具有高收缩系数的连铸金属制造技术

用于在ＤＣ模具中浇铸金属以形成锭块的方法和设备，所述锭块具有通过连续凝固形成的至少两层。所述设备在模具的入口端部处具有至少一个冷却分隔壁，以将入口端部分成至少两个供送腔室。将金属供送到所述腔室内以形成内层和至少一个外层。所述分隔壁具有用来与用于所述至少一个外层的金属接触的金属接触表面，该表面设置成与竖向成一个角度，从而沿向下的方向远离用于所述外层的金属而倾斜。该角度在远离中央壁区并且接近分隔壁的每个纵向端部的位置处增加。所述设备适于将具有高收缩系数的金属铸造为内层或芯锭块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过直接激冷(DC)铸造技术对金属一—尤其是 铝和铝合金进行的铸造。更具体地说，本专利技术涉及通过发生连续凝固的 直接激冷铸造技术对金属层进行的共铸。
技术介绍
金属锭块通常通过对熔融金属进行直接激^#造而进行生产。这需 要将熔融金属倒入具有冷却壁、敞口上端和(开始后)敞口下端的模具 内。金属^具的下端以金属锭块脱出，所述金属锭块在铸造操作进行 的过程中向下行进。在其它情形中，铸造沿水平方向进行，但是程序实 质上^1相同的。这种铸造技术尤其适合于对铝和铝合金进行铸造，但是 也可以用于其它金属。这种铸造技术在Wagstaff的美国专利第6,260,602号中进行了详尽 的论述，该专利专门涉及单锭块的铸造，也就是完全由相同的金属制成 并铸造成单层的锭块。在Anderson等人的美国专利公才艮第 2005/0011630A1号中公开了用于通过连续凝固技术铸造分层结构的设 备和方法。连续凝固包括对第一层(例如，预期作为内层或者芯的层) 的铸造，随后一旦所述第一层已经达到合适的凝固程度，就接着但以相 同的铸造操作在所述第一层上铸造一层或者多层其它金属。虽然这些技术是有效的并且是成功的，但是在尝试在凝固和冷却时 具有高收缩系数的 一种或者多种合金上使用连续凝固技术可能会遇到 困难。特别地，已经发现，当使用这种金属作为内层用以形成其它金属 外层的基体时，在铸造操作期间，所述内层可能具有折断所述外层的趋 势(或者表现出差的粘着力)，尤其是在以分层结构铸造的矩形锭块的 最末端以及尤其在锭块成型的初始阶段更是如此。众所周知在纯铝中加入其它元素可以将铝的收缩系数改变到更大 或者更小的程度。 一些元素可以增大收缩系数，而另一些元素可以降4氐 收缩系数。与纯铝相比，诸如镁和锌这样的元素可以增大所述系数，而 诸如铜、铁、硅和镍这样的元素可以降低所述系数。所述系数的变化程 度一般与添加到铝中的元素的百分比大约呈线性方式变化。虽然所有连铸金属结构都可能^i黾到上文中提到的困难，但是当内 层由具有高收缩系数的铝合金制成时一一尤其是当内层由具有比铝本身的系数更高的系数的铝合金时一一这些困难会M于明显，特别是当 内层由含有含量相对较高的镁和/或锌一一例如镁的含量超过约 2.5wt.% — 一的铝合金制成时更是如此。然而，当一层金属的收缩系数 不是特别高，但是两个相邻层的系数之间存在很大的差别时，会遇到同 样的问题，例如在一层中镍的含量很显著的合金与在相邻层中含有铜的 合金。虽然相对于纯铝而言这两种元素都会造成所述系数降低，但是镍 比铜对所述系数有更反面的影响，因此根据这些元素的相对含量的情 况，各个系数的差别可能相当大。因此，当对这些种类的金属进行共铸时，需要有改进的铸造设备和 技术。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施方式提供了 一种用于铸造复合金属锭块的设 备。所述设备包括端部敞开的大体为矩形的模具腔，该模具腔具有入口 端部、排出端开口以及可移动底块，所述可移动底块适于装配在所述排 出端内并适于在铸造期间沿所ii^具的轴向移动。所述设备还具有至少 一个冷却分隔壁，所述至少一个冷却分隔壁位于所述模具的入口端部处 并且在所述排出端开口上方终止，以将所述入口端部分成至少两个供 送腔室，所述设备还具有用来将用于内层的金属供送到所述供送腔室之 一的装置以及用来将用于至少 一个外层的另 一种金属供送到另 一个供 送腔室的至少一个装置。所述至少一个分隔壁具有用来与用于所述至 少一个外层的金属接触的金属接触表面，该表面设置成与竖向成一个 角度，从而沿向下的方向远离用于所述外层的金属而倾斜，所述角度 在所述至少一个分隔壁上的与所述至少一个分隔壁的中央区间隔并且到所述至少一个分隔壁的每个纵向端部的位置处增加。另一个示例性实施方式提供了一种铸造复^块的方法。该方法包括提供用于铸造复合金属锭块的设备，该设备具有端部敞开的大体为矩形的模具腔，该模具腔设置有入口端部、排出端开口、适于装配在所述排出端内并适于在铸造期间沿所述模具的轴向移动的可移动底块、以及 至少一个冷却分隔壁，所述至少一个冷却分隔壁位于所，具的入口端部处并且在所述排出端开口的上方中止，从而将所述入口端部分成用于铸造内层和至少一个外层的至少两个供送腔室，所述至少一个分隔壁具有用于与为所述至少一个外层引入的金属接触的金属接触表面。该表面^:置成与竖向成一个角度，从而沿向下的方向远离用于所述外层的金属 而倾斜，所述角度在接近所述壁的每个纵向端部的位置处增加。所述方 法还包括将用于内层的金属供送到所述至少两个供送腔室中的 一个； 将用于至少 一个外层的另 一种金属供送到所述供送腔室的至少另 一个； 以及沿着所述模具的轴向移动所述底块，以允许锭块从所述设备的所 述排出端开口中脱出。而且，另一个示例性实施方式提供了一种在直接激冷铸造设备中 铸造由一种金属制成的内层和由另一种金属制成的至少一个金属覆 层的方法，所述直接激冷铸造设备具有至少一个分隔壁，所述至少一 个分隔壁在该设备中形成至少两个腔室，其中用于所述内层的金属具 有比用于所述至少一个外层的金属更高的收缩系数，这种改进包括使 所述至少一个分隔壁与竖向成一个角度，以用于接触为所述至少一个 外层提供的金属但沿向下的方向远离为所述至少一个外层提供的金 属而倾斜，以及使所述角度在接近所述分隔壁的纵向端部的位置处增 加。应当理解，在该说明书中用到的术语"矩形"应该包括术语"正方形"。附图说明图l是以局部竖向横截面示出的具有单个分隔壁的铸造设备的正面图2是示出在图1的设备中的金属合金之间的接触区的图3是图1的铸造设备的局部正面图，示出了在锭块铸造期间产生 的端部巻曲的示例；图4是在铸造期间内层的端部的三维视图，示出了金属凝固线和收 缩力；图5是图4的内层的端部的俯视图，示出了作用在金属上的力；图6是内层(芯锭块)的俯视图，以夸大的方式示出了由作用在金 属上的力造成理想矩形形状的扭曲；图7A-7D以透M截面和示例性横截面示出了在图9的设备中使用 的分隔壁的一种形式；图8是根据本专利技术的分隔壁的一个可选的示例性实施方式的视以及图9是根据本专利技术的一个示例性实施方式构造的铸造设备的竖向横 截面图。具体实施例方式本专利技术可以使用例如Anderson等人的于2005年1月20日出版的 美国专利公报第2005/0011630号中描述的类型的铸造设备(在此通过引 用将该专利的公开内容纳入本申请中)。该设^f吏通过连续凝固以在内 层(例如芯锭块)上形成至少一个外层(例如覆层)的金属铸造成为可 能。本专利技术还延伸到Wagstaff的美国专利第6,260,602号中所公开的技 术(在此通过引用将该专利的公开内容纳入本申请中)。应该解释的是，il^使用的术语"外"和"内"是相当宽松的。例 如，在两层结构中，严格地说并没有外层或内层，但是外层通常是指的 是当制造成最终产品时暴露在空气中、露天的或者是肉眼可以看见的那 一层。而且，所述"外"层通常比"内"层薄，通常大部分是这样的， 因此，将外层提供成在下面的"内，，层或者芯锭块上面的薄l^。在要 将锭块用于热轧或者冷轧以形成板材物件的情形中，通常需要在锭块的 两个主要(轧制)面上进行镀层，在这种情形下，可以确定得识别"内" 层和"本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铸造复合金属锭块的设备，包括：　端部敞开的大体为矩形的模具腔，该模具腔具有入口端部、排出端开口以及可移动底块，所述可移动底块适于装配在排出端内并适于在铸造期间沿所述模具的轴向移动；　至少一个冷却分隔壁，所述至少一个冷却分隔壁位于所述模具的入口端部处并且在所述排出端开口的上方终止，以将所述入口端部分成至少两个供送腔室；以及　用来将用于内层的金属供送到所述至少两个供送腔室之一的装置和用来将用于至少一个外层的另一种金属供送到所述供送腔室中至少另一个的至少一个装置；　其中所述至少一个分隔壁具有用来与用于所述至少一个外层的金属接触的金属接触表面，该表面设置成与竖向成一个角度，从而沿向下的方向远离用于所述外层的金属而倾斜，所述角度在所述至少一个分隔壁上的接近所述分隔壁的每个纵向端部的位置处增加。

【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：罗伯特布鲁斯瓦格斯塔夫，
申请(专利权)人：诺韦利斯公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]