[发明专利]复合锭的铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于铸造复合金属锭的方法和设备，该复合金属锭包括至少两个分别由一种或多种合金形成的层。

背景技术

多年来，金属锭、尤其是铝锭一直是利用半连铸工艺来制造，该工艺被称为直冷铸造或电磁铸造。在该工艺中，熔融金属被注入无底结晶器的顶部中，并且在金属排出时直接将冷却介质施加到金属的固化表面。这样的系统常被用来制造用于制造轧制产品如铝合金板材的大方锭。由至少两层不同合金构成的复合锭的市场十分广阔。这样的铸锭被用于经轧制来制造用于各种不同用途的包覆板，例如钎焊板、航空器用板、汽车包覆板和期望表面性能不同于芯材性能的其它用途。

获得这种包覆板的传统做法是将由不同合金构成的板坯热轧接合，从而例如通过焊接将两者结合，随后连轧制成最终产品，这样做的缺点是，板坯之间的界面通常在冶金学层面上是不洁净的并且层和层的相互接合可能有问题。

发明内容

本发明的目的是制造由至少两层构成的复合金属锭。

本发明的进一步目的是制造由至少两层构成的复合金属锭，所述复合金属锭在接合的层之间具有改善的冶金接合状况。

本发明通过提供一种复合金属锭的铸造方法来满足这些和其它的目的以及其它优点，该复合金属锭包括至少两个分别由一种或多种合金形成的层，该方法包括以下步骤：

(a)提供由第一合金构成的长条形固体的基材和第二合金的熔体；

(b)提供铸造结晶器，该基材和该铸造结晶器能彼此相对运动，其中该铸造结晶器包括给该铸造结晶器供应熔融的第二合金的熔体供应端和带有用于将熔融的第二合金向下浇铸到基材上的至少一个出口的输出端；

(c)在使铸造结晶器和基材连续彼此相对运动时，在这样的温度通过铸造结晶器的该至少一个出口将熔融的第二合金向下浇铸到基材上表面，在该温度，从重熔区的基准点开始，该基材局部至少部分重熔并且至少部分与熔融的第二合金混合而形成合金液池，并且在重熔后，熔融的合金液池连续冷却并在远离基准点的位置凝固并接合基材，从而在从铸造结晶器离开前形成复合锭。

本发明的一个重要特点是，在使铸造结晶器和基材连续彼此相对移动时，熔融的第二合金接触由第一合金构成的基材的上表面，熔融的第二合金的温度高到足以保证基材局部变热到基材在局部范围至少部分重熔，由此一来，来自该基材的熔融材料或浆状金属扩散到熔融的第二合金中或与熔融的第二合金混合。

因为基材仅在薄表面层中重熔，所以总存在于铝表面上的铝氧化皮被破坏，甚至可能完全消失。这允许当在铸造结晶器和基材连续彼此相对移动的情况下熔融合金连续冷却凝固时，基材和熔融的第二合金紧密接触而形成强力接合，产生了复合锭。因为只是基材的薄表面层被熔化，其厚度一般不到约2毫米，在最佳的例子中厚度为约40微米至60微米，所以被吸收入第二合金中的合金元素量小，不必造成任何严重的冶金学问题。如果合适，第二合金的成分可被调整以接纳重熔的基材并使凝固在基材上的包覆层的最终成分为预定的目标成分。

由第一合金构成的基材和第二合金层之间界面的独特结构保证了在界面处的强力冶金接合，一般呈基本连续的冶金接合形式，因此使得该结构适用于轧 制成箔材、薄板材和中厚板，而不会有与层离或界面污染有关的问题。

本发明方法的一个优点是，它不需要如美国专利US7250221先前所述的那样在由第一合金构成的基材的表面上形成许多掏洞，这对于工业规模用途来说劳动强度非常大并且不经济划算。本发明方法的另一个优点是它按照(半)连续方式进行。

具体实施方式

根据本发明的方法包括以下步骤：

(a)提供由第一合金构成的长条形固体的基材和第二合金的熔体；

(b)提供铸造结晶器，该基材和该铸造结晶器能彼此相对运动，其中该铸造结晶器包括给铸造结晶器供应熔融的第二合金的熔体供应端和带有用于将熔融的第二合金向下浇铸到基材上的至少一个出口的输出端；

(c)在使铸造结晶器和基材连续彼此相对运动时，在这样的温度通过铸造结晶器的该至少一个出口将熔融的第二合金向下浇铸到基材上表面，在该温度，自重熔区的基准点开始，该基材局部至少部分重熔并且至少部分与熔融的第二合金混合而形成合金液池，并且在重熔后，熔融的合金液池连续冷却并在远离基准点的位置凝固并接合基材，从而在自铸造结晶器离开前形成复合锭。