本发明属于钢铁冶炼领域，尤其涉及一种离心铸造制备复合金属板的方法。
背景技术：
离心铸造是将液体金属注入高速旋转的铸型内，使金属液作离心运动充满铸型和形成铸件的技术和方法。由于离心运动使液体金属在径向能很好地充满铸型并形成铸件的自由表面，有助于液体金属中气体和夹杂物的排除，影响金属的结晶过程，从而改善铸件的机械性能和物理性能。离心铸造具有应用广泛、廉价、高效，解决无缝钢管不能生产厚壁钢管的问题，和其他铸造工艺方法相比不用砂芯即可铸出中空筒型及不同直径、壁厚和长度的铸钢管，具有生产效率高、成本低的优点。离心铸造钢管广泛应用于各种设备制造，降低设备成本，如冶金行业的出钢机、推钢机、装钢机等传动系统的辊道等。
目前复合钢板的生产方法有很多种，有爆炸成型法、焊涂法、喷涂法、电镀法等，这些复合板生产方法难于达到金属层之间的结合强度和复合板整体力学性能的统一。例如焊接复合法，可以生产规格较大的复合板，但由于存在热影响区，而且层与层之间容易出现未焊合区，影响其界面强度。邱常义在中国井矿盐，33(4):31-33,2002,爆炸金属复合板的生产及在制盐工业中的使用中，涉及到了爆炸复合工艺制备双层金属复合板，通过爆炸产生的瞬间高压脉冲载荷加载于板材上，在金属材料结合面之间形成锯齿状冶金结合，但这种方法的工艺参数难以精确控制，并且容易造成环境污染。再如热轧复合的效率较高，但是轧制之前要对各层金属板进行清理、加工，然后点焊成板坯，工艺流程较长。
采用离心铸造技术有助于液体金属中气体和夹杂物的排除，可获得纯度高、等轴晶率高的金属材料，在复合板制备领域可以得到更广泛的应用。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种离心铸造制备复合金属板的方法。采用此方法只对复合管坯进行一次切割，可以节约材料消耗，减少加工时间和加工成本。利用双金属热膨胀的差异使复合管坯自然展平，然后进行轧制，获得所需规格复合板。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种离心铸造制备复合金属板的方法，具体包括如下步骤：
(1)将模具预热至300-900℃；
(2)挂隔热涂料，把树脂覆膜砂沿转动的管模倒入，将树脂覆膜砂均匀地挂在管模工作表面上5-8mm。
(3)将待浇铸金属液成分控制在要求范围内，并将金属液过热度控制在40-120℃之间。
(4)模具转速达到300-1300转每分时进行浇铸，将第一种热膨胀系数较小金属液，如：普通碳素钢、微合金钢等，通过流槽浇注到模具内。浇注过程模具内通入氩气保护防止金属表面氧化。待第一种金属完全凝固后立即通过流槽浇注第二种热膨胀系数较大的金属液，如：不锈钢、蒙乃尔、青铜等。第二种金属液厚度不小于第一种金属液厚度的2/3。热膨胀系数较小的金属指的是：20℃-700℃之间热膨胀系数小于15.5×10-6/℃的金属。而热膨胀系数较大的金属指的是：20℃-700℃之间热膨胀系数大于16×10-6/℃的金属。
(5)离心机的转速为零时，再自然冷却1000-500℃时，拆卸摸具，取出管坯。
(6)将管坯沿轴线将复合管坯开口。
(7)加热炉加热，加热温度低于任何一种复合材料的液相线温度，此时由于热膨胀系数差异，复合管坯会自然展开。
(8)对于完全展平的复合坯直接采用轧机轧制，对于未完全展平的复合坯可以先通过矫平机矫平，然后在通过轧机轧制所需规格的复合板。
与现有方法相比，本发明的有益效果是：
本发明采用离心铸造制备复合管坯，将复合管沿轴向切开，再将带有切口的管坯加热，利用金属具有不同热膨胀系数的特点，加热过程管坯自然展平或趋近于平整状态，然后通过轧机将复合板轧制为所需要的规格，最终获得平整合金板，由于只对复合管坯进行一次切割，节约了材料消耗，减少了加工时间和加工成本。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，但不用来限制本发明的范围：
一种离心铸造制备复合金属板的方法，具体包括如下步骤：
(1)将模具预热至300-900℃；
(2)挂隔热涂料，把树脂覆膜砂沿转动的管模倒入，将树脂覆膜砂均匀地挂在管模工作表面上5-8mm。
(3)将待浇铸金属液成分控制在要求范围内，并将金属液过热度控制在40-120℃之间。
(4)模具转速达到300-1300转每分时进行浇铸，将第一种热膨胀系数较小金属液，如：普通碳素钢、微合金钢等，通过流槽浇注到模具内。浇注过程模具内通入氩气保护防止金属表面氧化。待第一种金属完全凝固后立即通过流槽浇注第二种热膨胀系数较大的金属液，如：不锈钢、蒙乃尔、青铜等。第二种金属液厚度不小于第一种金属液厚度的2/3。热膨胀系数较小的金属指的是：20℃-700℃之间热膨胀系数小于15.5×10-6/℃的金属。而热膨胀系数较大的金属指的是：20℃-700℃之间热膨胀系数大于16×10-6/℃的金属。
(5)离心机的转速为零时，再自然冷却1000-500℃时，拆卸摸具，取出管坯。
(6)将管坯沿轴线将复合管坯开口。
(7)加热炉加热，加热温度低于任何一种复合材料的液相线温度，此时由于热膨胀系数差异，复合管坯会自然展开。
(8)对于完全展平的复合坯直接采用轧机轧制，对于未完全展平的复合坯可以先通过矫平机矫平，然后在通过轧机轧制所需规格的复合板。
以下列举2个实施例对本发明具体实施方式的具体说明，具体内容如下所示：
1实施例1：
制备低碳钢+不锈钢复合板：
低碳钢目标化学成分为：各元素重量百分比为：c＝0.12％、si＝0.34％、mn＝0.85％、s＝0.004％、p＝0.006％，其于为fe和少量杂质元素；
不锈钢目标化学成分为：各元素重量百分比为：c＝0.06％、si＝0.35％、mn＝1.1％、s＝0.010％、p＝0.020％、cr＝18.5％、ni＝8.5％，其于为fe和少量杂质元素；
复合管各层厚度为：低碳钢30mm；不锈钢25mm。
(1)将模具预热至700℃。
(2)挂隔热涂料，把树脂覆膜砂沿转动的管模倒入，将树脂覆膜砂均匀地挂在管模工作表面上6mm。
(3)将待浇铸金属液成分控制在要求范围内，并将低碳钢过热度控制在100℃，不锈钢过热度控制在50℃。
(4)模具转速达到800转每分时进行浇铸，先将低碳钢液通过流槽浇注到模具内。浇注过程模具内通入氩气保护防止金属表面氧化。低碳钢浇注结束后再浇注不锈钢，同时继续通入氩气保护。
(5)离心机的转速为零时，再自然冷却600℃时，拆卸摸具，取出管坯。
(6)将管坯沿轴线将复合管坯开口。
(7)加热炉加热，加热温度为1100℃，由于热膨胀系数差异，复合管坯自然展平。
(8)对于展平的复合坯采用轧机轧制，获得所需规格的复合板。
2实施例2：
制备低碳钢+蒙乃尔复合板：
低碳钢目标化学成分为：各元素重量百分比为：c＝0.08％、si＝0.15％、mn＝0.24％、s＝0.020％、p＝0.020％，其于为fe和少量杂质元素；
蒙乃尔目标化学成分为：各元素重量百分比为：cu＝32％、si＝4％、mn＝1.5％、fe＝3％其于为ni和少量杂质元素；
复合管各层厚度为：低碳钢25mm；蒙乃尔25mm。
(1)将模具预热至600℃。
(2)挂隔热涂料，把树脂覆膜砂沿转动的管模倒入，将树脂覆膜砂均匀地挂在管模工作表面上7mm。
(3)将待浇铸金属液成分控制在要求范围内，并将低碳钢过热度控制在110℃，蒙乃尔过热度控制在45℃。
(4)模具转速达到900转每分时进行浇铸，先将低碳钢液通过流槽浇注到模具内。浇注过程模具内通入氩气保护防止金属表面氧化。低碳钢浇注结束后再浇注蒙乃尔，同时继续通入氩气保护。
(5)离心机的转速为零时，再自然冷却650℃时，拆卸摸具，取出管坯。
(6)将管坯沿轴线将复合管坯开口。
(7)加热炉加热，加热温度为1200℃，由于热膨胀系数差异，复合管坯自然展开。
(8)对于展开的复合坯先通过矫平机矫平，然后在通过轧机轧制所需规格的复合板。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种离心铸造制备复合金属板的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)模具预热；
2)挂隔热涂料，将隔热涂料均匀地挂在管模工作表面上；
3)将待浇铸金属液成分控制在要求范围内，并控制金属液过热度；
4)模具转速达标时进行浇铸，将第一种热膨胀系数较小金属液，通过流槽浇注到模具内，浇注过程模具内通入保护气体防止金属表面氧化，待第一种金属完全凝固后立即通过流槽浇注第二种热膨胀系数较大的金属液；
5)离心机的转速为零时，再自然冷却，拆卸摸具，取出管坯；
6)沿管坯轴线将复合管坯开口；
7)加热复合管坯，加热温度低于任何一种复合材料的液相线温度，复合管坯自然展开；
8)对完全展平的复合坯直接采用轧机轧制，对未完全展平的复合坯先通过矫平机矫平，再通过轧机轧制所需规格的复合板。
2.根据权利要求1所述的一种离心铸造制备复合金属板的方法，其特征在于，步骤1)所述模具预热温度为300-900℃。
3.根据权利要求1所述的一种离心铸造制备复合金属板的方法，其特征在于，步骤2)所述隔热涂料为树脂覆膜砂，将树脂覆膜砂沿转动的管模倒入，树脂覆膜砂均匀地挂在管模工作表面上的厚度为5-8mm。
4.根据权利要求1所述的一种离心铸造制备复合金属板的方法，其特征在于，步骤3)所述金属液过热度控制在40-120℃之间。
5.根据权利要求1所述的一种离心铸造制备复合金属板的方法，其特征在于，步骤4)所述模具转速达标为300-1300转每分钟。
6.根据权利要求1所述的一种离心铸造制备复合金属板的方法，其特征在于，步骤4)所述热膨胀系数较小的金属为：20-700℃之间热膨胀系数小于15.5×10-6/℃的金属；热膨胀系数较大的金属为：20-700℃之间热膨胀系数大于16×10-6/℃的金属。
7.根据权利要求1所述的一种离心铸造制备复合金属板的方法，其特征在于，步骤5)所述离心机的转速为零时，再自然冷却温度为1000-500℃。
技术总结
本发明属于钢铁冶炼领域，尤其涉及一种离心铸造制备复合金属板的方法。包括如下步骤：模具预热，挂隔热涂料，控制待浇铸金属液成分及过热度，模具转速达标时进行浇铸，待第一种金属完全凝固后立即通过流槽浇注第二种金属液，离心机转速为零时，自然冷却，取出管坯，将管坯沿轴线将复合管坯开口，加热炉加热管坯并轧制。本发明采用离心铸造制备复合管坯，将复合管沿轴向切开，再将带有切口的管坯加热，然后通过轧机将复合板轧制为所需要的规格，最终获得平整合金板，由于只对复合管坯进行一次切割，节约了材料消耗，减少了加工时间和加工成本。
技术研发人员：尚德礼;廖相巍;康磊;康伟;吕春风;张维维;李广帮;李德军
受保护的技术使用者：鞍钢股份有限公司
技术研发日：.09.29
技术公布日：.02.11
