一種復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法
【專利摘要】一種復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法，在兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥即雙輥上下方設(shè)置一對(duì)夾送輥和一對(duì)定位輥，雙輥上方一側(cè)或?qū)ΨQ布置的金屬噴射裝置；將一中間板帶經(jīng)旋轉(zhuǎn)的夾送輥進(jìn)入雙輥，再進(jìn)入雙輥下方的定位輥，此時(shí)中間板帶建立張力，從而保證中間板帶在雙輥之間的精確位置；在中間板帶進(jìn)入雙輥之前，金屬噴射裝置將待復(fù)合的金屬液霧化成細(xì)小的金屬液滴，同時(shí)以高速度將金屬液滴噴射至中間板帶一側(cè)或兩側(cè)表面，由于中間板帶的冷卻作用，在中間板帶的一側(cè)或兩側(cè)表面形成金屬霧化沉積層；中間板帶及金屬霧化沉積層經(jīng)過(guò)雙輥，受到雙輥軋制后形成致密的復(fù)合板帶，再穿過(guò)定位輥，形成最終的復(fù)合板帶。
【專利說(shuō)明】一種復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙輥薄帶連鑄領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料是由基體材料和復(fù)合材料人工用特殊的方法復(fù)合而成，它充分發(fā)揮了材料各自的物理化學(xué)性能，形成綜合性能優(yōu)異的新型材料，是當(dāng)今材料領(lǐng)域發(fā)展最快、應(yīng)用前景最廣的新學(xué)科，世界各地都把復(fù)合材料的發(fā)展列為重點(diǎn)規(guī)劃。
[0003]人們?cè)趯?duì)復(fù)合材料的研究過(guò)程中，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到復(fù)合材料的關(guān)鍵是基體材料與復(fù)層材料之間的界面結(jié)合問(wèn)題。要達(dá)到結(jié)合強(qiáng)度好、復(fù)層牢固的技術(shù)要求，除必要的大變形量外，還必須有足夠的復(fù)合界面。原有復(fù)合板帶的生產(chǎn)設(shè)備及工藝方法大體有以下幾種類型:
[0004]焊接軋制法:將接觸面清理干凈的不銹鋼板和低碳鋼板各一塊合在一起，再把四周接觸處焊合，然后經(jīng)加熱爐加熱再軋制的方法，或?qū)⒌吞间摪逵貌讳P鋼焊條、焊絲堆焊一定厚度，再經(jīng)加熱爐加熱后軋制的方法。
[0005]爆炸焊接法:即把兩塊不同金屬板的接觸面清理干凈合在一起，加熱后放在特制裝置內(nèi)，采用爆炸工藝將接觸面焊合，在經(jīng)加熱爐加熱后軋制的方法。
[0006]離心澆注法:即把低碳鋼水先注入離心澆注機(jī)，待其冷卻成固熔狀態(tài)時(shí)，再將不銹鋼水注入離心澆注圈內(nèi)圈，完全凝固成環(huán)狀復(fù)合板帶坯時(shí)取出，經(jīng)矯直機(jī)矯直后送入加熱爐加熱再軋制的方法。
[0007]中國(guó)專利CN102039309A公開了一種雙輥雙帶復(fù)合結(jié)構(gòu)薄帶連鑄連軋方法，該方法主要為:在雙輥連鑄過(guò)程中，兩條金屬母帶分別通過(guò)兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥共同形成鋼液熔池，金屬溶液在母帶上發(fā)生凝固，在結(jié)晶輥的鑄軋作用下形成復(fù)合鑄帶，再經(jīng)軋制形成最終薄帶。
[0008]該專利的不足之處在于:在金屬溶液的凝固過(guò)程中僅在金屬母帶表面發(fā)生凝固，而沒(méi)有在薄帶連鑄結(jié)晶輥表面發(fā)生凝固，失去了薄帶連鑄快速鑄造軋制的特點(diǎn)。
[0009]中國(guó)專利CN10261945A公開了一種三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置，包括澆鑄槽，澆鑄槽上開設(shè)澆鑄口，澆鑄槽的下方設(shè)有預(yù)成形焊接通道，澆嘴外周面的左右兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)輸料輥，每個(gè)輸料輥與澆嘴的外周面之間各留有一個(gè)用于供金屬板帶通過(guò)的輸送通道，輸送通道的最窄處的寬度大于通過(guò)此處的金屬板帶的寬度以在澆嘴和輸料輥之間形成排渣縫隙，澆嘴的外周面上具有從澆鑄口附近沿向外傾斜的方向延伸至所述輸送通道的上溢斜面，在預(yù)成形焊接通道的出料口處設(shè)置有軋輥組。釬劑與金屬板帶上殘留氧化物反應(yīng)的生成物和反應(yīng)后殘存的釬劑浮在上溢斜面處和通過(guò)輸送通道中的排渣縫隙向上溢出，不會(huì)跟隨下沉的金屬熔液進(jìn)入復(fù)合體中。
[0010]該專利制備復(fù)合板帶的特點(diǎn)主要采用先用釬焊法使金屬凝固在母帶表面，然后通過(guò)雙輥軋制的作用來(lái)完成，而沒(méi)有體現(xiàn)金屬在雙輥表面快速凝固的特點(diǎn)。
[0011]中國(guó)專利CN1923388A提出了一種一種不銹鋼復(fù)合板帶坯噴鑄、連軋?jiān)O(shè)備及生產(chǎn)方法，其特征由三部分設(shè)備組成:即板帶坯處理設(shè)備、噴鑄復(fù)合設(shè)備、連續(xù)軋制設(shè)備。其生產(chǎn)工藝是低碳鋼板帶坯，經(jīng)矯直、接頭、除磷、清理、壓紋處理后，再送入噴復(fù)合設(shè)備，先由上噴鑄器組完成上面噴鑄復(fù)合，經(jīng)換向張緊裝置將板帶坯翻轉(zhuǎn)180°使上下面轉(zhuǎn)換，再由下噴鑄器組完成另一面噴鑄復(fù)合，隨后板帶坯送入冷軋機(jī)組精軋成材，成品表面板帶坯表面處理后送入卷曲機(jī)包裝。
[0012]該專利的不足之處在于:設(shè)備機(jī)構(gòu)復(fù)雜，多層復(fù)合金屬之間存在界面結(jié)合問(wèn)題。
[0013]噴射成形是一種采用快速凝固的方法制備特殊材料的新技術(shù)，該技術(shù)兼具有近終形加工和半固態(tài)加工的雙重特點(diǎn)。噴射成形最早是由英國(guó)的Singer教授于七十年代提出的，其原理是用霧化噴嘴內(nèi)高壓惰性氣體將從中間包內(nèi)經(jīng)過(guò)導(dǎo)液管流出的合金液流霧化成細(xì)小的熔滴，熔滴在高速氣流的作用下飛行并被逐漸冷卻，在這些熔滴尚未完全凝固前將其沉積到具有一定形狀的沉積器上，通過(guò)改變?nèi)鄣紊淞髋c沉積器的相對(duì)位置和沉積器的運(yùn)動(dòng)形式，可以得到盤(柱)、管(環(huán))、板(帶)等不同形狀的半成品坯件。
[0014]薄帶連鑄技術(shù)是冶金及材料研究領(lǐng)域內(nèi)的一項(xiàng)前沿技術(shù)，它的出現(xiàn)正在為鋼鐵工業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)革命，它改變了傳統(tǒng)冶金工業(yè)中薄型鋼材的生產(chǎn)過(guò)程。
[0015]傳統(tǒng)的薄型鋼材一般采用板坯連鑄法，在生產(chǎn)中需要經(jīng)過(guò)多道次熱軋和反復(fù)冷軋等工序。能耗大，工序復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，產(chǎn)品成本高，轉(zhuǎn)產(chǎn)困難等特點(diǎn)。采用薄帶連鑄技術(shù)，將連續(xù)鑄造、軋制、甚至熱處理等整合為一體，使生產(chǎn)的薄帶坯稍經(jīng)冷軋就一次性形成工業(yè)成品，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序，縮短了生產(chǎn)周期，其工藝線長(zhǎng)度僅60m。設(shè)備投資也相應(yīng)減少，產(chǎn)品成本顯著降低，并且薄帶質(zhì)量不亞于傳統(tǒng)工藝。此外，利用薄帶連鑄技術(shù)的快速凝固效應(yīng)，還可以生產(chǎn)出難以軋制的材料以及具有特殊性能的新材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的目的在于提出一種復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法，將復(fù)合金屬噴射至中間板帶的表面，由于金屬液滴與中間板帶的換熱作用，中間板帶的表面與金屬液反應(yīng)，形成致密的雙金屬層，從而避免出現(xiàn)界面之間金屬的分離。在復(fù)合板帶形成的過(guò)程中，受到雙輥和定位輥的雙重軋制，從而能很大程度的提高復(fù)合板帶的致密度和內(nèi)部質(zhì)量，減少疏松和裂紋的形成。
[0017]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0018]一種復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法，在兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥即雙輥上下方設(shè)置一對(duì)夾送輥和一對(duì)定位輥，雙輥上方一側(cè)或?qū)ΨQ布置的金屬噴射裝置；將一中間板帶經(jīng)旋轉(zhuǎn)的夾送輥進(jìn)入雙輥，再進(jìn)入雙輥下方的定位輥，此時(shí)中間板帶建立張力，從而保證中間板帶在雙輥之間的精確位置；在中間板帶進(jìn)入雙輥之前，金屬噴射裝置將待復(fù)合的金屬液霧化成細(xì)小的金屬液滴，同時(shí)以高速度將金屬液滴噴射至中間板帶一側(cè)或兩側(cè)表面，由于中間板帶的冷卻作用，在中間板帶的一側(cè)或兩側(cè)表面形成金屬霧化沉積層；中間板帶及金屬霧化沉積層經(jīng)過(guò)雙輥，受到雙輥軋制后形成致密的復(fù)合板帶，再穿過(guò)定位輥，形成最終的復(fù)合板帶。
[0019]進(jìn)一步,待復(fù)合的金屬液的熔點(diǎn)低于中間板帶金屬的熔點(diǎn)100?300°C。
[0020]又，中間板帶的厚度與單側(cè)被復(fù)合金屬的厚度比控制在I?2之間。
[0021]金屬液噴射前，對(duì)中間板帶進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度500?800°C。
[0022]另外,金屬液噴射霧化過(guò)程中，中間板帶穿帶速度為30?50m/min,噴射復(fù)合金屬霧化流量為10?15kg/min，霧化壓力保持在0.2?0.4MPa。
[0023]或，中間板帶穿帶速度為50?70m/min，噴射復(fù)合金屬霧化流量為15?25kg/min，霧化壓力保持在0.4?0.6MPa。
[0024]或，中間板帶穿帶速度為70?100m/min,噴射復(fù)合金屬霧化流量為25?40kg/min,霧化壓力保持在0.6?0.9MPa。
[0025]再有，本發(fā)明所述中間板帶兩側(cè)噴射的金屬液成分相同或不同。
[0026]更進(jìn)一步，中間板帶兩側(cè)噴射的金屬液成分與中間板帶相同或不同。
[0027]薄帶連鑄技術(shù)工藝方案因結(jié)晶器不同分為帶式、輥式、輥帶式等，其中研究得最多、進(jìn)展最快、最有發(fā)展前途的當(dāng)屬雙輥薄帶連鑄技術(shù)。該技術(shù)在生產(chǎn)0.7?3_厚的薄帶方面具有獨(dú)特的優(yōu)越性，其工藝原理是將金屬液注入一對(duì)反向旋轉(zhuǎn)且內(nèi)部通水冷卻的鑄輥之間，使金屬液在雙棍之間凝固形成薄帶。
[0028]通過(guò)夾送輥控制中間板帶走向，使其垂直向下進(jìn)入雙輥之間。在雙輥上方布置金屬液噴射成形裝置，該金屬液熔點(diǎn)與中間板帶金屬的熔點(diǎn)存在上下范圍限。當(dāng)中間板走行的過(guò)程中，金屬液噴射成形裝置對(duì)中間板進(jìn)行噴射，由于霧化金屬處于半固態(tài)狀態(tài)，當(dāng)其飛射至中間板上時(shí)由于板材的冷卻作用，使得霧化金屬在中間板表面發(fā)生快速凝固，形成金屬沉積層；同時(shí)由于沉積金屬對(duì)中間板材表面熱量的傳遞作用，使得中間板材表面金屬軟化，在霧化金屬的沖擊下與霧化沉積金屬發(fā)生界面重熔而緊密的粘結(jié)在一起，形成初始復(fù)合板材。當(dāng)該初始復(fù)合板材進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)雙輥的過(guò)程中，受到雙輥的軋制作用，使得霧化沉積層金屬進(jìn)一步致密，同時(shí)使得復(fù)合金屬界面結(jié)合的更加緊密。在復(fù)合金屬板帶通過(guò)雙輥后，進(jìn)入到雙輥下方的定位輥之間，通過(guò)定位輥與夾送輥共同作用從而使得中間板帶位于雙棍的中間，進(jìn)而使得金屬板帶兩側(cè)的金屬發(fā)生均勻的沉積。
[0029]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0030]1.由于中間板帶在走行的過(guò)程中，金屬噴射裝置將金屬液滴噴射其上，由于金屬液滴與中間板帶的換熱作用，中間板帶的表面與金屬液反應(yīng)，形成致密的雙金屬層，從而避免出現(xiàn)界面之間金屬的分離。
[0031]2.在復(fù)合板帶形成的過(guò)程中，受到雙輥和定位輥的雙重軋制，從而能很大程度的提高復(fù)合板帶的致密度和內(nèi)部質(zhì)量，減少疏松和裂紋的形成。
[0032]3.本發(fā)明方法工藝流程短、設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高。
[0033]4.本發(fā)明方法可以應(yīng)用于多種雙金屬之間的復(fù)合。
[0034]5.本發(fā)明方法可以應(yīng)用于三種金屬金屬之間的復(fù)合。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]參見圖1，本發(fā)明的一種復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法，在兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥1、1’ (即雙棍)上下方設(shè)置一對(duì)夾送棍2和一對(duì)定位棍3,兩結(jié)晶棍1、1’上方一側(cè)或?qū)ΨQ布置的金屬噴射裝置4、4’ ；將一中間板帶5經(jīng)旋轉(zhuǎn)的夾送輥2進(jìn)入兩結(jié)晶輥1、I’，再進(jìn)入兩結(jié)晶輥1、1’下方的定位輥3，此時(shí)中間板帶5建立張力，從而保證中間板帶5在兩結(jié)晶輥1、1’之間的精確位置；在中間板帶5進(jìn)入雙輥之前，金屬噴射裝置4、4’將待復(fù)合的金屬液霧化成細(xì)小的金屬液滴，同時(shí)以高速度將金屬液滴噴射至中間板帶5 —側(cè)或兩側(cè)表面，由于中間板帶5的冷卻作用，在中間板帶5的一側(cè)或兩側(cè)表面形成金屬霧化沉積層；中間板帶及金屬霧化沉積層經(jīng)過(guò)兩結(jié)晶輥1、1’，受到兩結(jié)晶輥1、1’軋制后形成致密的復(fù)合板帶6，再穿過(guò)定位輥3，形成最終的復(fù)合板帶。
[0037]實(shí)施例1
[0038]中間板帶的厚度為2mm，在實(shí)際復(fù)合過(guò)程中首先調(diào)整好復(fù)合金屬和被復(fù)合金屬之間的輥縫，然后啟動(dòng)中間板帶的控制輥使其穿過(guò)結(jié)晶輥，中間板帶預(yù)熱550°C，期間中間包中金屬液開始澆鑄，中間板帶的穿帶速度與復(fù)合金屬液霧化參數(shù)控制如下:穿帶速度:40m/min,噴射復(fù)合金屬霧化流量為12kg/min，霧化壓力保持在0.3MPa。
[0039]實(shí)施例2
[0040]中間板帶的厚度為3mm，在實(shí)際復(fù)合過(guò)程中首先調(diào)整好復(fù)合金屬和被復(fù)合金屬之間的輥縫，然后啟動(dòng)中間板帶的控制輥使其穿過(guò)結(jié)晶輥，中間板帶預(yù)熱700°C，期間中間包中金屬液開始澆鑄，中間板帶的穿帶速度與復(fù)合金屬液霧化參數(shù)控制如下:穿帶速度:60m/min,噴射復(fù)合金屬霧化流量為20kg/min，霧化壓力保持在0.6MPa。
[0041]實(shí)施例3
[0042]中間板帶的厚度為4_，在實(shí)際復(fù)合過(guò)程中首先調(diào)整好復(fù)合金屬和被復(fù)合金屬之間的輥縫，然后啟動(dòng)中間板帶的控制輥使其穿過(guò)結(jié)晶輥，中間板帶預(yù)熱800°C，期間中間包中金屬液開始澆鑄，中間板帶的穿帶速度與復(fù)合金屬液霧化參數(shù)控制如下:穿帶速度:80m/min,噴射復(fù)合金屬霧化流量為30kg/min，霧化壓力保持在0.8MPa。
[0043]復(fù)合材料是由基體材料和復(fù)合材料人工用特殊的方法復(fù)合而成，它充分發(fā)揮了材料各自的物理化學(xué)性能，形成綜合性能優(yōu)異的新型材料，是當(dāng)今材料領(lǐng)域發(fā)展最快、應(yīng)用前景最廣的新學(xué)科，世界各地都把復(fù)合材料的發(fā)展列為重點(diǎn)規(guī)劃。本發(fā)明在制備復(fù)合板帶時(shí)工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備簡(jiǎn)單，可以進(jìn)行大規(guī)模輸出應(yīng)用，批量化生產(chǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法，在兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥即雙輥上下方設(shè)置一對(duì)夾送輥和一對(duì)定位輥，雙輥上方一側(cè)或?qū)ΨQ布置的金屬噴射裝置；將一中間板帶經(jīng)旋轉(zhuǎn)的夾送輥進(jìn)入雙輥，再進(jìn)入雙輥下方的定位輥，此時(shí)中間板帶建立張力，從而保證中間板帶在雙輥之間的精確位置；在中間板帶進(jìn)入雙輥之前，金屬噴射裝置將待復(fù)合的金屬液霧化成細(xì)小的金屬液滴，同時(shí)以高速度將金屬液滴噴射至中間板帶一側(cè)或兩側(cè)表面，由于中間板帶的冷卻作用，在中間板帶的一側(cè)或兩側(cè)表面形成金屬霧化沉積層；中間板帶及金屬霧化沉積層經(jīng)過(guò)雙輥，受到雙輥軋制后形成致密的復(fù)合板帶，再穿過(guò)定位輥，形成最終的復(fù)合板帶。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法，其特征是，待復(fù)合的金屬液的熔點(diǎn)低于中間板帶金屬的熔點(diǎn)100?300°C。
3.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法，其特征是，中間板帶的厚度與單側(cè)被復(fù)合金屬的厚度比控制在I?2之間。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法，其特征是，金屬液噴射前，對(duì)中間板帶預(yù)熱，預(yù)熱溫度500?800°C。
5.如權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法，其特征是，金屬液噴射霧化過(guò)程中，中間板帶穿帶速度為30?50m/min，噴射復(fù)合金屬霧化流量為10?15kg/min,霧化壓力保持在0.2?0.4MPa。
6.如權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法，其特征是，金屬液噴射霧化過(guò)程中，中間板帶穿帶速度為50?70m/min，噴射復(fù)合金屬霧化流量為15?25kg/min,霧化壓力保持在0.4?0.6MPa。
7.如權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法，其特征是，金屬液噴射霧化過(guò)程中，中間板帶穿帶速度為70?100m/min，噴射復(fù)合金屬霧化流量為25?40kg/min,霧化壓力保持在0.6?0.9MPa。
8.如權(quán)利要求1?7中任意一項(xiàng)所述的復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法，其特征是，中間板帶兩側(cè)噴射的金屬液成分相同或不同。
9.如權(quán)利要求1?8中任意一項(xiàng)所述的復(fù)合板帶的噴射軋制制備方法，其特征是，中間板帶兩側(cè)噴射的金屬液成分與中間板帶相同或不同。
【文檔編號(hào)】B22D11/06GK104249134SQ201310270393
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】任三兵, 樊俊飛 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司