CN102941325A

CN102941325A - 一种层状金属复合板的制造设备及其方法

Info

Publication number: CN102941325A
Application number: CN2012104392879A
Authority: CN
Inventors: 刘环; 邹德宁; 郑晓冉; 宋晔
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2013-02-27

Abstract

本发明公开了一种层状金属复合板的制造设备及采用该设备制造金属复合板的方法，设备包括送带机构、导向辊、冷却板、结晶器、夹送辊和引锭杆。利用一定厚度的复合板基板材料的薄板顺着平行结晶器长度方向将结晶器分割成第一金属熔池和第二金属熔池，基板金属液浇入第一金属熔池中，复板金属液注入第二金属熔池中，基板金属液和复板金属液分别在熔池内壁凝固形成一定厚度的坯壳，随着引锭杆的牵引、送带机构不断向下送薄基板和夹送辊的转动，铸坯向下运动，在结晶器底部冷却板的作用下，坯壳厚度不断增加，铸坯继续向下运动，直至凝固结束形成复合板。设备简单、生产成本低、工艺流程短、生产效率高、环保节能等优点。

Description

一种层状金属复合板的制造设备及其方法

技术领域

本发明涉及一种金属层状复合板的制造技术，尤其涉及一种层状金属复合板的制造设备及方法。

背景技术

现有的层状金属复合板制造方法有***复合法、轧制复合法、离心铸造复合法、电磁连铸法等，其中采用轧制法和电磁连铸法，虽然能生产长尺寸板坯，但有设备结构复杂，成本高的缺点；采用离心铸造法和***法，由于不能连续生产，且工艺过程不易控制，存在生产效率低、板坯尺寸受到限制等缺点。

发明内容

为了解决现有层状复合板生产技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种可以制造长尺寸、宽度可调、设备简单容易操作和成本低的层状金属复合板的制造设备及其采用该设备制造层状金属复合板的方法。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种层状金属复合板的制造设备，其特征在于，该设备包括送带机构、导向辊、冷却板、结晶器、夹送辊和引锭杆；其中：

所述的结晶器和引锭杆的引锭头组成金属凝固型腔，形成金属熔池；所述的结晶器为宽度可调的板坯结晶器；引锭杆封堵结晶器下口；

所述的送带机构和导向辊位于结晶器上方，送带机构和导向辊以一定的速度垂直向结晶器内送薄复合基板，使薄复合基板平行于结晶器的长面，薄复合基板端部与引锭杆的钩头接触并连接；结晶器被薄复合基板隔成大小不同的第一液态金属熔池和第二液态金属熔池；

所述的冷却挡板安装在结晶器下口的两个长面，夹送辊位于冷却挡板之后。

采用本发明的层状金属复合板的制造设备制造层状金属复合板的方法如下：

1、利用结晶器和引锭杆的引锭头组成金属凝固型腔，形成金属熔池。

2、用送带机构和导向辊以一定的速度垂直向结晶器内输送薄复合基板。使薄复合基平行结晶器的长面，薄复合基板端部与引锭杆的钩头接触并连接。

3、分别熔炼基板金属液和复板金属液。

4、将基板金属液浇注到第一金属熔池中，将复板金属液注入第二金属熔池中。

5、利用引锭杆将铸坯引出结晶器下口，通过夹送辊向下运送。

6、脱掉引锭杆。

本发明与其他方法比较，本发明具有以下有益效果：

1、实现连铸生产复合板坯，能连续生产长尺寸和宽度范围较宽的复合板坯，并且在复合界面上形成冶金结合，它具有设备简单，工艺流程短，生产效率高，节约能源和降低成本等优点。

2、利用一定厚度的复合板基板材料的薄板顺着平行结晶器宽面方向将结晶器分割成大小不同的两部分，基板金属液注入在液态第一金属熔池内，复板金属液浇入第二液态金属熔池内，基板金属液和复板金属液分别在结晶器内凝固形成一定厚度的坯壳，随着引锭杆的牵引和夹送辊的转动，板坯向下运动，经过冷却板，坯壳厚度不断增加，铸坯继续向下运动，直至金属液完全凝固形成复合板坯。本发明实现了连铸生产复合板。

3、由于利用结晶器及薄复合基板连铸生产复合板坯，工艺流程短，达到了降低成本、节约能源、效率高的目的。

4、利用结晶器做熔池，可以生产复合板的厚度变化范围较大。

附图说明

图1是本发明的层状金属复合板制造设备的结构示意图。

图2是图1的A-A旋转视图。

图3是薄基板与引锭杆连接图。

图中：1、送带机构，2、薄复合基板，3、导向辊，4复板金属液，5、基板金属液，6、冷却板，7、结晶器，8、复合板坯，9、夹送辊，10、引锭杆，11、第一金属熔池，12，第二金属熔池。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例给出一种层状金属复合板的制造设备，包括送带机构1、导向辊3、冷却板6、结晶器7、夹送辊9和引锭杆10；其中：

送带结构1将薄复合基板2送入结晶器7，使薄复合基板2与结晶器7长面平行。薄复合基板2与结晶器7内壁有间隙，以防薄复合复板2磨损结晶器7内壁。薄复合基板2将基板金属液4和复板金属液5分开。结晶器7为宽度可调的板坯结晶器。结晶器7下口两长面安装一块铜质的冷却板6，铜质的冷却板6靠弹簧支撑紧贴在坯壳表面，夹送辊9位于冷却挡板6之后。

由结晶器7和引锭杆10组成的金属凝固型腔，利用薄复合基板2将结晶器7分成两部分，即第一金属熔池11和第二金属熔池12，薄复合基板2的厚度0.1mm~10mm，基板金属液4和复板金属液5分别在第一金属熔池11和第二金属熔池12的内壁冷却凝固，随着引锭杆10向下运动和送带机构1的送带，板坯8向下运动，在结晶器7底部冷却挡板6的作用下，坯壳厚度不断增加，直至凝固结束，形成复合板坯8。

以下是发明人给出的实施例，需要说明的是本发明不限于这些实施例。

实施例1：不锈钢和钢复合板制备：

本实施例中，不锈钢复合板由0Cr13不锈钢和20#普通碳钢复合而成。

0Cr13不锈钢耐腐蚀，20#普通碳钢成本低。0Cr13不锈钢/20#钢复合板的厚度为5mm/25mm，这种复合板广泛应用于化工业、军事等领域。

制备0Cr13不锈钢/20#钢复合板步骤如下：

1、选择20#普通碳钢薄板作为薄复合基板2（以下称20#普通碳钢薄板），其宽度与欲制备复合板的宽度相同，厚度0.5mm。

2、调整结晶器7，使结晶器7内室宽度为30mm，引锭杆10封堵在结晶器7下口形成金属熔池。用植物油或矿物油对结晶器7内壁进行润滑。

3、用送带机构和导向辊将20#普通碳钢薄板2送入结晶器，使其平行于结晶器的长面，20#普通碳钢薄板2在结晶器7底部与引锭杆10的引锭头连接。20#普通碳钢薄板2将结晶器7分成宽度为24.5mm的第一金属熔池11和宽度为5mm第二金属熔池12。

4、分别将0Cr13不锈钢和20#普通碳钢进行熔炼。

5、将20#普通碳钢金属液4浇入第一金属熔池11内，0Cr13不锈钢金属液5浇入第二金属熔池12内。

6、待结晶器7中的0Cr13不锈钢金属液4和20#普通碳钢金属液5形成超过安全厚度的坯壳后，通过引锭杆10以5m/min的速度向下拉出。

7、脱去引锭杆10，待板坯8冷却后进行打毛、去头，即制备出厚度为5mm/25mm的耐腐蚀性能优良的0Cr13不锈钢/20#钢复合板。

实施例2：钢/铝复合板制备：

本实施例中采用钢/铝复合板Q235普通碳钢和LY12铝材复合而成，其厚度是30mm/10mm，Q235/LY12复合板是以钢为基板，铝为复板的层状材料，既具有钢的高硬质、高脆性、高熔点等特性，又具有铝的耐蚀、高导电性、高导热性、密度小、成本低等优良性能。它可用作地铁输电感应板，相对其他材料保证导电性和成本低的同时又能承受较大载荷、利用它的耐腐蚀、高导电及成本低的特点，应用在电解铝、铝冶炼等领域。

制备Q235/LY12复合板步骤如下：

1、选择Q235普通碳钢薄板作为薄复合基板2（以下称Q235薄钢板），其宽度与预制备复合板的宽度相同，厚度0.4mm。

2、调整结晶器7，使结晶器7内室宽度为40mm，引锭杆10封堵在结晶器7下口形成金属熔池。用植物油或矿物油对结晶器7内壁进行润滑。

3、用送带机构1和导向辊3将Q235薄钢板2送入结晶器7，其平行于结晶器7的长面，与引锭杆10的引锭头接触并连接。Q235薄钢板2将结晶器7隔成两个金属熔池，即第一金属熔池11和第二金属熔池12，第一金属熔池11的宽度为29.6mm，第二金属熔池12的宽度为10mm。

4、将两种金属分别进行熔融。

5、将LY12金属液5浇入到第二金属熔池12内，Q235普通碳钢金属液4浇入第一金属熔池11中。

6、待结晶器7中的LY12金属液5和Q235普通碳钢金属液4形成超过安全厚度的坯壳后，将引锭杆10引出，并以3.75m/min的速度向下拉出，脱去引锭杆10。待板坯8冷却后进行打毛、去头，即制备出厚度30mm/10mm的耐腐蚀性能优良的Q235/LY12复合板。

实施例3：铸铁/钢双金属复合板制备

本实例采用45#普通碳钢和KMTBCr20Mn2Cu高铬铸铁，制作厚度是20mm/8mm铸铁/45#钢双金属复合板，其中铸铁如高锰钢、白口铸铁、铬系抗磨铸铁等，这类材料能使机件的抗磨损性能有较大的提高，但同时也存在缺点，例如白口铸铁和铬系抗磨铸铁脆性较大、抗冲击性能差，在冲击性大的工况条件下安全性和稳定性较差，易发生断裂或剥落；高锰钢抗磨粒磨损性能较差、屈服强度低，易导致磨机衬板因为螺栓拉断而脱落现象，而且大部分耐磨铸件结构较笨重、不能焊接、运输和应用不便利。铸铁/钢双金属复合板克服以上不足，能用焊接方法与其它部件连接。它们主要用于建材、水泥、冶金、矿山等部门。

制备KMTBCr20Mn2Cu/45#钢复合板步骤如下;

1、选择45#普通碳钢作为薄复合基板2（以下称45#薄板），其宽度与预制备复合板的宽度相同，厚度0.6mm。

2、调整结晶器7，使结晶器7内室宽度为28mm，引锭杆10封堵在结晶器7下口形成金属熔池。用植物油或矿物油对结晶器7内壁进行润滑。

3、用送带机构1和导向辊3将45#薄板送入结晶器7，其平行于结晶器7的长面，与引锭杆10的引锭头接触并连接。45#薄板将结晶器7隔成两个金属熔池，即第一金属熔池11和第二金属熔池12，第一金属熔池11的宽度为19.4mm，第二金属熔池的宽度为8mm。

4、将两种金属分别进行熔融。

5、将KMTBCr20Mn2Cu金属液5浇入到第二金属熔池12内，45普通碳钢金属液4浇入到第一金属熔池11中。

6、待结晶器7中的KMTBCr20Mn2Cu金属液4和45普通碳钢金属液形成超过安全厚度的坯壳后，将引锭杆10引出，并以5.35m/min的速度向下拉出，脱去引锭杆10。待板坯8冷却后进行打毛、去头，即制备出厚度是20mm/8mm耐腐蚀性能优良的KMTBCr20Mn2Cu/45#钢双金属复合板。

Claims

1.一种层状金属复合板的制造设备，其特征在于，该设备包括送带机构（1）、导向辊（3）、冷却板（6）、结晶器（7）、夹送辊（9）和引锭杆（10）；其中：

所述的结晶器（7）和引锭杆（10）的引锭头组成金属凝固型腔，形成金属熔池；所述的结晶器（7）为宽度可调的板坯结晶器；引锭杆（10）封堵结晶器（7）下口；

所述的送带机构（1）和导向辊（3）位于结晶器（7）上方，送带机构（1）和导向辊（3）以一定的速度垂直向结晶器（7）内送薄复合基板（2），使薄复合基板（2）平行于结晶器（7）的长面，薄复合基板（2）端部与引锭杆（10）的钩头接触并连接；结晶器（7）被薄复合基板（2）隔成大小不同的第一液态金属熔池（11）和第二液态金属熔池（12）；

所述的冷却挡板（6）安装在结晶器（7）下口的两个长面，夹送辊（9）位于冷却挡板（6）之后。

2.如权利要求1所述的层状金属复合板的制造设备，其特征在于，所述的薄复合基板（2）的厚度可根据不同的材料及制备板坯的后续条件进行选择。

3.权利要求1或2所述的层状金属复合板的制造设备用于制造层状金属复合板的方法，其特征在于，按以下步骤进行：

A、利用引锭杆（10）的引锭头堵住结晶器（7）下口，形成液态金属熔池；

B、由送带机构（1）将薄复合基板（2）顺着平行结晶器（7）长面方向送下，将液态金属熔池分成第一液态金属熔池（11）和第二液态金属溶池（12）；

C、将基板金属液（4）与复板金属液（5）分别浇入第一液态金属熔池（11）和第二液态金属熔池（12）内，基板金属液（4）与复板金属液（5）分别在第一液态金属熔池（11）和第二液态金属熔池（12）内结晶形成一定厚度的坯壳后，由引锭杆（10）从结晶器（7）下口拉出，经过冷却板（6）的冷却，坯壳厚度继续增加，直至凝固结束，形成复合板坯（8）。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的复合板坯（8）是不锈钢/不锈钢复合板、不锈钢/钢复合板、钢/铜复合板、钢/铸铁复合板、铝/铜复合板、钢/铝复合板、铝/不锈钢、和铜/铝复合板。