复合锭的铸造方法技术

本发明专利技术涉及用于铸造复合金属锭的方法和设备，该复合金属锭包括至少两个由一种或多种合金分别形成的层，该方法包括：提供由第一合金构成的长条形固体的基材和第二合金的熔体；提供铸造结晶器，该基材和铸造结晶器可彼此相对移动，其中该铸造结晶器包括给铸造结晶器供应熔融的第二合金的熔体供应端和带有用于将熔融的第二合金向下浇铸到基材上的至少一个出口的输出端，在使铸造结晶器和基材连续彼此相对移动时，通过铸造结晶器的至少一个出口在这样的温度将熔融的第二合金向下浇铸到基材上表面，在该温度，在重熔区的基准点开始，该基材局部至少部分重熔并且至少部分与熔融的第二合金混合而形成合金液池，在重熔后，熔融的合金液池连续冷却并在远离基准点的位置凝固并接合该基材，从而在从铸造结晶器离开之前形成复合锭。

【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设备，该复合金属锭包括至少两个分别 由一种或多种合金形成的层。
技术介绍
如在本文以下中理解，除非另有说明，否则铝合金牌号和状态代号是指由铝业协 会于2008年颁布的“铝标准和数据及登记备案”中的铝业协会标号。关于对合金成分或优选合金成分的任何说明，提到百分比时都是指重量百分比， 除非另作说明。多年来，金属锭、尤其是铝锭一直是利用半连铸工艺来制造，该工艺被称为直冷铸 造或电磁铸造。在该工艺中，熔融金属被注入无底结晶器的顶部中，并且在金属排出时直接 将冷却介质施加到金属的固化表面。这样的系统常被用来制造用于制造轧制产品如铝合金 板材的大方锭。由至少两层不同合金构成的复合锭的市场十分广阔。这样的铸锭被用于经 轧制来制造用于各种不同用途的包覆板，例如钎焊板、航空器用板、汽车包覆板和期望表面 性能不同于芯材性能的其它用途。获得这种包覆板的传统做法是将由不同合金构成的板坯热轧接合，从而例如通过 焊接将两者结合，随后连轧制成最终产品，例如如美国专利US^00709所述。这样做的缺点 是，板坯之间的界面通常在冶金学层面上是不洁净的并且层和层的相互接合可能有问题。在文献资料中描述了用于改善芯锭和包覆层之间接合的几种替代方法。美国专利申请US 2005/0011630A1描述了在现有技术中也被称为FUSION 工 艺(Novelis的注册商标名)的技术，借此，两种不同的合金在一个上开口式铸造结晶器中 来浇铸，并且通过使用特殊布置的分隔件，第一合金液池在这样的位置接触第二合金液池， 在该位置处，第一合金的自支承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，并且这两个合金液池以两层的形式接合，并且相互接合的合金层被冷却而形成了复合Iio在美国专利US7250221中描述一种适用于轧制制造包覆金属板的包覆金属锭的 批量制造方法，其中固体芯锭的轧制上表面形成有许多掏洞，这些掏洞在将包覆层浇铸到 轧制上表面时被堵住。一旦包覆层成为固态的，则这些掏洞被开通并被灌进熔融金属，从而 在其中形成金属耳以将包覆层附接到芯锭上。据说这允许包覆层在凝固冷却过程中无物理 约束地收缩，由此避免产生内应力和可能有的裂纹。这种做法至少部分解决了在复合锭的 处理和轧制过程中的层分离问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是制造由至少两层构成的复合金属锭。本专利技术的进一步目的是制造由至少两层构成的复合金属锭，所述复合金属锭在接 合的层之间具有改善的冶金接合状况。本专利技术通过提供一种复合金属锭的铸造方法来满足这些和其它的目的以及其它 优点，该复合金属锭包括至少两个分别由一种或多种合金形成的层，该方法包括以下步 骤(a)提供由第一合金构成的长条形固体的基材和第二合金的熔体，(b)提供铸造结晶器，该基材和该铸造结晶器能彼此相对运动，其中该铸造结晶器 包括给该铸造结晶器供应熔融的第二合金的熔体供应端和带有用于将熔融的第二合金向 下浇铸到基材上的至少一个出口的输出端，(c)在使铸造结晶器和基材连续彼此相对运动时，在这样的温度通过铸造结晶器 的该至少一个出口将熔融的第二合金向下浇铸到基材上表面，在该温度，从重熔区的基准 点开始，该基材局部至少部分重熔并且至少部分与熔融的第二合金混合而形成合金液池， 并且在重熔后，熔融的合金液池连续冷却并在远离基准点的位置凝固并接合基材，从而在 从铸造结晶器离开前形成复合锭。本专利技术的一个重要特点是，在使铸造结晶器和基材连续彼此相对移动时，熔融的 第二合金接触由第一合金构成的基材的上表面，熔融的第二合金的温度高到足以保证基材 局部变热到基材在局部范围至少部分重熔，由此一来，来自该基材的熔融材料或浆状金属 扩散到熔融的第二合金中或与熔融的第二合金混合。因为基材仅在薄表面层中重熔，所以总存在于铝表面上的铝氧化皮被破坏，甚至 可能完全消失。这允许当在铸造结晶器和基材连续彼此相对移动的情况下熔融合金连续 冷却凝固时，基材和熔融的第二合金紧密接触而形成强力接合，产生了复合锭。因为只是 基材的薄表面层被熔化，其厚度一般不到约2毫米，在最佳的例子中厚度为约40微米至60 微米，所以被吸收入第二合金中的合金元素量小，不必造成任何严重的冶金学问题。如果合 适，第二合金的成分可被调整以接纳重熔的基材并使凝固在基材上的包覆层的最终成分为 预定的目标成分。由第一合金构成的基材和第二合金层之间界面的独特结构保证了在界面处的强 力冶金接合，一般呈基本连续的冶金接合形式，因此使得该结构适用于轧制成箔材、薄板材 和中厚板，而不会有与层离或界面污染有关的问题。本专利技术方法的一个优点是，它不需要如美国专利US7250221先前所述的那样在由 第一合金构成的基材的表面上形成许多掏洞，这对于工业规模用途来说劳动强度非常大并 且不经济划算。本专利技术方法的另一个优点是它按照(半)连续方式进行。附图说明图1是相对基材移动以形成复合锭的本专利技术铸造结晶器的实施例的横截面示意 图；图2A和图2B是多个铸造结晶器实施例的横截面示意图；图3A、图;3B和图3C是各复合锭的横截面的示意图；图4是复合锭的横截面示意透视图；图5是图1所示铸造结晶器的第一实施例的局部横截面示意图；图6是用在本专利技术中的铸造结晶器的第二实施例的局部横截面示意图。具体实施例方式根据本专利技术的方法包括以下步骤(a)提供由第一合金构成的长条形固体的基材和第二合金的熔体，(b)提供铸造结晶器，该基材和该铸造结晶器能彼此相对运动，其中该铸造结晶器 包括给铸造结晶器供应熔融的第二合金的熔体供应端和带有用于将熔融的第二合金向下 浇铸到基材上的至少一个出口的输出端，(c)在使铸造结晶器和基材连续彼此相对运动时，在这样的温度通过铸造结晶器 的该至少一个出口将熔融的第二合金向下浇铸到基材上表面，在该温度，自重熔区的基准 点开始，该基材局部至少部分重熔并且至少部分与熔融的第二合金混合而形成合金液池， 并且在重熔后，熔融的合金液池连续冷却并在远离基准点的位置凝固并接合基材，从而在 自铸造结晶器离开前形成复合锭。该基材最好在接触第二合金时不弯曲，因为弯曲会把不希望有的应力带入在本发 明的一个优选实施例中采用的厚基材中。按照优选方式，在将熔融的第二合金浇铸到基材 上时，保持该基本平坦的表面为基本水平。基材上表面优选就在紧跟着铸造结晶器的上下 游处以及当基材被输送经过铸造结晶器时是水平的。优选的是，熔融的第二合金从基材上方被送到基材上表面上，此时基材是水平的， 更优选的是，铸造结晶器没有转动。在本方法的一个实施例中，基材被预热到在以摄氏度(°C )为单位的其熔化温度 的0. 5至0. 95且优选是0. 5至0. 80的范围内的一个温度，例如对于铝合金基材，在铸造结 晶器的入口处被预热到约400°C温度或约450°C温度。适当的加热机构选自包括烧嘴、电子 束、电阻和高频感应线圈或任何其它局部加热机构的组。按照工业生产规模，优选高频感应 线圈或线圈阵列。通过恰好在第二合金层接合前加热基材，实现了基材上的氧化皮被削弱， 这使得通过经铸造结晶器出口接触到基材的熔融的第二合金更容易破坏氧化皮。这样一 来，氧化皮更容易被破坏，并且熔融的第二合金离开铸造结晶器输出端的温度可被设定在 较低的温度。理想的是，由第一合金构成的长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸造复合金属锭的方法，该复合金属锭包括至少两个由一种或多种合金分别形成的层，该方法包括：（ａ）提供由第一合金构成的长条形固体的基材和第二合金的熔体，（ｂ）提供铸造结晶器，该基材和该铸造结晶器能彼此相对运动，其中该铸造结晶器包括给该铸造结晶器供应熔融的第二合金的熔体供应端和带有用于将该熔融的第二合金向下浇铸到该基材上的至少一个出口的输出端，（ｃ）在使该铸造结晶器和该基材连续地彼此相对运动时，在这样的温度通过该铸造结晶器的该至少一个出口将该熔融的第二合金向下浇铸到该基材的上表面，其中在该温度，自重熔区的基准点开始，该基材局部至少部分重熔并且至少部分与该熔融的第二合金混合而形成合金液池，并且在重熔之后，熔融的合金液池连续冷却并在远离该基准点的位置凝固并接合该基材，从而在离开该铸造结晶器前形成该复合锭。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP08012105.62008年7月4日1.一种铸造复合金属锭的方法，该复合金属锭包括至少两个由一种或多种合金分别形 成的层，该方法包括(a)提供由第一合金构成的长条形固体的基材和第二合金的熔体，(b)提供铸造结晶器，该基材和该铸造结晶器能彼此相对运动，其中该铸造结晶器包括 给该铸造结晶器供应熔融的第二合金的熔体供应端和带有用于将该熔融的第二合金向下 浇铸到该基材上的至少一个出口的输出端，(c)在使该铸造结晶器和该基材连续地彼此相对运动时，在这样的温度通过该铸造结 晶器的该至少一个出口将该熔融的第二合金向下浇铸到该基材的上表面，其中在该温度， 自重熔区的基准点开始，该基材局部至少部分重熔并且至少部分与该熔融的第二合金混合 而形成合金液池，并且在重熔之后，熔融的合金液池连续冷却并在远离该基准点的位置凝 固并接合该基材，从而在离开该铸造结晶器前形成该复合锭。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，该复合锭包括铝合金基材，该铝合金基材的 厚度为至少40毫米，该第二合金层的厚度为该基材的厚度的2%至30%。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，由第一合金构成的该基材由铝合金构 成，该铝合金在该熔融的第二合金被浇铸到该基材上之前被均质处理。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征是，由第一合金构成的该基材在该 熔融的第二合金被浇铸到该基材上之前被铣削。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征是，由第一合金构成的该基材由轧 制板材的轧制上表面部构成。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征是，该基材被预加热到位于以摄氏 度为单位的其熔化温度的0. 5至0. 95范围内的温度。7.根据权利要求6所述的方法，其特征是，该基材通过烧嘴、电子束、电阻或高频感应 线圈被预加热。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征是，该第一合金和该第二合金是具 有不同成分的铝合金。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征是，在该基材平放时，更优选的是 该铸造结晶器不转动时，该熔融的第二合金从该基材的上方被供应到该基材的上表面。10.根据权利要求1至9中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·C·斯道姆，
申请(专利权)人：阿勒里斯铝业科布伦茨有限公司，
类型：发明
国别省市：DE