[发明专利]铝锂合金热顶连铸的装置及方法

说明书

铝锂合金热顶连铸的装置及方法，装置包括结晶器、上顶和下顶；上顶的横段通道的上方设有氩气保护导管；上顶和下顶之间固定有过滤网；其中上顶和下顶的材质为硅酸钙板，内表面涂覆有BN涂料、BN‑纳米碳化硅涂料或MgO‑MgCl涂料。方法为：(1)熔炼制成铝锂合金熔体；(2)拉动控流钎子使熔体经上顶流入下顶内，进入结晶器，冷却形成凝固壳；(3)启动引锭台进行连铸；向上顶喷洒覆盖剂；(4)控制上顶内熔体液面波动高度差≤5mm；(5)当液面低于过滤网时，停止热顶连铸，完成铸造。本发明的方法能够使热顶连铸工艺用于铝锂合金的熔炼，减少连铸过程中的夹杂，获得的合金具有良好的力学性能。

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，特别涉及一种铝锂合金热顶连铸的装置及方法。

背景技术

铝锂合金由于高比强度和高比刚度，在航天、航空领域的飞行器中得到大量应用。近年来，铝锂合金在无人机，自行车和轿车等领域开始应用，这些应用需要小截面的坯料。

目前铝锂合金主要生产集中于美国铝业(Alcao)，俄罗斯铝业(UC RUSAL)及法国铝业(Pichiney)等国际大型铝业公司，我国的西南铝业可以生产铝锂合金；这些大企业，采用大型熔炼炉，浇注时用导管将铝锂合金液从静置炉中导出，导入到上面有氩气喷淋保护罩的结晶器中，液面采用溶剂保护；结晶器为铝合金或铜制作的长结晶器；这种方法制作的铸锭，易裹入夹渣，尤其是溶剂夹渣。

铝合金生产中，由于热顶铸造可以一次铸造多根，生产率高，同时，铸锭的冶金质量比较好控制，因此截面尺寸较小的铸锭通常都采用热顶铸造方法生产；但是铝锂合金由于化学性质活泼，常规的耐火材料都溶蚀；溶蚀的结果不但是耐火材料的损坏，更重要的是溶蚀的产物进入铝锂合金液中，形成夹渣，显著降低了铸锭的加工性能和热处理后的性能；因此目前，大部分铝锂合金铸造都不采用热顶方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝锂合金热顶连铸的装置及方法，通过调整热顶的材质与结构，并根据所熔炼的铝锂合金的成分使用涂覆涂料，在热顶连铸时避免耐火材料溶蚀，提高铝锂合金的生产率以及铸锭产品的冶金质量。

本发明的铝锂合金热顶连铸的装置包括结晶器外壳(2)、结晶器铝套(5)、上顶(3)、下顶(7)和结晶器下板(11)；结晶器外壳(2)套在结晶器铝套(5)外部，结晶器外壳(2)和结晶器铝套(5)的底部均与结晶器下板(11)固定连接；结晶器铝套(5)下方设有引锭台；结晶器铝套内部中段内壁上设有石墨环(8)，石墨环(8)的顶面与下顶(7)底面连接；下顶(7)设置在结晶器铝套(5)内部，上顶(3)的横段压在结晶器外壳(2)和结晶器铝套(5)的上表面，上顶(3)的直段压在下顶(7)的上表面；上顶(3)的横段通道的上方设有氩气保护导管(1)，氩气保护导管(1)的管壁上均匀分布有多个出气孔；上顶(3)和下顶(7)之间固定有过滤网(9)；结晶器外壳(2)和结晶器铝套(5)之间的空间为冷却水腔(14)，结晶器铝套(5)侧壁上设有喷水孔(15)与冷却水腔(14)连通；其中上顶(3)和下顶(7)的材质为硅酸钙板，内表面涂覆有防熔蚀涂料；所述的防熔蚀涂料为BN涂料、BN-纳米碳化硅涂料或MgO-MgCl涂料。

上述的硅酸钙板为N17板。

上述的防熔蚀涂料为BN涂料时，涂覆方法为：将BN加水制成涂料，涂料中BN的重量百分比为40～60％；将上顶(3)和下顶(7)预热至60～80℃，将涂料用喷枪喷涂到上顶(3)和下顶(7)的内表面，将喷涂后的上顶(3)和下顶(7)在电阻炉中加热到400～600℃，保温1～2小时，随炉冷却到室温。