CN101780530A - 双面复合板坯制备方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明所述的双面复合板坯制备方法与装置，涉及层状金属复合材料制备技术领域，尤其涉及采用固-液的方法制造复合金属板坯的技术。是由氩气密封罩、钢坯上夹送辊、钢坯表面感应加热器、复合材料浇注***、辊式结晶器、钢坯下夹送辊、钢坯升降台、引锭杆所组成。用钢坯表面感应加热器对基材钢坯表面进行加热，达到金属熔融复合的温度要求，在双结晶辊和侧密封板组成复合材料溶腔，基材钢坯穿过复合材料金属液时，基材钢坯表面与复合材料金属液形成熔融冶金结合。结晶辊随基材钢坯同步转动，同时结晶辊上凝固的复合材料金属铸焊在基材钢坯的表面上，形成了冶金熔融复合的层状复合板坯。

Description

双面复合板坯制备方法与装置

技术领域

本发明涉及层状金属复合材料制备技术领域，尤其涉及采用固-液的方法制造复合金属板坯的技术。

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：***复合法和轧制复合法，都是固—液复合方法的一种。

***复合法是利用******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，形成平面的冶金结合。经过后续的热处理形成稳固的扩散结合面。轧制复合前要进行钢板表面预处理过程，生产成本较高。由于轧制复合过程中只有活化金属的表面扩散，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双面复合板坯制备方法与装置，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

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双面复合板坯制备方法与装置，从而解决现有的***复合法和轧制复合法所制作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，生产成本较高的问题。

本发明所述的双面复合板坯制备方法与装置是由氩气密封罩、钢坯上夹送辊、钢坯表面感应加热器、复合材料浇注***、辊式结晶器、钢坯下夹送辊、钢坯升降台、引锭杆所组成；其特征在于所述的复合材料浇注***由复合材料浇注罐、浇注水口、带感应加热器的中间罐和浸入式水口组成。带感应加热器的中间罐上方两侧各装有一个复合材料浇注罐，复合材料浇注罐下方装有的浇注水口伸入带感应加热器的中间罐内，带感应加热器的中间罐下方装有两个浸入式水口、浸入式水口伸入安装在下方的辊式结晶器内。辊式结晶器是由结晶辊和侧密封板组成。基材钢坯从带感应加热器的中间罐之间和两个结晶辊中间穿过。带感应加热器的中间罐的上方基材钢坯两侧装有钢坯表面感应加热器再往上面装有两两相对的4-6个钢坯上夹送辊。在结晶辊的下方装有两两相对的4-6个钢坯下夹送辊；在钢坯下夹送辊正下方装有用于升降引锭杆和钢坯的升降台。本发明所述的带感应加热器的中间罐的上方还装有氩气密封罩，基材钢坯、钢坯上夹送辊和钢坯表面感应加热器被罩在里面。对基材钢坯表面进行加热达到熔融复合温度，并进行氩气保护。本发明所述的结晶辊与侧密封板组成复合材料溶池，在基材钢坯表面形成熔融复合层，随着结晶辊的转动，将复合层材料铸焊在基材钢坯表面，形成复合钢坯。本发明所述的钢坯上夹送辊、钢坯表面感应加热器、结晶辊和钢坯下夹送辊，安装在一条垂直线上，是双辊式结晶器垂直铸机的形式。

本发明所述的双面复合板坯制备方法与装置是一种新形的复合板坯制造工艺方法，首先基材钢坯表面打磨去除氧化层，吊装送入钢坯上夹送辊夹持。向氩气密封罩内送入氩气密封，钢坯上夹送辊向下移送基材钢坯。钢坯表面感应加热器在氩气保护的条件下对基材钢坯进行连续表面加热。基材钢坯进入辊式结晶器内，由热基材钢坯与结晶辊、侧密封板组成辊式结晶器复合材料溶池。复合层金属液通过复合材料浇注罐、浇注水口、带感应加热器的中间罐、浸入式水口将复合材料金属液浇注到辊式结晶器溶池中，在基坯表面形成熔融复合层。复合材料金属在结晶辊上凝固成金属壳，结晶辊随基材钢坯同步转动，同时凝固的复合材料金属铸焊在热基材钢坯表面上，实现界面上冶金熔融复合。复合钢坯出结晶辊进入钢坯下夹送辊，钢坯下夹送辊夹持复合钢坯并把它放置在升降台上(在生产中引锭杆完成封堵和引锭任务后，是移出生产线外的)，沿斜拉轨道移到水平面，通过辊道送出钢坯。

本发明的工作原理是：加热的基材钢坯、双结晶辊、侧密封板组成复合材料溶腔。用钢坯表面感应加热器对基材钢坯表面进行加热，达到金属熔融复合的温度要求，在结晶辊熔池内热基材钢坯穿过复合材料金属液时，基材钢坯表面与复合材料金属液进行熔融冶金复合。结晶辊随基材钢坯同步转动，同时结晶辊上凝固的复合材料金属铸焊在基材钢坯表面上，形成了冶金熔融复合的层状复合板坯。

本发明具有结构新颖、实现金属界面冶金熔融复合、复合板坯结合面强度高，生产方式灵活、操作方便等优点，其大批量投入市场必将产生积极的社会效益和显著的经济效益。

附图说明

本发明共有两幅附图，其中：

图1是双面复合板坯制备方法与装置剖面图

图2是结晶辊侧视图

图中：1、氩气密封罩 2、基材钢坯 3、钢坯上夹送辊 4、钢坯表面感应加热器 5、复合材料浇注罐 6、浇注水口 7、带感应加热器的中间罐 8、浸入式水口 9、结晶辊 10、侧密封板 11、钢坯下夹送辊 12、复合钢坯 13、钢坯升降台 14、引锭杆

具体实施方式

本发明的具体实施例如附图1所示，双面复合板坯制备方法与装置是由氩气密封罩1、钢坯上夹送辊3、钢坯表面感应加热器4、复合材料浇注***、辊式结晶器、钢坯下夹送辊11、钢坯升降台13、引锭杆14所组成。所述的复合材料浇注***由复合材料浇注罐5、浇注水口6、带感应加热器的中间罐7和浸入式水口8组成。带感应加热器的中间罐7上方两侧各装有一个复合材料浇注罐5，复合材料浇注罐5下方装有浇注水口6伸入到带感应加热器的中间罐7内，带感应加热器的中间罐7下方装有浸入式水口8、浸入式水口8伸入安装在下方的辊式结晶器内；辊式结晶器是由结晶辊9和侧密封板10组成。基材钢坯2从两个带感应加热器的中间罐7之间和两个结晶辊9中间穿过；带感应加热器的中间罐7的上方基材钢坯2的两侧装有钢坯表面感应加热器4，再往上面装有两两相对4个钢坯上夹送辊3；在结晶辊9的下方装有两两相对4个钢坯下夹送辊11；在钢坯下夹送辊11正下方装有升降引锭杆14和复合钢坯12的钢坯升降台13。所述的带感应加热器的中间罐7的上方还装有氩气密封罩1，基材钢坯2、钢坯上夹送辊3和钢坯表面感应加热器4被罩在里面。所述的钢坯上夹送辊3、钢坯表面感应加热器4、结晶辊9和钢坯下夹送辊11，安装在一条垂直线上，是双结晶器垂直铸机的形式。

本发明的具体工作过程如下：引锭杆14从线外移到钢坯升降台13上，钢坯升降台13升起将引锭杆14引入钢坯下夹送辊11。经导向对中由钢坯下夹送辊11将引锭杆14向上送到结晶辊9出口处封住出口。基材钢坯2表面打磨去除氧化层，吊装送入钢坯上夹送辊3夹持。向氩气密封罩1内送入氩气密封，钢坯上夹送辊3向下移送基材钢坯2，钢坯表面感应加热器4在氩气保护的条件下对基材钢坯2进行表面加热。基材钢坯2继续下移进入辊式结晶器内，与下装引锭杆14端面接触。由热基材钢坯2与结晶辊9、侧密封板10、引锭杆14组成复合材料溶池。复合层金属液通过复合材料浇注罐5、浇注水口6、带感应加热器的中间罐7、浸入式水口将复合材料金属液浇注到辊式结晶器复合材料溶池中。复合材料金属在结晶辊9上凝固成金属壳，结晶辊9、钢坯上夹送辊3钢坯下夹送辊11随基材钢坯2同步转动，同时凝固的复合材料金属壳铸焊在基材钢坯2的表面上成为复合钢坯，复合钢坯12出结晶辊9。钢坯下夹送辊11夹送引锭杆14快速下移，将引锭杆14放置在钢坯升降台13上，沿斜拉轨道移到水平面，通过辊道送出保存。复合钢坯12出结晶辊9后，进入钢坯下夹送辊11并夹送复合钢坯12放置到钢坯升降台13上，沿斜拉轨道移到水平面，通过辊道送出钢坯。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种双面复合板坯制备方法与装置，是由氩气密封罩(1)、钢坯上夹送辊(3)、钢坯表面感应加热器(4)、两套复合材料浇注***、辊式结晶器、钢坯下夹送辊(11)、钢坯升降台(13)、引锭杆(14)所组成；其特征在于所述的复合材料浇注***由复合材料浇注罐(5)、浇注水口(6)、带感应加热器的中间罐(7)和浸入式水口(8)组成；带感应加热器的中间罐(7)上方两侧各设有一个复合材料浇注罐(5)，复合材料浇注罐(5)下方装有的浇注水口(6)伸入带感应加热器的中间罐(7)内，带感应加热器的中间罐(7)下方装有浸入式水口(8)、浸入式水口(8)伸入安装在下方的辊式结晶器内；辊式结晶器是由结晶辊(9)和侧密封板(10)组成；基材钢坯(2)从两个带感应加热器的中间罐(7)之间和两个结晶辊(9)中间穿过；带感应加热器的中间罐(7)的上方基材钢坯(2)两侧装有钢坯表面感应加热器(4)再往上面装有两对的4个钢坯上夹送辊(3)；在结晶辊(9)的下方装有两对的4个钢坯下夹送辊(11)；在钢坯下夹送辊(11)正下方装有升降引锭杆(14)和复合钢坯(12)的钢坯升降台(13)。

2.根据权利要求1所述的双面复合板坯制备方法与装置，其特征在于所述的带感应加热器的中间罐(7)的上方还装有氩气密封罩(1)，基材钢坯(2)、钢坯上夹送辊(3)和钢坯表面感应加热器(4)被罩在里面。对基材钢坯(2)表面进行加热达到熔融复合温度，并进行氩气保护。

3.根据权利要求1所述的双面复合板坯制备方法与装置，其特征在于所述的结晶辊(9)与侧密封板(10)组成复合材料溶池，在基材钢坯(2)表面形成熔融复合层，随着结晶辊(9)的转动，将复合层材料铸焊在基材钢坯(2)表面，形成复合钢坯(12)。

4.根据权利要求1所述的双面复合板坯制备方法与装置，其特征在于所述的钢坯上夹送辊(3)、钢坯表面感应加热器(4)、结晶辊(9)和钢坯下夹送辊(11)，安装在一条垂直线上，是双辊式结晶器垂直铸机的形式。

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