專利名稱：通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的連續(xù)鑄造生產(chǎn)線及其鑄造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泡沫鋁或泡沫鋁合金的鑄造生產(chǎn)線，特別是涉及一種通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的連續(xù)鑄造生產(chǎn)線，本發(fā)明還涉及該通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的連續(xù)鑄造工藝。
背景技術(shù)：
鋁泡沫是一類內(nèi)部存在大量氣泡且氣泡分布在連續(xù)金屬相中形成孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，它將連續(xù)相鋁的金屬特點(diǎn)和分散相氣孔的孔隙特性有機(jī)地結(jié)合在一體，使得其具有了密度輕、能量吸收性能良好、獨(dú)特的聲學(xué)與熱學(xué)性能以及優(yōu)異電磁屏蔽等特點(diǎn)，也使得其在建筑、軌道交通、機(jī)械制造與航空航天等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。自1948年 Soknics. B等在熔融金屬中加入汞、并獲得帶有孔洞的金屬材料開始，人們開發(fā)出了多種多孔金屬的制備方法，這些制備方法主要包括熔體發(fā)泡法、粉末冶金法和滲流鑄造法等。粉末冶金法由于生產(chǎn)成本高，不適合于生產(chǎn)一般工業(yè)領(lǐng)域用的泡沫鋁材。熔體發(fā)泡法主要用來生產(chǎn)閉孔泡沫鋁，目前也已有大量的文獻(xiàn)報(bào)道，如US. pat. 3743353與 CN1320710A均敘述了用金屬氫化物作發(fā)泡劑制備閉孔泡沫鋁的間斷操作工藝，但間隙式操作成本較高；為了解決間隙式閉孔泡沫鋁生產(chǎn)成本高的缺陷，美國專利US. pat6984356B 2 描述了一種泡沫鋁的連續(xù)制備方法。滲流鑄造法是目前制備通孔泡沫鋁的主要方法，該法由于操作簡單以及可制備出孔結(jié)構(gòu)可控的多孔金屬產(chǎn)品而得到廣泛研究，但現(xiàn)行滲流鑄造法存在以下不足(1)難于精確控制生產(chǎn)，容易產(chǎn)生如滲流不足、滲流過度等缺陷，造成大量的金屬原料浪費(fèi)；(2)操作難度大。如真空滲流時(shí)，抽真空的時(shí)間一般為幾秒到十幾秒， 很難準(zhǔn)確的控制；在將金屬液倒入模具中時(shí)，填料粒子受到?jīng)_擊，容易形成凹陷，影響產(chǎn)品的形貌；滲流結(jié)束的時(shí)間不好確定。(3)通常為間歇式生產(chǎn)，目前所公開的文獻(xiàn)還沒有查詢到通孔泡沫鋁的連續(xù)生產(chǎn)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種能連續(xù)生產(chǎn)通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金且成本低、工藝操作簡單、易控的通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的鑄造生產(chǎn)線。本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供一種使用該通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的鑄造生產(chǎn)線的鑄造工藝。為了解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明提供的通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的鑄造生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線由熔煉系統(tǒng)、熔體供應(yīng)系統(tǒng)、鑄造裝置、同步鋸床以及鑄件支架組成，所述的熔煉系統(tǒng)包括熔煉爐，所述的熔體供應(yīng)系統(tǒng)包括帶保溫爐、爐蓋、坩堝與溜槽構(gòu)成，所述的坩堝置于所述的保溫爐內(nèi)且蓋有所述的爐蓋，所述的爐蓋上有用來加入造孔粒子的加料口和經(jīng)所述的溜槽的熔體流入所述的坩堝的熔體入口，所述的熔煉爐能與所述的溜槽對接； 所述的鑄造裝置包含結(jié)晶器、不少于一對的牽引軋輥與水冷管，所述的結(jié)晶器由石墨結(jié)晶筒及設(shè)在所述的石墨結(jié)晶筒外圍的水冷套組合而成，所述的石墨結(jié)晶筒的進(jìn)口端與所述的坩堝連通對接，所述的水冷管和所述的牽引軋輥對接設(shè)置在所述的石墨結(jié)晶筒的出口端后，所述的同步鋸床對接設(shè)在所述的牽引軋輥的后方，所述的鑄件支架對接設(shè)在所述的同步鋸床的后方。所述的熔煉系統(tǒng)還包括液壓頂桿，所述的液壓頂桿安裝在所述的熔煉爐上用于頂起所述的熔煉爐使其中的熔體能進(jìn)入熔體供應(yīng)系統(tǒng)。平臺設(shè)有第一支撐柱與第二支撐柱，所述的熔煉系統(tǒng)和所述的熔體供應(yīng)系統(tǒng)安裝在所述的平臺上。所述的同步鋸床由可以同時(shí)上下移動(dòng)的第一導(dǎo)軌與第二導(dǎo)軌及安裝在所述的第一導(dǎo)軌與第二導(dǎo)軌之間的用來切割鑄件的鋸片組成，所述的第一導(dǎo)軌與所述的第二導(dǎo)軌分別安裝在用來支撐平臺的第一支撐柱與第二支撐柱上。所述的鑄件支架由支撐框及設(shè)在所述的支撐框內(nèi)的緩沖彈簧構(gòu)成，所述的鑄件支架放置于傳動(dòng)履帶上。所述的傳動(dòng)履帶下部裝有用來收集從所述的水冷管出來冷卻水的水箱。所述的保溫爐為帶感應(yīng)線圈的感應(yīng)保溫爐。為了解決上述第二個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明提供的使用通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的鑄造生產(chǎn)線的鋳造エ藝，步驟如下 第I步，制備出造孔粒子并對其進(jìn)行預(yù)熱。第2步，將鋁或鋁合金錠投到熔煉爐進(jìn)行熔煉，在溜槽中倒入木炭并引燃利用木炭的熱量對溜槽進(jìn)行預(yù)熱。第3步，將鋁制引錠桿通過牽引軋輥裝入石墨結(jié)晶筒中，引錠桿的頂部與水冷套的上部齊平；然后在坩堝中加入ー些小塊鋁錠，并同時(shí)啟動(dòng)水冷套中的冷卻水與保溫爐電源對坩堝進(jìn)行預(yù)熱、并使小塊鋁錠熔化。第4歩，升起液壓頂桿，使熔煉爐中熔體經(jīng)溜槽從熔體入 ロ引入坩堝中，坩堝中熔體液面高度控制在坩堝總高度的1/3 2/5 ;然后將預(yù)熱好的熱造孔粒子自加料ロ加入坩堝中，使坩堝內(nèi)液面高度控制在坩堝總高度的4/5以下；所加入粒子的體積與坩堝中熔體的體積比控制在I : I I : 1.2。第5歩，啟動(dòng)牽引軋輥使引錠桿或鑄件向下移動(dòng)，打開水冷管的冷卻水來冷卻引錠桿或鑄件。第6歩，當(dāng)鑄件或引錠桿下行到預(yù)設(shè)長度后，啟動(dòng)與坯錠運(yùn)行速度一致的同步鋸床對坯錠進(jìn)行切割；切割完畢后，鋸床又回到原來位置，以備下一個(gè)鑄件的切割。第7步，切割下來的坯錠進(jìn)入由支撐框與緩沖彈簧構(gòu)成的鑄件支架，并由傳動(dòng)履帶轉(zhuǎn)運(yùn)到加工場地切割成板材。第8步，將切割鑄件所得板材置于熱水或濃度為10 50%的碳酸鈉熱溶液中進(jìn)行浸泡，使其中的造孔粒子溶出，即得到通孔泡沫鋁材料。第9歩，當(dāng)坩堝中的熔體液面下降到坩堝高度的1/3位置時(shí)，重復(fù)第4 步的動(dòng)作，即往坩堝中引入熔體與造孔粒子。在連續(xù)鑄造生產(chǎn)エ藝中，造孔粒子的成分包括 TiB2、FeO或Fe2O3中的任何一種鐵氧化物，CaSO4 0. 5H20以及MgSO4或K2SO4中的任何ー種可溶性硫酸鹽；造孔粒子中各成分的質(zhì)量百分比分別為TiB2含量40 50%、FeO或Fe2O3 含量為30-40 %、CaSO4 0. 5H20含量為5 20 %、MgSO4或K2SO4的含量5 20 %。造孔粒子的制備步驟為首先稱取TiB2、氧化鐵與CaSO4 *0. 5H20，并將各組分充分混合得到混合粉末；并同時(shí)將可溶性硫酸鹽配制成濃度10 50%的溶液；然后，將混合粉末放入成球機(jī)的圓盤中，邊轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤邊噴灑硫酸鹽溶液，使粉末成球；最后，將所得小球分級，并將小球先在 100 120°C烘箱中烘烤12 24h后、置于600 800°C的預(yù)熱爐中進(jìn)行預(yù)熱，備用。在連續(xù)鑄造生產(chǎn)エ藝中，所述熔煉爐中的熔體熔煉溫度、坩堝內(nèi)熔體的溫度以及造孔粒子的預(yù)熱溫度均應(yīng)高于ェ藝所采用合金熔點(diǎn)50 100°C ;所述牽引軋輥使引錠桿或鑄件向下移動(dòng)的速度為30 80mm/min。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果(I)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)通孔泡沫鋁的連續(xù)生產(chǎn)，不僅避免了傳統(tǒng)間隙式滲流鑄造由于滲流不足、滲流過度等導(dǎo)致的成品率低的缺陷，使泡沫鋁生產(chǎn)成本降低，而且可有效降低鑄件中縮孔夾渣等的出現(xiàn)。(2)因?yàn)楸景l(fā)明生產(chǎn)線幾乎全部是機(jī)械動(dòng)作，這不僅可有效保證產(chǎn)品性能的一致性，而且還可有效降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。(3)通過設(shè)計(jì)石墨結(jié)晶筒的形狀，可得到不同截面的鑄件。(4)通過調(diào)整同步鋸床的位置，可獲得不同長度的材料。(5)通過更換造孔粒子的大小與形貌以及更換合金牌號，可獲得不同孔形狀的不同合金種類通孔泡沫鋁材料。綜上所述，本發(fā)明是一種能連續(xù)生產(chǎn)通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的鑄造生產(chǎn)線及其鑄造工藝，通過本發(fā)明技術(shù)可連續(xù)獲得泡體均勻性良好、且具有不同密度的通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金產(chǎn)品，泡沫鋁成本低、工藝操作簡單、易控。


圖I是連續(xù)鑄造生產(chǎn)線示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不受此限制。參見圖1，一種通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的鑄造生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線由熔煉系統(tǒng)、熔體供應(yīng)系統(tǒng)、鑄造裝置、同步鋸床311以及鑄件支架組成，平臺000設(shè)有第一支撐柱308與第二支撐柱307，熔煉系統(tǒng)和熔體供應(yīng)系統(tǒng)安裝在平臺000上，熔煉系統(tǒng)包括熔煉爐100和液壓頂桿101，液壓頂桿101安裝在熔煉爐100上用于頂起熔煉爐100使其中的熔體能進(jìn)入熔體供應(yīng)系統(tǒng)。熔體供應(yīng)系統(tǒng)包括帶帶感應(yīng)線圈207的感應(yīng)保溫爐200、爐蓋201、坩堝206 與溜槽205構(gòu)成，坩堝206置于帶感應(yīng)線圈207的感應(yīng)保溫爐200內(nèi)且蓋有爐蓋201，爐蓋 201上有用來加入造孔粒子的第一加料口 202、第二加料口 204和經(jīng)溜槽205的熔體流入坩堝206的熔體入口 203，熔煉爐100能與溜槽205對接；鑄造裝置包含結(jié)晶器、不少于一對的牽引軋輥306與水冷管305，結(jié)晶器由石墨結(jié)晶筒300及設(shè)在石墨結(jié)晶筒300外圍的水冷套301組合而成，石墨結(jié)晶筒(300)的進(jìn)口端與所述的坩堝(206)連通對接，結(jié)晶器通過壓板304用螺栓303來實(shí)現(xiàn)其與坩堝206之間的緊密連接，結(jié)晶器的石墨結(jié)晶筒300與坩堝 206之間有密封墊，密封墊材質(zhì)為石墨紙或內(nèi)存鐵皮的石墨復(fù)合板中的任何一種，坩堝206 的材質(zhì)為鑄鐵或鑄鋼中的任何一種。水冷管305和牽引軋輥306對接設(shè)置在石墨結(jié)晶筒 300的出口端后，同步鋸床311對接設(shè)在牽引軋輥306的后方，同步鋸床311由可以同時(shí)上下移動(dòng)的第一導(dǎo)軌309與第二導(dǎo)軌312及安裝在第一導(dǎo)軌309與第二導(dǎo)軌312之間的用來切割鑄件的鋸片310組成，第一導(dǎo)軌309與第二導(dǎo)軌312分別安裝在用來支撐平臺000的第一支撐柱308與第二支撐柱307上。鑄件支架對接設(shè)在同步鋸床311的后方，鑄件支架由支撐框313及設(shè)在支撐框313內(nèi)的緩沖彈簧314構(gòu)成，鑄件支架放置于傳動(dòng)履帶315上，傳動(dòng)履帶315下部裝有用來收集從水冷管305出來冷卻水的水箱316。本發(fā)明提供的通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的連續(xù)鑄造生產(chǎn)エ藝包括下列步驟第I歩，制備出造孔粒子并對其進(jìn)行預(yù)熱；第2步，將鋁或鋁合金錠投到熔煉爐100進(jìn)行熔煉，在溜槽205中倒入木炭并引燃利用木炭的熱量對溜槽205進(jìn)行預(yù)熱；第3步，將鋁制引錠桿通過牽引軋輥306裝入石墨結(jié)晶筒300中，引錠桿的頂部與石墨結(jié)晶筒300的A-A截面持平，即與水冷套301的上部齊平；然后在坩堝206中加入ー些小塊鋁錠，啟動(dòng)水冷套301中的冷卻水與保溫爐200電源對坩堝206進(jìn)行預(yù)熱、并使小塊鋁錠熔化；第4步，升起液壓頂桿101，使熔煉爐100中熔體經(jīng)溜槽205從熔體入ロ 203引入坩堝206中，坩堝206中熔體液面高度控制在坩堝206總高度的1/3 2/5 ;然后將預(yù)熱好的熱造孔粒子自第一加料ロ 202與第二加料ロ 204加入坩堝206中，使坩堝206內(nèi)液面高度控制在坩堝206總高度的4/5以下；所加入粒子的體積與坩堝206中熔體的體積比控制在 I : I I : I. 2 ;第5歩，啟動(dòng)牽引軋輥306使引錠桿或鑄件向下移動(dòng)，打開水冷管305的冷卻水來冷卻引錠桿或鑄件；第6歩，當(dāng)鑄件或引錠桿下行到預(yù)設(shè)長度后，啟動(dòng)與坯錠運(yùn)行速度一致的同步鋸床311對坯錠進(jìn)行切割；切割完畢后，鋸床又回到原來位置B處，以備下一個(gè)鑄件的切割；第7步，切割下來的坯錠進(jìn)入由支撐框313與緩沖彈簧314構(gòu)成的鑄件支架，并由傳動(dòng)履帶315轉(zhuǎn)運(yùn)到加工場地切割成板材；第8步，將切割鑄件所得板材置于熱的質(zhì)量濃度為10 20%的碳酸鈉熱溶液中進(jìn)行浸泡，使其中的造孔粒子溶出，即得到通孔泡沫鋁材料；第9步，當(dāng)坩堝206中的熔體液面下降到坩堝高度的1/3位置時(shí)，重復(fù)第4步的動(dòng)作，即往坩堝中引入熔體與造孔粒子。本發(fā)明的連續(xù)鑄造生產(chǎn)エ藝中所述造孔粒子成分包括TiB2、氧化鐵(FeO或Fe2O3 中任何ー種)，CaSO4 0. 5H20以及可溶性硫酸鹽(MgSO4或K2SO4中的任何ー種)；造孔粒子中各成分的質(zhì)量百分比分別為TiB2含量40 50%、FeO或Fe2O3含量為30 40%、 CaSO4 .OJH2O含量為5 20%、MgS04或K2SO4的含量5 20%。造孔粒子的制備步驟為 首先將稱取TiB2、氧化鐵與CaSO4 *0. 5H20,并將各組分充分混合得到混合粉末；并同時(shí)將可溶性硫酸鹽配制成濃度10 50%的溶液；然后，將混合粉末放入成球機(jī)的圓盤中，邊轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤邊噴灑硫酸鹽溶液，使粉末成球；最后，將所得小球分級，并將小球先在100 120°C烘箱中烘烤12 24h后、置于600 800°C的預(yù)熱爐中進(jìn)行預(yù)熱，備用。本發(fā)明的連續(xù)鑄造生產(chǎn)エ藝中，熔煉爐100中的熔體熔煉溫度、坩堝內(nèi)熔體的溫度以及造孔粒子的預(yù)熱溫度均應(yīng)高于エ藝所采用合金熔點(diǎn)50 100°C ;牽引軋輥306使引錠桿或鑄件向下移動(dòng)的速度為30 80mm/min。下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明的使用進(jìn)行說明。實(shí)施例1，以純鋁為原料的通孔泡沫鋁連續(xù)鋳造。本實(shí)施例用純鋁為原料，所制備通孔泡沫鋁坯錠的截面尺寸寬X厚為 300X 100mm,所制備通孔泡沫鋁板的尺寸為2500X300X IOmm,泡沫鋁材料中的孔徑為2-3_。下面分步驟對鑄造工藝進(jìn)行說明。第I步，制備出造孔粒子并對其進(jìn)行預(yù)熱。分別按40%、40%與10%的質(zhì)量百分比稱取TiB2、FeO與半水石膏(CaSO4 *0. 5H20)，并將它們在混捏機(jī)中充分混勻；同時(shí)稱取10% 的硫酸鎂配制成濃度50%的溶液；然后，將混合粉末放入成球機(jī)的圓盤中，邊轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤邊噴灑硫酸鹽溶液，使粉末成球；最后，將所得小球分級，選取粒徑為2-3mm的球用于本實(shí)施例，并將所選的球先在烘箱中120°C烘烤12h，然后將球置于720 750°C的預(yù)熱爐中預(yù)熱， 備用;第2步，將純鋁投到熔煉爐100進(jìn)行熔煉，熔煉溫度720 750°C，并在溜槽205中倒入木炭、并引燃利用木炭的熱量對溜槽205進(jìn)行預(yù)熱；第3步，將截面尺寸寬X厚為298 X 98mm的鋁制引錠桿通過牽引軋輥306裝入與引徒桿相匹配的石墨結(jié)晶筒300中，然后在樹禍206中加入一些小塊招徒，并冋時(shí)啟動(dòng)水冷套301中的冷卻水與感應(yīng)保溫爐200電源對坩堝206進(jìn)行預(yù)熱、并使小塊鋁錠熔化，坩堝 206預(yù)熱溫度為710-730°C ;鋁制引錠桿裝入石墨結(jié)晶筒300時(shí)，引錠桿的頂部與石墨結(jié)晶筒300的A-A截面持平(見圖I)，即與水冷套301的上部齊平；石墨結(jié)晶筒300的截面尺寸寬X厚為300 X IOOmm ；第4步，升起液壓頂桿101，使熔煉爐100中熔體經(jīng)溜槽205從熔體入口 203引入坩堝206中，使坩堝206中熔體液面高度控制在坩堝206總高度的2/5 ;然后將預(yù)熱好的粒徑2-3mm熱造孔粒子自第一加料口 202與第二加料口 204加入坩堝206中，使坩堝206內(nèi)液面高度控制在坩堝206總高度的4/5 ；第5步，啟動(dòng)牽引軋輥306使引錠桿或鑄件以80mm/min的移動(dòng)速度向下移動(dòng)，并同時(shí)打開水冷管305的冷卻水來冷卻引錠桿或鑄件；第6步，當(dāng)引錠桿與鑄件的結(jié)合處下降到同步鋸床311的位置B處后，啟動(dòng)鋸床將結(jié)合處切開，所切下的坯錠可以回爐或下一個(gè)爐次再用，待切割完畢后，鋸床又回到原來位置B處；當(dāng)鑄件下行2. 5m后再次啟動(dòng)鋸床，待切割完畢后，鋸床又回到原來位置B處，以備下一個(gè)鑄件的切割；第7步，切割下來的坯錠進(jìn)入由支撐框313與緩沖彈簧314構(gòu)成的鑄件支架，并由傳動(dòng)履帶315轉(zhuǎn)運(yùn)到加工場地切割成尺寸為2500 X 300 X IOmm板材；第8步，將所得板材置于濃度為10%的碳酸鈉熱溶液中進(jìn)行浸泡，并用熱水漂洗， 使其中的造孔粒子溶出，即得到尺寸為2500 X 300 X IOmm的通孔泡沫鋁板；第9步，當(dāng)坩堝206中的熔體液面下降到坩堝高度的1/3位置時(shí)，重復(fù)第4步的動(dòng)作，即往坩堝中引入熔體與造孔粒子。實(shí)施例2，以6063合金為原料的通孔泡沫鋁連續(xù)鑄造。本實(shí)施例用6063鋁合金作為生產(chǎn)通孔泡沫鋁的原料，所制備通孔泡沫鋁坯錠的截面尺寸寬X厚為300X 100mm，所制備通孔泡沫鋁板的尺寸為2000X300X 10mm，泡沫鋁材料中的孔徑為3-5mm。下面分步驟對鑄造工藝進(jìn)行說明。第I步中，除了以下這些方面與實(shí)施例I不同外，其它均與實(shí)施例I相同。本實(shí)施例與實(shí)施例I的不同點(diǎn)制備造孔粒子的原料分別為TiB2、Fe2O3與半水石膏 (CaSO4 · O. 5H20)配比為別取50%、40%與5% (質(zhì)量百分比)，所稱取的可溶性鹽為硫酸鉀，量為5%。硫酸鉀溶液的配制濃度為10% ;所選取的粒子粒徑為3-5_。
第2步，首先按下面流程熔制6063合金熔體-(a)配料按0. 65wt % Mg及
0. 4wt% Si稱取金屬鎂、102鋁硅合金及鋁錠，(b)將鋁錠與102鋁硅合金同時(shí)加入熔煉爐中熔化，(C)用氮?dú)鈱⑹惺鄞蛟鼊┕娜肴垠w中(d)將鎂錠加入撈渣后的熔體中熔化，并用氮?dú)鈱⑹惺劬珶拕┕娜肴垠w，(e)熔體溫度維持在720 750°C ;打渣劑與精煉劑加入量為熔體質(zhì)量的I. 5%。。在熔制合金熔體的同時(shí)，在溜槽205中倒入木炭并引燃利用木炭的熱量對溜槽205進(jìn)行預(yù)熱。第3步，同實(shí)施例I。第4步，升起液壓頂桿101，使熔煉爐100中熔體經(jīng)溜槽205從熔體入ロ 203引入坩堝206中，使坩堝206中熔體液面高度控制在坩堝總高度的1/3 ;然后將預(yù)熱好的粒徑 3-5mm熱造孔粒子自第一加料ロ 202與第二加料ロ 204加入坩堝206中，使坩堝206內(nèi)液面高度控制在坩堝總高度的2/3。第5歩，啟動(dòng)牽引軋輥306使引錠桿或鑄件以30mm/min的移動(dòng)速度向下移動(dòng)，并同時(shí)打開水冷管305的冷卻水來冷卻引錠桿或鑄件。第6步，與實(shí)施例I相同，除了鑄件長度為2m外。隨后的步驟與實(shí)施例I相同，唯一不同的是溶出粒子時(shí)用的15%的熱碳酸鈉溶液。本實(shí)施例可獲得孔徑3-5mm，尺寸為2000 X 300 X IOmm的通孔泡沫鋁板。實(shí)施例3，以6063合金為原料的通孔泡沫鋁圓棒的連續(xù)鑄造。本實(shí)施例用6063鋁合金作為生產(chǎn)通孔泡沫鋁的原料，所制備通孔泡沫鋁坯錠的截面尺寸①50mm，泡沫鋁材料中的孔徑為2-3mm。下面分步驟對鋳造エ藝進(jìn)行說明。本實(shí)施例的第I步同實(shí)施例I的第I步。 本實(shí)施例的第2步同實(shí)施例2的第2步。第3步，將截面尺寸為0>48mm的鋁制引錠桿通過牽引軋輥306裝入與引錠桿相匹配的石墨結(jié)晶筒300中，然后在坩堝206中加入一些小塊鋁錠，并同時(shí)啟動(dòng)水冷套301中的冷卻水與感應(yīng)保溫爐200電源對坩堝206進(jìn)行預(yù)熱、并使小塊鋁錠熔化，坩堝206預(yù)熱溫度為710 730°C。鋁制引錠桿裝入石墨結(jié)晶筒300吋，引錠桿的頂部與石墨結(jié)晶筒300的 A-A截面持平(見圖I)，即與水冷套301的上部齊平。石墨結(jié)晶筒300的截面尺寸寬X厚為のSOmm ;第4步，同實(shí)施例2的第4步；第5歩，啟動(dòng)牽引軋輥306使引錠桿或鑄件向下移動(dòng)的移動(dòng)速度為80mm/min ；隨后的步驟與實(shí)施例2相同。本實(shí)施例可獲得孔徑2_3mm,截面尺寸為fI5SOmm的通孔泡沫招棒。
權(quán)利要求
1.一種通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的連續(xù)鑄造生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線由熔煉系統(tǒng)、熔體供應(yīng)系統(tǒng)、鑄造裝置、同步鋸床(311)以及鑄件支架組成，其特征在于所述的熔煉系統(tǒng)包括熔煉爐(100)，所述的熔體供應(yīng)系統(tǒng)包括帶保溫爐、爐蓋(201)、坩堝(206)與溜槽(205)構(gòu)成，所述的坩堝(206)置于所述的保溫爐內(nèi)且蓋有所述的爐蓋(201)，所述的爐蓋(201)上有用來加入造孔粒子的加料口(202、204)和經(jīng)所述的溜槽(205)的熔體流入所述的坩堝 (206)的熔體入口(203)，所述的熔煉爐(100)能與所述的溜槽(205)對接；所述的鑄造裝置包含結(jié)晶器、不少于一對的牽引軋輥(306)與水冷管(305)，所述的結(jié)晶器由石墨結(jié)晶筒(300)及設(shè)在所述的石墨結(jié)晶筒(300)外圍的水冷套(301)組合而成，所述的石墨結(jié)晶筒(300)的進(jìn)口端與所述的坩堝(206)連通對接，所述的水冷管(305)和所述的牽引軋輥 (306)對接設(shè)置在所述的石墨結(jié)晶筒(300)的出口端后，所述的同步鋸床(311)對接設(shè)在所述的牽引軋輥(306)的后方，所述的鑄件支架對接設(shè)在所述的同步鋸床(311)的后方。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的連續(xù)鑄造生產(chǎn)線，其特征在于 所述的熔煉系統(tǒng)還包括液壓頂桿(101)，所述的液壓頂桿(101)安裝在所述的熔煉爐(100) 上用于頂起所述的熔煉爐(100)使其中的熔體能進(jìn)入熔體供應(yīng)系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的連續(xù)鑄造生產(chǎn)線，其特征在于平臺(000)設(shè)有第一支撐柱(308)與第二支撐柱(307)，所述的熔煉系統(tǒng)和所述的熔體供應(yīng)系統(tǒng)安裝在所述的平臺(000)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的連續(xù)鑄造生產(chǎn)線，其特征在于 所述的同步鋸床(311)由可以同時(shí)上下移動(dòng)的第一導(dǎo)軌(309)與第二導(dǎo)軌(312)及安裝在所述的第一導(dǎo)軌(309)與第二導(dǎo)軌(312)之間的用來切割鑄件的鋸片(310)組成，所述的第一導(dǎo)軌(309)與所述的第二導(dǎo)軌(312)分別安裝在用來支撐平臺(000)的第一支撐柱 (308)與第二支撐柱(307)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的連續(xù)鑄造生產(chǎn)線，其特征在于所述的鑄件支架由支撐框(313)及設(shè)在所述的支撐框(313)內(nèi)的緩沖彈簧(314)構(gòu)成， 所述的鑄件支架放置于傳動(dòng)履帶(315)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的連續(xù)鑄造生產(chǎn)線，其特征在于所述的傳動(dòng)履帶(315)下部裝有用來收集從所述的水冷管(305)出來冷卻水的水箱 (316)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的連續(xù)鑄造生產(chǎn)線，其特征在于所述的保溫爐為帶感應(yīng)線圈(207)的感應(yīng)保溫爐(200)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的連續(xù)鑄造生產(chǎn)線的鑄造工藝，其特征在于包括下列步驟第I步，制備出造孔粒子并對其進(jìn)行預(yù)熱；第2步，將鋁或鋁合金錠投到熔煉爐(100)進(jìn)行熔煉，在溜槽(205)中倒入木炭并引燃利用木炭的熱量對溜槽(205)進(jìn)行預(yù)熱；第3步，將鋁制引錠桿通過牽引軋輥(306)裝入石墨結(jié)晶筒(300)中，引錠桿的上部到達(dá)石墨結(jié)晶筒(300)的上沿與水冷套(301)的上部齊平；然后在坩堝(206)中加入一些小塊鋁錠，并同時(shí)啟動(dòng)水冷套(301)中的冷卻水與保溫爐(200)電源對坩堝(206)進(jìn)行預(yù)熱、 并使小塊鋁錠熔化；第4步，升起液壓頂桿(101)，使熔煉爐(100)中熔體經(jīng)溜槽(205)從熔體入口(203) 引入坩堝(206)中，坩堝(206)中熔體液面高度控制在坩堝(206)總高度的1/3 2/5 ;然后將預(yù)熱好的熱造孔粒子自加料口(202、204)加入坩堝(206)中，使坩堝(206)內(nèi)液面高度控制在坩堝(206)總高度的4/5以下；所加入粒子的體積與坩堝(206)中熔體的體積比控制在I : I I : I. 2 ;第5步，啟動(dòng)牽引軋輥(306)使引錠桿或鑄件向下移動(dòng)，打開水冷管(305)的冷卻水來冷卻引錠桿或鑄件；第6步，當(dāng)鑄件或引錠桿下行到預(yù)設(shè)長度后，啟動(dòng)與坯錠運(yùn)行速度一致的同步鋸床(311)對坯錠進(jìn)行切割；切割完畢后，鋸床又回到原來位置B處，以備下一個(gè)鑄件的切割；第7步，切割下來的坯錠進(jìn)入由支撐框(313)與緩沖彈簧(314)構(gòu)成的鑄件支架，并由傳動(dòng)履帶(315)轉(zhuǎn)運(yùn)到加工場地切割成板材；第8步，將切割鑄件所得板材置于熱的質(zhì)量濃度為10 20%的碳酸鈉熱溶液中進(jìn)行浸泡，使其中的造孔粒子溶出，即得到通孔泡沫鋁材料；第9步，當(dāng)坩堝(206)中的熔體液面下降到坩堝高度的1/3位置時(shí)，重復(fù)第4步的動(dòng)作， 即往坩堝中弓I入熔體與造孔粒子。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的使用通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的連續(xù)鑄造生產(chǎn)線的鑄造工藝，其特征在于造孔粒子的成分包括TiB2、FeO或Fe2O3中的任一種鐵氧化物， CaSO4 · O. 5H20以及MgSO4或K2SO4中的任一種可溶性硫酸鹽；造孔粒子中各成分的質(zhì)量百分比分別為 TiB240 50%、FeO 或 Fe2O3 為 30 40%、CaSO4 · O. 5H20 為 5 20%、MgSO4 或K2SO4為5 20% ;造孔粒子的制備步驟為首先將稱取TiB2、氧化鐵與CaSO4 · O. 5H20， 并將各組分充分混合得到混合粉末；并同時(shí)將可溶性硫酸鹽配制成濃度10 50%的溶液； 然后，將混合粉末放入成球機(jī)的圓盤中，邊轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤邊噴灑硫酸鹽溶液，使粉末成球；最后， 將小球分級，并將小球先在100 120°C烘箱中烘烤12 24h后、置于600 800°C的預(yù)熱爐中進(jìn)行預(yù)熱，備用。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的使用通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的連續(xù)鑄造生產(chǎn)線的鑄造工藝，其特征在于所述的熔煉爐(100)中的熔體熔煉溫度、坩堝(206)內(nèi)熔體的溫度以及造孔粒子的預(yù)熱溫度均高于工藝所采用合金熔點(diǎn)50 100°C ;所述的牽引軋輥(306)使引錠桿或鑄件向下移動(dòng)的速度為30 80mm/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通孔泡沫鋁或泡沫鋁合金的連續(xù)鑄造生產(chǎn)線及其鑄造工藝，連續(xù)鑄造系統(tǒng)由熔煉系統(tǒng)、熔體供應(yīng)系統(tǒng)、鑄造裝置、同步鋸床以及鑄件支架組成；熔煉系統(tǒng)包括熔煉爐與液壓頂桿，熔體供應(yīng)系統(tǒng)由感應(yīng)保溫爐、爐蓋、坩堝與溜槽構(gòu)成，鑄造裝置包含有結(jié)晶器、牽引軋輥與水冷管，同步鋸床安裝在支撐柱的導(dǎo)軌上，鑄件支架由支撐架與緩沖彈簧構(gòu)成。連續(xù)鑄造工藝包括制備出造孔粒子并對其進(jìn)行預(yù)熱，在熔煉爐內(nèi)進(jìn)行鋁或鋁合金熔體的熔制、合格熔體往熔體供應(yīng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)入、連續(xù)鑄造與同步鋸切等工序。本發(fā)明可連續(xù)鑄造出通孔泡沫鋁坯錠，不僅成品率高，而且還可制備出不同孔徑及多種牌號的泡沫鋁，且其中泡體分布均勻。
文檔編號C22C1/08GK102581243SQ201210097470
公開日2012年7月18日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月5日
發(fā)明者伍上元, 劉宏專, 周向陽, 文康, 楊娟, 王輝 申請人:中南大學(xué)