[发明专利]复合坯料的制备方法及制备装置

说明书

本发明公开了一种复合坯料的制备方法及制备装置，制备方法包括以下步骤：将芯部的第一端定位放置于引锭头的成型腔内；将结晶器套于芯部外并与引锭头相贴合，使结晶器的管腔与引锭头的成型腔相连通；将熔融的外层金属液浇注至管腔和引锭头的成型腔内，直至管腔的底部与引锭头的成型腔内的外层金属液凝固成金属外层的第一端并包覆于芯部的第一端的侧壁面上；将熔融的外层金属液不断地浇注至管腔内，并根据外层金属液的凝固速度并使引锭头和芯部逐渐下移而结晶器固定，使管腔内的外层金属液从芯部的第一端到第二端凝固成金属外层并包覆于芯部的侧壁面上，从而制得复合坯料。

技术领域

本发明涉及金属复合材料制备技术领域，特别地，涉及一种复合坯料的制备方法及制备装置。

背景技术

复合钢材、复合铝材等复合材料具有优异的性能，是新材料发展的重要方向，国家大力支持高性能复合材料的研发。

近年来双金属复合材料的发展较为迅速，专利文献2012100063158公开了一种不锈钢复合线材，内部为普碳钢，外部包覆不锈钢。专利文献2010105262657、JPS61126944、JPS63126602、JPS59212143均公开了一种不锈钢复合耐腐蚀钢筋及其制备方法，其典型工艺为：不锈钢坯与碳钢坯表面处理→碳钢坯穿进不锈钢套筒→端部焊接→加热轧制成材。专利文献2015101884470、JPS55141315、JPS5947080公开了一种以拉拔-钎焊方法制备不锈钢/碳钢复合钢筋的工艺，该类专利一般以不锈钢钢管、碳钢钢筋以及钎料箔为原料，将钎料箔卷在碳钢钢筋表面，再穿入到不锈钢管内，再将组合件一起通过拉丝模拉拔，制成双金属复合坯料，再将拉拔后的不锈钢/碳钢复合坯料加热到1150℃左右进行钎焊后冷却制成复合钢筋。专利文献021207321公开了一种连铸生产复合金属板坯、方坯的方法及其连铸机，该方法先连铸出普碳钢坯。再在普碳钢坯的外表面粘结一层不锈钢液，形成复合板坯或钢坯，该法虽然效率高，但工艺复杂，实现难度大。专利文献WO2011048362公开了一种复合钢坯的制备方法，该法以普碳钢坯为核心，以冷弯的不锈钢或镍基合金型钢为外部覆层，在碳钢核心与包覆层之间加入钎料，再进行包覆轧制，最后获得所需复合钢坯。

综上分析可见，目前，双金属复合坯料的制备方法基本以芯材穿入外层金属管焊接后直接加热轧制或冷拔为主，这类方法类似于不锈钢复合板的叠板焊接热轧工艺，工艺较为可靠，但工艺步骤比较繁琐，生产效率比较低，复合坯料的规格、尺寸等受到限制比较多。

发明内容

本发明提供了一种复合坯料的制备方法及制备装置，以解决现有的复合坯料的制备步骤繁琐，生产效率低，且复合坯料的形状和尺寸受限的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种复合坯料的制备方法，复合坯料包括芯部以及包覆于芯部上的金属外层，制备方法包括以下步骤：将芯部的第一端定位放置于引锭头的成型腔内，使芯部的侧壁面与型腔的侧壁面之间的间隙等于金属外层的设计厚度；将结晶器套于芯部外并与引锭头相贴合，使结晶器的管腔与引锭头的成型腔相连通，且管腔下部的内壁面与芯部的外壁面之间的间隙等于金属外层的设计厚度；将熔融的外层金属液浇注至管腔和引锭头的成型腔内，直至管腔的底部与引锭头的成型腔内的外层金属液凝固成金属外层的第一端并包覆于芯部的第一端的侧壁面上；将熔融的外层金属液不断地浇注至管腔内，并根据外层金属液的凝固速度并使引锭头和芯部逐渐下移而结晶器固定，使管腔内的外层金属液从芯部的第一端到第二端凝固成金属外层并包覆于芯部的侧壁面上，从而制得复合坯料。

进一步地，浇注外层金属液时，外层金属液的浇注速度、外层金属液的凝固速度以及引锭头带动芯部下移的速度三者相匹配。

进一步地，将熔融的外层金属液浇注至管腔和引锭头的成型腔内，还包括以下步骤：外层金属液的液面高度高于成型腔的顶部边缘2cm-5cm后，通过冷却装置根据管腔下部的外层金属液的凝固速度对管腔下部进行冷却。