CN1241701C - 用于连铸铝轴承合金的方法及设备 - Google Patents

Abstract

在熔融铝轴承合金连铸中，由一对传送环行输送带基本上平行相对的部分限定铸造空间，熔融铝轴承合金供应到铸造空间中连续地铸成板状。在铝轴承合金凝固的过程中控制冷却速率ΔT以使冷却速率ΔT在3～6℃/秒之间。其中ΔT＝(T-500)/t，T是铝轴承合金铸造开始时的温度，t是以秒计的铸造开始到铝轴承合金温度降至500℃时的时间。

Description

用于连铸铝轴承合金的方法及设备

技术领域

本发明一般涉及一种方法和设备，通过带式连铸装置将熔融铝连铸成板状轴承合金，更尤其涉及可防止晶体粗化的此类铸造方法和设备。

背景技术

作为在相对低温熔融的金属如铝、铝合金、锌等的连铸设备，公知带式连铸机，其中铸造通过一对环形输送带实现。在已知的带式连铸机中，每一根输送带通过或环绕多个辊子。水平或略微倾斜的铸造空间被限定在输送带基本上水平的部分之间。在通过冷却系统冷却的同时输送带通过驱动辊驱动以便传送。熔融金属输送到铸造空间，通过输送带冷却，因此凝固成板状。板状材料连续输送出铸造空间。前述可移动铸模型带式连铸机比固定铸模的连铸机在铸造速度和进而的产量方面优越。

衬有铝轴承合金的轴承，称为“铝合金轴承”，通常用于汽车或工业机械的引擎。铝合金轴承按顺序通过铸造、轧制、包覆、热处理和机加工步骤制造。更特别地，熔融金属铸造成板状。在轧制步骤中轧制该铸板。随后将铸板(cast plate)包覆在薄钢板上以形成双金属。退火双金属以提高铸板和薄钢板间的结合强度。随后，机加工双金属以最后制成半滚柱或滚柱轴承。

引擎轴承的制造商使用前述带式连铸机用于连铸铝合金制成铸板以提高产量。然而，在带式连铸机中由于铸造速度快而使铸板冷却速率低。这样，带式连铸机呈现获得慢的冷却状态。结果，在含Sn和Si等的铝合金中容易发生晶体如结晶的Sn和Si的粗化和偏析。此外，在含为提高轴承特性的多种元素的铝合金中，金属间化合物的晶体也易于粗化和偏析。在铝合金中当晶体粗化和偏析时合金的塑性降低。结果，在随后的进行塑性变形的轧制和包覆工序步骤中合金产生裂纹。此外，作为合金轴承特性的疲劳强度和耐磨性的降低减弱了为提高轴承特性而加入的多种元素的效果。

发明内容

因此，本发明的目的之一是提供用于连铸铝轴承合金的方法和设备，其中，在铝轴承合金连铸成板状时阻止了晶体的粗化和偏析。

根据本发明的第一特征，提供一种熔融铝轴承合金的连铸方法，其中，铸造空间被限定在一对传送环形输送带的基本上平行相对的部分之间，以及熔融的铝轴承合金被供到铸造空间以连铸成板状，其特征在于在铝轴承合金凝固过程中控制冷却速度ΔT，以使冷却速度ΔT在3～6℃/sec。其中，ΔT＝(T-500)/t，T是铝轴承合金铸造开始时的温度，t是以秒计量的从铸造开始到铝轴承合金的温度降至500℃之间的冷却时间。

按照上述方法，3～6℃/sec的冷却速度高于任何一种传统的带式连铸机的1～2℃/sec的冷却速度。当铝合金以如此高的冷却速度凝固时，晶体不粗化和不偏析。进一步，在随后的轧制和包覆过程中可阻止裂纹的发生。此外，也防止了轴承特性的降低。

在第二个特征中，铝轴承合金包含，以质量计，3～40％的Sn，0.5～7％的Si，0.05～2％的Fe，余量为Al和不可避免的杂质，以及使Al-Si-Fe三元金属间化合物结晶。在第三个特征中，铝轴承合金包含，以质量计，3～40％的Sn，0.5～7％的Si，0.05～2％的Fe和至少一种或多种0.01～3％的Mn、V、Mo、Cr、Co、Ni和W，余量为Al和不可避免的杂质，以及使含所述至少一种或多种Mn、V、Mo、Cr、Co、Ni和W的Al-Si-Fe多元金属间化合物结晶。

在第四个特征中，铝轴承合金包含至少一种或多种0.01～2％的B、Ti和Zr。在第五个特征中，铝轴承合金包含至少一种或多种为0.1～5％的Cu、Mg和Zn。

在此描述前述新颖铝合金开发的技术背景。随着最近高性能引擎的开发，引擎轴承需要进一步提高疲劳强度和耐磨性。关于疲劳强度，元素如Cu、Mn和V加入铝合金中以进行强化。为提高耐磨性，JP-A-58-64332公开了在铝合金中加入Si以及控制铝合金中结晶的Si质点的尺寸和分布。进一步，JP-A-58-67841公开了在铝合金中加入Mn、Fe、Mo、Ni等以便在铝合金中结晶Mn等和Al之间的金属间化合物。这两个情形提出了对铝合金磨合性和抗擦伤性的改进，据此，提高耐磨性。

上述JP-A-58-64332和JP-A-58-67841公开了当Si质点和金属间化合物的尺寸各自在5μm～40μm之间时可以获得所需要的效果。通常，Al中包含的硬质点均匀分布以强化铝合金，当质点尺寸变小时该效果更明显。然而，在前述两个例子中，当控制Si和金属间化合物的尺寸达到5μm～40μm的范围时，随着Si和金属间化合物的尺寸相对大，Al基体的强度和相应的Al合金疲劳强度降低。这样，当为了提高疲劳强度而使结晶颗粒变小时不能提高抗擦伤性。另一方面，当为了提高抗擦伤性和相应的耐磨性而使结晶颗粒变大时不能提高疲劳强度。

本发明人通过结晶Al-Si-Fe三元金属间化合物或以Al-Si-Fe为基的多元金属间化合物而开发了一种Al合金。该Al合金可以提高抗擦伤性和耐磨性而不降低疲劳强度。Al-Si-Fe三元金属间化合物和以Al-Si-Fe为基的多元金属间化合物非常稳定，其基本形状甚至在用里衬金属包覆之后经热处理也不改变。更特别地，Si以类似于三维连续珊瑚的形式结晶成共晶体。在铸造之后的轧制或用里衬金属包覆轧制过程中结晶Si被压碎成片状。进一步，Si通过随后的热处理还改变其形状。这是Si的一个特性，特别地，在温度超过300℃的热处理中，Si改变成相对圆滑以便降低其表面张力。这种倾向在含大量Sn的材料如Al-Sn轴承合金中更强。

然而，前述三元金属间化合物或多元金属间化合物不改变其结晶形状(图3示出了一个实例)并且在通常的热处理温度下也不改变其形状。此外，该三元或多元金属间化合物在带有塑性变形的轧制步骤或轴承制造过程中的包覆步骤中被压碎。然而，作为压碎的结果，金属间化合物呈锋利边如刃具的断片形状。图4表示这种形状的一个实例。虽然Si质点经圆滑和在轧制和热处理步骤被破碎，但前述三元或多元金属间化合物保持具有锋利边的侵入性形状。

三元或多元金属间化合物甚至在量很少时对轴也有研磨效果。特别地，三元或多元金属间化合物可稳定具有不稳初始运转的轴和轴承之间的关系。这样，三元或多元金属间化合物可以有效地提高磨合性。更具体地，三元或多元金属间化合物刮去轴表面的凸起和轴表面的尖边如围绕球形石墨的飞边。三元或多元金属间化合物进一步阻止铝合金由于与轴的粘着而引起的磨损，该粘着为铝合金的一个缺点。此外，三元或多元金属间化合物进一步刮去粘着物由此阻止由于粘着物引起的擦伤。再有，三元或多元金属间化合物甚至在轧制步骤之后也较大。细小的粉碎的Si质点分布于Al基体中，因此提高Al基体的强度。因此，耐磨性和抗擦伤性以及疲劳强度均得以改善。

按照本发明的方法当铸造结晶出所述三元或多元金属间化合物的Al合金时，该Al合金以3～6℃/sec的冷却速度凝固。因此，可以控制金属间化合物以使晶体尺寸在40μm～55μm范围而不粗化金属间化合物。进一步，还可以控制结晶的Si以使其小于或等于40μm。此后，当轧制铸板或在铸板上包覆衬里金属(back metal)时，金属间化合物被粉碎成1～20μm的尺寸，和结晶的Si小于或等于5μm。

每一种上述组分的数量限制的原因描述如下。

(1)Sn(3～40质量％)

Sn提高作为轴承时的表面特性如抗擦伤性、磨合性和可嵌入性。当Sn含量小于3％时，上述效果很小。当其超过40％时，轴承合金的机械性能变坏，造成轴承特性降低。优选Sn含量为6～20％。

(2)Si(0.5～7质量％)

Si溶解在铝基体中，部分以Si质点细小弥散分布的作为单一物质结晶，以便提高材料的疲劳强度以及提高抗擦伤性和耐磨性。另一方面，为了形成Al-Si-Fe金属间化合物，Si是必要的元素，并且Si提高研磨性、抗擦伤性和耐磨性。当Si含量小于0.5％时，Si溶解在Al基体中，这样上述效果很小。当其超过7％时，其晶体粗化，降低轴承合金的疲劳强度。优选Si含量为2～6％。

(3)Fe(0.05～2质量％)

Fe主要以Al-Si-Fe金属间化合物的形式结晶，以产生上述效果。含Fe的金属间化合物防止对轴的擦伤和提高耐磨性。当Fe含量在0.05～2％时此特征有效。当Fe含量小于0.05％时，上述效果很小。当Fe含量超过2％时，所述化合物粗化，轴承合金变脆，给轧制加工带来困难。优选Fe含量为0.07～1％。

(4)Mn、V、Mo、Cr、Co、Ni和W(至少这些元素之一：总量为0.01～3质量％)

这些是构成本发明多元金属间化合物的可选元素。更特别地，当选择一种元素α加入Al-Si-Fe中时，形成Al-Si-Fe-α多元金属间化合物。所选元素溶解到作为单一物质铝基体中以强化基体。当每一种元素的含量少于0.01％时不能期望产生多元金属间化合物的效果。当每一种元素的含量超过3％时，多元金属间化合物过度粗化使轴承合金的物理性能降低，以及轴承合金的塑性加工性如轧制性也降低。优选含量为0.2～2％。

(5)B、Ti和Zr(至少这些元素之一：总量为0.01～2质量％)

这些可选元素对Al-Si-Fe金属间化合物的形成无贡献，溶解在铝基体中，以提高轴承合金的疲劳强度。当含量小于0.01％时上述效果很小。当含量超过2％时，轴承合金变脆。优选含量为0.02～0.5％。

(6)Cu、Mg和Zn(至少这些元素之一：总量为0.1～5质量％)

这些可选元素是提高铝基体强度的附加元素。固溶处理使这些元素溶解到铝基体中。当这些元素冷却和时效时，可析出细小的化合物。当加入量小于0.1％时没有所期望的效果。当加入量超过5％时化合物变粗。优选加入量为0.5～4％。

本发明还提供将熔融铝轴承合金连铸成板状的设备，其特征在于带式连铸装置包含一对传送环行输送带和限定在一对传送环行输送带基本上平行相对部分之间并且具有两个端部的铸造空间，熔融金属供应装置，它将熔融铝轴承合金由铸造空间的一端侧输送至铸造空间，用于冷却通过环行输送带冷却输送至铸造空间的熔融铝轴承合金的冷却装置，以及从其两侧喷水至铸板以使之冷却的喷水装置，在铸造空间中连续铸造铸板以及由铸造空间的另一端侧通过输送带传送(作为第六个特点)送出铸板，通过所述冷却装置和所述喷水装置使所述熔融铝轴承合金凝固，并且在铝轴承合金凝固的过程中控制冷却速率ΔT以使冷却速率ΔT在3～6℃/秒之间，其中ΔT＝(T-500)/t，T是铝轴承合金铸造开始时的温度，t是以秒计量的在铸造开始到铝轴承合金温度降至500℃时之间的时间。

按照上述描述的连铸设备，水喷至从铸造空间中输送出的铸板的两侧。铸板很快的冷却凝固。因此，可以阻止晶体粗化。

在第七个特点中，喷水装置在铸板的一部分从铸造空间的所说另一端输送出时立即喷水至该部分。

在第八个特点中，连铸设备进一步包含为阻止由喷水装置喷出至铸板上的水的飞溅而提供的防溅部件，防溅部件被设置以覆盖由铸造空间输送出的铸板的两侧。环形输送带与熔融金属接触从而使其温度升高。因此，通过喷水装置喷出的水飞溅到环行输送带上，有可能使飞溅的水爆炸地蒸发。在上述结构中，防溅部件阻止由喷水装置喷出的水飞溅到环行输送带上。结果，可以阻止水爆炸地蒸发。

在第九个特点中，防飞溅部件在铸造空间一侧具有至少一端部，该端部倾斜以便向铸造空间一侧逐渐接近铸板。当防飞溅部件这样倾斜时，飞溅出的水撞击防飞溅部件向离开铸造空间的方向弹开。结果，能更可靠地阻止水飞溅到环行输送带上。

在第十个特点中，连铸设备进一步包含形成气幕的空气喷射装置，其位于比喷水装置离铸造空间一侧更近，因此阻止喷水装置喷出的水飞溅到每一输送带侧。

附图说明

本发明的其它目的、特点和优点通过参考以下优选实施例并参考附图的描述将会变得清楚，其中：

图1是按照本发明的一个实施方案的带式连铸机的出口侧的横断面；

图2是包含带式连铸机的连铸机械的横断面；

图3是结晶有Al-Si-Fe三元金属间化合物的铸造板状材料的显微照片；

图4是包含Al-Si-Fe三元金属间化合物的轧制铸造板状材料的显微照片；

具体实施方式

下面将通过参考附图描述本发明的一个实施方案。将铝合金铸造成板状的连铸机械主要包含作为带式连铸装置的带式连铸机。参考图2，示出了带式连铸机1，其包含底座2，在其上有多个支架3。上部机械框架4由支架3支撑以便可以上下移动，下部机械框架5也固定在底座2上，以定位在上部机械框架4之下。多个辊子6a至6e和7a至7e分别布置在机械框架4和5上。一对环行输送带8和9各自通过辊6a至6e和7a至7e。每一环行输送带由钢板和耐热纤维制成。

上部机械框架4右手边的上辊6e安装在旋转支撑于上部机械框架4的臂10的末端，如图2所示。下部机械框架5右手边的下辊7e安装在旋转支撑于下部机械框架5的臂11的末端。臂10和11由液压缸12和13驱动，以便按箭头A和B的方向旋转，因此分别对环行输送带8和9施加张力。驱动环行输送带8和9以便分别按照方向D和E传送。

位于辊6a和6b之间的上部环行输送带部分基本上与位于辊7a和7b之间的下部环行输送带部分平行。输送带8和9平行相对的空间作为铸造空间C。铸造空间C的右手和左手边各自由密封部件(未示出)封闭。作为熔融金属供应装置的熔融金属池14设在底座2的左手边以便位于铸造空间C的一端侧。铝合金的熔融金属由熔融金属容器15注入到熔融金属池14。熔融金属池14包括喷口16，熔融金属通过其输送到铸造空间C。

带式连铸机1包括用于分别冷却环行输送带8和9的水冷套17和18。水冷套17和18安装在机械框架4和5上以与环行输送带8和9各自相对侧的平行部分接触。水冷套17和18通过环行输送带8和9冷却输送到铸造空间C的铝合金熔融金属。

两个垂直相对的辊式输送机19和20安装在上部和下部机械框架4和5上，以便定位在铸造空间C的另一端侧。在铸造空间C铸造成板状的铝合金或者铸板21被输送到辊式输送机19和20之间的区域。两个水冷管22和两个水冷管23分别安装在铸造空间C侧的辊式输送机19和20部分，如图1所示。水冷管22和23充当水冷装置，用于在铸板输送出铸造空间C之后立即由所述材料两侧对铸板21喷水。管22和23排列在铸板21输送的方向箭头F上。虽然本实施例中铸板21的厚度设定在15mm，但是该厚度通过调整上部框架4的位置以调整铸造空间C的高度而可改变。

两个防飞溅部件24和25安装在两个机械框架4和5上以分别防止从喷水管22和23喷出的水飞溅到外部。防飞溅部件24和25被制成浅平容器并且设置成覆盖限定铸板21通道的辊式输送机19和20。防飞溅部件24和25一端位于铸造空间C一侧并且向着铸造空间C向上和向下倾斜，以使两端之间的距离随着靠近铸造空间而逐渐减少。

两喷气管26和27各自安装在防飞溅部件24和25的内部以使其比水冷管22和23更靠近铸造空间C。喷气管26和27充当喷气装置。喷气管26和27向上和向下喷出空气以在铸板21和各个防飞溅部件24和25之间形成相应的气幕，籍此阻止由各个喷水管22和23喷出的水进入铸造空间C一侧(与箭头F方向相反)粘在环行输送带8和9上。通过辊式输送机19和20传送的铸板21随后保持在压辊28和29之间以最后通过卷绕机(未示出)卷绕成卷状。

下面将描述连铸设备的操作。当铝合金熔融金属从熔融金属容器15注入到熔融金属池14时，熔融金属由池14的喷嘴送入到铸造空间C。传送到铸造空间C的熔融金属通过水冷套17和18经环行输送带8和9冷却。熔融金属由于冷却而逐渐凝固，并在形成板状的同时按照箭头F的方向由各自按照箭头D和F方向行进的环行输送带8和9传送。喷水管22和23在铸板的两面部分传送出铸造空间C之后立即喷水到这些部分。铸板21当传送出铸造空间C之后立即由喷出的水冷却。铸板21随后由喷水管22和23喷出的水冷却，随后由水冷套17和18冷却。铸板21由喷出的水快速冷却，随后完成凝固。

供到铸造空间C的熔融金属大约800℃。当铸板21冷却直到不含Sn的铸板21部分冷却到大约500℃时被认为凝固完成。设置供入水冷套17或18水量和由喷水管22和23喷出的水量，以使铸板21的温度由铸造开始时的800℃通过水冷套17和18以及喷水管22和23以3～6℃/sec的冷却速率冷却到500℃直到凝固完成。作为上述的以如此速率快速冷却的结果，阻止了铸板21中结晶的金属间化合物的粗化和偏析。

由上述很明显，冷却速度定义为冷却速率ΔT＝(铸造开始时的温度T-500)/(由铸造开始的时间到铸板降至500℃的时间间隔)。由喷水管22和23喷出的水飞溅到铸板21上。温度大约800℃的熔融金属输送到铸造空间C。因此，在粘着有水的环行输送带8和9与熔融金属接触时，水快速汽化，很危险。然而，在上述实施例中，喷水是在一对防飞溅部件24和25之间进行。阻止了飞溅到铸板21上的水飞溅到外面。结果，水不能粘着在环行输送带8和9上。铸造空间C一侧处的上部防飞溅部件24一端的上表面对着铸造空间C向下倾斜。铸造空间C侧处的下部防飞溅部件25一端的下表面对着铸造空间C向上倾斜。向铸造空间C飞溅出的水撞击倾斜面24a和25a，向着铸造空间C相反侧溅回。结果，可防止水经限定在防飞溅部件24和25以及铸板21之间的空间而飞溅出。

再者，喷气管26和27各自比喷水管22和23安装的离铸造空间C更近。喷气管26和27在防飞溅部件24和25以及铸板21之间形成气幕。结果，进一步阻止由管22和23喷出的水向铸造空间C一侧运动和由防飞溅部件24和25以及铸板21之间的空间泄露出而粘附到环行输送带8和9上。由防飞溅部件24和25接收的水通过由下部防飞溅部件25提供的放水通道(未示出)排出。

如图3所示，在连铸板21中Al-Si-Fe三元金属间化合物或Al-Si-Fe-Mn多元金属间化合物等结晶以及Si质点结晶。此外，控制铸板21的冷却速率以使其在铸造步骤中在3～6℃/sec之间，籍此可控制结晶金属间化合物的尺寸在30μm～70μm之间，以及可控制Si共晶组织尺寸小于或等于40μm。

因此，连续冷轧连铸板21以使其厚度由15mm减至6mm。用于形成结合层的薄铝板随后包覆到铸板21上以及随后用支撑钢板包覆以制造双金属。该双金属随后退火以提高铸板21和支撑钢板之间的结合强度。进行固溶处理以强化铝合金。在固溶处理中保持双金属在470℃温度下20分钟。水冷(淬火)之后，保持双金属在170℃温度下15小时以进行时效处理。

作为上述轧制、包覆等的结果，金属间化合物被压碎，以至于其尺寸由原始的40～55μm减至1～20μm范围。结果，金属间化合物形成如图4所示的具有锐边的多角形。进一步，每平方毫米上分布有6～200个由金属间化合物组成的硬质点。硬质点的尺寸和分布甚至在随后的热处理中也几乎保持不变。另一方面，Si质点通过轧制、包覆等也被压碎。时效处理之后，Si质点最后变成圆滑形状，最大直径小于5μm。每平方毫米上分布有200或更多个Si质点。随后，双金属被机加工成半滚柱轴承。

表1是表示试验中铸造合金的组分、使用的连铸机的类型和冷却速度；以及

表2表示关于表1所示的合金铸板的组织和轧制加工性检测结果，以及关于上述合金制造的轴承的抗疲劳性、耐磨性和抗擦伤性的试验结果。

表1表示试验铸造合金的组成(质量％)、铸造中使用的连铸机械的类型和冷却速率。在铸造机械列中的符号，“BC1”，指按照本发明带有喷水管的连铸机械。“BC2”指不带喷水管的常规连铸机械。

表2表示关于合金1至6(本发明产品)和合金11至16(现有技术产品)铸板的组织和轧制加工性的检测结果，以及关于由前述合金制成的轴承的疲劳抗力、耐磨性和抗擦伤性试验的结果。表3至5分别表示进行疲劳、耐磨性和抗擦伤性试验的条件。

表1

	合金号	合金组成(质量％)
										Sn	Si	Fe	Mn	V	Mo	Cr	Ti
		本发明产品	1	20	4.0	0.4
2	13									3.0	0.2	0.3	0.2
			3	10	3.0	0.3			0.3									0.15
4	10									4.0	1.0				0.3	0.1
			5	4	4.0	0.3	0.3										0.2	0.2
6	4									6.0	0.1
			现有技术产品	11	20	4.0	0.4
12	13	3.0								0.2	0.3	0.2
				13	10	3.0	0.3									0.3		0.15
14	10	4.0								1.0				0.3	0.1
				15	4	4.0	0.3	0.3									0.2	0.2
16	4	6.0								0.1

			铸机	冷却速率(C°/sec)
					Cu	Mg	Zn
1.0								BC1	3.5
			0.8			BC1	4.5
0.7								BC1	5.5
			1.4			BC1	5.0
1.2								BC1	4.5
			0.8	0.2	3.0	BC1	4.0
1.0								BC2	2.0
			0.8			BC2	1.8
0.7								BC2	1.5
			1.4			BC2	1.7
1.2								BC2	1.7
			0.8	0.2	3.0	BC2	1.6

表2

	合金号	结构	轧制加工性	无疲劳最大比载荷(MPa)
					本发明产品	1	○	○	125
2	○	○	120
				3		○	○	125
4	○	○	130
				5		○	○	120
6	○	○	135
				现有技术产品		11	×	×	110
12	×	×	110
					13	×	×	105
14	×	×	110
					15	×	×	100
16	×	×	100

磨损量(μm)	无擦伤最大比载荷(MPa)
		12	80
5	80
		5	75
7	75
		9	85
7	85
		13	75
8	75
		6	70
8	70
		12	80
11	80

表3

试验条件疲劳试验
	试验机械    疲劳试验机转速        3250转/分圆周速度    9.0米/秒试验时间    20小时油入口温度  100℃供油压力    0.49Mpa润滑油      VG68轴材料      JIS-S55C评价方法    不发生疲劳的最大比载荷

表4

试验条件磨损试验
	转速      1000转/分圆周速度  1.0米/秒试验载荷  10Mpa试验时间  10小时运行：    60秒停：30秒油流速    2ml/min润滑油    VG22轴材料    JIS-S55C

表5

试验条件擦伤试验
	转速       7200转/分圆周速度   20米/秒试验载荷   每10分钟增加10M油入口温度 100℃油流速     150mi/min润滑油     VG22轴材料     JIS-S55C评价方法   当轴承背面温度超过200℃或当扭矩改变引起轴驱动输送带打滑时判断擦伤发生

首先解释示于表2的组织检测和试验结果。在组织栏中标记“○”表示没有偏析发生和进一步结晶金属间化合物尺寸在40～55μm之间并且均匀分布。标记“x”表示发生偏析。表2的偏析指铸板组织中结晶颗粒相互不同、即Sn或Si不均匀分布或存在粗化的Al-Si-Fe金属间化合物的状态。关于轧制加工性，评价是基于当轧制步骤中以50％压下时铸板横向端裂纹的深度。标记“○”表示裂纹的深度不超过5mm。标记“x”表示裂纹的深度超过5mm。

由表2很明显，每一个本发明的产品以3-6℃/sec的冷却速率快速冷却，组织不存在偏析。然而，每一个现有技术的产品以3℃/秒或更低的冷却速率慢速冷却，组织发生偏析。因此，虽然现有技术的每一个产品出现大的裂纹和差的轧制加工性，但是本发明的每一个产品在轧制中出现轻微裂纹并具有好的轧制加工性。因此，在每一本发明产品中每一轧制道次的厚度压下量可以较大，因此生产率可以提高。更进一步，可以理解本发明的产品在疲劳抗力、耐磨性和抗擦伤性方面好于现有技术产品。

如上所述，熔融铝合金以3～6℃/sec的冷却速率冷却以便铸造铸板21。控制铸板21中结晶的金属间化合物和Si质点以分别具有合适的尺寸以使其不粗化。结果，防止了在随后的轧制中铸板21裂纹的发生，并且金属间化合物和Si质点由于轧制而被压碎。因此，由于前述的研磨效果，使金属间化合物具有适当尺寸以便提高抗擦伤性和耐磨性。进一步，Si质点在铝基体中广泛的分布，并具有适当尺寸以便提高疲劳强度。

本发明不限于结晶有Al-Si-Fe金属间化合物或除Al、Si和Fe还含有Mn等的多元金属间化合物的铝轴承合金。本发明可以应用于常规铝轴承合金的铸造方法和设备。

前述说明书和附图只是对本发明原理的解释，不应解释为限制性的。各种改进和变化对于本领域的普通技术人员是明显的。所有这些改进和变化均落在本发明通过权利要求限制的范围之内。

Claims (18)

1.一种熔融铝轴承合金的连铸方法，其中，由一对行进的环行输送带的基本平行相对的部分限定铸造空间，并将熔融铝轴承合金供到铸造空间中以连续地铸成板状，其特征在于，在铝轴承合金凝固的过程中控制冷却速率ΔT以使冷却速率ΔT在3～6℃/秒之间，其中ΔT＝(T-500)/t，T是铝轴承合金铸造开始时的温度，t是以秒计量的在铸造开始到铝轴承合金温度降至500℃时之间的时间。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，铝轴承合金包含，以质量计，3～4 0％的Sn，0.5～7％的Si，0.05～2％的Fe，余量为Al和不可避免的杂质，以及使Al-Si-Fe三元金属间化合物结晶。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，铝轴承合金包含，以质量计，3～40％的Sn，0.5～7％的Si，0.05～2％的Fe，至少一种或多种总量为0.01～3％的Mn、V、Mo、Cr、Co、Ni和W，余量为Al和不可避免的杂质，以及使含所述至少一种或多种Mn、V、Mo、Cr、Co、Ni和W的Al-Si-Fe多元金属间化合物结晶。

4.根据权利要求2的方法，其特征在于，铝轴承合金包含，以质量计，至少一种或多种总量为0.01～2％的B、Ti和Zr。

5.根据权利要求3的方法，其特征在于，铝轴承合金包含，以质量计，至少一种或多种总量为0.01～2％的B、Ti和Zr。

6.根据权利要求2至5的任一项的方法，其特征在于，铝轴承合金包含，以质量计，至少一种或多种总量为0.1～5％的Cu、Mg和Zn。

7.一种将熔融铝轴承合金连铸成板状的设备，其特征在于包括：

带式连铸装置，包括一对行进的环行输送带和限定在一对行进的环行输送带的基本平行相对部分之间并且具有两个端部的铸造空间；

用于从铸造空间的一端侧提供熔融铝轴承合金至铸造空间的熔融金属提供装置；

用于通过环行输送带的作用冷却供至铸造空间的熔融铝轴承合金的冷却装置以及；

用于从其两侧喷水至铸板以使之冷却的喷水装置，铸板连铸于铸造空间中并通过输送带运动从铸造空间的另一端侧传送出，

通过所述冷却装置和所述喷水装置使所述熔融铝轴承合金凝固，并且在铝轴承合金凝固的过程中控制冷却速率ΔT以使冷却速率ΔT在3～6℃/秒之间，其中ΔT＝(T-500)/t，T是铝轴承合金铸造开始时的温度，t是以秒计量的在铸造开始到铝轴承合金温度降至500℃时之间的时间。

8.根据权利要求7的设备，其特征在于，

喷水装置在铸板的一部分从铸造空间的所说另一端侧输送出后立即喷水至该部分。

9.根据权利要求7的设备，其特征进一步在于包括，

用于防止由喷水装置喷出的喷至铸板上的水飞溅的防飞溅部件，该防飞溅部件被设置成覆盖在由铸造空间输送出的铸板的两面。

10.根据权利要求8的设备，其特征进一步在于包括，

用于防止由喷水装置喷出的喷至铸板上的水飞溅的防飞溅部件，该防飞溅部件被设置成覆盖由铸造空间输送出的铸板的两面。

11.根据权利要求9的设备，其特征在于，

防飞溅部件具有至少一端部位于铸造空间一侧，该端部倾斜以便向铸造空间一侧逐渐接近铸板。

12.根据权利要求10的设备，其特征在于，

防飞溅部件具有至少一端部位于铸造空间一侧，该端部倾斜以便向铸造空间一侧逐渐接近铸板。

13.根据权利要求7的设备，其特征还在于包括，

形成气幕的空气喷射装置，其位于比喷水装置离铸造空间一侧更近位置，因此阻止喷水装置喷出的水飞溅到每一个输送带侧。

14.根据权利要求8的设备，其特征进一步在于包括，

形成气幕的空气喷射装置，其位于比喷水装置离铸造空间一侧更近位置，因此阻止喷水装置喷出的水飞溅到每一个输送带侧。

15.根据权利要求9的设备，其特征进一步在于包括，

形成气幕的空气喷射装置，其位于比喷水装置离铸造空间一侧更近位置，因此阻止喷水装置喷出的水飞溅到每一个输送带侧。

16.根据权利要求10的设备，其特征进一步在于包括，

形成气幕的空气喷射装置，其位于比喷水装置离铸造空间一侧更近位置，因此阻止喷水装置喷出的水飞溅到每一个输送带侧。

17.根据权利要求11的设备，其特征进一步在于包括，

形成气幕的空气喷射装置，其位于比喷水装置离铸造空间一侧更近位置，因此阻止喷水装置喷出的水飞溅到每一个输送带侧。

18.根据权利要求12的设备，其特征进一步在于包括，

形成气幕的空气喷射装置，其位于比喷水装置离铸造空间一侧更近位置，因此阻止喷水装置喷出的水飞溅到每一个输送带侧。

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