[发明专利]一种铝合金及其复合板带坯的连续铸造装置及工作方法

说明书

本发明提供了一种铝合金及其复合板带坯的连续铸造装置及工艺，以同种或异种金属材料的固态复合层作为板坯的表层，熔体浇注到由上下固态表层金属和侧封板组成的型腔中，依靠冷却水对固态复合层的冷却作用，实现内部金属熔体的冷却和凝固过程。

技术领域

本发明涉及连续铸造技术领域，具体涉及一种铝合金及其复合板带坯的连续铸造装置及工艺。

背景技术

目前，工业用铝合金板带坯主要采用半连续铸造、铸轧和连续式铸造方法获得。其中，半连续铸造法具有设备投资低、操作简便等优点，其厚度大多在100mm以上。半连续铸造的铸造速度较慢，一般每分钟几厘米，材料的凝固速度慢，同时其制备的铸锭由于半连续铸造工艺本身的缺陷，铸锭表面有偏析瘤、冷隔及氧化皮等，需要进行铣面，后续工艺流程长，工艺废料比重大，降低了生产效率和材料的利用率，增加了材料的生产成本。

连续铸轧工艺是制备铝合金板带坯料的另一种工艺方法，具有设备投资少、工艺流程短、生产成本低特点。但由于铸轧工艺本身特点，决定了其制备的板带材厚度一般在7mm左右，最厚也只能稳定在10mm左右，因此其后续加工率低，难于加工成形有较好冲压性能要求的带材。同时，由于铸轧工艺特点决定了铸轧很难进行高合金化合金的制备。

目前铝合金的连续铸造方法主要有双带式的哈兹里特连续铸造方法和履带式铸造，与铸轧和半连续铸轧方法相比，连续铸造方法具有铸造速度快，制备的板坯厚度介于连续铸轧和半连续铸造之间，一般在20mm左右，弥补了后续轧制变形量小的缺点，同时也避免了半连续铸锭需要铣面的缺点。但是，这种连续式铸造方法是采用上下两条钢带或铝带作为冷却面，冷却区较长，钢带在冷却合金熔体过程中逐渐脱离板坯表面。与连续铸轧相似，存在严重的合金元素偏析问题，同时金属材料的表面为不光亮的麻面，严重影响了材料的应用。

综上所述，如何找到一种先进的铸造工艺方法，兼具上述三种工艺的优点，既有铸轧工艺较快的凝固速度及良好的表面质量，又有半连续与连续铸造方法的较大板坯厚度，是目前有色合金及其复合材料铸造亟待解决的重要问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种铝合金及其复合板带坯的连续铸造装置及工艺，以同种或异种金属材料的固态复合层作为板坯的表层，熔体浇注到由上下固态表层金属和侧封板组成的型腔中，依靠冷却水对固态复合层的冷却作用，实现内部金属熔体的冷却和凝固过程。

具体技术方案如下：

一种铝合金及其复合板带坯的连续铸造装置，所述连续铸造装置包括开卷机、导向辊、夹送辊、喷水冷却装置、侧封挡块链、侧封挡块链导向装置、引锭块和浇铸嘴；

所述开卷机包括上开卷机和下开卷机，在夹送辊的上下对称放置，用于复合层金属带的开卷，并控制其张力，保证带材的平直；

所述导向辊为两组，每组2-3个，在浇铸嘴的上下对称放置，用于调整复合层金属带的输送方向，经开卷机1开卷后的金属带通过导向辊改变方向被送入夹送辊与浇铸嘴之间；

所述夹送辊为两组，每组3-6个，上下均匀分散分布，且上下对称放置，左右相邻夹送辊之间的距离为150-300mm,上下两组夹送辊之间的距离为15-200mm，用于控制复合层金属带的位置和板坯的厚度以及控制铸造速度；

所述喷水冷却装置分为两组，每组2-5个，均匀分散分布于夹送辊之间的空隙内，上下对称放置，用于对复合层金属带及铸锭进行喷水冷却；

所述侧封挡块链分两组，左右对称放置，位于上下复合层金属带之间，与上下复合层一起形成熔体凝固腔，每组侧封挡块链由片侧封挡块组成；侧封挡块链导向装置分两组，左右各一组，平行于连续铸造装置，每组由两个导向轮控制侧封挡块链的运动，用于固定及导向侧封挡块链及控制其速度和方向；

所述引锭块采用低成本的石墨制作，用于铸造初始堵住熔体，阻止熔体往外自由流动，引锭块与上下复合层金属带、左右侧封挡块一起形成熔体的凝固空间；