CN104249135A - 一种复合板带的双辊薄带制备方法 - Google Patents

Abstract

一种复合板带的双辊薄带连铸制备方法，在两个反向旋转的结晶辊即双辊上下方设置一对夹送辊和一对定位辊；双辊上方还设布流装置，布流装置的出口对应双辊之间形成的空隙，将一中间板带经旋转的夹送辊进入双辊之间，再进入双辊下方的定位辊；将待复合的金属液倾倒入位于结晶辊上方的布流装置之中，该金属液的熔点低于中间板带的熔点，金属液通过布流装置布置在两结晶辊形成的空隙之中，并在中间板带的一侧或两侧分别建立熔池，布流装置出口端插入深度为双辊间熔池液位下10-20mm；由于结晶辊和中间板带的冷却作用，金属液发生快速凝固，在两个结晶辊咬合位置处与中间板带表面作用在一起，在中间板带的一侧或两侧面形成金属液凝固层，从而形成了复合板带。

Description

一种复合板带的双辊薄带制备方法

技术领域

本发明涉及双辊薄带连铸领域，特别涉及一种复合板带的双辊薄带制备方法。

背景技术

复合材料是由基体材料和复合材料人工用特殊的方法复合而成，它充分发挥了材料各自的物理化学性能，形成综合性能优异的新型材料，是当今材料领域发展最快、应用前景最广的新学科，世界各地都把复合材料的发展列为重点规划。

人们在对复合材料的研究过程中，已经认识到复合材料的关键是基体材料与复层材料之间的界面结合问题。要达到结合强度好、复层牢固的技术要求，除必要的大变形量外，还必须有足够的复合界面。原有复合板带的生产设备及工艺方法大体有以下几种类型：

焊接轧制法：将接触面清理干净的不锈钢板和低碳钢板各一块合在一起，再把四周接触处焊合，然后经加热炉加热再轧制的方法，或将低碳钢板用不锈钢焊条、焊丝堆焊一定厚度，再经加热炉加热后轧制的方法。

爆炸焊接法：即把两块不同金属板的接触面清理干净合在一起，加热后放在特制装置内，采用爆炸工艺将接触面焊合，在经加热炉加热后轧制的方法。

离心浇注法：即把低碳钢水先注入离心浇注机，待其冷却成固熔状态时，再将不锈钢水注入离心浇注圈内圈，完全凝固成环状复合板带坯时取出，经矫直机矫直后送入加热炉加热再轧制的方法。

中国专利CN102039309A公开了一种双辊双带复合结构薄带连铸连轧方法，该方法主要为：在双辊连铸过程中，两条金属母带分别通过两个反向旋转的结晶辊共同形成钢液熔池，金属溶液在母带上发生凝固，在结晶辊的铸轧作用下形成复合铸带，再经轧制形成最终薄带。

该专利的不足之处在于在金属溶液的凝固过程中仅在金属母带表面发生凝固，而没有在薄带连铸结晶辊表面发生凝固，失去了薄带连铸快速铸造轧制的特点。

中国专利CN10261945A公开了一种三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置，包括浇铸槽，浇铸槽上开设浇铸口，浇铸槽的下方设有预成形焊接通道，浇嘴外周面的左右两侧各设有一个输料辊，每个输料辊与浇嘴的外周面之间各留有一个用于供金属板带通过的输送通道，输送通道的最窄处的宽度大于通过此处的金属板带的宽度以在浇嘴和输料辊之间形成排渣缝隙，浇嘴的外周面上具有从浇铸口附近沿向外倾斜的方向延伸至所述输送通道的上溢斜面，在预成形焊接通道的出料口处设置有轧辊组。钎剂与金属板带上残留氧化物反应的生成物和反应后残存的钎剂浮在上溢斜面处和通过输送通道中的排渣缝隙向上溢出，不会跟随下沉的金属熔液进入复合体中。

该专利制备复合板带的特点主要采用先用钎焊法使金属凝固在母带表面，然后通过双辊轧制的作用来完成，而没有体现金属在双辊表面快速凝固的特点。

薄带连铸技术是冶金及材料研究领域内的一项前沿技术，它的出现正在为钢铁工业带来一场革命，它改变了传统冶金工业中薄型钢材的生产过程。

传统的薄型钢材一般采用板坯连铸法，在生产中需要经过多道次热轧和反复冷轧等工序。能耗大，工序复杂，生产周期长，劳动强度大，产品成本高，转产困难等特点。采用薄带连铸技术，将连续铸造、轧制、甚至热处理等整合为一体，使生产的薄带坯稍经冷轧就一次性形成工业成品，简化了生产工序，缩短了生产周期，其工艺线长度仅60m。设备投资也相应减少，产品成本显著降低，并且薄带质量不亚于传统工艺。此外，利用薄带连铸技术的快速凝固效应，还可以生产出难以轧制的材料以及具有特殊性能的新材料。

薄带连铸技术工艺方案因结晶器不同分为带式、辊式、辊带式等，其中研究得最多、进展最快、最有发展前途的当属双辊薄带连铸技术。该技术在生产0.7～3mm厚的薄带方面具有独特的优越性，其工艺原理是将金属爷注入一对反向旋转且内部通水冷却的铸辊之间，使金属液在双辊之间凝固形成薄带。

发明内容

本发明的目的在于提出一种复合板带的双辊薄带连铸制备方法，中间板带在穿过金属液的过程中与金属液换热，中间板带的表面与金属液反应，形成致密的双金属层，从而避免出现界面之间金属的分离；在复合板带形成的过程中，受到结晶辊和定位辊的双重轧制，从而能很大程度的提高复合板带的致密度和内部质量，减少疏松和裂纹的形成。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种复合板带的双辊薄带连铸制备方法，在两个反向旋转的结晶辊即双辊上下方设置一对夹送辊和一对定位辊；双辊上方还设布流装置，布流装置的出口对应双辊之间形成的空隙，将一中间板带经旋转的夹送辊进入双辊之间，再进入双辊下方的定位辊，此时中间板带建立张力，从而保证中间板带在双辊之间的精确位置；将待复合的金属液倾倒入位于结晶辊上方的布流装置之中，该金属液的熔点低于中间板带的熔点，金属液通过布流装置均匀的布置在两结晶辊形成的空隙之中，并在中间板带的一侧或两侧分别建立熔池，布流装置出口端插入深度为双辊间熔池液位下10-20mm；两结晶辊端部则使用侧封板封闭，避免金属液从结晶辊的两侧流出；由于结晶辊和中间板带的冷却作用，金属液发生快速凝固，在两个结晶辊咬合位置处与中间板带表面作用在一起，在中间板带的一侧或两侧面形成金属液凝固层，从而形成了复合板带，并在下移过程中经过定位辊时受到定位辊的轧制作用，使得复合板带的内部疏松减少，表面质量进一步提高。

进一步，中间板带的厚度与单侧复合金属即金属液凝固层的厚度比控制在1～2之间。

又，中间板带穿过两结晶辊前预热，预热温度500～800℃。

更加进一步，中间板带两侧布流装置的金属液成分相同或不同。或，中间板带两侧布流装置的金属液成分与中间板带相同或不同。

另外，中间板带穿带速度：30～50m/min，复合金属液液位：70～100mm，过热度：20～25℃。或，中间板带穿带速度：50～70m/min，待复合金属液液位：100～130mm，过热度：25～30℃。或，中间板带穿带速度：70～90m/min，复合金属液液位：130～160mm，过热度：30～35℃。

本发明的优点在于：

1.由于中间板带在穿过金属液的过程中与金属液换热，中间板带的表面与金属液反应，形成致密的双金属层，从而避免出现界面之间金属的分离。

2.在复合板带形成的过程中，受到结晶辊和定位辊的双重轧制，从而能很大程度的提高复合板带的致密度和内部质量，减少疏松和裂纹的形成。

3.本发明方法工艺流程短、设备简单，生产效率高。

4.本发明方法可以应用于多种双金属之间的复合。

5.本发明方法可以应用于三种金属之间的复合。

附图说明

图1为本发明实施例一个形式的结构示意图。

图2为本发明实施例另一形式的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明的一种复合板带的双辊薄带连铸制备方法，在两个反向旋转的结晶辊1、1’（即双辊）上下方设置一对夹送辊2和一对定位辊3；双辊上方还设布流装置4、4’，布流装置4、4’的出口对应两结晶辊1、1’（双辊）之间形成的空隙，将一中间板带5经旋转的夹送辊2进入两结晶辊1、1’之间，再进入两结晶辊1、1’下方的定位辊3，此时中间板带5建立张力，从而保证中间板带5在两结晶辊1、1’之间的精确位置；将待复合的金属液倾倒入位于结晶辊1、1’上方的布流装置4、4’之中，该金属液的熔点低于中间板带的熔点，金属液通过布流装置4、4’均匀的布置在两结晶辊1、1’形成的空隙之中，并在中间板带5的两侧分别建立熔池，布流装置4、4’出口端插入深度为两结晶辊1、1’间熔池液位下10-20mm；两结晶辊1、1’端部则使用侧封板封闭，避免金属液从结晶辊1、1’的两侧流出；由于结晶辊1、1’和中间板带5的冷却作用，金属液发生快速凝固，在两个结晶辊1、1’咬合位置处与中间板带5表面作用在一起，在中间板带5的两侧面均形成金属液凝固层，从而形成了复合板带6，并在下移过程中经过定位辊3时受到定位辊3的轧制作用，使得复合板带6的内部疏松减少，表面质量进一步提高。

参见图2，其为本发明另一形式的示意图，即为单侧设置布流装置4。

实施例1

中间板带的厚度为2mm，两侧被复合金属的厚度为1mm，在实际复合过程中首先调整好复合金属和被复合金属之间的辊缝，然后启动中间板带的控制辊使其穿过结晶辊，中间板带预热550℃，期间中间包中金属液开始浇铸，中间板带的穿带速度与复合金属液的液位及过热度控制在如下范围：穿带速度：45m/min，复合金属液液位：80mm，过热度：23℃。

实施例2

中间板带的厚度为3mm，两侧被复合金属的厚度为1.5mm，在实际复合过程中首先调整好复合金属和被复合金属之间的辊缝，然后启动中间板带的控制辊使其穿过结晶辊，中间板带预热600℃，期间中间包中金属液开始浇铸，中间板带的穿带速度与复合金属液的液位及过热度控制在如下范围：穿带速度：60m/min，复合金属液液位：110mm，过热度：26℃。

实施例3

中间板带的厚度为5mm，两侧被复合金属的厚度为2.5mm，在实际复合过程中首先调整好复合金属和被复合金属之间的辊缝，然后启动中间板带的控制辊使其穿过结晶辊，中间板带预热700℃，期间中间包中金属液开始浇铸，中间板带的穿带速度与复合金属液的液位及过热度控制在如下范围：穿带速度：80m/min，复合金属液液位：150mm，过热度：33℃。

复合材料是由基体材料和复合材料人工用特殊的方法复合而成，它充分发挥了材料各自的物理化学性能，形成综合性能优异的新型材料，是当今材料领域发展最快、应用前景最广的新学科，世界各地都把复合材料的发展列为重点规划。

Claims (8)

1.一种复合板带的双辊薄带连铸制备方法，在两个反向旋转的结晶辊即双辊上下方设置一对夹送辊和一对定位辊；双辊上方还设布流装置，布流装置的出口对应双辊之间形成的空隙，将一中间板带经旋转的夹送辊进入双辊之间，再进入双辊下方的定位辊，此时中间板带建立张力，从而保证中间板带在双辊之间的精确位置；将待复合的金属液倾倒入位于结晶辊上方的布流装置之中，该金属液的熔点低于中间板带的熔点，金属液通过布流装置均匀的布置在两结晶辊形成的空隙之中，并在中间板带的一侧或两侧分别建立熔池，布流装置出口端插入深度为双辊间熔池液位下10-20mm；两结晶辊端部则使用侧封板封闭，避免金属液从结晶辊的两侧流出；由于结晶辊和中间板带的冷却作用，金属液发生快速凝固，在两个结晶辊咬合位置处与中间板带表面作用在一起，在中间板带的一侧或两侧面均形成金属液凝固层，从而形成了复合板带，并在下移过程中经过定位辊时受到定位辊的轧制作用，使得复合板带的内部疏松减少，表面质量进一步提高。

2.如权利要求1所述的复合板带的双辊薄带连铸制备方法，其特征是，中间板带的厚度与单侧复合金属即金属液凝固层的厚度比控制在1～2之间。

3.如权利要求1或2所述的复合板带的双辊薄带连铸制备方法，其特征是，中间板带穿过两结晶辊前预热，预热温度500～800℃。

4.如权利要求1～3所述的复合板带的双辊薄带连铸制备方法，其特征是，中间板带穿带速度：30～50m/min，复合金属液液位：70～100mm，过热度：20～25℃。

5.如权利要求1～3所述的复合板带的双辊薄带连铸制备方法，其特征是，中间板带穿带速度：50～70m/min，待复合金属液液位：100～130mm，过热度：25～30℃。

6.如权利要求1～3所述的复合板带的双辊薄带连铸制备方法，其特征是，中间板带穿带速度：70～90m/min，复合金属液液位：130～160mm，过热度：30～35℃。

7.如权利要求1～6中任意一项所述的复合板带的双辊薄带连铸制备方法，其特征是，中间板带两侧布流装置的金属液成分相同或不同。

8.如权利要求1～6中任意一项所述的复合板带的双辊薄带连铸制备方法，其特征是，中间板带两侧布流装置的金属液成分与中间板带相同或不同。