[发明专利]L、R、C法及设备铸造非晶、超微晶、微晶等金属型材

摘要

L、R、C法以图1所示的t_b＝－190℃、p_b＝1bar恒温、恒压工作室8和t＝－190℃、p＝1.877bar喷射液氮作冷源。液氮喷射器5将不同的液氮喷射量V以不同的喷射速度K喷向黑色或有色金属型材7并在图2截面C相交。采用液氮喷射层厚度h＝2mm固定不变K_max＝30m/s的高喷速、极簿液膜喷射技术。在与不同冷却速率V_k相对应的Δτ时间间隔内，导向牵引机构6以不同的连铸速度u，自热铸型4出口牵引出不同的Δm金属长度段。在喷射液氮吸热气化作用下，Δm的液态金属快速凝固、冷却成非晶、超微晶、微晶、细晶金属组织。重复上述过程可铸出黑色、有色的非晶、超微晶、微晶、细晶金属型材。在阐明L、R、C法传热理论基础上提供了各生产参数的计算方法、公式和计算程式。

主权项

1 L、R、C法是使用图1、图2所示的温度tb＝-190℃、压力pb＝1bar的恒温、恒压低温工作室8和温度t＝-190℃、压力p＝1.877bar的低温工作介质液氮作为强大的工作冷源。液氮喷射器5将不同的液氮喷射量V以不同的液氮喷射速度K和固定不变的液氮喷射层厚度h＝2mm的液氮向不同牌号的金属板材7喷出。导向牵引机构6以连续铸造速度u牵引金属板材7离开宽度为B、厚度为E的热铸型4的矩形断面出口，在Δτ时间间隔内牵引出Δm极薄金属长度段。喷射液氮与金属板材表面在图2所示的C截面相交，通过喷射液氮以气化吸热方式将Δm长度段液态金属包含的内热能快速地全部取走。使Δm长度段的液态金属以不同的冷却速率Vk由开始凝固温度t1快速凝固、冷却到终止温度t2＝-190℃，从而得到与冷却速率Vk相应的非晶、超微晶、微晶、细晶金属组织。导向牵引机构6继续牵引Δm金属长度段离开热铸型4出口，液氮喷射器5继续将厚度h＝2mm的液氮喷向Δm金属长度段，使Δm长度段包含的液态金属以不同的冷却速率Vk 继续快速凝固、冷却。不断重复上述过程就可以铸造出不同牌号、不同规格的非晶、超微晶、微晶、细晶金属板材。只要将图1、图2所示的热铸型4出口断面的形状和尺寸造成与要求生产的金属型材断面形状和尺寸一致，就能连铸出各种钢和铝、铜、钛等黑色和有色金属的不同金属牌号和不同规格的非晶、超微晶、微晶、细晶金属型材。根据上述原理，L、R、C法铸造非晶、超微晶、微晶、细晶金属型(板)材的特征是：1.1确定只与金属热物性及金属组织有关的生产参数计算公式：冷却速率Vk、快速凝固、冷却时间间隔Δτ、Δτ时间间隔内连续铸造的金属长度段Δm、连续铸造速度u。1.2确定采用高喷射速度、极薄液膜和均相气化喷射技术并与液氮热物性和只与金属型(板)材包含的热量有关的液氮喷射参数计算公式：液氮喷射量V、液氮喷射层厚度h、液氮喷射速度K、液氮喷射量V气化为氮气后所占体积Vg。1.3确定L、R、C法铸造最大厚度Emax和其他厚度E的非晶、超微晶、微晶、细晶金属型(板)材生产参数的计算程式。并以0.23C钢板和铝板作实例，说明该计算程式在黑色和有色金属中的实际应用。