多层异种铝合金同步复合铸造装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种多层异种铝合金同步复合铸造装置，在结晶器内部设置冷却隔板，将结晶器分隔为芯层凝固区和包覆层凝固区；所述冷却隔板为空腔式结构，上部开有进水孔和出水孔，下部为双锥面形状；所述引锭底座采用非等高设计，包含芯层凝固区部分和包覆层凝固区部分，包覆层凝固区部分的高度高于芯层凝固区部分的高度，且芯层凝固区部分呈内凹曲面；在所述结晶器上侧设有注油孔和油腔，铸造中通过油腔向复合铸锭表面供给连续润滑油。应用此装置进行复合铸造时，首先铸造熔点高的合金，再铸造熔点低的合金，并最终同步铸造多种复合铝合金铸锭。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多层异种铝合金同步复合铸造装置，属于铝合金半连续铸造

技术介绍
铝合金双金属或三层金属复合板材是制造散热器、热交换器的重要材料，广泛应 用于汽车、空调、制氧机等行业，市场前景极为广阔。目前我国铝合金复合板材采用的生产 工艺过程是首先通过直接水冷半连续铸造的方式制备芯层和包覆层铸锭坯料，并分别对芯 层、包覆层铸锭进行铣面、热轧、剪切、酸洗、碱洗等相关处理，最后通过热轧复合的方式来 生产铝合金复合板材。 采用这种热轧复合工艺制备铝合金复合板不仅生产周期长、工序多、劳动强度大， 而且在芯层和包覆层的轧制复合过程中复合界面易氧化、金属复合层结合强度低。针对当 前铝合金复合板生产工艺存在的不足，Novelis公司开发了铝合金复合扁铸锭同步铸造技 术并投入了商业化运营，是在金属直接水冷半连续铸造的过程中直接浇铸芯层和包覆层金 属，使其在半固态状态下实现冶金焊合并直接铸造成双层或三层合金锭，然后对该复合铸 锭进行热轧和冷轧来生产铝合金复合板材，生产成本大幅度下降。 铝合金复合扁锭同步铸造技术是国外新开发的一种先进铝合金半连续铸造技术， 相关工艺和技术核心处于绝对保密状态。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决铝合金扁铸锭同步复合铸造技术的难题，提供一种多层 异种铝合金同步复合铸造装置，能够有效简化复合铝板制备工艺，实现同时铸造多层异种 铝合金扁铸锭。 本专利技术的目的通过以下技术方案来实现 多层异种铝合金同步复合铸造装置，包括结晶器和引锭底座，特点是在结晶器 内部设置冷却隔板，将结晶器分隔为芯层凝固区和包覆层凝固区；所述冷却隔板为空腔式 结构，上部开有进水孔和出水孔，下部为双锥面形状；所述引锭底座采用非等高设计，包含 芯层凝固区部分和包覆层凝固区部分，包覆层凝固区部分的高度高于芯层凝固区部分的高 度，且芯层凝固区部分呈内凹曲面；在所述结晶器上侧设有注油孔和油腔，铸造中通过油腔 向复合铸锭表面供给连续润滑油。 进一步地，上述的多层异种铝合金同步复合铸造装置，所述冷却隔板的材质为石墨。 更进一步地，上述的多层异种铝合金同步复合铸造装置，与熔体相接触的结晶器 内壁呈锥面结构。 本专利技术技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在 本专利技术提供了多层异种铝合金同步复合铸造装置，实现同时浇铸多种铝合金并实现同步复合铸造工艺，大大简化铝合金复合板材制备流程。应用此装置进行复合铸造时，先 铸造熔点高的合金，再铸造熔点低的合金，最终同步铸造多种复合铝合金铸锭；产生了极为 良好的经济效益，应用前景十分广阔。附图说明 下面结合附图对本专利技术技术方案作进一步说明 图1 :双层异种铝合金同步复合铸造的结构原理示意图； 图2 :三层异种铝合金同步复合铸造的结构原理示意图； 图3 :冷却隔板的结构示意图； 图4:图3的剖视图。 图中各附图标记的含义见下表<table>table see original document page 4</column></row><table>具体实施例方式多层异种铝合金同步复合铸造的工艺是首先铸造熔点高的合金铸锭，待高熔点的铸锭凝固至一定温度下并具有一定的强度后再铸造熔点低的合金铸锭，两层铸锭在热状态下实现液固冶金结合，并共同在结晶器系统中的二次水冷条件下同时凝固成复合铸锭。该复合铸锭可采用生产普通同质铝合金板的工艺直接进行热处理和轧制变形。 为实现多层异种铝合金同步复合铸造过程，本专利技术设计了多层异种铝合金同步复合铸造装置。与普通铝合金直冷式半连续铸造不同，本专利技术在结晶器内部镶嵌双锥度空腔式冷却隔板，该冷却隔板由导热性能高、并具自润滑性能的高纯石墨制成。结晶器系统采用冷却水向铸锭提供一次冷却和二次冷却，结晶器顶部设计一个独立油腔，铸造过程中对复合铸锭实施连续润滑。结晶器内部铸造金属区被冷却隔板分割成彼此独立的两个铸造凝固 区，即芯层凝固区和包覆层凝固区。铸造过程中芯层铸锭和包覆层铸锭均在各自区域内受 到结晶器内壁或冷却隔板的一次冷却以及出结晶器后的二次直接水冷作用。通过控制冷却 隔板的冷却强度、铸造速度以及金属的铸造温度来控制金属复合层的结合温度，从而实现 异种铝合金铸锭的牢固冶金结合，防止在后续变形过程中结合层开裂。为达到复合铸造初 期的金属液面控制，引锭底座采用非等高设计，即采用包覆层区域高、芯层区域低的结构形 式，并且芯层部分设计成内凹曲面，内凹曲面的形状与芯层金属凝固液穴的形状相近似，以 有利于复合铸造过程的稳定实现，并防止因铸锭底部翘曲而发生开裂。该装置可满足双层 异种铝合金和三层异种铝合金同时复合铸造的需求。 如图l所示的双层异种铝合金同步复合铸造装置，主要由结晶器6、冷却隔板5及 引锭底座15三部分组成，冷却隔板5设置在结晶器6内部，将结晶器6分隔为芯层凝固区 和包覆层凝固区。冷却隔板5呈空腔式结构，结合图3 4，冷却隔板本体16的上部开有进 水孔17和出水孔18，内部空腔通冷却水，下部为双锥面形状，分为小角度锥面19和大角度 锥面20 ;依靠循环水对铸锭实施一次冷却，冷却隔板的冷却能力可根据工艺需要和金属的 凝固性质进行在线调节。引锭底座15采用非等高设计，包含芯层凝固区部分和包覆层凝固 区部分，包覆层凝固区部分的高度高于芯层凝固区部分的高度，且芯层凝固区部分呈内凹 曲面；在结晶器6上侧设有注油孔7和油腔，铸造中通过油腔向复合铸锭表面供给连续润滑 油9。 双层异种铝合金同步复合铸造时，包覆层和芯层液态金属分别贮存于包覆层熔池 1和芯层熔池2，测温电偶3监测熔体温度，通过控流塞棒4的上下移动分别控制两熔池内 金属液的流量。塞棒顶端和熔池出口均设计成锥形结构，以实现流量的精确控制。同步复 合铸造开始前，引锭底座15置于结晶器6底端，为了先实现熔点较高的芯层金属铸造，引锭 底座15中心设计成内凹曲面，内凹曲面形状与芯层金属液穴形状相当，而包覆层部分引锭 底座高度高于芯层部分，这样在铸造开始时包覆层引锭底座部分能够进入结晶器内壁和冷 却隔板之间，既保证芯层铸锭的顺利凝固，又有利于包覆层液态金属的初期凝固。铸造过程 开始后，芯层熔体12首先进入结晶器，引锭底座15下移，待芯层金属凝固并具有一定强度 后，包覆层控流塞棒开启，包覆层熔体11同时进入结晶器6，形成交界面的均匀冶金复合结 合层14，实现复合铸锭13的同时凝固成形。结晶器6上沿设计有油腔和注油孔7，铸造时结 晶器上侧油腔内的润滑油连续均匀地沿着结晶器内壁8下滑，在液态金属和结晶器内壁间 形成一层连续油膜，起到减小铸锭一次冷却、增加润滑、提高铸锭表面质量的目的。此外，双 层异种金属复合铸造时与芯层金属相接触的结晶器内壁8为锥面，以再次减小芯层铸锭的 一次冷却强度并降低熔融金属与结晶器内壁的摩擦阻力，而与包覆层接触的结晶器内壁由 于液面较低，接触范围较窄，此侧的结晶器内壁可采用锥面设计，也可采用直面设计。冷却 隔板5采用内部空腔的结构，由高纯石墨加工而成，内部通水冷却；铸造时通过进水孔17和 出水孔18对冷却隔板进行循环冷却，通过控制铸造循环冷却水流量和温度调节冷却隔板 的冷却能力。同时，根据熔融金属的凝固特点，冷却隔板与芯层熔体接触的部分采用双锥面 设计，分为小角度锥本文档来自技高网...

【技术保护点】
多层异种铝合金同步复合铸造装置，包括结晶器和引锭底座，其特征在于：在结晶器内部设置冷却隔板，将结晶器分隔为芯层凝固区和包覆层凝固区；所述冷却隔板为空腔式结构，上部开有进水孔和出水孔，下部为双锥面形状；所述引锭底座采用非等高设计，包含芯层凝固区部分和包覆层凝固区部分，包覆层凝固区部分的高度高于芯层凝固区部分的高度，且芯层凝固区部分呈内凹曲面；在所述结晶器上侧设有注油孔和油腔，铸造中通过油腔向复合铸锭表面供给连续润滑油。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余铭皋，王家淳，郭世杰，
申请(专利权)人：苏州有色金属研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]