用于铸造复合锭的方法技术

介绍了用于铸造包括由一种或多种合金成分形成的至少两个单独形成层的复合金属锭的方法和装置。开口端式环形模型具有供料端和出口端，以及用于将供料端分成至少两个单独的供料室的分隔壁，其中各供料室相邻于至少另一个供料室。对于各对相邻的供料室而言，第一合金流被供给而通过这对供料室中的一个而进入模型中，第二合金流被供给而通过这对供料室中的另一室。自支撑表面形成于第一合金流的表面上，第二合金流与第一流接触，使得第二合金流的上表面保持在一定的位置，使得该上表面在其中自支撑表面的温度处于第一合金的液相线温度和固相线温度之间之处首先接触该自支撑表面，或者该上表面在其中自支撑表面温度低于第一合金的固相线温度之处首先接触该自支撑表面，但两合金之间的界面被重新加热至处于液相线温度和固相线温度之间的温度下，从而使两股合金流结合成两个层。所结合的合金层然后冷却，以形成复合锭。这种复合锭具有在合金层之间大致连续的冶金结合，其中第一合金的一种或多种金属间成分的分散颗粒在相邻于界面处出现在第二合金的区域中。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于铸造复合金属锭的方法和装置，以及由此而得到的新型的复合金属锭。2.
技术介绍
多年来，金属锭、尤其是铝或铝合金锭通过已知为直接冷硬铸造的半连续铸造工艺来生产。在该工序中，熔融金属被浇注入开口端模型的顶部中，在金属从模型中冒出时，将冷却剂、通常为水直接施加在金属的固化表面上。这种系统常常用于生产较大矩形截面的锭以用于生产压延产品，例如铝合金片材产品。对于由两层或多层不同合金构成的复合锭而言，具有很大的市场。这类锭用于在轧制之后生产包覆片材，以用于各种应用，例如钎焊片材，飞机用板材以及其它的需要表面性能不同于核心性能的应用。生产这种包覆片材的传统途径是将不同合金的板坯热轧在一起，以便将它们″扣″在一起，然后继续轧制以生产成品产品。这样具有的缺点在于，板坯之间的界面在金属学上来看一般不干净，因此层与层之间的结合会成为问题。在铸造层状锭以生产易于轧制的复合锭方面，也受到关注。这通常利用直接冷硬(DC)铸造，或者通过两股合金流的同时凝固或顺序凝固来实现，在依次铸造中，一种金属在与第二熔融金属接触之前先凝固。在文献中介绍了许多这种方法，它们已取得不同程度的成功。在Binczewski的1986年2月4日公布的美国专利4567936中，介绍了通过DC铸造来生产复合锭的方法，其中更高固相线温度的外层被铸造在更低固相线温度的内层周围。该公开文献表明，在更低固相线温度的合金与其接触之前，外层必须是″完全固态和坚固的″。1952年7月24日公布的Keller的德国专利844806中介绍了用于铸造层状结构的单个模型，其中内核心比外层要提前铸造。在该工序中，外层在内合金与其接触之前已完全凝固。在1967年11月21日公布的Robinson的美国专利3353934中介绍了一种铸造系统，其中内隔室设在型腔中，以便基本上分隔不同合金成分的区域。隔板端部设计成可终止在刚好处于锭的凝固部分之上的″糊状区″。在该″糊状区″中，合金在隔板端部之下自由地混合，以形成层之间的结合。然而，该方法是不可控的，因为所用的隔板是″被动式的″，并且铸造取决于槽位置的控制，而这种控制又需通过冷却系统间接地控制。在1995年12月21日公布的Matzner的德国专利DE 4420697中介绍了一种铸造系统，其采用与Robinson的专利中类似的内隔室，其中隔板槽位置受控，以允许界面区的液相混合，从而形成在界面上的连续浓度梯度。在1965年12月21日公布的Robertson等人的英国专利GB1184764中，提供了可动的隔板以分开共用铸造槽，并允许铸造两种不同的金属。隔板是可动的，以允许在一个界限内金属可以完全地相互混合，在另一界限内可以铸造两条单独的绞股。在2003年5月1日公布的Kilmer等人的公布号为WO2003/035305的专利中介绍了一种铸造系统，其在两个不同合金层之间采用薄片材形式的屏障材料。薄片材具有足够高的熔点，使得它在铸造过程中保持完整，并且结合在最终的产品中。1989年5月9日公布的Takeuchi等人的美国专利4828015介绍了一种在单个模型中铸造两种液态合金的方法，这是通过磁场在液态区中形成隔室并供给带有单独合金的两个区来实现的。因此，供给至该区上部的合金就在供给至下部的金属周围形成了包壳。Veillette的美国专利3911996介绍了具有外柔性壁以用于在铸造过程中调节锭形状的模型。Steen等人的美国专利5947194介绍了类似于Veillette的模型，但允许更多的形状控制。Takeda等人的美国专利4498521介绍了一种金属液面控制系统，其采用位于金属表面上的浮标来测量金属液面，并且反馈至金属流控制系统。Odegard等人的美国专利5526870介绍了一种采用了遥控检测(雷达)探针的金属液面控制系统。Wagstaff的美国专利6260602介绍了模型，其具有可变的锥形壁以控制锭的外形。本专利技术的一个目的是生产包括两个或多个层的复合金属锭，其中在相邻层之间具有改进的冶金结合。本专利技术的另一目的是提供用于控制界面温度的器具，其中两个或多个层结合在复合锭中，以改进相邻层之间的冶金结合。本专利技术的另一目的是提供用于控制界面形状的器具，其中两种或多种合金组合在复合金属锭中。本专利技术的另一目的是提供用于控制锭模型中的金属液面的检测方法，其尤其可用于有限空间中。专利技术公开本专利技术的一个实施例是一种用于铸造包括由一种或多种合金成分形成的至少两个层的复合金属锭的方法。该方法包括，提供具有供料端和出口端的开口端式环形模型，其中熔融金属在供料端处添加，凝固的锭从出口端排出。分隔壁用于将供料端分成至少两个单独的供料室，分隔壁终止于模型的出口端之上，其中各供料室相邻于至少另一个供料室。对于各对相邻的供料室而言，第一合金的第一流供给至这对供料室中的一个，以在第一室中形成金属熔池，第二合金的第二流被供给而通过这对供料室中的第二室，以在第二室中形成金属熔池。第一金属熔池接触到位于这对室之间的分隔壁以冷却第一熔池，以形成相邻于分隔壁的自支撑表面。第二金属熔池然后与第一熔池相接触，使得在其中自支撑表面的温度处于第一合金的固相线和液相线温度之间的点处，第二熔池首先接触第一熔池的自支撑表面。两个合金熔池因此结合成两个层，并冷却而形成复合锭。优选的是，当第二合金的温度高于第二合金的液相线温度时，第二合金首先接触第一合金的自支撑表面。第一合金和第二合金可具有相同的合金成分或可具有不同的合金成分。优选的是，在其中自支撑表面的温度处于第一合金的固相线温度和液相线温度之间之处，第二合金的上表面接触第一熔池的自支撑表面。在本专利技术的该实施例中，可通过冷却第一合金熔池使得其中第二合金首先接触自支撑表面之处的表面温度处于液相线温度和固相线温度之间，来形成自支撑表面。本专利技术的另一实施例包括用于铸造包括由一种或多种合金成分形成的至少两个层的复合金属锭的方法。该方法包括提供具有供料端和出口端的开口端式环形模型，其中熔融金属在供料端处添加进去，凝固的锭从出口端排出。分隔壁用于将供料端分成两个单独的供料室，分隔壁终止于模型的出口端之上，其中各供料室相邻于至少另一个供料室。对于各对相邻的供料室而言，第一合金的第一流供给至这对供料室中的一个室，以在第一室中形成金属熔池，第二合金的第二流被供给而通过这对供料室中的第二室，以在第二室中形成金属熔池。第一金属熔池接触设在这对室之间的分隔壁以冷却第一熔池，以形成相邻于分隔壁的自支撑表面。第二金属熔池然后与第一熔池相接触，使得第二熔池在其中自支撑表面的温度低于第一合金的固相线温度之处首先接触第一熔池的自支撑表面，以在两合金之间形成界面。然后将界面重新加热至第一合金的固相线和液相线温度之间的温度下，使得两个合金熔池由此而结合成两个层，并冷却以形成复合锭。在该实施例中，优选通过允许第一或第二合金熔池内的潜热重新加热表面，来实现重新加热。优选的是，当第二合金的温度处于第二合金的液相线温度之上时，第二合金最初接触第一合金的自支撑表面。第一合金和第二合金可具有相同的合金成分或可具有不同合金成分。优选的是，在其中自支撑表面的温度处于第一合金的固相线温度和液相线温度之间之处，第二合金的上表面接触第一熔池的自支撑表面。自支撑表面也可具有形成于其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铸造包括由一种或多种合金成分形成的至少两个层的复合金属锭的方法，所述方法包括提供具有供料端和出口端的开口端式环形模型，其中，熔融金属在所述供料端处添加，凝固的锭从所述出口端排出，分隔壁用于将所述供料端分成至少两个单独的供料室，所述分隔壁终止于所述模型的出口端之上，其中各供料室相邻于至少另一个供料室，对于各对所述相邻的供料室，第一合金的第一流供给至所述这对供料室中的一个室中，以在所述第一室中形成金属熔池，第二合金的第二流被供给而通过所述这对供料室中的第二室，以在所述第二室中形成金属熔池，所述金属熔池各自具有上表面，使所述第一熔池与所述这对室之间的分隔壁相接触以冷却所述第一熔池，以形成相邻于所述分隔壁的自支撑表面，并允许所述第二金属熔池与所述第一熔池相接触，使得在其中所述自支撑表面的温度处于所述第一合金的固相线温度和液相线温度之间的点处，所述第二熔池首先接触所述第一熔池的所述自支撑表面，从而使两个合金熔池结合成两个层，并冷却所述所结合的合金层，以形成复合锭。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MD安德森，KT库波，TF比肖夫，WJ芬顿，EW里夫斯，B斯彭德洛夫，RB瓦斯塔夫，
申请(专利权)人：诺维尔里斯公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]