一种铝合金及其复合板带坯的连续铸造装置及工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种铝合金及其复合板带坯的连续铸造装置及工艺，以同种或异种金属材料的固态复合层作为板坯的表层，熔体浇注到由上下固态表层金属和侧封板组成的型腔中，依靠冷却水对固态复合层的冷却作用，实现内部金属熔体的冷却和凝固过程。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金及其复合板带坯的连续铸造装置及工作方法
本专利技术涉及连续铸造
，具体涉及一种铝合金及其复合板带坯的连续铸造装置及工艺。
技术介绍
目前，工业用铝合金板带坯主要采用半连续铸造、铸轧和连续式铸造方法获得。其中，半连续铸造法具有设备投资低、操作简便等优点，其厚度大多在100mm以上。半连续铸造的铸造速度较慢，一般每分钟几厘米，材料的凝固速度慢，同时其制备的铸锭由于半连续铸造工艺本身的缺陷，铸锭表面有偏析瘤、冷隔及氧化皮等，需要进行铣面，后续工艺流程长，工艺废料比重大，降低了生产效率和材料的利用率，增加了材料的生产成本。连续铸轧工艺是制备铝合金板带坯料的另一种工艺方法，具有设备投资少、工艺流程短、生产成本低特点。但由于铸轧工艺本身特点，决定了其制备的板带材厚度一般在7mm左右，最厚也只能稳定在10mm左右，因此其后续加工率低，难于加工成形有较好冲压性能要求的带材。同时，由于铸轧工艺特点决定了铸轧很难进行高合金化合金的制备。目前铝合金的连续铸造方法主要有双带式的哈兹里特连续铸造方法和履带式铸造，与铸轧和半连续铸轧方法相比，连续铸造方法具有铸造速度快，制备的板坯厚度介于连续铸轧和半连续铸造之间，一般在20mm左右，弥补了后续轧制变形量小的缺点，同时也避免了半连续铸锭需要铣面的缺点。但是，这种连续式铸造方法是采用上下两条钢带或铝带作为冷却面，冷却区较长，钢带在冷却合金熔体过程中逐渐脱离板坯表面。与连续铸轧相似，存在严重的合金元素偏析问题，同时金属材料的表面为不光亮的麻面，严重影响了材料的应用。r>综上所述，如何找到一种先进的铸造工艺方法，兼具上述三种工艺的优点，既有铸轧工艺较快的凝固速度及良好的表面质量，又有半连续与连续铸造方法的较大板坯厚度，是目前有色合金及其复合材料铸造亟待解决的重要问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种铝合金及其复合板带坯的连续铸造装置及工艺，以同种或异种金属材料的固态复合层作为板坯的表层，熔体浇注到由上下固态表层金属和侧封板组成的型腔中，依靠冷却水对固态复合层的冷却作用，实现内部金属熔体的冷却和凝固过程。具体技术方案如下：一种铝合金及其复合板带坯的连续铸造装置，所述连续铸造装置包括开卷机、导向辊、夹送辊、喷水冷却装置、侧封挡块链、侧封挡块链导向装置、引锭块和浇铸嘴；所述开卷机包括上开卷机和下开卷机，在夹送辊的上下对称放置，用于复合层金属带的开卷，并控制其张力，保证带材的平直；所述导向辊为两组，每组2-3个，在浇铸嘴的上下对称放置，用于调整复合层金属带的输送方向，经开卷机1开卷后的金属带通过导向辊改变方向被送入夹送辊与浇铸嘴之间；所述夹送辊为两组，每组3-6个，上下均匀分散分布，且上下对称放置，左右相邻夹送辊之间的距离为150-300mm,上下两组夹送辊之间的距离为15-200mm，用于控制复合层金属带的位置和板坯的厚度以及控制铸造速度；所述喷水冷却装置分为两组，每组2-5个，均匀分散分布于夹送辊之间的空隙内，上下对称放置，用于对复合层金属带及铸锭进行喷水冷却；所述侧封挡块链分两组，左右对称放置，位于上下复合层金属带之间，与上下复合层一起形成熔体凝固腔，每组侧封挡块链由片侧封挡块组成；侧封挡块链导向装置分两组，左右各一组，平行于连续铸造装置，每组由两个导向轮控制侧封挡块链的运动，用于固定及导向侧封挡块链及控制其速度和方向；所述引锭块采用低成本的石墨制作，用于铸造初始堵住熔体，阻止熔体往外自由流动，引锭块与上下复合层金属带、左右侧封挡块一起形成熔体的凝固空间；所述浇铸嘴位于上下复合层金属带之间，并紧贴复合层金属带，用于将熔体引入熔体凝固腔。所述复合层金属带可以为同种或异种的钢、铜、铝、钛等金属及其合金，厚度为0.1-5mm；所述铝合金及其复合板带坯的厚度为15-200mm，连续铸造速度在0.1-10m/min。一种铝合金及其复合板带坯的连续铸造装置的工作方法，具体包括如下步骤：(1)配料熔炼：根据所要铸造铝合金的标准成分，将各添加元素进行配比和称重，当铝液温度达到规定值时按规定加入添加元素并保温一定时间，之后对熔体进行扒渣，转入静置炉静置一定时间，对熔体除气；(2)复合层金属带表面处理：根据复合层的材料要求，选择适当厚度的铝合金或者其它金属材料板带材，通过打磨清除板材表面氧化皮和灰尘；(3)复合层板带的开卷、穿带和张紧：复合层金属带经开卷机开卷后，穿过导向辊和夹送辊，固定在连续铸造装置出口端外的夹送辊，通过开卷机的张力使复合层带材张紧，并分别紧靠在夹送辊的内侧，处于水平状态；(4)检查侧封挡块，安装浇铸嘴和引锭块；(5)打开喷水冷却装置，对复合层金属带进行喷水冷却；(6)浇注铝合金熔体，使铝合金熔体通过浇铸嘴流入上下复合层金属带与引锭块组成的凝固空间，并随着上下复合层金属带和导向轮带动侧封挡块同步运动，熔体通过复合层金属带的冷却连续凝固和出坯。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益技术效果：(1)本专利技术在铸造过程中引入复合层金属带，通过变化使用不同的复合层材料，既可以制备复合材料铸锭，也可以制备同种材料的铸锭；(2)本专利技术采用无结晶器直接在复合层表面喷水冷却，目前还没有相关技术和报道，冷却水直接冷却复合层材料，大幅度提高了铸锭的冷却强度；(3)本专利技术通过采用复合层金属带大幅度提高了铸锭的表面质量。(4)本专利技术可以通过不同位置的冷却水量来控制冷却强度，从而改变凝固过程，有效减轻板坯中心带状偏析。(5)本专利技术可以连续制备20-50mm厚度的铝合金板坯，目前现有的工艺还难以实现。附图说明图1为本专利技术连续铸造装置的主体结构示意图；图2为本专利技术连续铸造装置的侧封挡块链及其侧封挡块链导向装置的结构示意图；图中，1—开卷机；2—导向辊；3—夹送辊；4—喷水冷却装置；5—复合层金属带；6—浇铸嘴；7—侧封挡块；8—引锭块；9—熔体；10—铸锭；11—侧封挡块链；12—导向轮。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明，但本专利技术的保护范围不受附图所限。图1为本专利技术连续铸造装置的主体结构示意图，如图所示：一种铝合金及其复合板带坯的连续铸造装置，包括开卷机1、导向辊2、夹送辊3、喷水冷却装置4、侧封挡块链11、侧封挡块链导向装置、引锭块8和浇铸嘴6；所述开卷机1包括上开卷机和下开卷机，在夹送辊3的上下对称放置，用于复合层金属带5的开卷，并控制其张力，保证带材的平直；所述导向辊2为两组，每组2-3个，在浇铸嘴6的上下对称放置，用于调整复合层金属带5的输送方向，经开卷机1开卷后的金属带通过导向辊2改变方向被送入夹送辊3与浇铸嘴6之间；所述夹送辊3为两组，每组3-6个，上下均匀分散分布，且上下对称放置，左右相邻夹送辊3之间的距离为150-300mm,上下两组夹送辊3之间的距离为15-200mm，用于控制复合层金属带5的位置和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金及其复合板带坯的连续铸造装置，其特征在于：所述连续铸造装置包括开卷机、导向辊、夹送辊、喷水冷却装置、侧封挡块链、侧封挡块链导向装置、引锭块和浇铸嘴；/n所述开卷机包括上开卷机和下开卷机，在夹送辊的上下对称放置，用于复合层金属带的开卷，并控制其张力，保证带材的平直；/n所述导向辊为两组，每组2-3个，在浇铸嘴的上下对称放置，用于调整复合层金属带的输送方向，经开卷机1开卷后的金属带通过导向辊改变方向被送入夹送辊与浇铸嘴之间；/n所述夹送辊为两组，每组3-6个，上下均匀分散分布，且上下对称放置，左右相邻夹送辊之间的距离为150-300mm,上下两组夹送辊之间的距离为15-200mm，用于控制复合层金属带的位置和板坯的厚度以及控制铸造速度；/n所述喷水冷却装置分为两组，每组2-5个，均匀分散分布于夹送辊之间的空隙内，上下对称放置，用于对复合层金属带及铸锭进行喷水冷却；/n所述侧封挡块链分两组，左右对称放置，位于上下复合层金属带之间，与上下复合层一起形成熔体凝固腔，每组侧封挡块链由片侧封挡块组成；侧封挡块链导向装置分两组，左右各一组，平行于连续铸造装置，每组由两个导向轮控制侧封挡块链的运动，用于固定及导向侧封挡块链及控制其速度和方向；/n所述引锭块采用低成本的石墨制作，用于铸造初始堵住熔体，阻止熔体往外自由流动，引锭块与上下复合层金属带、左右侧封挡块一起形成熔体的凝固空间；/n所述浇铸嘴位于上下复合层金属带之间，并紧贴复合层金属带，用于将熔体引入熔体凝固腔。/n...

【技术特征摘要】
1.一种铝合金及其复合板带坯的连续铸造装置，其特征在于：所述连续铸造装置包括开卷机、导向辊、夹送辊、喷水冷却装置、侧封挡块链、侧封挡块链导向装置、引锭块和浇铸嘴；
所述开卷机包括上开卷机和下开卷机，在夹送辊的上下对称放置，用于复合层金属带的开卷，并控制其张力，保证带材的平直；
所述导向辊为两组，每组2-3个，在浇铸嘴的上下对称放置，用于调整复合层金属带的输送方向，经开卷机1开卷后的金属带通过导向辊改变方向被送入夹送辊与浇铸嘴之间；
所述夹送辊为两组，每组3-6个，上下均匀分散分布，且上下对称放置，左右相邻夹送辊之间的距离为150-300mm,上下两组夹送辊之间的距离为15-200mm，用于控制复合层金属带的位置和板坯的厚度以及控制铸造速度；
所述喷水冷却装置分为两组，每组2-5个，均匀分散分布于夹送辊之间的空隙内，上下对称放置，用于对复合层金属带及铸锭进行喷水冷却；
所述侧封挡块链分两组，左右对称放置，位于上下复合层金属带之间，与上下复合层一起形成熔体凝固腔，每组侧封挡块链由片侧封挡块组成；侧封挡块链导向装置分两组，左右各一组，平行于连续铸造装置，每组由两个导向轮控制侧封挡块链的运动，用于固定及导向侧封挡块链及控制其速度和方向；
所述引锭块采用低成本的石墨制作，用于铸造初始堵住熔体，阻止熔体往外自由流动，引锭块与上下复合层金属带、左右侧封挡块一起形成熔体的凝固空间；
所述浇铸嘴位于上下复合层金属带之间，并紧贴复合层金属带，用于将熔体引入熔体凝固...

【专利技术属性】
技术研发人员：许光明，许久健，李勇，王昭东，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21