[发明专利]一种可控结构闭孔泡沫铝锭的高效连续铸造方法

摘要

一种可控结构闭孔泡沫铝锭的高效连续铸造方法，属于多孔金属连续制备技术领域。该方法通过改变发泡剂的处理手段实现对熔体中发泡剂的分解控制，连续化生产不仅大幅提高生产效率，同时解决静态铸造中存在的无泡层问题，在连续铸造过程中通过控制浇注温度、浇注速度和冷却强度实现闭孔泡沫铝铸锭的连续生产。该方法通过加入不同种类、不同加入量、不同粒度、经过不同预处理的发泡剂来控制铝基体中气泡的尺寸和形状，该孔结构的控制方法具有更高的可实现性，更符合实际应用中对产品多样性的要求。该方法工艺简单，成本低廉，实现了连续铸造，大幅度提高了生产效率，更符合工业化要求，采用该方法可以高效率连续制备大规格的闭孔泡沫铝铸锭。

主权项

一种可控结构闭孔泡沫铝锭的高效连续铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：0）准备工序：将保温炉、发泡炉、搅拌器和分段式保温结晶器进行预热； 1）熔炼工序：将铝基体在熔炼炉内熔化，得到铝基熔体，再转移至保温炉内静置保温；所述铝基体为纯铝、铝硅合金、铝镁合金、铝锰合金、铝铜合金、铝锌合金、铝硅镁合金、铝硅铜合金、铝锌硅合金、铝镁锰合金、铝锰铜合金、铝铜镁合金、铝镁硅铜合金或铝锌镁铜合金；2）增粘及润湿促进工序：保温炉内温度为700‑850℃时，加入调节熔体粘度的增粘剂，并进行机械搅拌，随后加入调节熔体润湿性的润湿促进剂金属镁，并持续机械搅拌2‑15min，得到增粘后的铝基熔体；所述增粘剂为金属钙、碳化硅颗粒或氧化铝粉末，所述金属钙的加入量为熔体总质量的1.0%‑10%，所述碳化硅颗粒的加入量为熔体总质量的2%‑20%，所述氧化铝粉末的加入量为熔体总质量的2%‑20%；所述润湿促进剂金属镁的加入量为熔体总质量的0.1%‑5%，所述机械搅拌的速率为500‑1500r/min；3）发泡工序：将增粘后的铝基熔体转移至发泡炉内，调节发泡炉温度，加入经过预先热处理或表面包覆处理的发泡剂，持续搅拌使发泡剂始终分布均匀，所述发泡剂的加入方式为气体粉末混合旋转喷吹，气体吹入速率为0.5‑10L/min，气体粉末混合比例为0.5‑20g/L，发泡剂的加入温度为高于铝基体熔点15‑30℃；同时向发泡炉内定时补充增粘后的铝基熔体，发泡炉始终保持在600‑750℃，得到泡沫铝基熔体；所述搅拌速率为500‑1500r/min；所述发泡剂是粒度为20目‑800目的CaCO₃ 、MgCO₃ 、TiH₂或 ZrH₂，所述CaCO₃的加入量为熔体总质量的0.5%‑10%，所述MgCO₃的加入量为熔体总质量的0.5%‑10%，所述TiH₂的加入量为熔体总质量的0.1%‑5%，所述ZrH₂的加入量为熔体总质量的0.1%‑5%；4）浇铸工序：泡沫铝基熔体通过发泡炉底部的浇注水口浇铸到分段式保温结晶器内，在分段式保温结晶器低温区内壁的一次冷却作用下首先凝固，在铸造过程中控制分段式保温结晶器各段保温，得到闭孔泡沫铝铸锭；所述保温温度为400‑800℃；5）牵引拉坯工序：保温结晶器内液穴深度为10‑25mm时，牵引装置带动底模下降，保温结晶器下部的牵引辊同步转动，在拉坯底模及牵引辊的双重作用下，所述闭孔泡沫铝铸锭脱离分段式保温结晶器并接受二次冷却，在冷却介质的作用下完全凝固，形成可持续生产的闭孔泡沫铝铸锭；所述牵引装置下行拉坯速度为0.05‑0.25m/min。