CN105057386A - 波平连轧金属复合薄板带生产装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波平连轧金属复合薄板带生产装置及方法，其特征是：将基材钢卷和复材钢卷经开卷机开卷，清洗装置清洗去除氧化层，然后经波平冷连轧机组轧制成复合板带，连续退火装置退火，卷取，得到复合板卷。波平冷连轧机组由二辊波纹轧机和四辊平轧机组成，生产双层板带，二辊波纹轧机辊系是一个波纹辊，一个平辊，波纹辊总是与大变形抗力金属层接触；生产三层板，二辊波纹轧机辊系是两个波纹辊，两个波纹辊与大变形抗力的复层接触，波纹断面尺寸中波纹深度为s，波纹宽度为t，大变形抗力金属层厚度为h₀，s/h₀=(0.1～10)，t=(10～20)s。本发明利用波平冷连轧机组，解决了异种金属变形抗力不同引起复合板带的飘曲、裂纹、残余应力大的问题，复合率高。

Description

波平连轧金属复合薄板带生产装置及方法

技术领域

在本发明属于金属复合板带材料加工技术领域，具体涉及波平连轧金属复合薄板带生产装置及方法。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展，一批高新术产业的诞生，对材料的使用性能提出了更高水平的要求，同时为了降低成本、节省资源、降低能耗、提高产品性能，国内外学者致力于研究和开发新型的双金属或多金属复合板材及轧制新工艺。金属复合材料技术可以发挥组元材料各自的优势，实现各组元材料资源的最优配置，节约贵重金属材料，实现单一金属不能满足的性能要求，主要应用在防腐、压力容器制造，电建、石化、医药、轻工、汽车、造船、动力、海水淡化等行业。层状复合材料具有远高于组成物质的综合力学性能，近年来，这方面的研究日益成为国内外新材料研究的热点之一，其中较为活跃的是金属层压板的研究。采用两种或两种以上的金属材料，以各种不同工艺制成的复合板材，能够满足不同工业应用的综合性能要求。在这种情况下，复合材料的研制、生产和应用越来越显示其重要的地位。材料的复合，尤其是异种金属材料的复合,为多功能材料的开发提供了一个新技术途径。

1956年美国率先提出金属层压复合的三步工艺，即：表面处理—轧制复合—多层金属复合理论与技术、层状金属复合板生产技术与新工艺退火强化处理，这项技术使双金属室温固相复合得到了迅速的发展。前苏联对层压复合材料的研究始于20世纪30年代，主要采用轧制法、铸造法、爆炸法等方法生产铝、钛、钢等金属与合金的复合材料，尤其在冷轧复合方面的研究比较深入。英、法、德等发达国家对复合材料的研究也有相当的水平，其中英国伯明翰大学在20世纪五、六十年代对固相复合进行了较为系统的研究，取得了很多成果。目前，金属复合材料在这些国家得到了广泛的应用。日本在复合材料方面的研究起步较晚，但其发展十分迅速，近年来已成为从事金属复合研究最多的国家之一。在20世纪90年代以后，对不锈钢与铝的复合研究取得了很多成果，申请了多项专利，尤其在阶梯式加热复合及温轧复合方面取得了令人瞩目的研究成果。

国内对金属层状复合材料的研究始于20世纪60年代初，国内异种金属复合板主要采用生产方式有包浇(固-液结合)+轧制复合法、爆炸复合法、扩散复合法、爆炸+轧制(冷轧、热轧)复合法以及轧制复合法等，但在板形、结合质量方面还有一定的差距。1958年重庆钢铁公司用热轧法生产不锈钢复合板取得成功，1965年上海金属研究所开展冷轧固相复合技术的研究，1972年建成一条冷轧固相复合生产线。世界各国广泛采用的冷轧固相复合具有产品精度高、性能稳定、复合组元种类选择不受限制等诸多特点，但也存在固相结合所需临界变形程度大和轧制负荷高的缺点，这就是宽幅薄规格复合板轧制的一大技术难题。1986年，中国东北大学研制出梯度加热轧制复合新技术，为宽幅薄规格复合板轧制开创了新路。但是一直没有解决异种金属力学性能差异引起的板形翘曲，残余应力大的问题。

包浇(固-液结合)+轧制复合法，离心浇铸法的基本原理是将定量的液态放在旋转的（即模具）中，使其绕单轴高速旋转，此时放入的物料即被离心力迫使而分布在模具的近壁部位。工艺特点是离心浇铸法生产的钢板坯、化学成份偏析是其致命的缺点，所生产的铸坯是环形还需切割、加热、矫直才能热轧，产品质量差、生产工序多、耗能大、加工成本高。爆炸复合法的基本原理是利用炸药爆炸产生的能量，在微秒级时间内使两块金属板在碰撞点产生高达106～107/s的应变速率和104MPa的高压，从而实现异种金属的焊接复合；爆炸复合法的工艺优点是，可使材料性能差异极为悬殊的金属组合实现复合，可以避免脆性金属间化合物的生成，灵活性强，可实现各种异型件的复合，复合材料的结合强度高，适用于大多可塑性金属或合金，但爆炸复合法界面结合强度不均匀、结合率低，易产生裂纹、缩孔和气孔等缺陷，此外，该工艺还存在机械化程度低、劳动条件差、有一定的危险性，给环境带来严重的污染，使得爆炸复合法面临被逐渐淘汰的趋势。扩散复合法由于具有长扩散时间、有限的产品尺寸以及较低的界面结合强度等缺点，不适用于大尺寸复合板带的工业化生产。爆炸-轧制法，由于爆炸成型很难获得完美的结合效果，为避免轧制缺陷，复合板轧制对轧辊温度、辊型、润滑条件、坯料转移时间、道次加工率控制要求严格，控制不好会出现边部开裂，中间道次复层开裂，板型超差，尺寸超差等缺陷，导致坯料报废；受爆炸复合工艺和轧制变形工艺及复层材料变形特性差异的影响，复合板在整个生产流程中存在内应力，产生弯曲，瓢曲或卷曲现象；爆炸前板坯处理，爆炸后、轧制后、以及成品处理都需要矫平工序；爆炸用的复层板坯的不平度差导致爆炸间隙局部超影响爆炸效果，爆炸板坯处理不平难以组坯，导致轧制中坯料不能均匀流动；即使成品板材矫平不能控制横向凸度，只能反复大压下量强力校平强矫，导致局部破裂，同时异种金属的力学性能相差大，轧制得到的复合板带飘曲严重，残余应力大。

采用轧制工艺生产金属层状复合材料，优于爆炸焊、扩散焊等工艺，是一种十分经济实用的方法。目前，轧制复合法是复合板制造的发展趋势，有较高的生产率、低污染、低能耗等特点。轧制复合法的基本原理是在轧制压力的作用下，使两层或多层金属板同时产生塑性变形，表面金属层破裂、露出洁净而活化的金属，从而使板面之间形成冶金结合，在后续的热处理过程中通过热扩散使界面结合进一步强化和稳固；轧制复合法可分为热轧复合、冷轧复合，其工艺一般分为三步：表面处理、轧制复合和热处理，轧制复合法工艺的关键在于：清洁而有一定粗糙度的界面，足够大的压力以及塑性变形，合适的热扩散；工艺特点是轧制复合可以进行连续生产，产品尺寸精确，各组元的厚度均匀，性能稳定，适于轧制复合的金属非常多，而且生产成本低、效率高，易于实现大规模工业化生产；热轧复合法在轧制过程中复合界面氧化很难避免，易形成脆性金属化合物，很容易削弱复合板的界面结合强度。冷轧复合法，等辊径等辊速冷轧复合是20世纪50年代由美国首先开始研究，提出以“表面处理+冷轧复合+扩散退火”三步法生产工艺；70年代异步轧制开始用于复合板的生产，称异步轧制复合法，将较硬的金属与快速辊对应，较软的金属与慢速辊对应，变形区形成搓轧区，增加结合强度；冷轧复合属于压力焊接，泛指金属在再结晶温度以下进行的焊接过程，原则上说，所有具有足够延展性的金属都可以通过冷轧获得复合材，其结合机理有“能量障碍”和“表面层裂缝”两大类；简单说来，在正常大气环境内的大多数金属表面都由几层表面层所覆盖，它们在两表面互相接触时会阻止金属的复合；所以，欲使两金属轧制复合，提出了使氧化物层、搜盖层或污染层破裂的三种机理；对于屈服强度相差较大的两种金属，在轧制过程中结合面附近区域将会出现相对滑移，因此，这两种金属的塑性形变是不均匀，这就意味着，把两种相对的表面层假设为如同一层一样而共同破裂是不能成立的，按照连续介质力学分析，计算出每一种金属的表面暴露率，显然，二者的暴露率是有差别的，而结合强度则与表面塑性形变率及压力之间有着函数关系，生产低强度、高塑性、易氧化、高精度的复合板，采用冷轧法是可行的。

轧制复合法主要特点概述如下：

1）用于不形成脆性金属间化合物的复合板轧制，能充分发挥轧机的高效率，劳动条件好，生产规格灵活，特别对于较薄的复合板尤其显得优越；受轧制技术及条件的限制，轧制件在大变形下常常处于高温状态，所以，组合材料因熔点差异、硬度（塑性）差异和厚度比大小的差异带来严重的板形问题；为了达到冷轧的目的，采用异步轧机轧制复合板虽取得了一定成功，但在轧制板叠时，由于上、下辊压力的不同（单驱动机），则上下复合板组合形变不均，严重时会导致厚度超出公差；

2）轧制复合的原理基本相似于压力加工，在未复合前，两金属在表面上由于力学性能不同而导致塑性形变率的差异，线膨胀系数的不同，导致了结合区的残余应力等缺陷，这是不同于单金属轧制的；由于异种金属本身力学性能的不同，其变形能力也不同，致使变形抗力小的金属的变形程度大于变形抗力大的金属的变形程度，因此，变形区内的变形不一致，使得轧制后的复合板带材内存在附加应力，变形程度大的一侧存在附加压应力，变形程度小的一侧存在附加拉应力，使轧制变形区内，应力分布严重不均匀，所生产的复合板必然产生严重飘曲和很大的残余应力，造成轧制复合板不合格，容易开裂。

公开号为CN103464505A的专利申请“高频焊轧多层复合板生产机组及方法”公开了一种高频焊轧多层复合板的方法，该方法利用高频电流在带材表面浅层进行在线快速加热，带材互相接触使热量达到最高，形成焊接的条件，多层带材经焊接后进入轧机进行一次轧制复合。高频电流的加热对金属来说是点状加热，也就是使复合金属的表面产生点状熔融，金属不均匀的热变形不能有效增加复合板的结合强度，反而使复合后的板型更差，复合板带内部存在大量热残余应力，也不能解决飘曲问题。

综上所述，异种金属轧制复合问题上，都存在着因异种金属材料力学性能差异大导致的复合板复合强度低，复合率低，严重翘曲和复合板内部残余应力大的问题。所以使异种金属界面结合稳固，质量精度高，品种范围广，复合率高，板形好（不飘曲，残余应力小），生产效率高是金属复合板生产亟待解决的问题，目前，亟需一种有效的技术来解决这些问题，大力推广轧制复合板带的生产方法。发明人在已申请专利（专利授权公告号CN103736728B、CN103736729B）的基础上继续对性能差异较大金属轧制复合过程中的变形机理进行了大量的理论试验分析，利用牵引变形理论定性分析了变形过程中组元的相互作用，指导异种金属复合接合面上做了进一步的研究。

发明内容

本发明的目的是为了解决复合板生产时复合界面结合性能不良，复合板带飘曲、残余应力大的技术问题，提出一种波平连轧金属复合薄板带生产装置及方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

波平连轧金属复合薄板带的生产装置，其特征在于：包括二辊波纹轧机4、四辊平轧机5，设置在二辊波纹轧机4前的压紧夹送辊17、复材基材头部焊接装置18，压紧夹送辊17和二辊波纹轧机4之间设有导卫装置，压紧夹送辊17前设置导向辊12、导向辊13、导向辊14、1#开卷机7、2#开卷机8，导向辊12与1#开卷机7之间设置1#请洗机组19、导向辊13和2#开卷机8之间设置2#清洗机组20，二辊波纹轧机4和四辊平轧机5之间设置辊道和导卫装置构成连轧关系，四辊平轧机5后设置连续退火机组15、卷取机导向辊16，四辊平轧机5到卷取机导向辊16之间铺设辊道，卷取机导向辊16后设置张力卷取机9；所述二辊波纹轧机辊系是一个波纹辊，一个平辊；所述四辊轧机辊系是两个支撑辊、两个工作辊，四个辊皆为平辊；所述二辊轧机波纹辊的波纹深度和宽度根据高变形抗力金属材料厚度设计，所述波纹辊的波纹断面尺寸中波纹深度为s，波纹宽度为t，大变形抗力金属层厚度为h₀，满足s/h₀=(0.1～10),t=(10～20)s，所述波纹辊的波纹断面形状为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形，所述波纹辊的波纹垂直于辊轴连续布置或者平行于辊轴连续布置。

进一步地，波平连轧金属复合薄板带的生产装置，其特征在于：所述清洗机组至少有清洗槽，所述清洗槽内带钢出口端至少设有烘干装置，所述清洗槽内至少设有一组或多组电极板组件和刷洗辊组件，至少设有一对上下对称布置的喷液支管及喷嘴向电极板喷射酸液、碱液。

进一步地，波平连轧金属复合薄板带的生产装置，其特征在于：所述连续退火机组至少设有退火炉、盐浴槽、酸洗槽、水洗槽，退火炉对复合带高温快速退火，温度在300～800℃，所述盐浴槽对复合带进行碱洗，所述酸洗槽对复合带进行酸洗。

波平连轧金属复合薄板带的生产装置，其特征在于：包括二辊波纹轧机4＇、四辊平轧机5，设置在二辊波纹轧机4＇前的压紧夹送辊17、复材基材头部焊接装置18，压紧夹送辊17和二辊波纹轧机4＇之间设有导卫装置，压紧夹送辊17前设置导向辊10、导向辊11、导向辊12、导向辊13、导向辊14、3#开卷机6、1#开卷机7和2#开卷机8，导向辊12与1#开卷机7之间设置1#请洗机组21、导向辊13和2#开卷机8之间设置2#清洗机组20，导向辊10和3#开卷机6之间设置3#清洗机组21，二辊波纹轧机4＇和四辊平轧机5设置辊道和导卫装置构成连轧关系，四辊平轧机5后设置连续退火机组15、卷取机导向辊16，四辊平轧机5到卷取机导向辊16之间铺设辊道，卷取机导向辊16后设置张力卷取机9；所述二辊波纹轧机辊系是两个波纹辊；所述四辊轧机辊系是两个支撑辊、两个工作辊，四个辊皆为平辊；所述二辊轧机波纹辊的波纹深度和宽度根据变形抗力大的金属材料厚度设计，所述波纹辊的波纹断面尺寸中波纹深度为s，波纹宽度为t，大变形抗力金属层厚度为h₀，s/h₀=(0.1～10),t=(10～20)s，所述波纹辊的波纹断面形状为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形，所述波纹辊的波纹垂直于辊轴连续布置或者平行于辊轴连续布置。

进一步地，波平连轧金属复合薄板带的生产装置，其特征在于：所述清洗机组至少有清洗槽，所述清洗槽内带钢出口端至少设有烘干装置，所述清洗槽内至少设有一组或多组电极板组件和刷洗辊组件，至少设有一对上下对称布置的喷液支管及喷嘴向电极板喷射酸液、碱液。

进一步地，波平连轧金属复合薄板带的生产装置，其特征在于：所述连续退火机组至少设有退火炉、盐浴槽、酸洗槽、水洗槽，退火炉对复合带高温快速退火，温度在300～800℃，所述盐浴槽对复合带进行碱洗，所述酸洗槽对复合带进行酸洗。

波平连轧金属复合薄板带的生产方法，其特征在于其步骤是：

（1）选取金属基材钢卷和金属复材钢卷，其中基材金属的变形抗力大于复材的变形抗力，或者复材金属的变形抗力大于基材的变形抗力；

（2）选取变形抗力大的金属材料1与二辊波纹轧机4的波纹辊接触，变形抗力小的金属材料3与二辊波纹轧机4的平辊接触，将金属基材钢卷和金属复材钢卷分别通过开卷机7和开卷机8开卷，并经清洗机组19和清洗机组20清洗表面氧化层和杂质，得到基材板带和复材板带，基材板带和复材板带分别经导向辊12和导向辊13、导向辊14导入压紧夹送辊17，将基材板带和复材板带压紧，通过复材基材头部焊接装置焊接复材和基材头部；

（3）将压紧焊好的基材带和复材带经导卫装置送往由二辊波纹轧机4和四辊平轧机5组成的连续轧制机组进行连轧，基材和复材经二辊波纹轧机4轧制一道次实现基材和复材的连接复合，轧成上面为波纹形式的复合板带，四辊平轧机5将二辊波纹轧机4轧出的复合板带的波纹一道次轧平，得到复合板带；

（4）连轧轧制所得复合板带通过输送辊道进入连续退火机组15进行连续扩散退火，经辊道由导向辊16送往张力卷取机9卷取得到复合板卷；

（5）将轧制所得复合板卷经矫正，得到成品复合带。

进一步地，所述的波平连轧金属复合薄板带的生产方法，在步骤（3）中，所述二辊波纹轧机出口处的复合板带具有整体波纹复层和单面波纹基层，或者整体波纹基层和单面波纹复层，结合面为波纹面，所述整体波纹层的波纹截面形状分别为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形，所述整体波纹深度为s，波纹宽度为t，大变形抗力金属层厚度为h₀，满足s/h₀=(0.1～10)，t=(10～20)s。

波平连轧金属复合薄板带的生产方法，其特征在于其步骤是：

（1）选取金属基材钢卷和第一金属复材钢卷、第二金属复材钢卷，所述第一金属复材1＇、第二金属复材2＇的变形抗力要求大于金属基材3＇的变形抗力；

（2）将金属基材钢卷和第一金属复材钢卷、第二金属复材钢卷分别通过开卷机7、开卷机6、开卷机8开卷，并经清洗机组19、清洗机组20和清洗机组21清洗表面氧化层和杂质，得到基材板带3＇和第一复材板带1＇、第二复材板带2＇，基材板带和第一复材板带、第二复材板带分别经导向辊12、导向辊10、导向辊11、导向辊13、导向辊14导入压紧夹送辊17，将基材板带3＇和第一复材板带1＇、第二复材板带2＇压紧，通过复材基材头部焊接装置焊接第一复材、基材和第二复材头部；

（3）将压紧的基材板带和第一复材板带、第二复材板带经导卫装置送往由二辊波纹轧机4＇和四辊平轧机5组成的连续轧制机组进行连轧，基材板带和第一复材板带、第二复材板带在第一架二辊波纹轧机轧制一道，实现基材板带和第一复材板带、第二复材板带的连接复合，轧制出上表面、下表面为波纹形式的复合板带，第二架四辊轧机将复合板带的波纹轧平，得到三层金属复合板带；

（4）连轧轧制所得复合板带通过输送辊道进入连续退火机组15进行连续扩散退火，经辊道由导向辊16送往张力卷取机9卷取得到复合板卷；

（5）将轧制所得复合板卷经矫正，得到成品复合带。

进一步地，所述的波平连轧金属复合薄板带的生产方法，在步骤(3)中，所述二辊波纹轧机出口处的复合板带具有整体波纹复层和单面波纹基层，结合面为波纹面，所述整体波纹复层的波纹截面形状分别为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形；所述整体波纹深度为s，波纹宽度为t，大变形抗力金属层厚度为h₀，满足s/h₀=(0.1～10),t=(10～20)s。

发明优点及积极效果

1、本专利提出的二辊波纹轧机轧出的波纹金属层复合板带坯，形成一种上曲面、下平面的复合带坯，这样的的复合带坯坯在轧制过程中复合面上合理的曲线使结合面增大、结合强度增强，并且整体波纹金属层是一种变形抗力大于单面波纹金属层的钢种，由于整体波纹金属层上表面的整体母线长度大于单面波纹金属层下表面的母线长度，这样，就可以解决上面强度高难变形金属延伸率小导致的拉扯下层金属产生的残余应力过大和严重瓢曲问题；曲面接触时可以产生很大的压力峰值，峰值处首先形成焊接溶池和结晶核，结晶沿晶核然后向外生长，实现完全冶金焊合；上层曲面使得难变形金属母线首先延伸一个长度，补偿轧制时延伸量不足导致的瓢曲问题；在后续轧制过程中，高变形抗力金属层和低变形抗力金属层因屈服强度不同纵向延伸不同，上曲面补偿了这种差异，最终使复层和基层轧后长度相吻合，复合板不瓢曲，内应力得到了消除。从而解决复板和基板因变形抗力不同，低变形抗力金属层延伸大，高变形抗力金属层延伸小的问题，得到一种变形均匀，残余应力小、结合强度高的复合板带；

2、利用基层波纹和复层波纹沿轧辊轴向分布解决异种金属宽展不同引起的基层和复层宽展不一致的问题，解决复合带钢宽度方向的翘曲问题；

3、利用基层波纹和复层波纹之间的波纹啮合力增大了基板和复板之间的结合力；

4、利用基层和复层的波纹结合面，增大了基板和复板的接触面积，增加了金属层的结合强度，避免了轧制过程中基板和复板的开裂现象，提高了复合率；

5、通过二辊波纹轧机和四辊轧机组成的连轧机组，轧制薄复合板带，生产薄而宽的复合板带，工艺简单，能耗低，复合质量、产量高。

附图说明：

图1、图2为本发明生产工艺流程示意图；

图3为整体波纹尺寸关系示意图；

图中：1-变形抗力大的金属材料；1＇-第一复材板带；2＇-第二复材板带；3、变形抗力小的金属材料；3＇-基材板带；4、4＇-二辊波纹轧机；5-四辊平轧机；6-3#开卷机；7-1#开卷机；8-2#开卷机；9-张力卷取机；10、11、12、13、14-导向辊、15-连续退火机组、16-导向辊；17-压紧夹送辊、18-焊接装置、19-1#清洗机组；20-2#清洗机组；21-3#清洗机组。

具体实施方式

本发明提供一种波平连轧金属复合薄板带生产装置及方法。下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

利用附图1所示的装置采用本方法制备碳钢-铜双层冷轧复合板带：

波平连轧金属复合薄板带的生产装置，其特征在于：包括二辊波纹轧机4、四辊平轧机5，设置在二辊波纹轧机4前的压紧夹送辊17、复材基材头部焊接装置18，压紧夹送辊17和二辊波纹轧机4之间设有导卫装置，压紧夹送辊17前设置导向辊12、导向辊13、导向辊14、1#开卷机7、2#开卷机8，导向辊12与1#开卷机7之间设置1#请洗机组19、导向辊13和2#开卷机8之间设置2#清洗机组20，二辊波纹轧机4和四辊平轧机5设置辊道和导卫装置构成连轧关系，四辊平轧机5后设置连续退火机组15、卷取机导向辊16，四辊平轧机5到卷取机导向辊16之间铺设辊道，卷取机导向辊16后设置张力卷取机9；所述二辊波纹轧机辊系是一个波纹辊，一个平辊；所述四辊轧机辊系是两个支撑辊、两个工作辊，四个辊皆为平辊；所述二辊波纹轧机波纹辊的波纹深度和宽度根据变形抗力大的金属材料厚度设计，所述波纹辊的波纹断面尺寸中波纹深度为0.8mm，波纹宽度为15mm，所述波纹辊的波纹断面形状为圆弧形，所述波纹辊的波纹平行于辊轴连续布置；所述清洗机组设有清洗槽，清洗槽内带钢出口端设有烘干装置，清洗槽内设有多组电极板组件和刷洗辊组件，设有一对上下对称布置的喷液支管及喷嘴向电极板喷射酸液、碱液；所述连续退火机组设有退火炉、盐浴槽、酸洗槽、水洗槽，退火炉对复合带高温快速退火，温度设为800℃，所述盐浴槽对复合带进行碱洗，所述酸洗槽对复合带进行酸洗。

波平连轧金属复合薄板带的生产方法，其特征在于其步骤：

（1）原料准备：选取厚度为3mm、宽度为600mm的Q235碳钢钢卷作为基材，选取厚度2mm、宽度为600mm的T2纯铜钢卷作为复材；

（2）Q235碳钢基材板带与二辊波纹轧机4的波纹辊接触，T2纯铜复材板带与二辊波纹轧机的平辊接触，将Q235碳钢基材钢卷通过开卷机7开卷，T2纯铜复材金属复材钢卷通过开卷机8开卷，清洗机组19对碳钢基材板带清洗表面氧化层和杂质，清洗机组20对铜板带清洗表面氧化层和杂质，得到碳钢基材板带和铜复材板带，碳钢基材板带和铜复材板带分别经导向辊12和导向辊13、导向辊14导入压紧夹送辊17，将碳钢基材板带和铜复材板带压紧，通过复材基材头部焊接装置点焊焊接铜复材板带和碳钢基材板带头部；

（3）将压紧头部焊好的碳钢基材带和铜复材带经导卫装置送往由二辊波纹轧机4和四辊平轧机5组成的连续轧制机组进行连轧，二辊波纹轧机轧制速度为0.5m/s，压下率为70％，基材和复材经二辊波纹轧机4轧制一道次实现基材和复材的连接复合，轧成碳钢基层上表面波纹形式的复合板带，波纹高度0.8mm，宽度15mm，四辊平轧机5将二辊波纹轧机4轧出的复合板带的波纹一道次轧平，四辊轧机轧制速度遵循连轧秒流量相等的原理选取，得到0.4mm厚碳钢-铜复合板带；

（4）连轧轧制所得碳钢-铜复合板带通过输送辊道进入连续退火机组15进行连续扩散退火，经辊道由导向辊16送往张力卷取机9卷取得到复合板卷；

（5）将轧制所得复合板卷经矫正，得到成品碳钢-铜复合带，层间结合力大于100MPa。

实施例2

利用附图2所示的装置采用本方法制备钛钢-铝-不锈钢三层冷轧复合板带：

波平连轧金属复合薄板带的生产装置，其特征在于：包括二辊波纹轧机4＇、四辊平轧机5，设置在二辊波纹轧机4＇前的压紧夹送辊17、复材基材头部焊接装置18，压紧夹送辊17和二辊波纹轧机4＇之间设有导卫装置，压紧夹送辊17前设置导向辊10、导向辊11、导向辊12、导向辊13、导向辊14、3#开卷机6、1#开卷机7和2#开卷机8，导向辊12与1#开卷机7之间设置1#请洗机组21、导向辊13和2#开卷机8之间设置2#清洗机组20，导向辊10和3#开卷机6之间设置3#清洗机组21，二辊波纹轧机4＇和四辊平轧机5设置辊道和导卫装置构成连轧关系，四辊平轧机5后设置连续退火机组15、卷取机导向辊16，四辊平轧机5到卷取机导向辊16之间铺设辊道，卷取机导向辊16后设置张力卷取机9；所述二辊波纹轧机辊系是两个波纹辊；所述四辊轧机辊系是两个支撑辊、两个工作辊，四个辊皆为平辊；所述波纹辊上辊的波纹断面尺寸中波纹深度为1mm，波纹宽度为10mm，所述波纹辊的波纹断面形状上、下辊皆为三角形，所述波纹辊上辊的波纹平行于辊轴连续布置，所述波纹辊下辊的波纹平行于辊轴连续布置；所述清洗机组设有清洗槽，清洗槽内带钢出口端设有烘干装置，清洗槽内设有多组电极板组件和刷洗辊组件，设有一对上下对称布置的喷液支管及喷嘴向电极板喷射酸液、碱液；所述连续退火机组设有退火炉、盐浴槽、酸洗槽、水洗槽，所述退火炉对复合带高温快速退火，温度设为550℃，所述盐浴槽对复合带进行碱洗，所述酸洗槽对复合带进行酸洗。

波平连轧金属复合薄板带的生产方法，其特征在于其步骤：

（1）原料准备：选取厚度为2mm、宽度为600mm的TA2钛卷作为第一复材，钛卷为表面镀N6镍的退火态TA2卷，选取厚度为3mm、宽度为600mm的1050铝卷作为基材，选取厚度为2mm、宽度为600mm的s304不锈钢卷作为第二复材；

（2）将铝基材钢卷和钛复材钢卷、不锈钢复材钢卷分别通过开卷机7、开卷机6、开卷机8开卷，铝带经清洗机组19清洗氧化层和杂质得到基材板带，钛带经清洗机组20清洗氧化层和杂质得到第一复材板带，不锈钢带经清洗机组21清洗表面氧化层和杂质得到第二复材板带，基材铝板带和第一复材钛板带、第二复材不锈钢板带分别经导向辊12、导向辊10、导向辊11、导向辊13、导向辊14导入压紧夹送辊17，将基材铝板带和第一复材钛板带、第二复材不锈钢板带压紧，点焊焊接基材铝板带和第一复材钛板带、第二复材不锈钢板带的头部；

（3）将压紧的基材铝板带和第一复材钛板带、第二复材不锈钢板带经导卫装置送往由二辊波纹轧机4＇和四辊平轧机5组成的连续轧制机组进行连轧，二辊波纹轧机轧制速度为0.8m/s，压下率为70％，基材铝板带和第一复材钛板带、第二复材不锈钢板带在第一架波纹辊轧机轧制一道复合，实现基材铝板带和第一复材钛板带、第二复材不锈钢板带的连接复合，轧制出上表面、下表面为波纹形式的复合板带，波纹高度0.8mm，宽度15mm，四辊平轧机5将二辊波纹轧机4＇轧出的复合板带的波纹一道次轧平，四辊轧机轧制速度遵循连轧秒流量相等的原理选取，得到0.5mm的钛-铝-不锈钢三层金属复合板带；

（4）连轧轧制所得钛-铝-不锈钢三层金属复合板带通过输送辊道进入连续退火机组15进行连续扩散退火，经辊道由导向辊16送往张力卷取机9卷取得到复合板卷；

（5）将轧制所得复合板卷经矫正，得到成品复合带，层间结合力大于100MPa。

上述两个实例利用基板波纹和复板波纹之间的啮合力增大了基板和复板之间的结合力；利用二辊波纹轧机轧出的波纹形结合面，高变形抗力金属层形成了整体波纹层，形成一种上曲面、下平面的复合带坯，解决了异种金属变形抗力不同引起复合板带的飘曲、裂纹、残余应力大的问题；其复合效果良好，板型质量好，金属层界面的结合强度较采用平板复合的结合强度有了实质的提高。

Claims (10)

1.波平连轧金属复合薄板带的生产装置，其特征在于：包括二辊波纹轧机4、四辊平轧机5，设置在二辊波纹轧机4前的压紧夹送辊17、复材基材头部焊接装置18，压紧夹送辊17和二辊波纹轧机4之间设有导卫装置，压紧夹送辊17前设置导向辊12、导向辊13、导向辊14、1#开卷机7、2#开卷机8，导向辊12与1#开卷机7之间设置1#请洗机组19、导向辊13和2#开卷机8之间设置2#清洗机组20，二辊波纹轧机4和四辊平轧机5之间设置辊道和导卫装置构成连轧关系，四辊平轧机5后设置连续退火机组15、卷取机导向辊16，四辊平轧机5到卷取机导向辊16之间铺设辊道，卷取机导向辊16后设置张力卷取机9；所述二辊波纹轧机辊系是一个波纹辊，一个平辊；所述四辊轧机辊系是两个支撑辊、两个工作辊，四个辊皆为平辊；所述二辊波纹轧机波纹辊的波纹深度和宽度根据高变形抗力金属材料厚度设计，所述波纹辊的波纹断面尺寸中波纹深度为s，波纹宽度为t，大变形抗力金属层厚度为h₀，满足s/h₀=(0.1～10)，t=(10～20)s，所述波纹辊的波纹断面形状为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形，所述波纹辊的波纹垂直于辊轴连续布置或者平行于辊轴连续布置。

2.根据权利要求1所述的波平连轧金属复合薄板带的生产装置，其特征在于：所述清洗机组至少有清洗槽，所述清洗槽内带钢出口端至少设有烘干装置，所述清洗槽内至少设有一组或多组电极板组件和刷洗辊组件，至少设有一对上下对称布置的喷液支管及喷嘴向电极板喷射酸液、碱液。

3.根据权利要求1所述的波平连轧金属复合薄板带的生产装置，其特征在于：所述连续退火机组至少设有退火炉、盐浴槽、酸洗槽、水洗槽，退火炉对复合带高温快速退火，温度在300～800℃，所述盐浴槽对复合带进行碱洗，所述酸洗槽对复合带进行酸洗。

4.波平连轧金属复合薄板带的生产装置，其特征在于：包括二辊波纹轧机4＇、四辊平轧机5，设置在二辊波纹轧机4＇前的压紧夹送辊17、复材基材头部焊接装置18，压紧夹送辊17和二辊波纹轧机4＇之间设有导卫装置，压紧夹送辊17前设置导向辊10、导向辊11、导向辊12、导向辊13、导向辊14、3#开卷机6、1#开卷机7和2#开卷机8，导向辊12与1#开卷机7之间设置1#请洗机组21、导向辊13和2#开卷机8之间设置2#清洗机组20，导向辊10和3#开卷机6之间设置3#清洗机组21，二辊波纹轧机4＇和四辊平轧机5之间设置辊道和导卫装置构成连轧关系，四辊平轧机5后设置连续退火机组15、卷取机导向辊16，四辊平轧机5到卷取机导向辊16之间铺设辊道，卷取机导向辊16后设置张力卷取机9；所述二辊波纹轧机辊系是两个波纹辊；所述四辊轧机辊系是两个支撑辊、两个工作辊，四个辊皆为平辊；所述二辊波纹轧机波纹辊的波纹深度和宽度根据变形抗力大的金属材料厚度设计，所述波纹辊的波纹断面尺寸中波纹深度为s，波纹宽度为t，大变形抗力金属层厚度为h₀，满足s/h0=(0.1～10),t=(10～20)s，所述波纹辊的波纹断面形状为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形，所述波纹辊的波纹垂直于辊轴连续布置或者平行于辊轴连续布置。

5.根据权利要求4所述的波平连轧金属复合薄板带的生产装置，其特征在于所述清洗机组至少有清洗槽，所述清洗槽内带钢出口端至少设有烘干装置，所述清洗槽内至少设有一组或多组电极板组件和刷洗辊组件，至少设有一对上下对称布置的喷液支管及喷嘴向电极板喷射酸液、碱液。

6.根据权利要求4所述的波平连轧金属复合薄板带的生产装置，其特征在于所述连续退火机组至少设有退火炉、盐浴槽、酸洗槽、水洗槽，退火炉对复合带高温快速退火，温度在300～800℃，所述盐浴槽对复合带进行碱洗，所述酸洗槽对复合带进行酸洗。

7.波平连轧金属复合薄板带的生产方法，其特征在于其步骤是：

（1）选取金属基材钢卷和金属复材钢卷，其中基材金属的变形抗力大于复材的变形抗力，或者复材金属的变形抗力大于基材的变形抗力；

（2）选取变形抗力大的金属材料1与二辊波纹轧机4的波纹辊接触，变形抗力小的金属材料3与二辊轧机的平辊接触，将金属基材钢卷和金属复材钢卷分别通过开卷机7和开卷机8开卷，并经清洗机组19和清洗机组20清洗表面氧化层和杂质，得到基材板带和复材板带，基材板带和复材板带分别经导向辊12和导向辊13、导向辊14导入压紧夹送辊17，将基材板带和复材板带压紧，通过复材基材头部焊接装置焊接复材和基材头部；

（3）将压紧焊好的基材带和复材带经导卫装置送往由二辊波纹轧机4和四辊平轧机5组成的连续轧制机组进行连轧，基材和复材经二辊波纹轧机4轧制一道次实现基材和复材的连接复合，轧成上面为波纹形式的复合板带，四辊平轧机5将二辊波纹轧机4轧出的复合板带的波纹一道次轧平，得到复合板带；

（4）连轧轧制所得复合板带通过输送辊道进入连续退火机组15进行连续扩散退火，经辊道由导向辊16送往张力卷取机9卷取得到复合板卷；

（5）将轧制所得复合板卷经矫正，得到成品复合带。

8.根据权利要求7所述的波平连轧金属复合薄板带的生产方法，在步骤3中，所述二辊波纹轧机出口处的复合板带具有整体波纹复层和单面波纹基层，或者整体波纹基层和单面波纹基层，结合面为波纹面，所述整体波纹层的波纹截面形状分别为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形，所述整体波纹深度为s，波纹宽度为t，大变形抗力金属层厚度为h₀，满足s/h₀=(0.1～10)，t=(10～20)s。

9.波平连轧金属复合薄板带的生产方法，其特征在于其步骤是：

（1）选取金属基材钢卷和第一金属复材钢卷、第二金属复材钢卷，所述第一金属复材1＇、第二金属复材2＇的变形抗力要求大于金属基材3＇的变形抗力；

（2）将金属基材钢卷和第一金属复材钢卷、第二金属复材钢卷分别通过开卷机7、开卷机6、开卷机8开卷，并经清洗机组19、清洗机组20和清洗机组21清洗表面氧化层和杂质，得到基材板带3＇和第一复材板带1＇、第二复材板带2＇，基材板带和第一复材板带、第二复材板带分别经导向辊12、导向辊10、导向辊11、导向辊13、导向辊14导入压紧夹送辊17，将基材板带3＇和第一复材板带1＇、第二复材板带2＇压紧，通过复材基材头部焊接装置焊接第一复材、基材和第二复材头部；

（3）将压紧的基材板带和第一复材板带、第二复材板带经导卫装置送往由二辊波纹轧机4＇和四辊平轧机5组成的连续轧制机组进行连轧，基材板带和第一复材板带、第二复材板带在第一架波纹辊轧机轧制一道，实现基材板带和第一复材板带、第二复材板带的连接复合功能，轧制出上表面、下表面为波纹形式的复合板带，第二架四辊轧机将复合板带的波纹轧平，得到三层金属复合板带；

（4）连轧轧制所得复合板带通过输送辊道进入连续退火机组15进行连续扩散退火，经辊道由导向辊16送往张力卷取机9卷取得到复合板卷；

（5）将轧制所得复合板卷经矫正，得到成品复合带。

10.根据权利要求11所述的波平连轧金属复合薄板带的生产方法，在步骤3中，所述二辊波纹轧机出口处的复合板带具有整体波纹复层和单面波纹基层，结合面为波纹面，所述整体波纹复层的波纹截面形状分别为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形；所述整体波纹深度为s，波纹宽度为t，大变形抗力金属层厚度为h₀，满足s/h₀=(0.1～10)，t=(10～20)s。