[发明专利]液相复合板坯连铸方法

说明书

技术领域

本发明涉及层状金属复合材料制备技术领域，尤其涉及用连铸的方法制造 复合金属连铸板坯的技术。

背景技术

21世纪是复合材料的时代，随着科学技术的发展，新材料的应用越来越广 泛。单一的材料或合金已经很难满足现代化生产对材料综合性能的需求。复合 材料是解决各种特殊结构、功能要求的重要途径，新型复合材料的研制倍受世 界各国的普遍重视，近10年来各种新的复合材料及其制备技术也在飞速发展。

现代复合材料范围非常广，层状金属复合材料只是其中的一类。层状金属 复合材料是将两种以上金属材料利用其各自的性能优势进行分层组合形成的一 类金属材料。金属复合材料克服各自的缺点，发挥优点。使部件具有特殊的性 能以适应特殊的工况。可以延长部件的使用寿命，取得良好的综合经济效益。

目前制造层状金属复合板材的方法主要有两种：爆炸复合法和轧制复合法。

爆炸复合法是利用炸药爆炸产生的瞬时冲击力使复合板高速撞击基板，碰撞 点产生瞬间高压、高温使复合金属表面产生塑性变形、界面呈波形特征焊接在 一起。结合面不是熔融复合，复合强度相对较低，适合单张，小批量生产。复 合板材表面变形大，不平整。产品的尺寸、复合层厚度受到限制，生产成本较 高。

轧制复合法是金属板在轧机强大的轧制压力作用下，两层金属的复合表面发 生塑性变形，使表面金属层破裂，形成平面的冶金结合。经过后续的热处理形 成稳固的结合面。轧制复合前要进行钢板表面清理等预处理过程，生产成本较 高。由于轧制复合过程中没有充分的扩散和化学反应，因此复合界面的结合强 度相对较低。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的液相复合板坯连铸 制备方法与装置，利用其生产的复合钢板实现界面的熔融复合，提高结合强度。 生产流程短、节约能源、降低成本，能实现批量生产。克服了现有技术中所存 在的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的是研究设计一种新型的 液相复合板坯连铸制备方法与装置，从而解决现有的爆炸复合法和轧制复合法 生产出来的复合板材表面变形大，不平整，产品的尺寸、复合层厚度受到限制， 复合界面的结合强度相对较低，生产成本较高，不能批量生产等问题。

本发明所述的液相复合板坯连铸方法，是由复合浇铸系统、辊式结晶器、 夹送顶弯装置、拉矫装置、剪切装置、引锭杆系统所组成。所述的复合浇铸系 统安装在辊式结晶器的上方，夹送顶弯装置安装在辊式结晶器的下方，引锭杆 系统安装在夹送顶弯装置的下方，拉矫装置、剪切装置安装在引锭杆系统的侧 边。所述的复合浇铸系统由基材金属浇注包、复合材料金属浇注包、浇注水口、 复合浇注中间罐、浸入式水口组成；基材金属浇注包和复合材料金属浇注包分 列两边，其下方装有浇注水口、两种金属液体通过浇注水口进入复合浇注中间 罐，复合浇注中间罐下面装有两个浸入式水口，两个浸入式水口之间装有中间 隔板。所述的辊式结晶器由两个结晶辊和侧密封板组成，结晶辊侧边装有侧密 封板，结晶辊、侧密封板组成辊式结晶器熔池，由中间隔板将熔池分隔成基材 溶腔和复合材料溶腔。所述的夹送顶弯装置由夹送顶弯装置的夹送辊、顶弯辊、 导向辊组成。4-6个夹送顶弯装置的夹送辊两两成对装在结晶辊的下方，其下 方装有顶弯辊和导向辊，拉矫段辊装在导向辊的侧方。所述的剪切装置是由摆 动剪和剪切区辊道组成，安装在拉矫段辊的后方。所述的引锭杆系统由引锭杆 系统的夹送辊、引锭杆和缓冲垫组成，2-4个引锭杆系统的夹送辊两两成对装 在引锭杆的两边，引锭杆的上方对正两排夹送顶弯装置的夹送辊的中间，引锭 杆的下边装有缓冲垫。本发明所述的结晶辊、夹送顶弯装置的夹送辊和引锭系 统的夹送辊，两两成对的两辊之间应在一条直线上。本发明所述的复合浇铸系 统，基材金属浇注包和复合材料金属浇注包分别将金属液通过浇注水口注入复 合浇注中间罐内，再通过浸入式水口注入辊式结晶器内。实现两种金属材料通 过复合浇注中间罐同时浇铸，并在结晶器上表面吹氩气保护。本发明所述的辊 式结晶器由中间隔板将辊式结晶器分隔成基材溶腔和复合材料溶腔。基材和复 合材料金属分别在结晶辊上凝固成坯壳，由于中间隔板的分隔作用，使两种金 属液体不能混合。金属坯壳随结晶辊同步反向转动，基材金属液和复合材料金 属固液界面相互作用实现界面冶金熔融复合，并在辊式结晶器出口处结合成复 合板坯。