采用單機雙流連續(xù)鑄軋雙金屬復(fù)合板帶材的設(shè)備及方法
【專利摘要】一種采用單機雙流連續(xù)鑄軋雙金屬復(fù)合板帶材的設(shè)備及方法，本發(fā)明的設(shè)備主要是在普通立式雙輥鑄軋機的兩個主鑄軋輥旁分別增加一個輔助鑄軋輥，形成具有兩個單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元和一個雙金屬復(fù)合軋制區(qū)的鑄軋-復(fù)合軋制聯(lián)合軋機。本發(fā)明的加工方法主要是：在兩個單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元上同步獨立完成兩種不同金屬帶材的鑄軋成形，并將其作為坯料，再由兩個主鑄軋輥軋制復(fù)合成雙金屬板帶材。本發(fā)明設(shè)備簡單，能大大縮短工藝流程，具有連續(xù)生產(chǎn)、成材率高等特點，是一種高效、短流程的工藝方法。
【專利說明】采用單機雙流連續(xù)鑄軋雙金屬復(fù)合板帶材的設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種雙金屬復(fù)合板帶材的加工設(shè)備及加工方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，金屬材料的使用要求不再局限于單一的機械性能，而是要求金屬材料在多場甚至極端服役條件下，兼具結(jié)構(gòu)和功能的綜合特性。雙金屬復(fù)合板是將物理、化學(xué)性能各異的兩種金屬通過適當(dāng)工藝復(fù)合而成的一種層狀復(fù)合材料，通過發(fā)揮各自的性能優(yōu)勢，實現(xiàn)單一金屬板無法達(dá)到的綜合性能，節(jié)約貴重金屬材料。選擇不同金屬層的抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊、韌性、強度、熱傳導(dǎo)性、電磁性能、熱膨脹等特性，可制備出具有多種優(yōu)異性能的復(fù)合材料。目前，被試驗可以復(fù)合的金屬組合達(dá)百余種，其中，鋼-鋁復(fù)合板、鈦-鋼復(fù)合板、銅-鋁復(fù)合板等多種復(fù)合產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用于建筑、航空航天、石油化工、交通運輸、機械設(shè)備、電力和電子等領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]有關(guān)雙金屬復(fù)合板制備方法的研究，國內(nèi)外都取得了重要進(jìn)展，形成了固-固相復(fù)合、固-液相復(fù)合和液-液相復(fù)合三種主要工藝形式。其中，以軋制復(fù)合法和爆炸復(fù)合法為典型代表的固-固相復(fù)合法，在實際應(yīng)用中得到了比較廣泛的應(yīng)用。固-液相鑄軋復(fù)合法通過將金屬熔液澆鑄在基材上，與固態(tài)基材一起進(jìn)入軋機進(jìn)行變形加工，利用高溫液相和軋制壓力，實現(xiàn)基材與覆層金屬的復(fù)合，可以實現(xiàn)較高的結(jié)合強度。液-液相復(fù)合法是近年發(fā)展起來的，相對于固-固相復(fù)合和固-液相復(fù)合，可省去對金屬基材的預(yù)成形制備和表面潔凈處理，縮短工藝流程，具有高效、連續(xù)、低能耗等優(yōu)點，極具發(fā)展前景，但目前尚有很多技術(shù)問題亟待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種不僅設(shè)備簡單而且加工方法也簡單的采用單機雙流連續(xù)鑄軋雙金屬復(fù)合板帶材的設(shè)備及方法。
[0005]本發(fā)明的設(shè)備主要是在普通立式雙輥鑄軋機的兩個主鑄軋輥旁分別增加一個輔助鑄軋輥，形成具有兩個單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元和一個雙金屬復(fù)合軋制區(qū)的鑄軋-復(fù)合軋制聯(lián)合軋機。普通立式雙輥鑄軋機有兩個并列且轉(zhuǎn)動方向相反的主鑄軋輥，這兩主鑄軋輥內(nèi)設(shè)有冷卻水通道，每個主鑄軋輥上部各設(shè)有盛裝熔融態(tài)金屬并可通入保護(hù)氣體的流槽，流槽底部通孔與導(dǎo)管上端相連，導(dǎo)管下端置于中間包內(nèi)，在上述導(dǎo)管上設(shè)有滑動水口。中間包底部的通孔與布流器上端相連，布流器頂部外設(shè)加熱裝置，布流器底部開口位于所對應(yīng)的主鑄軋輥豎直中心面(過軸線的豎直面)與另一主鑄軋輥相鄰一側(cè)的頂部，并與內(nèi)設(shè)冷卻水通道的輔助鑄軋輥相鄰，該輔助鑄軋輥的軸線與主鑄軋輥軸線平行，兩者轉(zhuǎn)動方向相反，構(gòu)成單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元。主鑄軋輥和輔助鑄軋輥的直徑可以相等，也可以不相
坐寸ο
[0006]本發(fā)明的加工方法如下:
[0007]步驟1:根據(jù)實際使用要求，選擇兩種合適的金屬材料一金屬A和金屬B，并確定復(fù)合板厚度和層厚比，調(diào)整兩個獨立的單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元與復(fù)合軋制區(qū)的輥縫；
[0008]步驟2:根據(jù)工藝要求，調(diào)節(jié)各鑄軋輥的速度和各鑄軋輥內(nèi)冷卻水的流量和強度，鑄軋機進(jìn)入空轉(zhuǎn)待機狀態(tài)；
[0009]步驟3:將熔融態(tài)金屬A和B分別置于兩個流槽中，通入保護(hù)氣體，開啟滑動水口，液態(tài)金屬通過中間包和布流器澆入鑄軋單元，經(jīng)雙輥鑄軋成形，分別得到金屬A和金屬B的復(fù)合帶坯；
[0010]步驟4:復(fù)合帶坯隨著鑄軋輥轉(zhuǎn)動繼續(xù)冷卻前行，并在復(fù)合軋制區(qū)交匯，由主鑄軋輥進(jìn)行軋制復(fù)合，制備出雙金屬復(fù)合板。通過對鑄軋單元位置、鑄軋輥內(nèi)冷卻水流量和壓力，控制復(fù)合帶坯的溫度，實現(xiàn)同溫復(fù)合軋制(兩種金屬熔點相近時)或異溫復(fù)合軋制(兩種金屬熔點差異較大時)。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0012]1、通過兩個獨立的雙輥鑄軋單元制備復(fù)合帶坯，再直接進(jìn)入復(fù)合軋制區(qū)域進(jìn)行軋制復(fù)合成形，實現(xiàn)單機雙流連續(xù)鑄軋和復(fù)合軋制聯(lián)合工藝，大大縮短了工藝流程。
[0013]2、獨立的單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元可有效地控制復(fù)合帶坯的厚度和復(fù)合溫度，提高待復(fù)合界面的表面質(zhì)量，實現(xiàn)同溫復(fù)合軋制(兩種金屬熔點相近時)或異溫復(fù)合軋制(兩種金屬熔點差異較大時)。在異溫復(fù)合軋制條件下，當(dāng)高熔點金屬復(fù)合帶坯的入口溫度高于低熔點金屬復(fù)合帶坯的熔點時，通過復(fù)合界面的接觸傳熱，還可以實現(xiàn)固-液軋制復(fù)合的特殊效果。
[0014]3、當(dāng)獨立的單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元的兩個鑄軋輥直徑不同時，可形成雙輥異徑鑄軋，提高生產(chǎn)效率。
[0015]4、由于該工藝采用了保護(hù)氣氛下的熱軋復(fù)合，且復(fù)合帶坯初始溫度可控，可提高界面復(fù)合效果和板型質(zhì)量，減小或消除雙金屬復(fù)合板的軋后翹曲缺陷，具有產(chǎn)品范圍廣、成材率高、可控性強和連續(xù)化生產(chǎn)等特點，實現(xiàn)了雙金屬復(fù)合板帶材綠色、高效、連續(xù)和穩(wěn)定生產(chǎn)。生產(chǎn)的雙金屬復(fù)合板帶材可以作為終態(tài)產(chǎn)品直接使用，也可以作為后續(xù)成形加工的坯料。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0016]圖1為本發(fā)明的主視剖面示意簡圖。
[0017]圖中:I一金屬A熔液，2—滑動水口，3—中間包，4一加熱裝置，5—主鑄軋輥(左)的冷卻水通道，6—主鑄軋輥(左)，7—雙金屬復(fù)合板帶材A/B，8—主鑄軋輥(右)，9一主鑄軋輥(右)的冷卻水通道，10—布流器，11—流槽，12—金屬B熔液，13—輔助鑄軋輥(右)14—輔助鑄軋輥(右)的冷卻水通道，15—輔助鑄軋輥(左)的冷卻水通道，16—輔助鑄軋輥(左)
【具體實施方式】:
[0018]在圖1所示的采用單機雙流連續(xù)鑄軋雙金屬復(fù)合板帶材的設(shè)備主視剖面示意簡圖中，普通立式雙輥鑄軋機有兩個并列且轉(zhuǎn)動方向相反的主鑄軋輥，這兩主鑄軋輥內(nèi)設(shè)有冷卻水通道，每個主鑄軋輥上部各設(shè)有盛裝熔融態(tài)金屬并可通入保護(hù)氣體的流槽，流槽底部通孔與導(dǎo)管上端相連，導(dǎo)管下端置于中間包內(nèi)，在上述導(dǎo)管上設(shè)有滑動水口。中間包底部的通孔與布流器上端相連，布流器頂部外設(shè)加熱裝置，布流器底部開口位于所對應(yīng)的主鑄軋輥豎直中心面(過軸線的豎直面)與另一主鑄軋輥相鄰一側(cè)的頂部，并與內(nèi)設(shè)冷卻水通道的輔助鑄軋輥相鄰，該輔助鑄軋輥的軸線與主鑄軋輥軸線平行，兩者轉(zhuǎn)動方向相反，構(gòu)成單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元。
[0019]實施例1
[0020]以銅-鋁復(fù)合板為例，采用本發(fā)明方法加工銅-鋁復(fù)合板，金屬A選用工業(yè)紫銅、金屬B選用工業(yè)純鋁，其復(fù)合產(chǎn)品尺寸為2mm，銅鋁厚度比約為1:3，產(chǎn)品寬度為300mm。根據(jù)成品厚度規(guī)格，設(shè)定主鑄軋輥(左)6和主鑄軋輥(右)8之間的輥縫為2mm，取復(fù)合軋制壓下率為50%。考慮兩種不同金屬的壓下量分配關(guān)系，設(shè)定主鑄軋輥(左)6與輔助鑄軋輥(左)16間的輥縫值為0.94mm,以及主鑄軋輥(右)8和輔助鑄軋輥(右)13間的輥縫值為3.06mm?？刂浦麒T軋輥與輔助鑄軋輥速比為I，各鑄軋輥內(nèi)的冷卻水壓強為0.5MPa，鑄軋機進(jìn)入空轉(zhuǎn)待機狀態(tài)。將1150°C的熔融態(tài)工業(yè)紫銅I和680°C的熔融態(tài)工業(yè)純鋁12分別置于兩個流槽中，通入惰性保護(hù)氣體，開啟滑動水口，銅液I經(jīng)中間包并通過布流器澆入由主鑄軋輥(左)6和輔助鑄軋輥(左)16組成的獨立單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元，經(jīng)雙輥鑄軋成形，得到銅復(fù)合帶坯；同時，鋁液12經(jīng)中間包并通過布流器澆入由主鑄軋輥(右)8和輔助鑄軋輥(右)13組成的獨立單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元，經(jīng)雙輥鑄軋成形，得到鋁復(fù)合帶坯；銅、鋁復(fù)合帶坯隨著鑄軋輥轉(zhuǎn)動繼續(xù)冷卻前行，在由主鑄軋輥(左)6和主鑄軋輥(右)8組成的復(fù)合軋制區(qū)交匯，控制鋁復(fù)合帶坯的溫度為350°C、銅復(fù)合帶坯復(fù)合溫度為650°C，進(jìn)入主鑄軋輥進(jìn)行固相熱態(tài)軋制復(fù)合成形，制備出銅-鋁雙金屬復(fù)合板7。
[0021]實施例2
[0022]以銅-鋁復(fù)合板為例，采用本發(fā)明方法加工銅-鋁復(fù)合板，金屬A選用工業(yè)紫銅、金屬B選用工業(yè)純鋁，其復(fù)合產(chǎn)品尺寸為3mm，銅鋁厚度比約為1:3，產(chǎn)品寬度為350mm。根據(jù)成品厚度規(guī)格，設(shè)定主鑄軋輥(左)6和主鑄軋輥(右)8之間的輥縫為3mm，取復(fù)合軋制壓下率為60%?？紤]兩種不同金屬的壓下量分配關(guān)系，設(shè)定主鑄軋輥(左)6與輔助鑄軋輥(左)16間的輥縫值為1.85mm,以及主鑄軋輥(右)8和輔助鑄軋輥(右)13間的輥縫值為5.65mm。控制主鑄軋輥與輔助鑄軋輥速比為0.9，各鑄軋輥內(nèi)的冷卻水壓強為0.5MPa，鑄軋機進(jìn)入空轉(zhuǎn)待機狀態(tài)。將1150°C的熔融態(tài)工業(yè)紫銅I和680°C的熔融態(tài)工業(yè)純鋁12分別置于兩個流槽中，通入惰性保護(hù)氣體，開啟滑動水口，銅液I經(jīng)中間包并通過布流器澆入由主鑄軋輥(左)6和輔助鑄軋輥(左)16組成的獨立單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元，經(jīng)雙輥鑄軋成形，得到銅復(fù)合帶坯；同時，鋁液12經(jīng)中間包并通過布流器澆入由主鑄軋輥(右)8和輔助鑄軋輥(右)13組成的獨立單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元，經(jīng)雙輥鑄軋成形，得到鋁復(fù)合帶坯；銅、鋁復(fù)合帶坯隨著鑄軋輥轉(zhuǎn)動繼續(xù)冷卻前行，在由主鑄軋輥(左)6和主鑄軋輥(右)8組成的復(fù)合軋制區(qū)交匯，控制鋁復(fù)合帶坯的溫度為430°C、銅復(fù)合帶坯溫度為850°C，進(jìn)入主鑄軋輥進(jìn)行軋制復(fù)合成形，由于銅復(fù)合帶坯溫度高于工業(yè)純鋁的熔點，在復(fù)合界面形成局部固-液相復(fù)合效果，制備出銅-鋁雙金屬復(fù)合板7。
[0023]實施例3
[0024]以碳素鋼-不銹鋼復(fù)合板為例，采用本發(fā)明方法加工碳素鋼-不銹鋼復(fù)合板，金屬A選用Q235碳素鋼、金屬B選用304不銹鋼，其復(fù)合產(chǎn)品尺寸為3mm，厚度比約為1:1，產(chǎn)品寬度為300_。根據(jù)成品厚度規(guī)格，設(shè)定主鑄軋輥(左)6和主鑄軋輥(右)8之間的輥縫為3mm，取復(fù)合軋制壓下率為50%。設(shè)定主鑄軋輥(左)6與輔助鑄軋輥(左)16間的輥縫值為3.15mm,以及主鑄軋輥(右)8和輔助鑄軋輥(右)13間的輥縫值為2.85mm。控制主鑄軋輥與輔助鑄軋輥速比為0.9，各鑄軋輥內(nèi)的冷卻水壓強為0.5MPa，鑄軋機進(jìn)入空轉(zhuǎn)待機狀態(tài)。將1540°C的熔融態(tài)Q235鋼和1500°C的熔融態(tài)304不銹鋼12分別置于兩個流槽中，通入惰性保護(hù)氣體，開啟滑動水口，Q235鋼液I經(jīng)中間包并通過布流器澆入由主鑄軋輥(左)6和輔助鑄軋輥(左)16組成的獨立單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元，經(jīng)雙輥鑄軋成形，得到Q235鋼復(fù)合帶坯；同時，304不銹鋼液12經(jīng)中間包并通過布流器澆入由主鑄軋輥(右)8和輔助鑄軋輥(右)13組成的獨立單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元，經(jīng)雙輥鑄軋成形，得到304不銹鋼復(fù)合帶坯；Q235鋼、304不銹鋼復(fù)合帶坯隨著鑄軋輥轉(zhuǎn)動繼續(xù)冷卻前行，在由主鑄軋輥(左)6和主鑄軋輥(右)8組成的復(fù)合軋制區(qū)交匯，控制Q235鋼復(fù)合帶坯的溫度為1200°C、304不銹鋼復(fù)合帶坯溫度為1250°C，進(jìn)入主鑄軋輥進(jìn)行固-固高溫軋制復(fù)合成形，制備出Q235碳素鋼-304不銹鋼雙金屬復(fù)合板7。
【權(quán)利要求】
1.一種采用單機雙流連續(xù)鑄軋雙金屬復(fù)合板帶材的設(shè)備，普通立式雙輥鑄軋機有兩個并列且轉(zhuǎn)動方向相反的主鑄軋輥，這兩主鑄軋輥內(nèi)設(shè)有冷卻水通道，每個主鑄軋輥上部各設(shè)有盛裝熔融態(tài)金屬并可通入保護(hù)氣體的流槽，流槽底部通孔與導(dǎo)管上端相連，導(dǎo)管下端置于中間包內(nèi)，在上述導(dǎo)管上設(shè)有滑動水口，中間包底部的通孔與布流器上端相連，布流器頂部外設(shè)加熱裝置，其特征在于:布流器底部開口位于所對應(yīng)的主鑄軋輥豎直中心面與另一主鑄軋輥相鄰一側(cè)的頂部，并與內(nèi)設(shè)冷卻水通道的輔助鑄軋輥相鄰，該輔助鑄軋輥的軸線與主鑄軋輥軸線平行，兩者轉(zhuǎn)動方向相反，構(gòu)成單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用單機雙流連續(xù)鑄軋雙金屬復(fù)合板帶材的設(shè)備，其特征在于:主鑄軋輥和輔助鑄軋輥的直徑相等，或不相等。
3.權(quán)利要求1的采用單機雙流連續(xù)鑄軋雙金屬復(fù)合板帶材的方法，其特征在于:本發(fā)明的加工方法如下: 步驟1:根據(jù)實際使用要求，選擇兩種合適的金屬材料一金屬A和金屬B，并確定復(fù)合板厚度和層厚比，調(diào)整兩個獨立的單金屬復(fù)合帶坯鑄軋單元與復(fù)合軋制區(qū)的輥縫； 步驟2:根據(jù)工藝要求，調(diào)節(jié)各鑄軋輥的速度和各鑄軋輥內(nèi)冷卻水的流量和強度，鑄軋機進(jìn)入空轉(zhuǎn)待機狀態(tài)； 步驟3:將熔融態(tài)金屬A和B分別置于兩個流槽中，通入保護(hù)氣體，開啟滑動水口，液態(tài)金屬通過中間包和布流器澆入鑄軋單元，經(jīng)雙輥鑄軋成形，分別得到金屬A和金屬B的復(fù)合帶坯； 步驟4:復(fù)合帶坯隨著鑄軋輥轉(zhuǎn)動繼續(xù)冷卻前行，并在復(fù)合軋制區(qū)交匯，由主鑄軋輥進(jìn)行軋制復(fù)合，制備出雙金屬復(fù)合板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用單機雙流連續(xù)鑄軋雙金屬復(fù)合板帶材的方法，其特征在于:通過對鑄軋單元位置、鑄軋輥內(nèi)冷卻水流量和壓力，控制復(fù)合帶坯的溫度，實現(xiàn)同溫復(fù)合軋制或異溫復(fù)合軋制。
【文檔編號】B21B1/38GK103769417SQ201310525144
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】黃華貴, 劉文文, 葉麗芬, 池慧, 杜鳳山 申請人:燕山大學(xué)