具有高收縮系數(shù)的連鑄金屬制造技術

用于在ＤＣ模具中澆鑄金屬以形成錠塊的方法和設備，所述錠塊具有通過連續(xù)凝固形成的至少兩層。所述設備在模具的入口端部處具有至少一個冷卻分隔壁，以將入口端部分成至少兩個供送腔室。將金屬供送到所述腔室內(nèi)以形成內(nèi)層和至少一個外層。所述分隔壁具有用來與用于所述至少一個外層的金屬接觸的金屬接觸表面，該表面設置成與豎向成一個角度，從而沿向下的方向遠離用于所述外層的金屬而傾斜。該角度在遠離中央壁區(qū)并且接近分隔壁的每個縱向端部的位置處增加。所述設備適于將具有高收縮系數(shù)的金屬鑄造為內(nèi)層或芯錠塊。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種通過直接激冷(DC)鑄造技術對金屬一—尤其是 鋁和鋁合金進行的鑄造。更具體地說，本專利技術涉及通過發(fā)生連續(xù)凝固的 直接激冷鑄造技術對金屬層進行的共鑄。
技術介紹
金屬錠塊通常通過對熔融金屬進行直接激^#造而進行生產(chǎn)。這需 要將熔融金屬倒入具有冷卻壁、敞口上端和(開始后)敞口下端的模具 內(nèi)。金屬^具的下端以金屬錠塊脫出，所述金屬錠塊在鑄造操作進行 的過程中向下行進。在其它情形中，鑄造沿水平方向進行，但是程序實 質上^1相同的。這種鑄造技術尤其適合于對鋁和鋁合金進行鑄造，但是 也可以用于其它金屬。這種鑄造技術在Wagstaff的美國專利第6,260,602號中進行了詳盡 的論述，該專利專門涉及單錠塊的鑄造，也就是完全由相同的金屬制成 并鑄造成單層的錠塊。在Anderson等人的美國專利公才艮第 2005/0011630A1號中公開了用于通過連續(xù)凝固技術鑄造分層結構的設 備和方法。連續(xù)凝固包括對第一層(例如，預期作為內(nèi)層或者芯的層) 的鑄造，隨后一旦所述第一層已經(jīng)達到合適的凝固程度，就接著但以相 同的鑄造操作在所述第一層上鑄造一層或者多層其它金屬。雖然這些技術是有效的并且是成功的，但是在嘗試在凝固和冷卻時 具有高收縮系數(shù)的 一種或者多種合金上使用連續(xù)凝固技術可能會遇到 困難。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當使用這種金屬作為內(nèi)層用以形成其它金屬 外層的基體時，在鑄造操作期間，所述內(nèi)層可能具有折斷所述外層的趨 勢(或者表現(xiàn)出差的粘著力)，尤其是在以分層結構鑄造的矩形錠塊的 最末端以及尤其在錠塊成型的初始階段更是如此。眾所周知在純鋁中加入其它元素可以將鋁的收縮系數(shù)改變到更大 或者更小的程度。 一些元素可以增大收縮系數(shù)，而另一些元素可以降4氐 收縮系數(shù)。與純鋁相比，諸如鎂和鋅這樣的元素可以增大所述系數(shù)，而 諸如銅、鐵、硅和鎳這樣的元素可以降低所述系數(shù)。所述系數(shù)的變化程 度一般與添加到鋁中的元素的百分比大約呈線性方式變化。雖然所有連鑄金屬結構都可能^i黽到上文中提到的困難，但是當內(nèi) 層由具有高收縮系數(shù)的鋁合金制成時一一尤其是當內(nèi)層由具有比鋁本身的系數(shù)更高的系數(shù)的鋁合金時一一這些困難會M于明顯，特別是當 內(nèi)層由含有含量相對較高的鎂和/或鋅一一例如鎂的含量超過約 2.5wt.% — 一的鋁合金制成時更是如此。然而，當一層金屬的收縮系數(shù) 不是特別高，但是兩個相鄰層的系數(shù)之間存在很大的差別時，會遇到同 樣的問題，例如在一層中鎳的含量很顯著的合金與在相鄰層中含有銅的 合金。雖然相對于純鋁而言這兩種元素都會造成所述系數(shù)降低，但是鎳 比銅對所述系數(shù)有更反面的影響，因此根據(jù)這些元素的相對含量的情 況，各個系數(shù)的差別可能相當大。因此，當對這些種類的金屬進行共鑄時，需要有改進的鑄造設備和 技術。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的示例性實施方式提供了 一種用于鑄造復合金屬錠塊的設 備。所述設備包括端部敞開的大體為矩形的模具腔，該模具腔具有入口 端部、排出端開口以及可移動底塊，所述可移動底塊適于裝配在所述排 出端內(nèi)并適于在鑄造期間沿所ii^具的軸向移動。所述設備還具有至少 一個冷卻分隔壁，所述至少一個冷卻分隔壁位于所述模具的入口端部處 并且在所述排出端開口上方終止，以將所述入口端部分成至少兩個供 送腔室，所述設備還具有用來將用于內(nèi)層的金屬供送到所述供送腔室之 一的裝置以及用來將用于至少 一個外層的另 一種金屬供送到另 一個供 送腔室的至少一個裝置。所述至少一個分隔壁具有用來與用于所述至 少一個外層的金屬接觸的金屬接觸表面，該表面設置成與豎向成一個 角度，從而沿向下的方向遠離用于所述外層的金屬而傾斜，所述角度 在所述至少一個分隔壁上的與所述至少一個分隔壁的中央?yún)^(qū)間隔并且到所述至少一個分隔壁的每個縱向端部的位置處增加。另一個示例性實施方式提供了一種鑄造復^塊的方法。該方法包括提供用于鑄造復合金屬錠塊的設備，該設備具有端部敞開的大體為矩形的模具腔，該模具腔設置有入口端部、排出端開口、適于裝配在所述排出端內(nèi)并適于在鑄造期間沿所述模具的軸向移動的可移動底塊、以及 至少一個冷卻分隔壁，所述至少一個冷卻分隔壁位于所，具的入口端部處并且在所述排出端開口的上方中止，從而將所述入口端部分成用于鑄造內(nèi)層和至少一個外層的至少兩個供送腔室，所述至少一個分隔壁具有用于與為所述至少一個外層引入的金屬接觸的金屬接觸表面。該表面^:置成與豎向成一個角度，從而沿向下的方向遠離用于所述外層的金屬 而傾斜，所述角度在接近所述壁的每個縱向端部的位置處增加。所述方 法還包括將用于內(nèi)層的金屬供送到所述至少兩個供送腔室中的 一個； 將用于至少 一個外層的另 一種金屬供送到所述供送腔室的至少另 一個； 以及沿著所述模具的軸向移動所述底塊，以允許錠塊從所述設備的所 述排出端開口中脫出。而且，另一個示例性實施方式提供了一種在直接激冷鑄造設備中 鑄造由一種金屬制成的內(nèi)層和由另一種金屬制成的至少一個金屬覆 層的方法，所述直接激冷鑄造設備具有至少一個分隔壁，所述至少一 個分隔壁在該設備中形成至少兩個腔室，其中用于所述內(nèi)層的金屬具 有比用于所述至少一個外層的金屬更高的收縮系數(shù)，這種改進包括使 所述至少一個分隔壁與豎向成一個角度，以用于接觸為所述至少一個 外層提供的金屬但沿向下的方向遠離為所述至少一個外層提供的金 屬而傾斜，以及使所述角度在接近所述分隔壁的縱向端部的位置處增 加。應當理解，在該說明書中用到的術語"矩形"應該包括術語"正方形"。附圖說明圖l是以局部豎向橫截面示出的具有單個分隔壁的鑄造設備的正面圖2是示出在圖1的設備中的金屬合金之間的接觸區(qū)的圖3是圖1的鑄造設備的局部正面圖，示出了在錠塊鑄造期間產(chǎn)生 的端部巻曲的示例；圖4是在鑄造期間內(nèi)層的端部的三維視圖，示出了金屬凝固線和收 縮力；圖5是圖4的內(nèi)層的端部的俯視圖，示出了作用在金屬上的力；圖6是內(nèi)層(芯錠塊)的俯視圖，以夸大的方式示出了由作用在金 屬上的力造成理想矩形形狀的扭曲；圖7A-7D以透M截面和示例性橫截面示出了在圖9的設備中使用 的分隔壁的一種形式；圖8是根據(jù)本專利技術的分隔壁的一個可選的示例性實施方式的視以及圖9是根據(jù)本專利技術的一個示例性實施方式構造的鑄造設備的豎向橫 截面圖。具體實施例方式本專利技術可以使用例如Anderson等人的于2005年1月20日出版的 美國專利公報第2005/0011630號中描述的類型的鑄造設備(在此通過引 用將該專利的公開內(nèi)容納入本申請中)。該設^f吏通過連續(xù)凝固以在內(nèi) 層(例如芯錠塊)上形成至少一個外層(例如覆層)的金屬鑄造成為可 能。本專利技術還延伸到Wagstaff的美國專利第6,260,602號中所公開的技 術(在此通過引用將該專利的公開內(nèi)容納入本申請中)。應該解釋的是，il^使用的術語"外"和"內(nèi)"是相當寬松的。例 如，在兩層結構中，嚴格地說并沒有外層或內(nèi)層，但是外層通常是指的 是當制造成最終產(chǎn)品時暴露在空氣中、露天的或者是肉眼可以看見的那 一層。而且，所述"外"層通常比"內(nèi)"層薄，通常大部分是這樣的， 因此，將外層提供成在下面的"內(nèi)，，層或者芯錠塊上面的薄l^。在要 將錠塊用于熱軋或者冷軋以形成板材物件的情形中，通常需要在錠塊的 兩個主要(軋制)面上進行鍍層，在這種情形下，可以確定得識別"內(nèi)" 層和"本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種用于鑄造復合金屬錠塊的設備，包括：　端部敞開的大體為矩形的模具腔，該模具腔具有入口端部、排出端開口以及可移動底塊，所述可移動底塊適于裝配在排出端內(nèi)并適于在鑄造期間沿所述模具的軸向移動；　至少一個冷卻分隔壁，所述至少一個冷卻分隔壁位于所述模具的入口端部處并且在所述排出端開口的上方終止，以將所述入口端部分成至少兩個供送腔室；以及　用來將用于內(nèi)層的金屬供送到所述至少兩個供送腔室之一的裝置和用來將用于至少一個外層的另一種金屬供送到所述供送腔室中至少另一個的至少一個裝置；　其中所述至少一個分隔壁具有用來與用于所述至少一個外層的金屬接觸的金屬接觸表面，該表面設置成與豎向成一個角度，從而沿向下的方向遠離用于所述外層的金屬而傾斜，所述角度在所述至少一個分隔壁上的接近所述分隔壁的每個縱向端部的位置處增加。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：羅伯特布魯斯瓦格斯塔夫，
申請(專利權)人：諾韋利斯公司，
類型：發(fā)明
國別省市：CA[加拿大]