稳恒磁场作用下铝合金低过热度复合铸造的方法及装置制造方法及图纸

一种稳恒磁场作用下铝合金低过热度复合铸造的方法及装置，装置由结晶器、电磁线圈、外层合金熔体分配器、冷却水套、换热板、小熔池和大熔池构成。工艺步骤为：合金熔炼、合金精炼，精炼后对合金熔体进行除气、扒杂，然后将熔体分别静置３０～６０ｍｉｎ，启动静磁场，磁场强度３０～４０ｍＴ，开始高温熔体浇铸，浇铸温度高于该合金熔点１５℃～３０℃；高温熔体液面达到在换热板下沿之上４０～５０ｍｍ时，开始低温熔体开始浇铸，浇铸温度高于该合金熔点８０℃～１００℃；启动铸造机，开始进行常规的半连续铸造。本发明专利技术确保了稳定平直的冶金结合的复合界面的形成，在工艺上，易于实现。

Method and device for composite casting of low temperature and over heat of aluminum alloy under stable magnetic field

A method and apparatus of constant magnetic field Aluminum Alloy low superheat casting compound, device is composed of crystallizer, electromagnetic coil, the outer layer of alloy melt distributor, cooling water jacket and a heat exchanger plate, a small pool and a bath. The process comprises the following steps: melting, alloy refining, after refining of alloy melt degassing, then melt mixed grilled, respectively standing for 30 to 60min, start the static magnetic field, the magnetic field strength of 30 ~ 40mT, began to melt casting, casting temperature is higher than the melting point of 15 DEG to 30 DEG C; the liquid level reaches the high temperature melt in the heat transfer plate along the above 40 ~ 50mm, start low temperature melt start casting, casting temperature higher than the melting point of 80 DEG to 100 DEG C; start casting machine, start the conventional semi continuous casting. The invention ensures the formation of a stable, flat, metallurgical bonded composite interface, which is easy to implement in process.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铝合金铸造
，具体涉及铝合金复合铸造技术。
技术介绍
铝合金在各个行业和领域的应用越来越广泛，对铝合金及其产品的品种、质量的要求也 越来越高，双层或多层复合的铝合金复合材料，特别是板带材在众多领域得到了广泛的应用。 但是，目前铝合金复合板带的生产主要是采用固一固复合轧制的方式制备的。由于这种制备 方法是将两种或多种铝合金板坯在高温下，通过大压下率创造更多的新表面来实现复合，复 合界面处往往存在氧化物和气孔等缺陷，结合强度不高。最终产品易出现气泡、裂纹等缺陷。 为彻底解决上述问题，实现不同复合组元间的全面冶金结合，从而大幅度提高复合界面的结 合强度，最佳的方法就是采用铸造复合。目前，关于铸造复合的研究是金属材料成型领域的热点之一。主要的方法有电磁控制法、 双结晶器法、充芯连铸法等多种方法，这些方法均存在或多或少的各种弊端。如电磁控制法， 虽然可以在一定程度上，抑制金属的流动，但是由于熔融金属一般说来温度均较高，流动性 较好，因而会在不同金属的接触界面附近形成混合区域。双结晶器法，顾名思义需要两套结 晶器。双结晶器上下垂直布置，芯部金属与包覆金属分别浇注到上下两个结晶器中；先将芯 部金属浇入上结晶器中，芯部金属在上结晶器中形成一定厚度的凝固坯壳，在下拉过程中， 芯部铸坯进入到下结晶器时，浇注外层包覆金属液；借助金属液的热量使芯部坯表面部分熔 化，通过元素的相互扩散形成一定厚度的中间结合层；这样，外层和芯部金属结合成一个整 体。该方法工艺过程复杂，不易于工业应用，特别是由于芯部金属已经凝固成固态且凝固坯 壳在空气中容易氧化，从而影响复合界面的结合状况。充芯连铸法，由于芯部熔体釆用导流 管进入结晶器，此前无冷却过程，极易造成熔体的混合，导致复合失败。
技术实现思路
针对目前铝合金复合铸造技术存在的问题，本专利技术辑供一种稳恒磁场作用下铝合金低过 热度铸造复合的方法及装置，达到制造稳定平直的冶金结合复合界面的目的。本专利技术的装置由结晶器、电磁线圈、外层合金熔体分配器、冷却水套、换热板、小熔池 和大熔池构成。小熔池设置在大熔池外部，在大熔池和小熔池之间的上部位置由内向外依次 设置换热板和冷却水套，在小熔池的入口上方设置外层合金熔体分配器，在外层合金熔体分3配器下方、小熔池外部由内向外依次设置结晶器和电磁线圈。本专利技术的外层合金熔体分配器设有熔体入口和熔体出口，由侧壁、盖板和底板围成的腔 体内设置有分流挡块，分流挡块垂直于盖板和底板。工作时，电磁线圈通直流电，在熔池内的熔体中形成稳恒磁场，利用稳恒磁场对熔体流 动的抑制作用，抑制合金熔体的流动，阻碍不同合金熔体之间的混合，确保不同合金之间复 合界面的平直。换热板材质为石墨，冷却水套和换热板沿结晶器大面布置于结晶器内侧，换 热板下沿位于结晶器下沿之上；冷却水套和换热板用于隔离不同合金的熔体，并使高熔点合 金在与低熔点合金熔体直接接触之前，形成稳定的具有一定强度的支持面和支持层。 一般说 来，多层复合材料，其外层合金较薄，复合铸锭的外层合金宽厚比很大，铸造过程中，熔体 分配的均匀性很难得到保证。本专利技术采用特殊的外层合金熔体分配器，以替代传统的铝合金 铸造分流方式。内部的分流挡块可以保证熔体在分配器内部均匀分布，外层合金熔体分配器 实现在分配器内部分流，在分配器熔体出口端以线式方式为半连续铸造提供合金熔体。采用上述装置的本专利技术方法的工艺步骤如下。(1) 合金熔炼将待复合的两种合金分别熔炼，高熔点合金的熔炼温度为76(rC 820 °C ，低熔点合金的熔炼温度为760°C 820°C 。(2) 合金精炼将待复合的两种合金分别精炼，高熔点合金的精炼温度为740°C 760 °C，低熔点合金的精炼温度为740°C~760°C。(3) 精炼后对合金熔体进行除气、扒杂，然后将熔体分别静置30 60min。(4) 将电磁线圈通电，启动静磁场，磁场强度30 40mT。(5) 高温熔体浇铸，浇铸温度高于该合金熔点15°C~30°C。(6) 高温熔体液面达到在换热板下沿之上40 50rnrn时，开始低温熔体浇铸，浇铸温度 高于该合金熔点80°C~10(TC。高温熔体和低温熔体分别浇铸在大熔池、小熔池中。(7) 启动铸造机，开始进行常规的半连续铸造。 铸造机采用半连续铸造常规设备。 ' 高熔点合金采用低过热度温度进行浇铸，即浇铸温度高于该合金熔点15°C 3(TC。采用低过热度浇铸，可以降低对冷却水套和换热板换热能力的要求，且能保证高熔点合金在与低 熔点合金熔体直接接触之前，形成稳定的具有一定强度的支持面和支持层;支持层厚度为5 IO咖，支持层的固相率为70% 90%,保证不同合金在复合界面处形成冶金结合。高熔点合金熔体的液面，在换热板下沿之上40 50mra，通过冷却水套和换热板的冷却作 用，使高熔点合金在与低熔点合金熔体直接接触之前，形成稳定的具有一定强度的支持面和支持层；低熔点合金熔体的液面，在换热板下沿之上5 10ram，以防止合金在复合界面处发 生氧化，同时尽量减轻冷却水套和换热板对低熔点合金熔体的冷却作用。上述的合金概念包括纯铝及各种牌号的铝合金。本专利技术采用在稳恒磁场作用下低过热度 浇铸的铸造复合方法，具有以下优势-(1) 低过热度浇铸，降低了对冷却水套和换热板换热能力的要求，同时，由于稳恒磁场 的引入，进一步确保了稳定平直的冶金结合的复合界面的形成，在工艺上，易于实现。(2) 新型外层合^熔体分配器的引入，为大规格复合板锭的生产提供了可能；因而，该 方法更易于实现工业化生产。附图说明图1为本专利技术的铸造复合装置示意图2为外层合金熔体分配器结构示意图主视图3为外层合金熔体分配器结构示意图俯视图4为外层合金熔体分配器结构示意图A-A向视图； 图5为3004/4045合金复合铸锭宏观形貌，(a).横剖面；(b)纵剖面； 图6为3004/4045合金复合铸锭的微观组织，(a)铸锭边部；(b)复合中心处； 图7为纯Al/7075奋金复合铸锭的宏观形貌，(a)横剖面；(b)纵剖面； 图8纯Al/7075合金复合铸锭的微观组织，(a)铸锭边部；(b)复合中心处。 图中l结晶器，2电磁线圈，3外层合金熔体分配器，4冷却水套，5换热板，6小熔池， 7大熔池，8侧壁，9熔体入口， IO分流挡块，ll盖板，12熔体出口， 13底板。具体实施例方式本专利技术的装置由结晶器l、电磁线圈2、外层合金熔体分配器3、冷却水套4、换热板5、 小熔池6和大熔池7构成。小熔池6设置在大熔池7外部，在大熔池7和小熔池6之间的上 部位置由内向外依次设置换热板5和冷却水套4，.在小熔池6的入口上方设置外层合金熔体 分配器3，在外层合金熔体分配器3下方、小熔池6外部由内向外依次设置结晶器1和电磁 线圈2。 '本专利技术的外层合金熔体分配器3设有熔体入口 9和熔体出口 12，由侧壁8、盖板11和底 板13围成的腔体内设置有分流挡块10,分流挡块10垂直于盖板11和底板13。'工作时，电磁线圈2通直流电，在大熔池7和小熔池6内的熔体中形成稳恒磁场，利用 稳恒磁场对熔体流动的抑制作用，抑制合金熔体的流动，阻碍不同合金熔体之间的混合，确 保不同合金之间复合界面的平直。换热板5材质为石墨，冷却水套4和换热板5沿结晶器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳恒磁场作用下铝合金低过热度复合铸造的装置，其特征在于由结晶器、电磁线圈、外层合金熔体分配器、冷却水套、换热板、小熔池和大熔池构成，小熔池设置在大熔池外部，在大熔池和小熔池之间的上部位置由内向外依次设置换热板和冷却水套，在小熔池的入口上方设置外层合金熔体分配器，在外层合金熔体分配器下方、小熔池外部由内向外依次设置结晶器和电磁线圈。

【技术特征摘要】
1、一种稳恒磁场作用下铝合金低过热度复合铸造的装置，其特征在于由结晶器、电磁线圈、外层合金熔体分配器、冷却水套、换热板、小熔池和大熔池构成，小熔池设置在大熔池外部，在大熔池和小熔池之间的上部位置由内向外依次设置换热板和冷却水套，在小熔池的入口上方设置外层合金熔体分配器，在外层合金熔体分配器下方、小熔池外部由内向外依次设置结晶器和电磁线圈。2、 按照权利要求1所述的稳恒磁场作用下铝合金低过热度复合铸造的装置，其特征在于外层合金熔体分配器设有熔体入口和熔体出口，由侧壁、盖板和底板围成的腔体内设置有分流挡块，分流挡块垂直于盖板和底板。3、 按照权利要求l所述的稳恒磁场作用下铝合金低过热度复合铸造的装置，其特征在于换热板材质为石墨，冷却水套和换热板沿结晶器大面布置于结晶器内侧，换热板下沿位于结晶器下沿之上。4、 采用权利要求1所述的装置进行铝合金低过热度复合铸造的方法，其特纽在于工艺步骤如下(1) 合金熔炼将待复合的两种合金分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦克，蒋会学，崔建忠，张海涛，赵志浩，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]