[發明專利]一種固液金屬復合材料連續鑄造的裝備及方法

在審

• 申請號: 201811444051.8
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109482831A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 金葵;白云波;紀紅;李紅;李宏偉;付偉;梁斌
• 申請（專利權）人: 鞍鋼重型機械有限責任公司
• 主分類號: B22D11/14
• 分類號: B22D11/14;B22D19/08
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

本發明涉及金屬連續復合鑄造領域，具體涉及一種固液金屬復合材料連續鑄造的裝備及方法。包括輸送輥道以及依次沿輸送輥道布置的表面處理裝置、自動焊接裝置、對中裝置、加熱裝置、坩堝熔池、結晶器、拉坯機、切割機與冷床，還包括中間包、長水口、引錠桿存放臺架、引錠桿；中間包與長水口布置在坩堝熔池上面，中間包外部配置保溫裝置，結晶器與坩堝熔池緊密相連。將熔覆復合與連鑄方法相結合，具有設備簡單、流程短、近終形、生產效率高、節能降耗、生產成本低的優點，適于制備包覆層金屬致密、厚度均勻、包覆比可調、表面質量與界面冶金結合質量好的高性能金屬復合材料。

技術領域

本發明涉及金屬連續復合鑄造領域，具體涉及一種固液金屬復合材料連續鑄造的裝備及方法。

背景技術

近年來隨著科技進步和國民經濟的快速發展，我國基礎金屬材料面臨總體產能嚴重過剩、產品結構不合理、高端應用領域尚不能完全實現自給等三大突出何題，單純的去產能和資源優化重組只是暫時緩解，不能從本質上改變現狀，并且在此過程中還會給社會帶來巨大的就業壓力。面對原有設備基礎和技術封鎖兩大限制，傳統行業難以轉型進入特殊高端材料行列，與此同時，普通基礎材料受其性能限制難以服役惡劣環境，因此，迫切需要發展高性能、輕量化、功能化的先進基礎材料，推動基礎材料產業的轉型升級和可持續發展。

層狀金屬復合材料應運而生，它是將物理、化學和力學性能不同的兩種或者兩種以上基礎金屬組元，利用特殊復合工藝技術使其在界面處形成牢固冶金結合而形成的新型結構和功能材料，極大發揮了各組元金屬的特性，克服了單一金屬的性能缺陷，整體的強度、硬度、導電、導熱、耐磨、耐腐蝕和耐高溫等性能均得到很大的提高，可以顯著降低應用成本。因此在石油開采、電力傳送、化工、制藥、冶金、機械、船舶制造、汽車制造、家用電器、日常生活用品、核能甚至是航空航天等眾多領域和部門得到廣泛的應用。隨著技術的逐漸成熟和市場需求日益擴大，層狀金屬復合材料的發展已經成為傳統行業的突破受到國內外眾多企業和科研院所的廣泛關注，目前產品類型主要有復合管、棒、線、板材及異形件等。

金屬復合管、棒、線等長材作為層狀金屬復合材料的一大分支，可廣泛應用于核電、汽車、能源、橋梁、隧道、電子電力、航空航天、海洋工程等領域，然而，其與雙金屬復合板相比起步較晚，并且制備難度也相對較大，雖然國內外學者提出了多種制備工藝，為推動行業的發展和進步做出了重要貢獻，但大部分工藝界面層厚度不均勻、結合強度難以保證，同時存在設備投資大、效率低、能耗高、工藝技術參數控制難等問題，嚴重制約了技術的推廣應用。

目前國內連鑄直接復合成形法主要形式有兩種，一是水平磁場制動復合連鑄法、雙流連鑄梯度復合法和充芯連鑄法將兩種金屬熔液同時注入復合結晶器內，通過金屬熔液溫度和冷卻控制，使包覆層金屬在復合結晶器中首先凝固形成包覆層，然后芯材金屬液在已凝固成形的包覆層型腔內與包覆層復合凝固，該方法制備的復合材料界面清潔、無氧化且達到良好的冶金結合狀態，并具有流程短、節能降耗和生產成本低等優點。ZL200610112817.3公開了《一種包復材料水平連鑄直接復合成形設備與工藝》只適合用于制備包覆層熔點高于芯材金屬熔點的復合材料。

二是采用固/液復合工藝，包覆層金屬在熔化坩堝中進行熔化后，通過導流管進入復合裝置的鑄型中在芯材和水冷結晶器的冷卻作用下凝固并于芯材復合成一體。采用由冷型段和熱型段構成的熱冷組合鑄型，可精確控制包覆層金屬液溫度以及包覆層金屬與芯材的界面反應，避免生成過厚的界面擴散層和金屬間化合物層，提高包覆層金屬和界面結合質量。ZL201610486425.7公開了《一種金屬包覆材料固/液連鑄復合成形設備與工藝方法》，技術受裝備限制，無法實現連續生產。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供了一種固液金屬復合材料連續鑄造的裝備及方法。具有設備簡單、流程短、近終形、生產效率高、節能降耗、生產成本低的優點，適于制備包覆層金屬致密、厚度均勻、包覆比可調、表面質量與界面冶金結合質量好的高性能金屬復合材料。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案實現：