结晶器内的冷却水中，实现铸锭的一次冷却，并在铸锭表面形成凝固壳，并且石墨环还具有润滑作用。
[0032]所述结晶器8内部为中空结构，内壁由6061铝合金制作，壳体由不锈钢板制作，壳体内通入冷却水，结晶器底部设有喷水孔11，壳体内的冷却水可带走由石墨环7和结晶器8内壁传来的熔体热量，对熔体实现一次冷却，而喷水孔直接将水喷到铸锭表面的凝固壳上，实现铸锭的二次激冷。
[0033]所述引锭块采用304不锈钢制作。
[0034]所述固定端为墙顶，通过螺栓、螺母与导向引杆上端连接。
[0035]采用上述装置生产钢铝复合管材的DC铸造方法，包括以下工艺步骤:
(I)将尺寸为3mmX Φ 120mmX4m的304不锈钢外表面依次经过除锈、打磨至露出新鲜金属表面，将处理的不锈钢管材全部浸入助焊剂中，温度为95° C保持1min后取出，自然冷却至钢管外表面形成白霜状涂层；
(2)和步骤(I)的间隔时间不超过4h，将涂覆助焊剂的管材插入结晶器内并座于引锭块上，在导向引杆内插入导向滑块，滑块与管材接触并使管材保持竖直；
(3)将熔炼、净化后的温度在720°C的高纯铝液通过金属导管引入热顶中，待液面上升至热顶高度的2/3时，在结晶器中通入冷却水，开动铸造机，引锭块向下运动，铸造开始，控制铸造速度为150mm/min，铸造开始，以稳定速度进行，控制液面稳定；
(4)待钢管尾部进入热顶内，停止引入铝液，复合钢管全部通过热顶后停止铸造，得到304不锈钢/高纯铝复合管材。
[0036]所述步骤(I)的助焊剂为氟钛酸钾水溶液，浓度为5_15wt%，制备方法为:将纯净水加热至80~100°C，加入氟钛酸钾，搅拌至氟钛酸钾全溶即得。
[0037]所述304不锈钢/高纯铝复合管材表面铝层的厚度为50mm，铸锭表面的微观组织如图6所示，界面有一个薄的化合物层，铝侧出现网条状的化合物，证明铝与不锈钢已发生互扩散，铝扩散到不锈钢一侧，但是距离较短，不锈钢中的Fe与Ni扩散到铝侧，扩散的距离较长。经测定，界面电阻为0.240m Ω，界面剪切强度为24.6Mpa。
[0038]实施例2
一种生产钢铝复合管材的DC铸造装置，装置结构同实施例1，区别点在于:导向引杆的长度为4.lm，导向滑块由A3钢制备。
[0039]采用上述装置生产钢铝复合管材的DC铸造方法，包括以下工艺步骤:
(1)将尺寸为1.5mmX Φ80mmX4m的16Mn低合金结构钢外表面依次经过除锈、打磨至露出新鲜金属表面，将处理的钢材全部浸入助焊剂中，温度为90° C保持5min后取出，自然冷却至钢管外表面形成白霜状涂层；
(2)和步骤(I)的间隔时间不超过4h，将涂覆助焊剂的管材插入结晶器内并座于引锭块上，在导向引杆内插入导向滑块，滑块与管材接触并使管材保持竖直；
(3)将熔炼、净化后的温度在750°C的6063铝合金液通过金属导管引入热顶中，待液面上升至热顶高度的2/3时，在结晶器中通入冷却水，开动铸造机，引锭块向下运动，铸造开始，控制铸造速度为150mm/min，铸造开始，以稳定速度进行，控制液面稳定；
(4)待钢管尾部进入热顶内，停止引入铝合金液，复合钢管全部通过热顶后停止铸造，得到16Mn低合金结构钢/6063铝合金复合管材。
[0040]所述步骤(I)的助焊剂为氟钛酸钾水溶液，浓度为5_15wt%，制备方法为:将纯净水加热至80~100°C，加入氟钛酸钾，搅拌至氟钛酸钾全溶即得。
[0041]所述16Mn低合金结构钢/6063铝合金复合管材表面铝层的厚度为10mm，铸锭表面的微观组织如图7所示，界面有一个薄的化合物层，铝侧出现网条状的化合物，证明铝与钢已发生互扩散，铝扩散到钢一侧，但是距离较短，钢中的Fe与Mn扩散到铝侧，扩散的距离较长。经测定，界面电阻为0.340m Ω，界面剪切强度为28.6Mpa。
【主权项】
1.一种生产钢铝复合管材的DC铸造装置，其特征在于包括导向引杆、导向滑块、热顶、石墨环、结晶器和引锭块，所述导向滑块插装在导向引杆上，热顶位于结晶器的正上方，通过压杆将热顶固定在结晶器上，通过热装将石墨环镶嵌在结晶器的内壁上，引锭块设置在结晶器的正下方，并且引锭块固定在铸造机的平台上，所述导向引杆上端具有用于连接固定端的连接螺孔。2.根据权利要求1所述的一种生产钢铝复合管材的DC铸造装置，其特征在于所述导向引杆的长度根据需要铸造的钢铝复合管材的长度确定，比管材长100~300mm。3.根据权利要求1所述的一种生产钢铝复合管材的DC铸造装置，其特征在于所述导向滑块由钢材料制备，优选A3钢和不锈钢304。4.根据权利要求1所述的一种生产钢铝复合管材的DC铸造装置，其特征在于所述热顶内部设有迷宫式流道，流道内设有4个大小相同的三角形挡块，挡块处形成8个浇口，热顶由中耐7号高密度耐火材料制作。5.根据权利要求1所述的一种生产钢铝复合管材的DC铸造装置，其特征在于所述石墨环与结晶器内壁紧密接触。6.根据权利要求1所述的一种生产钢铝复合管材的DC铸造装置，其特征在于所述结晶器内部为中空结构，内壁由铝合金制作，壳体由钢板制作，壳体内通入冷却水，结晶器底部设有喷水孔。7.根据权利要求1所述的一种生产钢铝复合管材的DC铸造装置，其特征在于所述引锭块采用与钢管相同材质或热膨胀系数相近的材料制作。8.根据权利要求1所述的一种生产钢铝复合管材的DC铸造装置，其特征在于所述固定端为墙顶，通过螺栓、螺母与导向引杆上端连接。9.采用权利要求1所述装置生产钢铝复合管材的DC铸造方法，其特征在于按照以下工艺步骤进行: (1)将钢管材外表面依次经过除锈、打磨至露出新鲜金属表面，将处理的钢管材全部浸入助焊剂中，温度为80~100° C保持5~20min后取出，自然冷却至钢管外表面形成白霜状涂层； (2)和步骤(I)的间隔时间不超过4h，将涂覆助焊剂的管材插入结晶器内并座于引锭块上，在导向引杆内插入导向滑块，滑块与管材接触并使管材保持竖直； (3)将熔炼、净化后的温度在680~750°C的铝或铝合金液通过溜槽引入热顶中，待液面上升至热顶高度的2/3时，在结晶器中通入冷却水，开动铸造机，引锭块向下运动，铸造开始，控制铸造速度为100~300mm/min，铸造开始，保持稳定速度进行，控制液面稳定； (4)待钢管尾部进入热顶内，停止引入铝或铝合金液，复合钢管全部通过热顶后停止铸造，得到钢铝复合钢管材。10.根据权利要求9所述的生产钢铝复合管材的DC铸造方法，其特征在于所述步骤(I)的助焊剂为氟钛酸钾水溶液，浓度为5-15wt%。
【专利摘要】本发明提供一种生产钢铝复合管材的DC铸造装置及方法，所述装置包括导向引杆、导向滑块、热顶、石墨环、结晶器和引锭块。所述方法工艺步骤为：（1）将钢管材外表面涂覆助焊剂；（2）将涂覆助焊剂的管材插入装置；（3）将铝或铝合金液引入装置进行铸造；（4）待钢管尾部进入并通过热顶后停止铸造。采用本发明装置进行DC铸造方法生产钢/铝或铝合金复合管材，与传统方法相比，具有钢/铝或铝合金复合界面无气孔疏松和夹杂，界面结合强度高、电导率高、复合层致密，复合管精度高等优点，且生产装备简单、工艺简单、生产率高，制备的钢/铝复合管材，界面电阻为0.240~0.340mΩ，界面剪切强度为24.6~28.6Mpa。
【IPC分类】B22D19/16
【公开号】CN105328167
【申请号】CN201510721352
【发明人】崔建忠, 张海涛
【申请人】东北大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年10月30日