置12的冷却强度来控制；金属控温坩埚的温度控制在相应金属或合金的凝固点至凝固点以上500℃的范围内。
引锭速度为V＝1～2500mm/min、外层金属结晶器10的冷却强度为结晶器内的冷却水流速，其流速为5——12m/s，二次冷却装置12的冷却强度为喷水速度1——5m/s或风冷、空冷，风冷的速度为1——5m/s。
本发明的优点在于：
1.外层金属由外层金属结晶器10和芯部金属液浇注管7构成的铸型中凝固成外层金属管，同时芯部金属通过芯部金属液浇注管7浇注到外层金属管中与其熔合和凝固，从而实现外层金属熔点高于芯材金属熔点的复合材料连续铸造成形法。本发明的方法可以用于各种金属与金属、金属与合金、合金与合金的外层金属熔点高于芯材金属熔点的包复材料，以及包复轧辊一类的工模具、零部件的铸造成形，达到短流程、节能降耗的目的。
2.采用芯部金属液浇注管7的下端伸入外层金属中，由芯部金属液浇注管隔离外层和芯部金属液，形成外层金属的型芯，同时浇注芯部金属液，工艺非常简单，可获得无氧化皮、无夹杂的完全清洁的复合界面，大大提高复合材料的质量、生产率和经济效益。
3.外层金属和芯部金属分别由其控温坩埚6和4、加热元件3和5、测温仪1保温和加热，同时伸入外层金属中的芯部金属液浇注管7内的芯部金属温度由外层金属调节其复合温度，可以有效地实现外层金属和芯部金属的凝固速度调节，以保证稳定连续铸造成形。
4.通过控制芯部金属液浇注管7下端伸入到外层金属固液界面9和芯部金属固液界面11的位置，可以稳定地获得外层金属与芯部金属的复合温度，实现良好的复合温度，有利于防止在复合界面层互熔过多或过少。
5.本发明的适用范围广，既可用于治金工业大规模生产，又可用于各种特殊行业和用途的精密铸造。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本发明的一种设备示意图。其中测温仪1，采用红外测温或热电偶测温；芯部金属液2；加热元件3、5，采用电感加热或电阻加热；芯部金属控温坩埚4和外层金属控温坩埚6，坩埚可采用耐火材料、石墨、陶瓷(含金属陶瓷)、高温合金、钢、铁等材料制成；(芯部金属液浇注管7，可采用耐火材料、石墨、陶瓷(含金属陶瓷)、高温合金、钢、铁等材料制成；外层金属液8；外层金属固液界面9；外层金属结晶器10，可采用水冷金属型、高温合金、钢、铁、耐火材料、石墨、陶瓷(含金属陶瓷)、或水冷金属型内衬耐火材料、石墨、陶瓷(含金属陶瓷)等材料制成；芯部金属固液界面11；二次冷却装置12，采用喷水、吹风、自然冷却；牵引机构13；复合坯14，金属控温坩埚4和6的温度一般控制在相应金属或合金的凝固点至凝固点以上500℃的范围内。
具体实施方式
实施例1：铜/铝金属包复棒材一次铸造连续成形
铜/铝金属复合棒外直径40mm，外层铜金属厚度10mm。测温仪1采用热电偶测温；加热元件3采用电阻加热；加热元件5采用电感加热；芯部金属控温坩埚4采用钢制成；外层金属控温坩埚6采用石墨制成；芯部金属液浇注管7采用高温合金制成；外层金属结晶器10采用水冷金属型结晶器内衬石墨制成；二次冷却装置12采用吹风冷却；其速度为4m/s，芯部金属控温坩埚4的温度控制在相应其金属或合金的凝固点至凝固点以上200℃的范围；外层金属控温坩埚6的温度控制在相应其金属或合金的凝固点至凝固点以上100℃的范围，控制水冷金属型结晶器10的冷却水流速为8m/s，调节连续铸造拉坯速度V＝25mm/min，可获得高质量的连续铸造铜/铝金属复合棒材。
实施例2：不锈钢/铁金属包复棒材一次铸造连续成形
不锈钢/铁金属复合棒外直径40mm，外层不锈钢金属厚度10mm。测温仪1采用红外测温；加热元件3和5采用电感加热；芯部金属控温坩埚4采用石墨制成；外层金属控温坩埚6采用耐火材料制成；芯部金属液浇注管7采用ZrO2陶瓷制成；外层金属结晶器10采用水冷铜金属型结晶器制成；二次冷却装置12采用喷水冷却；其速度为5m/s，芯部金属控温坩埚4的温度控制在相应其金属或合金的凝固点至凝固点以上100℃的范围；外层金属控温坩埚6的温度控制在相应其金属或合金的凝固点至凝固点以上100℃的范围，控制水冷金属型结晶器10的冷却水流速为12m/s，调节连续铸造拉坯速度V＝25mm/min，可获得高质量的连续铸造不锈钢/铁金属复合棒材。

Claims (3)

1.一种包复材料一次铸造连续成形设备，由芯部金属控温坩埚(4)、外层金属控温坩埚(6)、芯部金属液浇注管(7)、外层金属结晶器(10)、牵引机构(13)、测温仪(1)、加热元件(3、5)、二次冷却装置(12)组成，其特征在于：外层金属结晶器(10)和芯部金属液浇注管(7)沿引锭方向配置于同一轴线上；芯部金属液浇注管(7)上端紧密与芯部金属控温坩埚(4)连接，芯部金属液浇注管的下端伸入外层金属中，由芯部金属液浇注管隔离外层金属液和芯部金属液，形成外层金属的型芯，浇注芯部金属液；外层金属结晶器(10)上端紧密与外层金属控温坩埚(6)连接；控温坩埚(4、6)的温度通过加热元件(3、5)和测温仪(1)进行保温和加热，二次冷却装置(12)设置在外层金属结晶器(10)和牵引机构(13)之间。
2.一种包复材料一次铸造连续成形工艺，其特征在于外层金属由外层金属控温坩埚(6)保温和加热，注入由外层金属结晶器(10)和芯部金属液浇注管(7)构成的铸型中凝固成外层金属管，芯部金属由芯部金属控温坩埚(4)保温和加热，通过芯部金属液浇注管(7)浇注到外层金属管内与其熔合和凝固，外层金属和芯部金属所需的冷却速度由牵引机构的引锭速度、外层金属结晶器(10)的冷却强度、控温坩埚的温度，二次冷却装置(12)的冷却强度来控制；金属控温坩埚的温度控制在相应金属或合金的凝固点至凝固点以上500℃的范围内。
3、如权利要求2所述的包复材料一次铸造连续成形工艺，其特征在于：引锭速度为V＝1～2500mm/min、外层金属结晶器(10)的冷却强度为结晶器内的冷却水流速，其流速为5——12m/s，二次冷却装置(12)的冷却强度为喷水速度1——5m/s或风冷、空冷，风冷的速度为1——5m/s。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102825067A (zh) * 2012-08-23 2012-12-19 燕山大学 一种采用冷芯连续铸轧工艺生产双金属复合材料的方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100427229C (zh) * 2005-07-26 2008-10-22 北京交通大学 一种钢背铝基复合板液液相复合方法及装置
CN101554649B (zh) * 2009-05-19 2012-09-19 北京科技大学 一种包复材料受压顶出充芯连铸精细成形的设备与工艺
CN102069162A (zh) * 2011-02-24 2011-05-25 北京科技大学 一种包复材料电磁顶出充芯连铸成形设备与工艺方法
CN102581236B (zh) * 2012-04-06 2013-07-24 北京科技大学 一种双金属包长碳纤维复合材料压力充芯连铸设备与工艺
CN103770395A (zh) * 2012-10-18 2014-05-07 杨新立 一种复合金属线材和棒材的制备方法
CN104588618B (zh) * 2014-11-28 2017-01-18 太原科技大学 一种镁合金复合板连铸装置
CN105149556B (zh) * 2015-08-03 2017-06-16 燕山大学 一种双金属层状复合管固液复合铸轧机
CN105954074B (zh) * 2016-04-26 2018-08-03 北京科技大学 一种高通量制备多组分梯度金属材料的装置
CN106216618A (zh) * 2016-09-18 2016-12-14 华北理工大学 一种浇注连续铸造制备双金属复合材料的方法
CN106994501A (zh) * 2017-03-17 2017-08-01 丹阳市莱金珠宝科技有限公司 双色金属连续铸造机及其工作方法
CN108015246B (zh) * 2017-12-28 2023-10-27 中铁建电气化局集团康远新材料有限公司 等通道直角铜钢复合接触线连铸连续挤压设备及其工艺
CN108015242A (zh) * 2017-12-28 2018-05-11 中铁建电气化局集团康远新材料有限公司 一种大长度大直径高强度高导新型复合线材的生产设备及其工艺
CN108436392B (zh) * 2018-03-15 2019-07-09 江苏九众九自动化科技有限公司 缩颈模热镶硬质合金制作工艺
CN113601122A (zh) * 2021-08-19 2021-11-05 无锡康克瑞管业科技有限公司 双层一体式复合输送管及其制作方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102825067A (zh) * 2012-08-23 2012-12-19 燕山大学 一种采用冷芯连续铸轧工艺生产双金属复合材料的方法
CN102825067B (zh) * 2012-08-23 2015-06-10 燕山大学 一种采用冷芯连续铸轧工艺生产双金属复合管材或棒材的方法

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