[发明专利]具有高收缩系数的连铸金属

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过直接激冷(DC)铸造技术对金属——尤其是铝和铝合金进行的铸造。更具体地说，本发明涉及通过发生连续凝固的直接激冷铸造技术对金属层进行的共铸。 

背景技术

金属锭块通常通过对熔融金属进行直接激冷铸造而进行生产。这需要将熔融金属倒入具有冷却壁、敞口上端和(开始后)敞口下端的模具内。金属从模具的下端以金属锭块脱出，所述金属锭块在铸造操作进行的过程中向下行进。在其它情形中，铸造沿水平方向进行，但是程序实质上是相同的。这种铸造技术尤其适合于对铝和铝合金进行铸造，但是也可以用于其它金属。 

这种铸造技术在Wagstaff的美国专利第6,260,602号中进行了详尽的论述，该专利专门涉及单锭块的铸造，也就是完全由相同的金属制成并铸造成单层的锭块。在Anderson等人的美国专利公报第2005/0011630A1号中公开了用于通过连续凝固技术铸造分层结构的设备和方法。连续凝固包括对第一层(例如，预期作为内层或者芯的层)的铸造，随后一旦所述第一层已经达到合适的凝固程度，就接着但以相同的铸造操作在所述第一层上铸造一层或者多层其它金属。 

虽然这些技术是有效的并且是成功的，但是在尝试在凝固和冷却时具有高收缩系数的一种或者多种合金上使用连续凝固技术可能会遇到困难。特别地，已经发现，当使用这种金属作为内层用以形成其它金属外层的基体时，在铸造操作期间，所述内层可能具有折断所述外层的趋势(或者表现出差的粘着力)，尤其是在以分层结构铸造的矩形锭块的最末端以及尤其在锭块成型的初始阶段更是如此。

众所周知在纯铝中加入其它元素可以将铝的收缩系数改变到更大或者更小的程度。一些元素可以增大收缩系数，而另一些元素可以降低收缩系数。与纯铝相比，诸如镁和锌这样的元素可以增大所述系数，而诸如铜、铁、硅和镍这样的元素可以降低所述系数。所述系数的变化程度一般与添加到铝中的元素的百分比大约呈线性方式变化。 

虽然所有连铸金属结构都可能会遇到上文中提到的困难，但是当内层由具有高收缩系数的铝合金制成时——尤其是当内层由具有比铝本身的系数更高的系数的铝合金时——这些困难会更趋于明显，特别是当内层由含有含量相对较高的镁和/或锌——例如镁的含量超过约2.5wt.％——的铝合金制成时更是如此。然而，当一层金属的收缩系数不是特别高，但是两个相邻层的系数之间存在很大的差别时，会遇到同样的问题，例如在一层中镍的含量很显著的合金与在相邻层中含有铜的合金。虽然相对于纯铝而言这两种元素都会造成所述系数降低，但是镍比铜对所述系数有更反面的影响，因此根据这些元素的相对含量的情况，各个系数的差别可能相当大。 

因此，当对这些种类的金属进行共铸时，需要有改进的铸造设备和技术。 

发明内容

本发明的示例性实施方式提供了一种用于铸造复合金属锭块的设备。所述设备包括端部敞开的大体为矩形的模具腔，该模具腔具有入口端部、排出端开口以及可移动底块，所述可移动底块适于装配在所述排出端内并适于在铸造期间沿所述模具的轴向移动。所述设备还具有至少一个冷却分隔壁，所述至少一个冷却分隔壁位于所述模具的入口端部处并且在所述排出端开口上方终止，以将所述入口端部分成至少两个供送腔室，所述设备还具有用来将用于内层的金属供送到所述供送腔室之一的装置以及用来将用于至少一个外层的另一种金属供送到另一个供送腔室的至少一个装置。所述至少一个分隔壁具有用来与用于所述至少一个外层的金属接触的金属接触表面，该表面设置成与竖向成一个角度，从而沿向下的方向远离用于所述外层的金属而倾斜，所述角度在所述至少一个分隔壁上的与所述至少一个分隔壁的中央区间隔开 并且到所述至少一个分隔壁的每个纵向端部的位置处增加。