[发明专利]双金属复层管材的制备方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及金属管材，尤其是双金属复层管材的制备方法及装置。。

背景技术

金属管材是一种常见的型材，种类繁多，用途广泛。随着社会的发展和进步，在很多领域，如汽车行业、航空航天行业都要求金属管材具有多重的性能，为此应运而生了具有两种或两种以上材料的物理、化学、力学性质，形成互补的双金属复合管材。此种材料能有效的结合各组成部分的优点，使得其在不同位置具有不同的性能，具有良好的可设计性。这样就在保持母材性能的基础上兼具复层的特性，从而实现了两者的互补，满足了各行业对管材多重性能的要求。

传统的制备复合管材的方法主要有离心铸造法、焊接法等。离心铸造法是先离心铸造一层金属，然后在此基础上将另一种材质的金属液离心浇注到第一层金属上，从而实现两者的复合；焊接法是将经轧制工序而复合到一起的复合板坯卷曲后利用焊接的方法连接到一起，从而形成管材。离心铸造的方法，生产效率低，成本高，很难做小规格管材。而轧制复合后卷焊的方法生产的管材在焊缝处的强度稍低，在后续加工过程中有开裂的风险，由于是采用轧制复合的板材作为原料，复合界面处往往有夹杂和缺陷存在，界面强度不高，同时设备投资大、工序长、能耗高，且对环境和工人都有一定的污染。

专利200610112817（专利文件１）提出了一种包复材料的水平连铸直接成型设备和工艺，其具体工艺为：包覆层金属由包覆层金属控温坩埚保温，流经包覆层金属保温腔后，注入由包覆层金属结晶器和芯部金属液浇注管形成的铸型中凝固成覆层金属管；芯部金属在先凝固的包覆层金属中凝固，并与包覆层金属管形成复合铸锭，经牵引机构连续牵引，达到一定长度后通过锯切装置切断。此种方法相比于离心铸造及焊接法而言具有设备简单、短流程、生产效率高的特点。但同时也有其不足之处，如生产的产品局限于外层金属液熔点温度高于内层，而对于内层金属液熔点高于外层的情况就无法适用；内层金属液流出后需要有额外的保温装置，消耗了大量能源；只能生产棒材，如利用此方法制备管材还需要后续的加工手段，无形中增加了工序和能耗。

专利201010587350（专利文件２）提出了一种制备复层管坯的连续铸造方法，此种方法的流程短、所需设备少，可以连续的生产复层管坯，但是该方法外层金属液在浇注过程中要受到内层金属液的二次加热，使得包覆层金属和芯部金属复合时的温度很难控制，容易造成内层和外层金属的过度复合。同时，在铸造的过程中内层金属液的冷却凝固所要散失的热量主要靠外层金属的传递，在实际操作中很难控制冷却的强度，易导致内外层金属的过度复合。

发明内容

本发明的目的在于克服专利文件１和２技术中的缺陷，解决外层金属液在浇注过程中要受到内层金属液二次加热以及包覆层金属和芯部金属复合时的温度难以控制的问题，提供一种设备简单、短流程、能耗低、生产效率高，可防止内外层过度复合的双金属复层管材的制备方法及装置。

为了实现上述目的，权利要求１的技术方案为一种双金属复层管材的制备装置，具有内层金属液保温炉、外层金属液保温炉、模具、牵引机构、冷却装置，锯切装置，其特征在于，模具（４）的前端深入到内层金属液保温炉（１）内，模具（４）内部设有模具芯棒（２）用于制备内层管坯（３），在模具（４）内部，制备内层管坯（３）用的模具前端区域外侧设有制备外层管坯（１２）用的模具后端区域，外层金属液保温炉（７）通过外层导流管（９）与模具（４）的模具后端区域连接，在模具（４）的模具前端区域外侧安装有第一组冷却装置（６），在模具（４）的模具后端区域外侧设有第二组冷却装置（１１），牵引装置（１３）和锯切装置（１４）设置在模具（４）后方，模具（４）中复合的双金属复层管材由牵引装置（１３）向后拉动，在达到规定长度时锯切装置（１４）切断。

由权利要求１的技术方案可知，内层金属液保温炉（１）中的内层金属液经模具（４）的前端流入模具芯棒（２）与模具（４）内壁之间的空间，在向后流动过程中，被第一组冷却装置（６）冷却凝固形成内层管坯（３）。内层管坯（３）在向后方移动的过程中，外层金属液保温炉（７）中的外层金属液经外层导流管（９）流入内层管坯（３）和模具（４）之间的空间，外层金属液在向后方移动的过程中被第二组冷却装置（１１）冷却凝固形成复合在内层管坯（３）上的外层管坯（１２），该双金属复合管坯在牵引装置（１３）的连续牵引下达到规定长度时由锯切装置（１４）切断形成双金属复层管材。