复合坯料的制备方法及制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种复合坯料的制备方法及制备装置，制备方法包括以下步骤：将芯部的第一端定位放置于引锭头的成型腔内；将结晶器套于芯部外并与引锭头相贴合，使结晶器的管腔与引锭头的成型腔相连通；将熔融的外层金属液浇注至管腔和引锭头的成型腔内，直至管腔的底部与引锭头的成型腔内的外层金属液凝固成金属外层的第一端并包覆于芯部的第一端的侧壁面上；将熔融的外层金属液不断地浇注至管腔内，并根据外层金属液的凝固速度并使引锭头和芯部逐渐下移而结晶器固定，使管腔内的外层金属液从芯部的第一端到第二端凝固成金属外层并包覆于芯部的侧壁面上，从而制得复合坯料。

【技术实现步骤摘要】
复合坯料的制备方法及制备装置
本专利技术涉及金属复合材料制备
，特别地，涉及一种复合坯料的制备方法及制备装置。
技术介绍
复合钢材、复合铝材等复合材料具有优异的性能，是新材料发展的重要方向，国家大力支持高性能复合材料的研发。近年来双金属复合材料的发展较为迅速，专利文献2012100063158公开了一种不锈钢复合线材，内部为普碳钢，外部包覆不锈钢。专利文献2010105262657、JPS61126944、JPS63126602、JPS59212143均公开了一种不锈钢复合耐腐蚀钢筋及其制备方法，其典型工艺为：不锈钢坯与碳钢坯表面处理→碳钢坯穿进不锈钢套筒→端部焊接→加热轧制成材。专利文献2015101884470、JPS55141315、JPS5947080公开了一种以拉拔-钎焊方法制备不锈钢/碳钢复合钢筋的工艺，该类专利一般以不锈钢钢管、碳钢钢筋以及钎料箔为原料，将钎料箔卷在碳钢钢筋表面，再穿入到不锈钢管内，再将组合件一起通过拉丝模拉拔，制成双金属复合坯料，再将拉拔后的不锈钢/碳钢复合坯料加热到1150℃左右进行钎焊后冷却制成复合钢筋。专利文献021207321公开了一种连铸生产复合金属板坯、方坯的方法及其连铸机，该方法先连铸出普碳钢坯。再在普碳钢坯的外表面粘结一层不锈钢液，形成复合板坯或钢坯，该法虽然效率高，但工艺复杂，实现难度大。专利文献WO2011048362公开了一种复合钢坯的制备方法，该法以普碳钢坯为核心，以冷弯的不锈钢或镍基合金型钢为外部覆层，在碳钢核心与包覆层之间加入钎料，再进行包覆轧制，最后获得所需复合钢坯。综上分析可见，目前，双金属复合坯料的制备方法基本以芯材穿入外层金属管焊接后直接加热轧制或冷拔为主，这类方法类似于不锈钢复合板的叠板焊接热轧工艺，工艺较为可靠，但工艺步骤比较繁琐，生产效率比较低，复合坯料的规格、尺寸等受到限制比较多。
技术实现思路
本专利技术提供了一种复合坯料的制备方法及制备装置，以解决现有的复合坯料的制备步骤繁琐，生产效率低，且复合坯料的形状和尺寸受限的技术问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种复合坯料的制备方法，复合坯料包括芯部以及包覆于芯部上的金属外层，制备方法包括以下步骤：将芯部的第一端定位放置于引锭头的成型腔内，使芯部的侧壁面与型腔的侧壁面之间的间隙等于金属外层的设计厚度；将结晶器套于芯部外并与引锭头相贴合，使结晶器的管腔与引锭头的成型腔相连通，且管腔下部的内壁面与芯部的外壁面之间的间隙等于金属外层的设计厚度；将熔融的外层金属液浇注至管腔和引锭头的成型腔内，直至管腔的底部与引锭头的成型腔内的外层金属液凝固成金属外层的第一端并包覆于芯部的第一端的侧壁面上；将熔融的外层金属液不断地浇注至管腔内，并根据外层金属液的凝固速度并使引锭头和芯部逐渐下移而结晶器固定，使管腔内的外层金属液从芯部的第一端到第二端凝固成金属外层并包覆于芯部的侧壁面上，从而制得复合坯料。进一步地，浇注外层金属液时，外层金属液的浇注速度、外层金属液的凝固速度以及引锭头带动芯部下移的速度三者相匹配。进一步地，将熔融的外层金属液浇注至管腔和引锭头的成型腔内，还包括以下步骤：外层金属液的液面高度高于成型腔的顶部边缘2cm-5cm后，通过冷却装置根据管腔下部的外层金属液的凝固速度对管腔下部进行冷却。进一步地，将熔融的外层金属液不断地浇注至管腔的成型段内，还包括以下步骤：外层金属液的液面高度低于管腔的顶部边缘3cm-5cm时，通过加热装置根据管腔上部的外层金属液的凝固速度对管腔上部进行加热。进一步地，芯部的第一端置于引锭头内之前，还包括以下步骤：通过车削、刨铣和/或磨削将芯部的表面进行预处理；将芯部的表面涂刷硼酸以防氧化；将芯部的第一端切割平整。进一步地，芯部的第一端置于引锭头内之前，还包括以下步骤：在引锭头的成型腔的底面上铺设金属垫板，金属垫板与金属外层的材料相同，金属垫板的厚度和金属外层的设计厚度相同，以形成包覆于芯部第一端端面的金属端面层。进一步地，在浇注外层金属液之前，还包括以下步骤：在结晶器与引锭头的贴合面上夹塞石棉层，以使结晶器与引锭头贴合紧密，从而防止结晶器与引锭头内的外层金属液泄漏。进一步地，在浇注外层金属液之前，还包括以下步骤：在结晶器的管腔的表面与引锭头的成型腔的表面刷覆耐火涂层。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种复合坯料的制备装置，采用上述制备方法制备复合坯料，制备装置包括设有管腔的结晶器以及设有成型腔的引锭头，引锭头的成型腔用于与芯部的第一端配合进行金属外层的第一端的浇铸成型；结晶器用于套于芯部外并与芯部配合从芯部的第一端到第二端进行金属外层的浇铸成型；引锭头相对于结晶器可移动地设置。进一步地，制备装置还包括设于结晶器上部的外围的用于对管腔上部进行加热的加热装置以及设于结晶器下部的外围的用于对管腔下部进行冷却的冷却装置。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的复合坯料的制备方法，通过先将熔融的外层金属液浇注至管腔和引锭头的成型腔内，直至管腔的底部与引锭头的成型腔内的外层金属液凝固成金属外层的第一端并包覆于芯部的第一端的侧壁面上；再将熔融的外层金属液不断地浇注至管腔内，并根据外层金属液的凝固速度使引锭头和芯部逐渐下移而洁晶器固定，以改变管腔与芯部的相对位置，使管腔内的外层金属液从芯部的第一端到第二端凝固成金属外层并包覆于芯部的侧壁面上，从而制得复合坯料，直接通过将外层金属液熔覆于芯部上形成金属外层，制备步骤简单，且外层金属液的凝固成型速度快，从而提高了生产效率，并且对于不同径向尺寸以及不同截面形状的复合坯料的制备均适用，此外，对于多层复合坯料，通过采用相同的制备方法，将多层金属层逐层熔覆于前一层上，从而制得多层复合坯料。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的复合坯料的制备方法的流程示意图；图2是本专利技术优选实施例的复合坯料的制备装置的结构示意图；图3是本专利技术另一实施例的复合坯料的制备装置的结构示意图。图例说明：1、芯部；2、结晶器；3、引锭头；4、加热装置；5、冷却装置。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。图1是本专利技术优选实施例的复合坯料的制备方法的流程示意图；图2是本专利技术优选实施例的复合坯料的制备装置的结构示意图；图3是本专利技术另一实施例的复合坯料的制备装置的结构示意图。如图1和图2所示，本实施例的复合坯料的制备方法，复合坯料包括芯部1以及包覆于芯部1上的金属外层，制备方法包括以下步骤：将芯部1的第一端定位放置于引锭头3的成型腔内，使芯部1的侧壁面与成型腔的侧壁面之间的间隙等于金属外层的设计厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合坯料的制备方法，复合坯料包括芯部(1)以及包覆于芯部(1)上的金属外层，其特征在于，制备方法包括以下步骤：/n将芯部(1)的第一端定位放置于引锭头(3)的成型腔内，使芯部(1)的侧壁面与型腔的侧壁面之间的间隙等于金属外层的设计厚度；/n将结晶器(2)套于芯部(1)外并与引锭头(3)相贴合，使结晶器(2)的管腔与引锭头(3)的成型腔相连通，且管腔下部的内壁面与芯部(1)的外壁面之间的间隙等于金属外层的设计厚度；/n将熔融的外层金属液浇注至管腔和引锭头(3)的成型腔内，直至管腔的底部与引锭头(3)的成型腔内的外层金属液凝固成金属外层的第一端并包覆于芯部(1)的第一端的侧壁面上；/n将熔融的外层金属液不断地浇注至管腔内，并根据外层金属液的凝固速度并使引锭头(3)和芯部(1)逐渐下移而结晶器(2)固定，使管腔内的外层金属液从芯部(1)的第一端到第二端凝固成金属外层并包覆于芯部(1)的侧壁面上，从而制得复合坯料。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合坯料的制备方法，复合坯料包括芯部(1)以及包覆于芯部(1)上的金属外层，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
将芯部(1)的第一端定位放置于引锭头(3)的成型腔内，使芯部(1)的侧壁面与型腔的侧壁面之间的间隙等于金属外层的设计厚度；
将结晶器(2)套于芯部(1)外并与引锭头(3)相贴合，使结晶器(2)的管腔与引锭头(3)的成型腔相连通，且管腔下部的内壁面与芯部(1)的外壁面之间的间隙等于金属外层的设计厚度；
将熔融的外层金属液浇注至管腔和引锭头(3)的成型腔内，直至管腔的底部与引锭头(3)的成型腔内的外层金属液凝固成金属外层的第一端并包覆于芯部(1)的第一端的侧壁面上；
将熔融的外层金属液不断地浇注至管腔内，并根据外层金属液的凝固速度并使引锭头(3)和芯部(1)逐渐下移而结晶器(2)固定，使管腔内的外层金属液从芯部(1)的第一端到第二端凝固成金属外层并包覆于芯部(1)的侧壁面上，从而制得复合坯料。


2.根据权利要求1所述的复合坯料的制备方法，其特征在于，
浇注外层金属液时，外层金属液的浇注速度、外层金属液的凝固速度以及引锭头(3)带动芯部(1)下移的速度三者相匹配。


3.根据权利要求1所述的复合坯料的制备方法，其特征在于，将熔融的外层金属液浇注至管腔和引锭头(3)的成型腔内，还包括以下步骤：
外层金属液的液面高度高于成型腔的顶部边缘2cm-5cm后，通过冷却装置(5)根据管腔下部的外层金属液的凝固速度对管腔下部进行冷却。


4.根据权利要求1所述的复合坯料的制备方法，其特征在于，将熔融的外层金属液不断地浇注至管腔的成型段内，还包括以下步骤：
外层金属液的液面高度低于管腔的顶部边缘3cm-5cm时，通过加热装置(4)根据管腔上部的外层金属液的凝固速度对管腔上部进行加热。


5.根据权利要求1所述的复合坯料的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玲，向勇，曾麟芳，李聚良，谢昭昭，
申请(专利权)人：湖南三泰新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43