材料加工新技术与新工艺 7 复合铸造
挤压铸造双金属复合材料成型工艺及性能分析
世界有色金属 2023年 5月上10冶金冶炼M etallurgical smelting挤压铸造双金属复合材料成型工艺及性能分析户 芳，高秀峰，叶 云（山西晋中理工学院，山西 晋中 ０３０６００）摘 要：双金属复合材料是一种具有高利用率、综合性能优于其它金属材料的新型浇铸材料，为此，本文对挤压铸造工艺和性能进行了分析。
首先，通过对双金属复合材料的模态结构的建模、固液复合度的控制、双金属材料的包覆温度和退温成型等方面的研究，而后对其成型过程进行了分析，最后再对其导电性、轻量化等方面作了较为深入的研究。
关键词：复合材料；性能分析；挤压铸造；成型工艺中图分类号：ＴＧ２４９．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）０９－００１０－３Forming Technology and Performance Analysis of Squeeze Casting Bimetal CompositesHU Fang, GAO Xiu-feng, YE Yun（Ｓｈａｎｘｉ Ｊｉｎｚｈｏｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎｚｈｏｎｇ ０３０６００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｂｉｍｅｔａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｃａｓｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｂｅｔｔｅｒ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｈａｎ ｏｔｈｅｒ ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｔｈｅ ｓｑｕｅｅｚｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｆｉｒｓｔ ｏｆ ａｌｌ， ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ， ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄ－ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ， ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｍｏｌｄｉｎｇ， ｔｈｅ ｍｏｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ， ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ａｒｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｕｄｉｅｄ．Keywords: ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ； Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ； Ｓｑｕｅｅｚｅ ｃａｓｔｉｎｇ； Ｆｏｒｍｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ收稿日期：２０２３－０３作者简介：户芳，女，生于１９８８年，汉族，山东曹县人，硕士研究生，助教，研究方向：材料成型。
新型铸造材料与技术的应用与发展
新型铸造材料与技术的应用与发展摘要：铸造技术和铸造材料作为制造业的核心技术和基础材料，具有广泛的应用前景和深远的研究意义。
随着科技的不断发展和社会的全面进步，人们对于材料和技术的要求也越来越高。
新型铸造材料与技术的应用和发展成为了当前研究的热点和前沿领域，对于提高制造工艺、改善产品性能和推动社会经济发展具有重要意义。
关键词：新型铸造材料；技术；应用；发展1 铸造技术和材料的历史发展铸造技术和材料的历史可以追溯到几千年前。
早期的铸造技术主要是通过熔化金属和将其铸造成形来制作器具和工艺品。
随着冶金技术的进步，人们逐渐掌握了铸造铁、铜等金属的技术，并将其应用于军事、建筑和手工业等领域。
在工业化时代的到来和机械化生产的需求下，铸造技术得到了进一步的发展。
铸造技术的研究重点逐渐从单一的材料和手工加工转变为多种材料和机械化生产。
现代铸造技术已经成为一门独立的科学技术，包括模型制作、模具制造、熔炼与浇注、凝固与固化以及后处理等多个环节。
2新型铸造材料的研究与应用2.1 高强度铝合金的研究与应用高强度铝合金是一种具有良好综合性能的新型铸造材料，具有较高的强度、优异的塑性和良好的耐蚀性。
它们通常被广泛应用于航空航天、汽车工业和电子设备等领域。
2.1.1 高强度铝合金的种类高强度铝合金可以分为2024、6061和7075等几种常见的合金，它们具有不同的化学成分和力学性能。
例如，2024合金由铝、铜和小量的锌等元素组成，具有较高的强度和优良的韧性；6061合金是由铝、镁和硅等元素组成，具有良好的可焊性和耐蚀性；7075合金由铝、锌和镁等元素组成，具有极高的强度和优异的疲劳强度。
2.1.2 高强度铝合金的性能和应用领域高强度铝合金具有优异的性能，如较高的强度、良好的塑性和耐蚀性。
这些性能使得高强度铝合金在航空航天领域得到广泛应用，例如制造飞机结构件和发动机部件。
此外，高强度铝合金还广泛用于汽车工业中，如制造车身和发动机零件，以提高整车的轻量化和燃油效率。
金属冶炼中的新技术与新材料
连铸连轧技术
总结词
高效、节能的金属加工技术
详细描述
连铸连轧技术是一种高效、节能的金属加工技术，将铸造和轧制工艺连续进行 ，实现金属材料的连续加工。该技术具有生产效率高、节能降耗、降低生产成 本等优点，广泛应用于钢铁、有色金属等领域。
CHAPTER
新设备在金属冶炼中的应用
真空冶炼设备
真空感应熔炼炉
利用真空条件下，通过感 应加热原理熔炼金属，具 有熔炼温度高、杂质去除 效果好等优点。
真空电弧熔炼炉
通过电弧在真空条件下加 热和熔炼金属，可实现高 熔速、高纯净度熔炼。
真空电子束熔炼炉
利用电子束在真空条件下 对金属进行加热和熔炼， 具有熔炼温度高、纯净度 高、节能环保等优点。
废水处理技术
01
沉淀法
通过添加沉淀剂使废水中的重金 属离子或悬浮物沉降下来，达到 净水的目的。
生物处理法
02
03
高级氧化技术
利用微生物的代谢作用，将废水 中的有机物转化为无害的物质， 达到净水的目的。
通过强氧化剂将废水中的有机物 氧化成无害的物质，达到净水的 目的。
废渣处理技术
压实法
通过压实机将废渣压缩成块，减少体积，便于运输和 处置。
固化法
通过添加固化剂将废渣中的有害物质固定在固化体中 ，减少对环境的危害。
焚烧法
通过高温焚烧将废渣中的有害物质燃烧成无害的物质 ，达到处置的目的。
04
CHAPTER
新工艺在金属冶炼中的应用
现代材料制备技术复习题解析
⏹ 1.火法冶金、湿法冶金和电冶金的主要特点是什么？A利用高温加热从矿石中提取金属或其化合物的方法称为火法冶金。
其技术原理是将矿石或原材料加热到熔点以上，使之熔化为液态，经过与熔剂的冶炼及物理化学反应再冷凝为固体而提取金属原材料，并通过对原料精炼达到提纯及合金化，以制备高质量的锭坯。
主要缺点是污染环境，优点则是效率高而成本低。
B湿法冶金是指利用一些溶剂的化学作用，在水溶液或非水溶液中进行包括氧化、还原、中和、水解和络合等反应，对原料、中间产物或二次再生资源中的金属进行提取和分离的冶金过程。
环境污染小，并且能够处理低品位的矿石。
C利用电能从矿石或其他原料中提取、回收或精炼金属的冶金过程称为电冶金。
⏹ 2.简述火法冶金和湿法冶金的基本工艺过程。
A火法冶金的基本过程：矿石准备（选矿、焙烧、球化或烧结等工序处理）→冶炼（矿石在高温下用气体或固体还原剂还原出金属单体）→精炼（去除杂质元素，提高纯度及合金化）B湿法冶金的基本过程：浸取（选择合适的溶剂使经过处理的矿石中包含的一种或几种有价值的金属有选择性地溶解到溶液中，与其它不溶物质分离)→固/液分离（过滤、洗涤及离心分离等操作，一方面使浸取液与残渣分离，另一方面将留存在残渣中的溶剂和金属离子洗涤回收）、溶液的富集（化学沉淀、离子沉淀、溶剂萃取和膜分离等方法）和从溶液中提取金属或化合物（电解、化学置换和加压氢还原等方法）⏹ 3.电解精炼和电解提取有何不同？在电冶金中，应用水溶液电解精炼金属称为电解精炼或可溶阳极电解，而应用水溶液电解从浸取液中提取金属称为电解提取或不溶阳极电解。
具体原理如下：采用可溶性阳极进行电解，通过选择性阳极溶解及阴极的沉淀，等到分离杂质和提纯金属的目的。
例如：将火法冶金制得的铜版作为阳极，以电解产生的薄铜片作为作为阴极置于充满电解液的电解槽中，在两级间通以低电压大电流的直流电。
阳极将发生电化学反应.⏹ 4.单晶材料制备中提拉法的原理。
（１）要生长的结晶物质材料在坩埚中熔化而不分解，不与周围环境起反应。
2024年新技术、新产品、新工艺、新材料的应用培训课件
智能家居产品应用
智能照明系统
01
通过智能手机或语音助手控制灯光，实现远程操控、定时开关
、光线调节等功能。
智能安防系统
02
利用摄像头、红外传感器、门窗磁等设备，实现家庭安全监控
、入侵报警、紧急求助等功能。
智能家电系统
03
将传统家电升级为智能家电，实现远程控制、语音操控、自动
化运行等功能，提高生活便利性。
培训内容和安排
新技术概述
介绍当前热门的新技术及其发展趋势，如人 工智能、大数据、云计算等。
新产品介绍
展示最新的产品，分析其特点、优势及应用领 域。
新工艺讲解
阐述先进的生产工艺和技术，探讨如何将其应用 于实际生产中。
新材料应用
探讨新材料的性能、特点及应用领域，研究如何将 其用于产品开发和生产过程中。
绿色制造工艺应用
绿色制造概述
绿色制造的定义、原则和发展趋势。
环保材料与资源回收
介绍环保材料的选择和资源回收利用技术。
节能减排技术
探讨节能减排的关键技术和方法。
绿色制造评价指标体系
建立绿色制造评价指标体系，评估绿色制造 水平。
智能制造工艺应用
智能制造概述
智能制造的定义、特点和发展 趋势。
数字化工厂建设
新产品应用案例分析
新能源汽车的应用
新能源汽车采用先进的电池技术、电机技术和电控技术， 具有零排放、低噪音、低能耗等优点，是未来汽车产业的 发展方向。
智能家居产品的应用
智能家居产品可以实现远程控制、语音控制、场景定制等 功能，提高家居生活的便捷性和舒适性。
可穿戴设备的应用
可穿戴设备可以实时监测人体生理参数、运动状态等信息 ，为健康管理、运动健身等领域提供了新的解决方案。
现代材料成型新技术.
《现代材料成型新技术》讲义重庆大学机械工程学院材料加工工程2004．5．26课程主要内容1．粉末冶金技术2．金属多孔材料3．定向凝固和单晶铸造4．金属超塑性5．连续铸造技术6．快速凝固技术和材料7．金属半固态成形技术第一章粉末冶金1．概述1.1粉末冶金的工艺：制粉，成型，烧结（发展到两者合一,HIP，或者三者合一，Osprey,以及烧结后的锻造）1.2优点：1）近终成型（用于高硬度材料，不利于机械加工零件）2）合金成分设计，可在宽范围控制成分（提高固溶度）3）可以得到复杂零件（锻造得不到）4）组织可控（铸造组织粗大）5）可制备人工复合材料1.3 缺点：1）粉末和模具成本高2）不适合大零件成型3）存在孔隙1）简化制粉工艺，提高产出率2）全致密工艺（热等静压）2制粉2.1传统制粉：电解，球磨，气体雾化，水雾化（粒径大：≥200μm；粒径分散度大；产出率低）2．2离心雾化和快速凝固制粉2.2.1旋转电极法（见图1.1、图1.2）图1.1 旋转电极法原理图图旋转电极过程中液膜破碎、球形粉形成原理图250转/秒≥150μm图1.3 不同形式的离心雾化250转/秒2.2.3高速转轮快速凝固法(RST)(图1.3C)改进的离心雾化法：提高冷却速度(水冷旋转轮) （≥106 ℃ /秒）；高速转轮（400-600转/秒）优点：1）微晶或非晶粉末；成分偏析小；2）合金元素固溶度提高：表1.1 通过RST提高合金元素在铝中的溶解度力学性能提高：表1.2 用RST加入Li后，2024Al合金性能的改善•在T4和T6热处理状态下。
3）可消除有害相（高温合金的σ相），材料韧性提高4）得到亚稳组织，改变了合金共晶温度，共晶成分，扩大了合金成分范围，可以重新设计合金成分。
60000-80000H z 速度：2马赫≤50μm图1.4 真空雾化原理图1）气相沉积法：激光-蒸发-沉积（1公斤装置）产出率低；粒径小；μm （SiC粉）μm (Si3N4粉)2）液相法：溶液-微粒沉淀-干燥3．成型及致密化新技术致密度≤95%，模内致密度不均匀3.1 注射成型粉末，增塑剂（石蜡），黏结剂—>注射成型—>预烧结（排除有机物）—>成预坯—>烧结注射力提高了致密度和均匀性。
新型铸造技术的研究及应用
新型铸造技术的研究及应用随着工业化的不断发展，铸造技术作为制造行业的重要基石，在技术的持续改进和创新中也得到了长足的发展。
近年来，新型铸造技术的研究和应用，为铸造行业带来了新的发展机遇。
一、新型铸造技术的研究1.1 数字化铸造技术数字化铸造技术是一种集成了数字化设计、数字化模拟、数控加工等多种先进技术的铸造生产方式。
主要通过对铸造工艺进行数字化仿真，优化铸造参数设置，提高生产效率和产品质量。
其中，CAD/CAM技术和虚拟样机技术是数字化铸造技术的核心。
1.2 新材料铸造技术新材料铸造技术是指应用新材料和新工艺技术进行铸造。
这种技术能够满足特定材料的需求，如高性能合金、超导材料等，同时还可以降低能耗和环境污染。
1.3 先进成形技术先进成形技术是一种通过快速成形技术制造金属原型的铸造技术。
它采用了激光喷粉和激光熔化成形、电子束烧结和光敏树脂快速成型等多种技术手段，可以实现一次成形，并且工艺稳定可靠，能够有效改善金属成形的精度和质量。
二、新型铸造技术的应用2.1 轻量化汽车零部件铸造随着汽车工业和环保意识的不断提高，轻量化汽车零部件的需求也越来越大，而新型铸造技术的应用，则可以有效地解决这一问题。
比如，采用先进的高强度铝材料，或采用热成型、注压成型等先进技术生产部件，可以将汽车的重量减轻15%-20%。
2.2 航空航天领域铸造航空航天领域对铸造技术的要求尤为高。
而数字化铸造技术和新材料铸造技术则可以为航空航天领域带来更高的科技含量。
比如，使用高强度合金材料，采用虚拟样机技术进行设计和仿真，可以有效的提高飞机的安全性和性能。
2.3 家电产品铸造家电产品作为大众化产品，对铸造的要求较高。
而先进成型技术的应用，则可以大幅提高产品的生产效率和质量。
比如，使用激光喷粉和激光熔化成形技术代替传统的生产方式，可以有效地提高家电产品的质量和生产效率。
三、新型铸造技术未来的发展趋势随着科技的不断推进，新型铸造技术也在不断的发展和创新。
金属及金属基复合新材料制备技术
金属及金属基复合新材料制备技术1. 引言嘿，大家好！今天我们来聊聊一个既高大上又有点复杂的话题——金属和金属基复合新材料的制备技术。
听上去有点严肃，其实这背后可是藏着很多有趣的故事呢！你知道吗？在现代工业中，这些材料的应用几乎无处不在，从汽车到飞机，从建筑到电子产品，真是方方面面都离不开它们。
咱们就像在逛超市一样，把这些材料逐一捡出来，看看它们都有什么“特长”吧！2. 金属材料的魅力2.1 金属的特性首先，咱们得知道，金属是个什么东西。
你看，金属材料通常都很结实，像钢铁一样，强度高得让人咋舌。
而且，它们的导电性和导热性也是一流的，像铜和铝就能把电和热“跑”得飞快。
这可不是随便哪个材料都能做到的哦，简直就是材料界的“运动健将”！不过，金属也有它的短板，比如容易生锈、腐蚀，真是让人头疼。
不过，这正是复合材料登场的时机。
2.2 金属基复合材料说到复合材料，简直就像是给金属穿上了一层“保护衣”。
金属基复合材料就是把两种或者多种不同的材料结合在一起，形成一种新型的材料。
这样一来，就能兼顾各家之长，弱点也能被弥补。
举个简单的例子，像把金属和陶瓷结合，这样就能得到更高的强度和更好的耐磨性，简直是金属的“铁哥们”！想想看，这样的搭配，岂不是更酷？3. 制备技术的那些事儿3.1 制备方法说到制备技术，那可真是一门学问。
常见的方法有几种，像铸造、粉末冶金、热压成形等等。
这些技术就像是给材料“做饭”，根据不同的“食材”搭配，做出各种口味的“菜肴”。
比如，铸造就像是把金属融化后倒进模具里，冷却后形成所需的形状，简单直接，谁都能理解。
而粉末冶金则是把金属粉末压制成形，再烧结，这个过程稍微复杂点，但可塑性更强，适合做精细零件。
3.2 技术挑战不过，制作这些复合材料可不是说说而已，技术挑战可不少呢！比如，要保证不同材料之间的结合良好，就像交朋友一样，得磨合。
而且，在加工过程中，要控制好温度、压力等参数，这可是一门技术活！如果把握不好，那可就像做饭时火候掌握不好，糊了就不说，连味道都跑了。
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7 复合铸造7.1 概述现代机械设备的设计和制造技术的发展，不断对铸件的性能和质量提出更高的要求，例如，要求同一铸件兼有几种不同的使用性能。
要生产这类铸件，仅仅靠控制单一材料的成分和组织，一般是难以实现的，需要采用某些特殊的复合制造方法，如机械连接复合、镶套复合、铸造复合等方法。
复合铸造是指将两种或两种以上具有不同性能的金属材料铸造成为一个完整的铸件，使铸件的不同部位具有不同的性能，以满足使用的要求。
通常是一种合金具有较高的力学性能，而另一种或几种合金则具有抗磨、耐蚀、耐热等特殊使用性能。
常见的复合铸造工艺有镶铸工艺、重力复合铸造工艺、离心复合铸造工艺。
镶铸工艺是将一种或两种金属预制成一定形状的镶块，镶铸到另一种金属液体内，得到兼有两种或多种特性的双(多)金属铸件。
目前用镶铸工艺生产的铸件有：高压阀门、高压柱塞泵等耐磨耐蚀耐热关键性金属零部件、硬质合金导卫板等。
重力复合铸造是将两种或多种不同成分、性能的铸造合金分别熔化后，采用特定的浇注方式或浇注系统，在重力条件下先后浇入同一铸型内，获得复合铸件的工艺。
重力复合铸造生产的铸件有：挖掘机斗齿、双金属锤头、保险柜材料等。
离心复合铸造是将两种或多种不同成分、性能的铸造合金分别熔化后，先后浇人离心机旋转的模筒内，获得复合铸件的工艺。
离心复合铸造生产的铸件有：轧辊辊环，陶瓷内衬复合铸铁管等。
复合铸造铸件的质量除取决于铸造合金本身的性能外，更主要地取决于两种合金材料界面结合的质量。
在双金属复合铸造过程中，两种金属中的主要元素在一定温度场内可以相互扩散、相互熔融形成一层成分与组织介于两种金属之间的过渡合金层，一般厚度为40～60mm。
控制各工艺因素以获得理想的过渡层的成分、组织、性能和厚度，是制造优质复合铸造铸件的技术关键。
除上述常规复合铸造工艺外，近年来还出现了水平磁场制动复合连铸法(LMF)、包覆层连续铸造法(CPC)、电渣包覆铸造法(ESSLM)、反向凝固连铸复合法、复合线材铸拉法、双流连铸梯度复合法、双结晶器连铸法、充芯连铸法(CFC法)等复合铸造新技术和新工艺。
7.2水平磁场制动复合连铸法(LMF)近年来，电磁力技术在材料加工过程中的应用取得了引人注目的成就。
利用温度计检验和磁流体动力学分析的方法，研究安装在结晶器上的水平磁场(LMF)所产生的磁场对钢液在结晶器中流动的影响，发现LMF可以抑制结晶器内化学成分的混合程度，导致了一种新的复合钢坯连铸工艺概念的形成，即水平磁场制动复合连铸工艺。
在这种新工艺中，结晶器中的不同钢液通过水平磁场的作用实现分离，并且凝固成复合钢坯。
用LMF方法生产复合钢坯的连铸工艺如图7-l所示。
图7-1中水平磁场安装在结晶器的下部，两种不同化学成分的金属液分别通过长型和短型的浸入式浇口同时注入结晶器的上部和下部。
如果没有水平磁场的作用，从两个浇口流出的两种金属液会造成混合。
有了水平磁场，它的制动力会对垂直穿过水平磁场的钢液流产生作用，从而阻止两种金属液的混合。
根据磁流体动力学的原理，在结晶器中形成以水平磁场为界的上下两部分，冷却仍然采用水冷铜结晶器和出结晶器后喷水冷却两种方式。
位于结晶器上部的熔融钢液凝固形成复合钢坯的外层，位于结晶器下部的钢液凝固成复合钢坯的芯部。
此工艺过程中关键技术是：(1) 水平磁场的作用强度；(2) 两种金属的浇注速度的正确控制。
实验用连铸机是一个长度为8m的垂直型连铸机，其结晶器为170mm厚，800mm宽，900mm长，水平磁场的中部位于从结晶器的顶部向下690mm处，水平磁场的最大强度为0.8T。
在拉铸方向上，磁场强度的峰值出现在水平磁场的中部，并且在磁场的顶端和底端达到峰值的80％；在宽度方向上的磁场强度几乎是相同的。
水平磁场的强度是指磁场中间的强度。
两个浇包都装置了钢液重量偏差在1kg范围内的负载测试仪，以使作为芯材和外层钢液的浇注速度可得到准确测量和控制。
针对芯材是碳钢、外层是不锈钢的复合钢坯连铸进行了实验。
芯材和外层钢液在不同的炉中熔化，然后注人不同的浇包，并且连续浇人结晶器。
拉速为0.8～1.2m/min，磁场强度为0～0 8T。
上、下两部分金属液的边界位置定位在距结晶器顶部750～810mm的地方。
没有水平磁场作用时，复合钢坯的内外层边界难以分辨，说明结晶器中芯材和外层的钢液混合在一起。
而有水平磁场作用时，复合钢坯的芯部与外层界面可通过凝固组织很明显地分辨出来，且外层坯壳厚度基本均匀，说明结晶器上下部分的边界维持在稳定的水平面状态。
采用x射线微观分析仪对复合钢坯中的Ni浓度沿厚度方向上的变化进行测定的结果表明，在水平磁场的制动作用下，复合钢坯外层中Ni的浓度大致等同于相应中间包内的浓度。
对其他元素的分析也得出类似的结果，从而证实了芯部与外层化学元素被良好隔离，只在芯部与外层之间有厚度为l～2mm的化学成分连续变化的过渡层。
7.3包覆层连续铸造法(CPC)轧钢技术的发展要求轧辊具有更高的强韧性和耐磨性，因此近年来欧美和日本不断采用新的轧辊制造工艺，如CPC、Osprey、HIP、CBC、ESR、CIC等方法，使生产的复合轧辊的强韧性和耐磨性显著提高。
其中，包覆层连续铸造法(CPC法：Continuous Pouring Process for Cladding)工艺简单，复合性能好，生产成本低。
CPC法的原理如图7-2所示。
将轧辊辊芯材料l垂直地放于水冷紫铜的结晶器8中，为了减小刚进入结晶器金属的冷却强度，防止出现裂纹，在结晶器的上部设置和结晶器同轴心的石墨隔离环7。
将金属液4浇注到配置在结晶器和隔离环上方的耐火材料浇口杯6和辊芯材料之间，使外层金属液和辊芯熔合，并顺序向上凝固，将凝固部分连续向下拉拔，实现连续铸造复合辊外层9，为了实现辊芯金属和外层金属的冶金结合，需要控制外层金属液的温度，因此在耐火材料浇口杯的外面设置感应加热线圈5。
为了实现辊芯金属和外层金属的良好复合，需要预热辊芯材料，防止辊芯材料进入外层金属液时的温度太低，因此在辊芯材料的外面设置感应热线圈3。
为了防止辊芯在进入外层金属液之前被氧化，导致辊芯金属和外层金属的复合质量下降，需要在辊芯材料的外面涂一层防氧化涂料2。
CPC法的关键技术包括以下两个方面：(1) 温度的正确设定、匹配与控制；(2) 辊芯防氧化。
温度的正确设定、匹配与控制：在生产复合轧辊的尺寸和生产装备确定的条件下，通过控制预热器的功率、加热器的功率、浇注温度、拉拔速度等工艺参数，实现在生产复合轧辊的不同高度位置上和时间下，复合界面的热量均衡，实现外层金属液将辊芯材料均匀熔化l～3mm，使辊芯金属和外层金属实行冶金结合。
通过汁算机数值模拟可以为设计生产装置和制定生产工艺参数提供定量参考。
辊芯防氧化：在CPC法复合前一般需要将辊芯整体预热，预热温度约：350—450℃。
在复合过程中需要对辊芯局部预热，使其在进入外层金属液时的温度达到800～900℃。
为了防止辊芯材料在进入外层金属液之前被氧化，导致辊芯金属和外层金属的复合质量下降，需要在辊芯材料的外面涂一层防氧化涂料，防氧化涂料的成分之一例为：36％Si02，5％A12O3，6％CaO，25％Na2O，3％K2O，25％B2O3；密度2.58g/cm3，软化点578℃。
CPC法制造复合轧辊具有如下特点：(1) 轧辊的芯部材质可为强韧钢系材料；(2) 轧辊的外层材质可以选择多种高合金材料；(3) CPC法外层凝固速度快，组织致密；(4) 离心铸造工具钢时出现的初晶碳化物偏折在用CPC法制造轧辊时可以避免；(5) CPC法由下向上的顺序凝固，避免了缩孔的产生；(6) 在浇口杯中保持一定的金属液也保证了非金属夹杂物的上浮；(7) 工作层中有高的残余压应力，其抗热裂性好；(8) 外层材料与芯部材料的结合强度高，结合强度可达540～640MPa。
采用CPC法生产高速钢复合轧辊的实例：辊芯为42CrMo锻钢(300rmn)，辊芯的预热温度900℃，外层高速钢液的金属温度控制为1300℃，复合轧辊的尺寸为150mm×700mm，复合后经过1100℃淬火及500～550℃回火，轧辊表面硬度HS为85，用于热轧板具有耐磨、轧材表面质量好等优点。
日本新日铁的CPC法设备可以制造热带连轧机精轧用的轧辊，轧辊最大直径为850mm，辊身最大长度3000mm，辊身外层最大厚度100mm，轧辊全长5700m，轧辊最大单重15t。
CPC法对于解决外层金属复合的完整性及控制复合效果方面有着独到的优势，而在实际生产中产品的质量也得到了保证，但对设备的能力、厂房条件的要求也比较高，对操作工人的能力和实际操作水平要求较高，且这种方法只适用于单件小批量生产。
7.4 电渣包覆铸造法(ESSLM)1997年乌克兰ELMET轧辊集团研究开发成功了采用电渣包覆铸造法生产复合轧辊的工艺，该法简称为ESSLM法，其原理如图7-3所示。
从成形原理上考虑，ESSLM法与CPC法在本质上是相同的。
用ESSLM法生产复合轧辊的工艺过程为：先将轧辊辊芯材料l垂直地放于水冷紫铜的结晶器5 中，并使二者保持同轴状态轧辊辊芯的外表面和结晶器的内表面的间隙决定复合轧辊的外层厚度。
然后，在化渣炉中熔化电渣，将电渣液浇入轧辊辊芯的外表面和结晶器的内表面的间隙中，电渣液形成渣池3，其热量将轧辊辊芯的外表面预热。
随后用浇包2浇入外层所需成分的金属液4，可以连续浇入也可以按预先设定的程序浇入。
外层金属在通过电渣池时被电渣精炼，同时将电渣上浮。
外层金属液与已经被电渣预热的轧辊辊芯材料表面熔合，并因水冷结晶器的冷却而凝固，形成复合层6。
由拉拔装置不断地将已经凝固部分拉出结晶器，或使结晶器上移，同时不断注入外层金属液，直至达到预定的复合轧辊长度为止。
水冷结晶器采用特殊设计，具有导电功能，起到保持电渣过程所需的电极的作用(不消耗电极)。
采用ESSLM法生产辊类件的直径可由l00mm到1000mm以上。
复合层厚度可根据需要控制在20mm到100mm范围。
复合轧辊致密、无疏松、裂纹、缩孔等缺陷；外层金属与母体熔合良好，主要合金元素、硬度及显微组织在高度方向和横断面上的分布均匀；生产成本低，生产效率高，电能消耗少，设备简单，可生产任意成分的复合辊外层。
采用ESSLM法成功地制备了热带钢工作辊用高速钢复合轧辊，其尺寸为344mm×650mm。
7.5 反向凝固连铸复合法反向凝固连续铸造复合成形的原理图如图7-4所示。
母带6从下向上以一定速度穿过熔池5，熔池内装有一定量和温度的包覆层金属液4，包覆层金属液附在母带表面凝固，凝固的厚度逐步增加，直至完全通过包覆层金属液；然后通过一对轧辊2对母带及附在母带表面凝固层3进行轧制，达到平整表面、控制复合带材厚度的目的，最终获得所需的复合带材产品l。