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&&&一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防装置及方法
一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防装置及方法
本发明一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防装置及方法，其特殊之处是：一种呈矩形框状的防纵裂拉紧框，其长度及宽度分别与所述之引晶头的长度及宽度相同或略小于，其壁厚及高度可分别为30-60mm，其内孔壁边缘及内孔壁四角可呈半径为10-20mm圆弧形，可采用低碳钢或铜合金制作；在井式连续铸造装置中开始铝合金扁锭连续铸造之前，预先在结晶器的引晶头上面放置一个防止扁锭纵向开裂的所述之防纵裂拉紧框；防纵裂拉紧框将在铝合金扁锭连续铸造开始后在下端凝固过程中与其结合一体并成为其外缘框。本发明可控制大型铝合金扁锭连续铸造过程中产生的侧端收缩翘曲量，防止扁锭纵向开裂；制作简单，成本低。
摘要： 本发明一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防装置及方法，其特殊之处是：一种呈矩形框状的防纵裂拉紧框，其长度及宽度分别与所述之引晶头的长度及宽度相同或略小于，其壁厚及高度可分别为30-60mm，其内孔壁边缘及内孔壁四角可呈半径为10-20mm圆弧形，可采用低碳钢或铜合金制作；在井式连续铸造装置中开始铝合金扁锭连续铸造之前，预先在结晶器的引晶头上面放置一个防止...&&
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铝合金铸造复合工艺及理论研究
【摘要】：本课题根据我国复合铝材发展的需要,开发复合铝材制备的新技术-铸造复合。主要研究铸造设备和工艺对复合锭坯的冶金质量和铸造过程稳定性的影响,旨在获得界面清晰平直,无气孔和夹杂,界面结合强度较高且为冶金结合的复合锭坯。
本文采用实验研究和数值模拟相结合的方法,研究了420mm×160mm铝合金两层锭坯和500mm×420mm45铝合金三层锭坯铸造复合过程中的温度场、流场以及热量传输,讨论了分流方式、铸造温度、铸造速度、冷却板接触高度及冷却强度对铸造复合过程中温度场和流场的影响,观察和测定了复合锭坯的宏观形貌、微观组织、界面附近的温度分布及界面区域的合金元素分布,并测定界面抗拉强度,最后获得了铸造高质量铝合金复合锭坯的设备和工艺参数。
本文首先建立了一个描述铸造复合的数学模型,模拟结果与实验结果相比较表明,该数学模型能够比较准确的模拟铸造复合过程的温度场、流场,可以用来研究工艺参数对铸造复合过程的影响。
通过数值模拟,详细考察了一点分流、方形分流、两点分流、圆形分流和同水平分流五种分流方式对铸造复合过程流场及温度场的影响,结果发现：当中间层3004合金熔体采用方形分流,两侧4045合金熔体采用同水平分流时,熔体的流动平缓,温度分布较均匀,确定了稳定铸造的分流方式。
数值模拟和测温结果表明,芯材合金在冷却板的作用下形成的支撑层是实现铸造复合的核心环节。本文突破了Novelis提出的半固态支撑层的技术思想,提出控制支撑层为固态,可以有效地防止铝合金液的冲击,防止两种熔体混合,确保了铸造过程的稳定。
针对传统铸造复合采用铝套结晶器时,由于冷却板与结晶器壁形成的三角区是三向冷却,使该区域的熔体温度低导致的结合强度低的问题,通过热顶的引入消除了角部三向冷却区带来的不利影响,在界面附近获得了一层温度分布较为均匀的固态支撑层,确保了界面各处的结合强度相对均匀。并且据此设计了适合铸造复合的热顶石墨环结晶器和热顶油润滑结晶器。
确定了界面结合强度与固态支撑层的温度关系,4045合金液与固态支撑层接触时,支撑层温度在590℃以上时,界面抗拉强度较高,且均高于88MPa；支撑层温度低于590℃时,界面结合强度大幅度下降。由此建立了固态支撑层温度的控制准则。
通过研究铸造温度、铸造速度、冷却板接触高度及冷却强度四种工艺参数对铸造复合过程的影响,确定出45铝合金三层锭坯铸造复合过程的最佳工艺参数：3004合金和4045合金的铸造温度均为1000K,铸造速度为45mm/min,3004合金与冷却板的接触高度为40mm,冷却板的冷却强度为1500Wm-2K-1。
采用本研究开发的设备和工艺获得的复合锭坯界面清晰平直,无气孔和夹杂,界面两侧Si、Mm、Mg三种合金元素均存在一定程度的扩散,说明两种合金的结合是一种冶金结合,界面结合强度为88～107MPa。
确定45复合锭坯的加热温度为560℃,保温时间为12小时,复合锭坯具有较好的均匀化效果,低熔点组元不过烧,高熔点合金的非平衡凝固相已充分溶解。
最后,本文研究了复合锭坯的热轧和冷轧工艺及板材退火工艺,确定了轧制压下量的控制原则及退火工艺,获得了具有良好性能的铝合金钎焊复合箔。
上述研究成果为我国复合铝材的发展提供了高效、经济的新技术。
【学位授予单位】：东北大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2012【分类号】：TG292
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