連續(xù)鑄造具有類似凝固范圍的金屬的制作方法

專利名稱：連續(xù)鑄造具有類似凝固范圍的金屬的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過直接冷硬(DC)鑄造技術(shù)來鑄造金屬，尤其是鋁和鋁合金。更具體 地，本發(fā)明涉及通過包括連續(xù)固化的直接冷硬鑄造來共鑄金屬層。
背景技術(shù)：
通常通過直接冷硬鑄造熔融金屬來生產(chǎn)金屬錠。這包括將熔融金屬傾入具有冷卻 壁、開口上端和(在啟動(dòng)之后)開口下端的模中。在鑄造操作進(jìn)行時(shí)，金屬作為固相金屬錠從 模的下端露出，下降并拉長。在其它情形中，鑄造在水平方向進(jìn)行，但是過程是大致相同的。 通過在初生錠露出模時(shí)將液體冷卻劑(通常是水)流引導(dǎo)到初生錠上，有利于并且確保從模 中露出的錠的固化。這稱為錠的“二次冷卻”(一次冷卻通過冷卻模壁實(shí)現(xiàn))。這種鑄造技 術(shù)尤其適于鑄造鋁和鋁合金，但是也可用于其它金屬。這種直接冷硬鑄造技術(shù)在Wagstaff的美國專利No. 6，260，602中詳盡地討論，其 專門涉及鑄造單體錠，即，完全由相同金屬制成并且鑄造為單層的錠。在Anderson等人的 美國專利公布No. 2005/0011630 Al中公開了通過連續(xù)固化技術(shù)來鑄造單層或多層結(jié)構(gòu) (稱為“復(fù)合錠”)的裝置和方法。連續(xù)固化涉及鑄造單層或多層并且包括鑄造第一層(例如， 旨在作為內(nèi)層或“芯”的層)并隨后接著在相同鑄造操作中在第一層已經(jīng)實(shí)現(xiàn)合適程度的固 化程度之后在第一層上鑄造一層或多層其它金屬(例如，作為外層或“覆蓋”層)。于1992年9月22日授予Mueller等人的美國專利5，148，856公開了一種設(shè)置有 偏轉(zhuǎn)器裝置的鑄造模，所述偏轉(zhuǎn)器裝置取決于被形成的錠的局部收縮狀況使得冷卻劑流在 可變方向上偏轉(zhuǎn)，使得冷卻劑圍繞錠的外圍以恒定距離沖擊到錠上。偏轉(zhuǎn)器裝置優(yōu)選地是 可移動(dòng)的擋板。雖然這些技術(shù)是有效的，但是當(dāng)試圖在某些合金組合、尤其是在熔融狀態(tài)冷卻時(shí) 具有類似或更特別地重疊的凝固范圍(即，在各自合金的固相線和液相線溫度之間的重疊 范圍)的合金組合時(shí)可能遇到困難。具體地說，當(dāng)這種金屬被連續(xù)鑄造時(shí)，有時(shí)發(fā)現(xiàn)覆蓋層 可能不會(huì)像所期望地那樣緊固地結(jié)合到芯層上、或者在鑄造期間由于在各個(gè)層中產(chǎn)生的高 收縮力而導(dǎo)致在覆蓋層與芯層之間的分界面可破裂或坍陷。因此，在共鑄這些種類的金屬時(shí)，需要一種改進(jìn)的鑄造設(shè)備和技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
—個(gè)示例性實(shí)施例提供了用于鑄造復(fù)合金屬錠的裝置。該裝置包括端部開口的大 致矩形模腔，其具有入口端部分、排出端開口、圍繞模腔以形成模的相對側(cè)壁和相對端壁的 冷卻模壁、以及可移動(dòng)底部塊，所述可移動(dòng)底部塊適于裝配到排出端內(nèi)并且在鑄造期間在 模的軸向上移動(dòng)。至少一個(gè)冷卻分隔壁定位在模的入口端部分，以將入口端部分分為至少 兩個(gè)輸送腔。提供用于將內(nèi)層的金屬輸送到該至少兩個(gè)輸送腔之一的裝置，并且存在用于 將至少一個(gè)外層的另一金屬輸送到至少一個(gè)另一個(gè)輸送腔的至少一個(gè)裝置，以從而在排出 端開口處形成大致矩形錠，所述錠具有相對的側(cè)表面和相對的端表面以及包括內(nèi)層和至少一個(gè)外層。錠的二次冷卻設(shè)備在鑄造的方向上從排出端開口間隔開并且適于提供從排出端 開口露出的錠的每個(gè)表面的二次冷卻。二次冷卻設(shè)備具有定位成提供每個(gè)相對側(cè)表面和相 對端表面的二次冷卻的部分，至少一個(gè)部分在鑄造的方向上獨(dú)立于至少一個(gè)其它部分可移 動(dòng)。提供用于將至少一個(gè)部分在鑄造方向上移動(dòng)的裝置。二次冷卻設(shè)備的部分優(yōu)選地配置成在距模的排出端開口有效距離處開始露出錠 的兩個(gè)側(cè)表面的二次冷卻，該有效距離不同于開始端表面的二次冷卻的有效距離。因此，二 次冷卻缺乏圍繞錠的豎直對齊，至少在一個(gè)側(cè)表面上是如此。二次冷卻設(shè)備的部分可由模 的相鄰側(cè)壁和端壁支撐，并且至少一個(gè)側(cè)壁可相對于模的其它壁在鑄造方向上可移動(dòng)。替 代性地，二次冷卻設(shè)備的部分可由模的相鄰側(cè)壁和端壁支撐，且相對的端壁能夠相對于模 的至少一個(gè)側(cè)壁在鑄造方向上移動(dòng)。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，提供一種用于鑄造復(fù)合金屬錠的裝置，其包括端部開口 的大致矩形模腔，所述模腔具有入口端部分、排出端開口、圍繞模腔以形成模的相對側(cè)壁和 相對端壁的冷卻模壁、以及可移動(dòng)底部塊，所述可移動(dòng)底部塊適于裝配到排出端內(nèi)并且在 鑄造方向上在模的軸向上移動(dòng)。在模的入口端部分處提供至少一個(gè)冷卻分隔壁，以將入口 端部分分為至少兩個(gè)輸送腔。提供用于將內(nèi)層的金屬輸送到至少兩個(gè)輸送腔之一的管道以 及用于將至少一個(gè)外層的金屬輸送到至少一個(gè)另一輸送腔中的至少一個(gè)另一管道，以從而 在排出端開口處形成大致矩形錠，所述錠具有相對的側(cè)表面和相對的端表面并且包括內(nèi)層 和至少一個(gè)外層。提供一種用于控制金屬輸送通過管道的設(shè)備，以保持在不同輸送腔中的 金屬上表面處于不同的豎直高度，最下表面保持在達(dá)到高于至少一個(gè)冷卻分隔壁的下端多 達(dá)3 mm的位置、或者在低于該下端的位置處，其中在使用中該表面接觸來自于相鄰輸送腔 的半固體金屬。二次冷卻設(shè)備靠近排出端開口定位并且具有布置成與模的每個(gè)側(cè)壁和端壁 相鄰的部分。至少一個(gè)分隔壁在鑄造的方向上可移動(dòng)。用于控制輸送金屬的設(shè)備可被調(diào)節(jié)， 以將在至少一個(gè)輸送腔中的金屬上表面相對于至少一個(gè)分隔壁保持處于固定的相對位置。本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例提供一種鑄造由具有類似凝固范圍的金屬制成的復(fù) 合錠的方法。該方法包括以下步驟通過將具有類似凝固范圍的金屬傳送通過模而連續(xù)鑄 造大致矩形復(fù)合錠，所述錠具有至少兩個(gè)金屬層并且具有相對的側(cè)表面和相對的端表面， 所述模設(shè)置有冷卻模壁和至少一個(gè)冷卻分隔壁，從而使得金屬經(jīng)受一次冷卻以形成錠，并 接著在錠通過模的排出端開口露出之后通過向錠的側(cè)表面和端表面施加二次冷卻來進(jìn)一 步冷卻所述錠。二次冷卻初始施加到在距排出端開口有效距離處的錠的至少一個(gè)側(cè)表面 上，該有效距離不同于二次冷卻初始施加到端表面上的有效距離，以從而通過使得較晚鑄 造層的熔融金屬經(jīng)由與較早鑄造金屬最初接觸而將較早鑄造層的金屬加熱至在較早鑄造 金屬的凝固范圍內(nèi)的溫度來改進(jìn)金屬層之間的結(jié)合。在該方法中，二次冷卻優(yōu)選地通過將水流從模的側(cè)壁或端壁噴射到錠上來實(shí)現(xiàn)， 且至少一個(gè)模壁相對于至少一個(gè)另一個(gè)模壁移動(dòng)以產(chǎn)生在錠的表面上的二次冷卻的首次 應(yīng)用的有效距離的差異。本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例提供鑄造由具有類似凝固范圍的金屬制成的復(fù)合錠 的方法，包括以下步驟通過將具有類似凝固范圍的金屬傳送通過模而連續(xù)鑄造大致矩形 復(fù)合錠，所述錠具有至少兩個(gè)金屬層并且具有相對的側(cè)表面和相對的端表面，所述模設(shè)置 有冷卻模壁和至少一個(gè)冷卻分隔壁，從而使得金屬經(jīng)受一次冷卻以形成錠，并接著在錠通
6過模的排出端開口露出之后通過向錠的側(cè)表面和端表面施加二次冷卻來進(jìn)一步冷卻所述 錠；其中，所述至少一個(gè)冷卻分隔壁在鑄造方向上在所述模中可移動(dòng)并且定位成使得所述 金屬的所述層之間的結(jié)合最大化。該示例性實(shí)施例尤其可應(yīng)用于復(fù)合錠的相鄰層金屬具有類似或重疊的凝固范圍 的情形?！爸丿B”是指一種金屬的凝固范圍可部分延伸高于或低于另一金屬的凝固范圍，或 者一種金屬的凝固范圍可完全處于另一金屬的凝固范圍內(nèi)。當(dāng)然，事實(shí)上，這種重疊范圍可 相同，如在兩層金屬相同的情況中那樣。要注意，當(dāng)共鑄具有重疊的凝固范圍的合金時(shí)，可 觀測到關(guān)于層結(jié)合和/或鑄造可靠性的困難。任何量的凝固范圍的重疊可能產(chǎn)生這種困 難，但是當(dāng)范圍重疊達(dá)至少大約5 °C、更具體地達(dá)至少大約10 ！時(shí)這種困難開始尤其成 問題。應(yīng)當(dāng)理解的是，在本說明書中，當(dāng)術(shù)語“矩形”用于描述?；蝈V時(shí)其意味著包括術(shù) 語“正方形”。同樣，在鑄造矩形錠中，鑄造腔通常具有輕微球根狀的(bulbous)壁，至少在 長側(cè)壁上是如此，以允許在冷卻時(shí)金屬的不同收縮，并且術(shù)語“矩形”也旨在包括這種形狀。應(yīng)當(dāng)理解的是，描述復(fù)合錠的層的術(shù)語“外”和“內(nèi)，，在此十分寬泛地使用。例如， 在兩層錠中，就其本身而言可能沒有外層或內(nèi)層，但是外層是在制成最終產(chǎn)品時(shí)通常旨在 暴露于大氣、暴露于天氣、或暴露于人眼的那層。同樣，“外”層通常比“內(nèi)”層更薄，通常認(rèn) 為如此，且因而作為薄涂覆層或覆蓋層位于下面的“內(nèi)，，層或芯錠上，該“內(nèi)，，層或芯錠為錠 提供其重要特性。在旨在熱軋和/或冷軋以形成片材物品的錠的情形中，通常期望的是涂 覆錠的兩個(gè)主要(軋制)面部，在該情形中存在明顯可識(shí)別的“內(nèi)，，和“外”層。在這種情形 中，內(nèi)層通常稱為“芯”或“芯層”，外層稱為“覆+層”或“覆蓋層”。


在下文中參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在附圖中
圖1是在芯層的相對面部上鑄造兩個(gè)涂覆層的連續(xù)鑄造模的豎直截面，所述涂覆層首 先被鑄造；
圖2和圖3是根據(jù)圖1的裝置的放大局部截面，但是示出了在“基準(zhǔn)”位置(圖2)和在 升高位置(圖3)的模的一個(gè)側(cè)壁；
圖4是表示鑄造模的俯視平面的示意圖，示意了圖5中所示的視圖； 圖5是連續(xù)鑄造模的分裂豎直截面，示出了在模的面部和端部處模壁的不同相對高
度；
圖6A和圖6B是模的簡化截面草圖，示出了模的側(cè)壁的相對運(yùn)動(dòng)；以及 圖7和圖8是示出了各種鋁合金的凝固范圍的圖表。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明可采用例如在署名為Anderson等人的于2005年1月20日公布的美國專 利公布No. 2005/0011630 (所述文獻(xiàn)以引用的方式并入本文)中所描述的一般類型的鑄造 裝置，但是對其所本文所描述的進(jìn)行了修改。本發(fā)明還涉及到在Wagstaff的美國專利No. 6，260，602中所描述的技術(shù)(所述文獻(xiàn)也以引用的方式并入到本文)。眾所周知的是，不同于純金屬，金屬合金在處于具體熔融點(diǎn)或溫度時(shí)并不立即熔
7融(除非該合金碰巧具有低共熔成分)。相反地，當(dāng)合金的溫度升高時(shí)，金屬仍完全呈固態(tài)， 直到溫度達(dá)到合金的固相線溫度，且之后金屬進(jìn)入半固體狀態(tài)(固體和液體的混合物)直到 溫度達(dá)到合金的液相線溫度，在該溫度時(shí)金屬將完全變?yōu)橐簯B(tài)。固相線和液相線之間的溫 度范圍通常稱為合金的“凝固范圍”，合金在該溫度范圍中處于“糊狀”狀態(tài)。根據(jù)Anderson 等人的裝置使得可能通過連續(xù)固化來鑄造金屬，以在內(nèi)層(例如，芯層)上形成至少一個(gè)外 層(例如，覆蓋層)。具有較高液相線溫度的合金通常首先鑄造(即，其上表面定位在模內(nèi)的 較高豎直高度，使得其首先經(jīng)受冷卻)。如Anderson等人的申請所公開的那樣，為了在層之 間實(shí)現(xiàn)良好的結(jié)合，期望的是確保較晚鑄造金屬的表面(即，在模中具有較低位置的金屬表 面)保持在某位置，該位置稍微高于(且優(yōu)選地以不大于3 mm高于)用于抑制并冷卻較早鑄 造金屬的冷硬分隔壁的下端、或者替代性地稍微低于該分隔壁的下端，使得熔融金屬接觸 較早鑄造金屬的表面。當(dāng)以這種方式首先由熔融金屬接觸時(shí)，該較早鑄造金屬的外表面優(yōu) 選地是半固體的，或者使得其可由熔融金屬再加熱以變成半固體。理論上，較晚鑄造合金的 熔融金屬可混合(或許僅在微小程度上在非常薄的分界面區(qū)域中)當(dāng)較早鑄造合金處于半 固體狀態(tài)時(shí)較早鑄造合金的熔融金屬含量，以便獲得良好的分界面結(jié)合。甚至在不存在熔 融合金的共同混合(comingling)時(shí)，至少某些合金成分可在分界面上充分地移動(dòng)，該分界 面利于冶金結(jié)合。這在合金具有很大的不同凝固范圍或者具有至少顯著不同的液相線溫度 時(shí)效果良好，但是當(dāng)合金的凝固范圍相類似或者重疊、且尤其當(dāng)液相線溫度彼此十分接近 時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)一些困難。在不希望受任何具體理論約束的情況下，由于以下原因，可能出現(xiàn)問題。在首先鑄 造合金的情形中，層必須在其移動(dòng)到冷硬分隔壁下方之前在表面上形成自支撐半固體或全 固體外殼，盡管錠的中心在此時(shí)將通常仍是全液體的。當(dāng)溫度降至低于液相線時(shí)，在以其它 方式熔融的合金中固體金屬的體積分?jǐn)?shù)增加，直到其達(dá)到固相線為止(此時(shí)金屬是全固體 的)。自支撐表面的失效風(fēng)險(xiǎn)(例如，外殼的破裂允許熔融金屬從中心流出)隨著在該表面上 半固體區(qū)域中金屬的體積分?jǐn)?shù)增加而降低。如果兩層合金具有接近的液相線溫度，那么較 晚鑄造合金的熔融金屬可在較早鑄造合金的體積分?jǐn)?shù)相對微小的點(diǎn)處接觸較早鑄造合金 的表面。于是，來自于較晚鑄造合金的熱量可引起自支撐表面屈曲并且失效，這繼而需要終 止整個(gè)鑄造操作。因此，在接觸區(qū)域中的較早鑄造合金中具有足夠熔融金屬以實(shí)現(xiàn)良好冶 金結(jié)合與具有固體金屬的足夠體積分?jǐn)?shù)以避免自支撐表面失效之間存在微妙的平衡，與合 金不具有類似或重疊的凝固范圍時(shí)相比，在合金具有類似或重疊的凝固范圍時(shí)更難以實(shí)現(xiàn) 該平衡。在鑄造期間遇到的困難還可能與合金的熱傳導(dǎo)系數(shù)相關(guān)。同樣，不希望受任何具 體理論約束，目前認(rèn)為其原因可解釋如下。在直接冷硬鑄造過程中，冷卻水在錠從模露出時(shí) 接觸該錠的外表面。這產(chǎn)生了提前的冷卻效果，即，錠的外層比在未施用冷卻水的情況下較 快地冷卻(更接近模出口)。此外，由于金屬的熱傳導(dǎo)系數(shù)，冷卻水從模內(nèi)的金屬收回?zé)崃浚?即，施加比在與冷卻水初始接觸的點(diǎn)甚至更大的冷卻作用。提前冷卻作用的幅度隨著與錠 外表面相鄰的合金的熱傳導(dǎo)系數(shù)以及冷卻水的排熱率而變化。在合金具有重疊的凝固范圍 的情形中、尤其在覆蓋合金具有相對低的熱傳導(dǎo)系數(shù)時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)提前冷卻作用對于覆蓋 層與芯層之間的分界面的穩(wěn)定性具有深遠(yuǎn)影響。這可能是因?yàn)檫@種合金結(jié)合的分界面固有 地不穩(wěn)定，這是由在不同層的合金之間在初始接觸點(diǎn)處類似的溫度引起的(如上所述)，且這由在覆蓋合金具有低熱傳導(dǎo)系數(shù)時(shí)從該區(qū)域的低劣熱量去除性能而變得更差。通常，在 兩種金屬(當(dāng)處于固體形式時(shí))之間的熱傳導(dǎo)系數(shù)相差大于大約-10 W/(mK)(瓦/米-開 爾文)時(shí)，發(fā)現(xiàn)金屬難以鑄造。不可能對產(chǎn)生鑄造困難的凝固范圍的重疊程度或液相線溫度的差給出精確的數(shù) 值，因?yàn)檫@在一定程度上取決于所包括的合金組合、錠的物理尺寸、鑄造裝置的性質(zhì)和鑄造 速度等等。然而，容易認(rèn)識(shí)到合金組合何時(shí)遭受到這種困難因?yàn)槟菚r(shí)很可能存在失效鑄造 操作的數(shù)量增加或在得到的錠或軋制產(chǎn)品中分界面結(jié)合的強(qiáng)度降低。舉例來說，當(dāng)合金AA 1200作為覆蓋層首先鑄造到用作芯層的AA 2124上時(shí)，已知會(huì)出現(xiàn)鑄造困難。合金AA 1200 具有618 °C的固相線和658 °C的液相線，而合金AA 2124具有640 °C的液相線。因此，凝 固范圍重疊并且液相線溫度相差僅18 °C。類似地，當(dāng)合金AA 3003作為覆蓋層首先鑄造 到合金AA 6111上時(shí)，存在困難。合金AA 3003具有636 ！的固相線溫度和650 °C的液相 線溫度，而合金AA 611具有650 ！的液相線溫度。從而，液相線溫度的差僅為17 °C。在 首先鑄造芯層的情形中，當(dāng)合金AA 2124 (固相線620 ！和液相線658 °C)用作芯、且合 金AA 4043 (液相線629 °C )用作芯時(shí)，出現(xiàn)困難。這里，液相線溫度的差為28 °C，但是鑄 造中的困難依然出現(xiàn)。其它困難組合包括合金AA 6063/6061,6066/6061以及3104/5083。 順便提及，為了理解在命名和識(shí)別鋁及其合金中最通常使用的數(shù)字名稱系統(tǒng)(AA數(shù)字)， 參考 The Aluminum Association 出版的于 2001 年 1 月修訂的 “International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys”(其公開以引用的方式并入到本文中)。發(fā)明人令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)冷卻水在與芯/覆蓋層分界面相鄰的錠的面部上首次 應(yīng)用的點(diǎn)(二次冷卻)不同于在連續(xù)共鑄裝置中通常會(huì)采用的首次應(yīng)用的點(diǎn)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)或恢 復(fù)這種困難合金組合的鑄造屬性的所需平衡。在這種裝置中，通常圍繞鑄造錠在所有點(diǎn)以 相同高度(離模出口或模內(nèi)金屬池的上表面的距離)施用冷卻水。在優(yōu)選的示例性實(shí)施例 中，與在錠的端部或在錠的相對面部(如果不存在位于該表面下方的金屬分界面)進(jìn)行冷卻 相比，二次冷卻水在存在相鄰的下部金屬分界面的面部上的首次應(yīng)用點(diǎn)被提前(應(yīng)用成更 接近在模內(nèi)金屬池的上表面)。也就是說，與錠的端部面部以及未覆蓋面部(如果存在話)相 比，冷卻水更快地施加到(一個(gè)或多個(gè))覆蓋面部。與在常規(guī)冷卻裝置中的情形相比，在覆蓋 和芯金屬在模中匯合之前，覆蓋于是被更大程度地冷卻(由于提前冷卻作用)，從而使得分 界面具有更大的穩(wěn)定性。然而，二次冷卻的提前程度不應(yīng)當(dāng)如此大以致覆層的冷卻去除了 熔融金屬和半固體金屬在分界面處實(shí)現(xiàn)接觸的可能性，基于前述原因該接觸對于強(qiáng)分界面 結(jié)合是必要的。圖1示出了適用于連續(xù)共鑄的裝置10的示例。在該視圖中，該裝置看起來類似于 上述Anderson等人的公布的裝置，但是從在其它附圖中示出的其它視圖可顯見不同之處。 圖1示出了優(yōu)選用于本發(fā)明的示例性實(shí)施例的一種裝置，其中兩個(gè)外(覆蓋)層在內(nèi)芯層之 前被鑄造，但是芯層首先被鑄造的替代性裝置也是可能的。因而，在所示意的裝置中，外層11被首先鑄造在矩形內(nèi)層或芯層12的主側(cè)表面 (軋制面部)上。涂覆層11在鑄造過程期間首先被固化(至少部分地)，且接著芯層被鑄造與 外層的半固化表面接觸。通常而言(雖然不必要地)，用于兩個(gè)涂覆層11的金屬是相同的， 且該金屬不同于用于芯層12的金屬，但是所選金屬是通常情況下顯現(xiàn)低劣分界面結(jié)合性能的金屬，即，那些凝固范圍與優(yōu)選具有低熱傳導(dǎo)系數(shù)的外層金屬的凝固范圍相類似或相 同或者重疊的金屬。根據(jù)圖1的裝置包括矩形鑄造模組件13，其具有形成用于一次冷卻的水夾套15的 一部分的模壁14，冷卻水的一個(gè)或多個(gè)環(huán)繞流16從該模壁分配，用于通過孔或槽對露出錠 17的外表面進(jìn)行二次冷卻。在圖1中，模壁由總體的附圖標(biāo)記14表示，但在其它附圖中， 模壁被表示成用附圖標(biāo)記14A表示模的(通常更寬的)側(cè)壁，并且用附圖標(biāo)記14B表示模的 (通常更窄的)端壁。在這種裝置中的錠鑄件通常是矩形截面且通常具有達(dá)70英寸乘以35 英寸的尺寸，但是也可以更大或更小。得到的錠通常用于通過常規(guī)熱軋和冷軋工序在軋機(jī) 中軋制成覆蓋片材。如已經(jīng)提及的，重要的是在錠的內(nèi)層和外層之間獲得良好程度的結(jié)合， 使得在鑄造、軋制或使用產(chǎn)品期間不會(huì)出現(xiàn)層分離。當(dāng)然，避免由分界面的破裂或坍陷引起 的鑄造失效也是很重要的。模的入口端部分18由分隔壁19 (有時(shí)稱為“冷硬”或“冷硬壁”)分離成三個(gè)輸送 腔，每個(gè)腔用于三層錠結(jié)構(gòu)的一層。通常由具有良好熱傳導(dǎo)系數(shù)的銅制成的分隔壁19例如 通過冷硬水冷卻設(shè)備(未示出)接觸位于熔融金屬表面高度上方的分隔壁而被冷硬(即，被 冷卻)。因此，分隔壁冷卻并固化與其接觸的熔融金屬。類似地，同樣水冷的模壁14冷卻并 固化與其接觸的熔融金屬。由模壁和分隔壁兩者同時(shí)提供的組合冷卻稱為金屬的“一次” 冷卻，因?yàn)槠涫窃斐僧a(chǎn)生從模露出的初期固化錠的最主要原因的冷卻以及因?yàn)檫@是金屬在 其經(jīng)過模時(shí)首先遇到的冷卻。如箭頭A所示，兩個(gè)側(cè)腔從金屬貯存器23 (或者單個(gè)貯存器) 供應(yīng)有相同的金屬，且如箭頭B所示，中心腔從熔融金屬貯存器24供應(yīng)有不同的金屬。該 三個(gè)腔中的每個(gè)均經(jīng)由分離熔融金屬傳輸噴嘴20供應(yīng)熔融金屬達(dá)到期望高度(豎直高度)， 所述噴嘴每個(gè)均配備有可調(diào)節(jié)節(jié)流閥20A以在鑄造操作期間將熔融金屬的上表面保持在 預(yù)定高度。豎直可移動(dòng)的底部塊單元21最初關(guān)閉模的開口下端22，并且在鑄造期間在啟動(dòng) 時(shí)段之后降低(如箭頭C所示)，同時(shí)在初期復(fù)合錠17從模露出時(shí)對其進(jìn)行支撐。在用于鑄造這類裝置的常規(guī)裝置中，冷卻水流16均首先在錠的所有面部和端部 上的相同豎直高度處接觸錠。首先接觸的位置通常與用于鑄造單體(單層)錠的位置相同， 且旨在當(dāng)錠從模露出時(shí)穩(wěn)定錠的固體外殼，但是在模的底部與冷卻水的首先接觸點(diǎn)之間通 常存在空間或間隙。首先接觸的常規(guī)位置可被認(rèn)為是模的二次冷卻的“基準(zhǔn)高度”。模壁 14通常具有圍繞模的相同高度，且如所注意到的，水流16的開口定位成以短距離低于每個(gè) 模壁的底部并且在相同的豎直高度處彼此對齊。圖2是根據(jù)圖1的裝置的右手側(cè)的細(xì)節(jié)截面圖。該視圖示出了模的側(cè)壁14A (與 錠的主軋制面部中的一個(gè)相鄰的壁)與端壁14B豎直對齊，使得二次冷卻在錠的所有面部 和端部上以相同豎直高度開始。當(dāng)熔融金屬被輸送到形成于分隔壁19與側(cè)壁14A之間的 側(cè)隔間中時(shí)，其形成具有熔融金屬池或貯槽28的層，該熔融金屬池或貯槽冷卻下部和外側(cè) 周圍以形成半固體(糊狀)區(qū)域30并且最終形成固體區(qū)域32。該糊狀區(qū)域由表面29和表 面31約束，在表面29處，金屬溫度處于液相線，在表面31處，金屬溫度處于固相線。金屬 的上部高度41高于在模的中心隔間中存在的芯金屬的上部高度39，事實(shí)上，高度39低于 分隔壁19的下端，如圖所示。芯金屬自身形成熔融貯槽35、半固體區(qū)域36以及固體區(qū)域 37。芯12的熔融金屬35和半固體區(qū)域36在區(qū)域D上接觸外層11的表面33，如雙頭箭頭 所示。為了層之間的正確結(jié)合，表面33應(yīng)當(dāng)充分地自支撐以避免在金屬層之間的分界面27的坍陷，該坍陷(如果出現(xiàn)的話)會(huì)允許來自于隔間的熔融金屬不受限制的相互混合并且導(dǎo) 致鑄造操作失效。然而，各自金屬的溫度應(yīng)當(dāng)使得芯的熔融金屬接觸外層的半固體金屬，這 可能是因?yàn)樾镜娜廴诮饘賹⑼鈱拥慕饘偌訜嶂猎谄涔滔嗑€與液相線溫度之間的溫度。在圖 2的裝置中，熔融貯槽28和35以及半固體區(qū)域30和36彼此相當(dāng)接近(大概分開4_8 mm), 并且在金屬的凝固范圍重疊且由于外層11的低熱傳導(dǎo)系數(shù)而不能通過外層迅速收回?zé)崃?時(shí)，存在分界面破裂的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然，來自于外層的熱量部分地通過在模壁14A自身后面的一 次冷卻水、以及分隔壁19給予的冷卻、以及部分地通過來自于冷卻水流16的二次冷卻而從 外層被吸取。雖然該流接觸區(qū)域D下方的錠，但是該區(qū)域的溫度以及貯槽28的形狀和深度 仍然不受冷卻水影響，這是因?yàn)闊崃客ㄟ^外層11向下地被吸取。圖3示出了一種變型，其中模壁14A已經(jīng)相對于端壁14B升高了距離E。這具有 升高二次冷卻流16的作用，使得與圖2的裝置的情形相比，該流更快地施加到錠(更接近上 金屬表面41)。因此，該冷卻源更接近貯槽28并且提供對于錠的該部分更大的冷卻。結(jié)果 是，貯槽28比在圖2中的情形更淺，如圖所示。這意味著，在圖3的裝置中，芯的熔融金屬 35和外層的熔融金屬28之間的距離更大，因而分界面27坍陷的風(fēng)險(xiǎn)要小得多。然而，在 區(qū)域D中表面33處外層的固體金屬32的溫度仍足夠高，使得芯的熔融金屬35可再加熱表 面33以產(chǎn)生半固體金屬的小區(qū)域，如區(qū)域43所示(例如，可以是僅50 - 200微米深)。因 此，可實(shí)現(xiàn)期望的良好分界面結(jié)合。如果壁14A升高得更多，那么存在這樣的風(fēng)險(xiǎn)通過冷 卻水流16的作用，金屬32將在表面33如此多地被冷卻，以致將不會(huì)形成半固體金屬的區(qū) 域43，并且也將不會(huì)實(shí)現(xiàn)期望的強(qiáng)分界面結(jié)合。壁以此方式的運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生在一次冷卻的 作用方面的明顯不同，因而影響主要在于水流16所產(chǎn)生的二次冷卻作用。在任何具體情形 中，壁14A應(yīng)當(dāng)升高的距離E取決于若干因素，尤其是芯和外層的金屬的特性。對于合金的 任何組合，通過試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)確定最優(yōu)距離。通常，對于許多合金組合，所發(fā)現(xiàn)的是，距離E在 0. 25至1. 0英寸的范圍內(nèi)，且通常在0. 25至0. 50英寸的范圍內(nèi)。對于在兩側(cè)上均具有外覆蓋層11的錠來說，如圖1所示，在錠兩個(gè)面部上的模壁 將被升高以實(shí)現(xiàn)在錠的兩側(cè)上的期望結(jié)合。端壁會(huì)保持在其初始位置。如果兩個(gè)外層的金 屬是相同的，則壁在模的兩側(cè)上將被升高的距離相同。如果兩個(gè)外層的金屬不同，側(cè)面被升 高的距離可能有一些不同，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)效果。對于僅在一側(cè)上具有覆蓋層的錠，僅在該側(cè)上 的模壁將被升高，并且在相對側(cè)上的模壁將保持未移動(dòng)，從而將冷卻水流16以與施加到錠 端部的冷卻水相同的高度分配。作為升高側(cè)壁14A的替代方式，端壁14B可被降低以實(shí)現(xiàn)相同的效果(相對于端壁 14B的二次冷卻，與側(cè)壁14A相鄰的二次冷卻被升高)。在這種情形中，分隔壁19將保持在 相同的位置且因而將不會(huì)固定到模的端壁上。作為又一替代方式，可將分隔壁19在模內(nèi)降 低(連同芯金屬的表面39以及覆蓋金屬的(一個(gè)或多個(gè))表面41)同時(shí)將所有側(cè)壁和端壁 保持在“基準(zhǔn)”高度。芯和覆層的表面保持與常規(guī)模制操作中相同的相對高度，但是模制操 作在模中的下部發(fā)生，從而二次冷卻比其它情形中在更高(更接近熔融金屬表面)的位置出 現(xiàn)。這同樣具有與相對于區(qū)域D升高二次冷卻流的首次應(yīng)用的位置的相同效果。在這種情 形中，二次冷卻可圍繞模在相同高度處施加。如果僅在錠的一側(cè)存在覆層，那么分隔壁19 可降低到該側(cè)上，且在另一側(cè)上的側(cè)壁14A可降低以補(bǔ)償在該側(cè)上芯金屬的降低高度。應(yīng)當(dāng)記住的是，在圖2和圖3中示出的情形僅是層之間的結(jié)合如何通過調(diào)節(jié)圍繞錠的二次冷卻的首次應(yīng)用的位置來實(shí)現(xiàn)的一個(gè)示例。取決于各種因素，可出現(xiàn)其它情形。例 如，可存在二次冷卻在錠的涂覆面部上的首次應(yīng)用的點(diǎn)相對于該端面部向下移動(dòng)的情形， 而不是如圖2和圖3所示的向上移動(dòng)。例如，如果涂覆層的貯槽在首次應(yīng)用的常規(guī)位置處 太淺，那么可能期望的是將二次冷卻向下移動(dòng)以降低貯槽，從而確保表面33的合適溫度以 允許形成區(qū)域43。作為又一替代方式，模10可設(shè)計(jì)成具有圍繞模的固定的但是不同的二次冷卻高 度。這可適合于設(shè)計(jì)用于鑄造具體合金組合的模，并且該模不太可能用于其它合金組合。因 此，基于鑄造這種組合的現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)，圍繞模的冷卻高度的變型可被構(gòu)建到設(shè)計(jì)中去。例如， 與用于模端壁的角度相比，流16可布置成在一個(gè)或兩個(gè)相對側(cè)上的不同角度。圖4和圖5示出了二次冷卻的位置如何能夠變化。圖5是連續(xù)鑄造模的分裂視 圖，且參照圖4能夠最佳地被理解，圖4是類似于圖1的矩形模的平面圖，示出了端壁14B、 側(cè)壁14A以及分隔壁19。圖4的兩組截面箭頭分別表示在圖5的左手側(cè)上示出的視圖以及 在圖5的右手側(cè)上示出的視圖。因此，分裂視圖的左手側(cè)示出了在模的側(cè)面部14A處的一 次冷卻和二次冷卻(兩個(gè)側(cè)面部是相同的)，右側(cè)示出了在模的端面部14B處的一次冷卻和 二次冷卻(兩個(gè)端面部是相同的)。圖5示出了首先鑄造涂覆層11的模。在圖5的情形中，錠的側(cè)面上的模壁14A升高成高于錠的端部處的模壁14B。錠端 部處的模壁14B定位成使得二次冷卻處于“基準(zhǔn)高度”。二次冷卻裝置(水流16)定位在沿著 錠側(cè)面相對于錠端部的不同高度，且這導(dǎo)致所期望地在錠的相應(yīng)層中調(diào)節(jié)固化區(qū)域(液體 至半固體，以及半固體至固體)的位置，從而提供局部半固體熔合以及層之間的良好結(jié)合。在圖2、圖3、圖4和圖5所示意的實(shí)施例中，模具有可相對于模的端壁移動(dòng)的側(cè) 壁，該端壁可固定到位。如已經(jīng)注意的那樣，不是升高側(cè)壁，通過降低端壁同時(shí)保持側(cè)壁固 定可實(shí)現(xiàn)等同的效果。這在圖6A和圖6B中示出。在圖6A的情形中，端壁14B具有與側(cè)壁 14A相同的高度，但是在圖6A中，端壁14B已經(jīng)相對于端壁14A降低。在該實(shí)施例中，在模 的兩端處的端壁14B可移動(dòng)相同的距離，且這在模配置成在錠的兩側(cè)上均提供外覆蓋層時(shí) 最優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)。模的端壁14B可懸置在側(cè)壁14A之間，例如以允許鑄造錠的尺寸變化(通過 將端壁在側(cè)壁之間滑進(jìn)或滑出)。側(cè)壁和端壁的相對高度可通過升高端壁14B (例如，通過 所示出的絞盤50和纜索51)來調(diào)節(jié)。在所有這些實(shí)施例中，在不允許熔融金屬在壁彼此接觸的點(diǎn)處從模泄漏的情況 下，可移動(dòng)的壁必須在高度上可調(diào)節(jié)。為此目的，在模的壁之間可提供合適的密封(未示 出)。通常而言，一個(gè)壁或一對壁(例如，端壁)可固定到位，而另一對(例如，側(cè)壁)可向下和 /或向上移動(dòng)。替代性地，模的所有四個(gè)壁可獨(dú)立地豎直可調(diào)節(jié)?？商峁┤魏魏线m裝置用于 支撐壁并且豎直移動(dòng)壁，例如液壓缸或氣壓氣缸和活塞裝置、或者包括可旋轉(zhuǎn)豎直桿的支 撐件，所述豎直桿設(shè)置有螺紋，可通過位于模壁的外表面上的帶螺紋孔眼。圖5和圖6A示 出了另一這種代表性裝置，即，可旋轉(zhuǎn)的絞盤50和纜索51。在又一替代性實(shí)施例中，冷卻水的首次應(yīng)用的位置可通過除了將模的側(cè)壁或端壁 升高或降低以外的手段進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，在一些模中，模的每側(cè)都設(shè)置有雙排孔，用于產(chǎn)生 冷卻水的射流(例如，如Wagstaff的美國專利5，685，359中所公開的，所述文獻(xiàn)以引用的方 式并入到本文中)。一組孔產(chǎn)生在角度上不同于另一組孔的射流，使得射流以不同高度接觸 錠。所施加的兩組射流一起產(chǎn)生平均冷卻高度，但是這可通過堵塞形成下部組的水射流的孔而進(jìn)行變化(向上移動(dòng))。當(dāng)然，二次冷卻裝置在錠不同側(cè)面上的相對運(yùn)動(dòng)對于本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例 是十分重要的。因此，在一些實(shí)施例中，模壁可相對于彼此不可移動(dòng)，并且二次冷卻裝置可 獨(dú)立于模壁(例如，由管件輸送的冷卻水射流定位成低于冷卻壁，并且裝置可被提供用于獨(dú) 立地升高和/或降低與模的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面相鄰的二次冷卻裝置的部分)。然而，由于常見 的是，在供應(yīng)來自于孔或槽的二次冷卻流的這種鑄造設(shè)備中通常優(yōu)選的是移動(dòng)模壁，其中 該孔或槽形成在用于一次冷卻的水夾套中，。在其它可替代的示例性實(shí)施例中，不是將模壁或冷卻裝置移動(dòng)以使得圍繞模的二 次冷卻的首次應(yīng)用的豎直位置變化，而是圍繞模可改變冷卻液體的噴射角度。如果冷卻流 在接觸錠表面之前在鑄造的方向上噴射成更接近露出錠，其首次接觸的點(diǎn)將更接近模的排 出端出口。類似地，如果冷卻流可從模的底部端部噴射得更遠(yuǎn)，那么可有效地降低首次應(yīng)用 的點(diǎn)?？赡芷谕氖?，使得圍繞模的噴射角度可變化，使得在錠的具體側(cè)面或端部上的首次 接觸高度可變化，并且最優(yōu)位置用于任何具體金屬組合。圖7和圖8是示出了各種鋁合金的凝固范圍的圖表。上面提到過，適合用于示例 性實(shí)施例中的合金組合的示例可包括鋁合金3104/5083、6063/6061和6066/6061 (其中，首 先給出覆層)。圖7示出了各種合金但是包括第一組合的合金3104和5083 (以箭頭標(biāo)記)。 將看到的是，這些合金的凝固范圍重疊了 15 °C。圖8示出了合金6066、6061和6063的凝 固范圍。組合6063/6061重疊了 23 °C，而組合6066/6061重疊了 46 °C。
權(quán)利要求
1.一種用于鑄造復(fù)合金屬錠的裝置，包括端部開口的大致矩形的模腔，所述模腔具有入口端部分、排出端開口、圍繞所述模腔以 形成所述模的相對側(cè)壁和相對端壁的冷卻模壁、以及可移動(dòng)底部塊，所述可移動(dòng)底部塊適 于裝配到所述排出端內(nèi)并且在鑄造方向上在所述模的軸線上移動(dòng)；至少一個(gè)冷卻分隔壁，所述冷卻分隔壁在所述模的入口端部分處以將所述入口端部分 分為至少兩個(gè)輸送腔；用于將內(nèi)層的金屬輸送到所述至少兩個(gè)輸送腔之一的管道以及用于將至少一個(gè)外層 的金屬輸送到至少一個(gè)另一個(gè)所述輸送腔的至少一個(gè)管道，以從而在所述排出端開口處形 成大致矩形錠，所述錠具有相對的側(cè)表面和相對的端表面并且包括內(nèi)層和至少一個(gè)外層；設(shè)備，所述設(shè)備用于控制金屬輸送通過所述管道，以保持在不同輸送腔中的金屬的上 表面處于不同的豎直高度；和二次冷卻設(shè)備，其與所述排出端開口相鄰并且具有與所述模的每個(gè)所述側(cè)壁和端壁相 鄰定位的部分；其中，所述冷卻設(shè)備與所述端壁相鄰的部分布置成相對于所述二次冷卻設(shè)備與所述側(cè) 壁的至少一個(gè)相鄰的所述部分在鑄造的方向上沿著所述錠在不同位置開始所述二次冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，用于控制輸送金屬的所述設(shè)備可操作以將最下 表面定位成高于所述至少一個(gè)冷卻分隔壁的下端多達(dá)3 mm，或者將所述最下表面定位成低 于所述下端使得在使用中所述表面接觸來自于相鄰輸送腔的半固體金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述二次冷卻設(shè)備與所述端壁相鄰的部分 配置成相對于所述二次冷卻設(shè)備與所述兩個(gè)側(cè)壁相鄰的所述部分沿著所述錠在不同位置 開始二次冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述二次冷卻設(shè)備的部分由所述模 的側(cè)壁和端壁的每個(gè)支撐，并且所述側(cè)壁的至少一個(gè)相對于所述模的其它壁在鑄造的方向 上能夠移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述二次冷卻設(shè)備的部分由所述模 的側(cè)壁和端壁的每個(gè)支撐，并且所述相對的端壁相對于所述模的至少一個(gè)側(cè)壁在鑄造的方 向上能夠移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述冷卻模壁由包含冷卻液體的夾 套圍繞，并且所述二次冷卻設(shè)備包括孔口，所述孔口在所述夾套中且與所述模的排出端開 口相鄰，用于將所述冷卻液體的流噴射到所述錠的表面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述二次冷卻設(shè)備的所述部分的所 述至少一個(gè)在鑄造的方向上能夠移動(dòng)0. 25至1. 0英寸范圍內(nèi)的量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，用于控制輸送金屬的所述設(shè)備連接 到包含熔融金屬的貯存器，所述熔融金屬具有重疊的凝固范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，用于控制輸送金屬的所述設(shè)備連接 到包含熔融金屬的貯存器，所述熔融金屬在固態(tài)時(shí)其熱傳導(dǎo)系數(shù)相差超過-10 W/(mK)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述二次冷卻設(shè)備配置成使得所 述錠的端表面的二次冷卻在所述模的基準(zhǔn)位置開始，并且所述至少側(cè)表面的二次冷卻在所 述基準(zhǔn)位置以外的位置開始。
11.一種用于鑄造復(fù)合金屬錠的裝置，包括端部開口的大致矩形的模腔，所述模腔具有入口端部分、排出端開口、圍繞所述模腔以 形成所述模的相對側(cè)壁和相對端壁的冷卻模壁、以及可移動(dòng)底部塊，所述可移動(dòng)底部塊適 于裝配到所述排出端內(nèi)并且在鑄造方向上在所述模的軸線上移動(dòng)；至少一個(gè)冷卻分隔壁，所述冷卻分隔壁在所述模的入口端部分處以將所述入口端部分 分為至少兩個(gè)輸送腔；用于將內(nèi)層的金屬輸送到至少兩個(gè)輸送腔之一的管道以及用于將至少一個(gè)外層的金 屬輸送到至少一個(gè)另一個(gè)所述輸送腔的至少一個(gè)管道，以從而在所述排出端開口處形成大 致矩形錠，所述錠具有相對的側(cè)表面和相對的端表面并且包括內(nèi)層和至少一個(gè)外層；設(shè)備，所述設(shè)備用于控制金屬輸送通過所述管道，以保持在不同輸送腔中的金屬的上 表面處于不同的豎直高度，最下表面保持在高于所述至少一個(gè)冷卻分隔壁的下端多達(dá)3 mm 的位置，或者在低于所述下端的位置，其中在使用中所述表面接觸來自于與輸送腔相鄰的 半固體金屬；和二次冷卻設(shè)備，其與所述排出端開口相鄰并且具有定位成與所述模的每個(gè)所述側(cè)壁和 端壁相鄰的部分；其中，所述至少一個(gè)分隔壁在所述鑄造的方向上可移動(dòng)，用于控制輸送金屬的所述設(shè) 備可調(diào)節(jié)以便將在至少一個(gè)所述輸送腔中的金屬的上表面相對于所述至少一個(gè)分隔壁保 持在固定的相對位置。
12.—種鑄造由具有類似凝固范圍的金屬制成的復(fù)合錠的方法，包括以下步驟通過將具有類似凝固范圍的金屬傳送通過模而連續(xù)鑄造大致矩形復(fù)合錠，所述錠具有 至少兩個(gè)金屬層并且具有相對的側(cè)表面和相對的端表面，所述模設(shè)置有冷卻模壁和至少一 個(gè)冷卻分隔壁，從而使得金屬經(jīng)受一次冷卻以形成所述錠，并接著在錠通過所述模的排出 端開口露出之后通過向所述錠的側(cè)表面和端表面施加二次冷卻來進(jìn)一步冷卻所述錠；其中，所述二次冷卻沿著所述錠在不同于(一個(gè)或多個(gè))位置的位置處施加到所述錠的 側(cè)表面或端表面中的至少一個(gè)上，在所述(一個(gè)或多個(gè))位置處，冷卻水被施加到至少一個(gè) 另一個(gè)所述表面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，金屬被供應(yīng)以形成具有內(nèi)層和兩個(gè)外層的 錠，且其中，所述兩個(gè)外層的表面的二次冷卻在鑄造的方向上在不同于所述錠的端部的二 次冷卻開始的位置的位置開始。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，所述側(cè)表面的二次冷卻在鑄造的方向上 變化，以使得所述層之間的結(jié)合最大化。
15.根據(jù)權(quán)利要求12、13或14所述的方法，其中，所述至少一個(gè)側(cè)表面的二次冷卻的 有效距離不同于端表面的二次冷卻開始的有效距離，相差從0. 25至1. 0英寸范圍內(nèi)的量。
16.根據(jù)權(quán)利要求12-15中任一項(xiàng)所述的方法，其中，端表面的二次冷卻在所述模的 基準(zhǔn)位置處開始，并且所述至少一個(gè)側(cè)表面的二次冷卻在不同于所述基準(zhǔn)位置的位置處開 始。
17.根據(jù)權(quán)利要求12-16中任一項(xiàng)所述的方法，其中，二次冷卻通過將水流從所述模 壁噴射到所述錠上來實(shí)施，所述模的至少一個(gè)壁相對于至少一個(gè)另一個(gè)壁移動(dòng)以產(chǎn)生在所 述錠的表面上的二次冷卻的首次應(yīng)用的有效距離的差異。
18.根據(jù)權(quán)利要求12-17中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述金屬被選擇成在固態(tài)時(shí)熱 傳導(dǎo)系數(shù)相差大于-10 W/(mK)。
19.根據(jù)權(quán)利要求12-18中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述金屬被選擇成具有重疊的 凝固范圍。
20.一種鑄造由具有類似凝固范圍的金屬制成的復(fù)合錠的方法，包括以下步驟通過將具有類似凝固范圍的金屬傳送通過模而連續(xù)鑄造大致矩形復(fù)合錠，所述錠具有 至少兩個(gè)金屬層并且具有相對的側(cè)表面和相對的端表面，所述模設(shè)置有冷卻模壁和至少一 個(gè)冷卻分隔壁，從而使得金屬經(jīng)受一次冷卻以形成所述錠，并接著在所述錠通過模的排出 端開口露出之后通過向所述錠的側(cè)表面和端表面施加二次冷卻來進(jìn)一步冷卻所述錠；其中，所述至少一個(gè)冷卻分隔壁在鑄造方向上在所述模中能夠移動(dòng)并且定位成使得所 述金屬的所述層之間的鑄造可靠性和結(jié)合最大化。
全文摘要
公開了一種用于連續(xù)直接冷硬鑄造由具有類似凝固范圍的金屬制成的復(fù)合錠的方法和裝置。層之間的低劣結(jié)合以及鑄造的低可靠性通過調(diào)節(jié)與二次冷卻的首次應(yīng)用的常規(guī)位置相比的二次冷卻(通過將水流應(yīng)用到露出錠來產(chǎn)生)相對于熔融金屬池的上表面的位置來解決。這能夠通過移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)模壁(當(dāng)二次冷卻源自這種壁的底部時(shí))、或者調(diào)節(jié)熔融金屬池在模內(nèi)的高度并且移動(dòng)在池之間的冷卻分隔壁來實(shí)現(xiàn)。因此，可優(yōu)化金屬在金屬分界面處匯合的位置處各種金屬的相對溫度和狀況。
文檔編號B22D7/02GK102112254SQ200980129720
公開日2011年6月29日 申請日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者W. 里弗斯 E., 布爾曼 J., B. 沃斯塔夫 R., J. 芬頓 W. 申請人:諾維爾里斯公司