CN105290352A - 生产网状增强夹层复合材料的固液铸轧复合设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种生产网状增强夹层复合材料的固液铸轧复合设备，其包括开卷机、转向辊、金属液浇注装置和铸轧机。金属液浇注装置包括用于容纳第一金属液的第一浇注单元和用于容纳第二金属液的第二浇注单元，所述第一浇注单元和第二浇注单元分别平行地设置在网状材料的两侧。本发明还提供了制造网状增强夹层复合材料的连续铸轧复合方法，通过将经过表面预处理的网状材料喂入铸轧区，通过堵流引锭及层厚比预分配控制，将表面处理技术、快速凝固技术与轧制复合技术相结合，实现界面的可靠复合，具有制造流程短、效率高、成本低以及产品种类丰富等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种网状增强夹层复合材料的生产设备及方法，尤其涉及用固液铸轧复合法生产网状增强夹层复合材料的设备及方法。
背景技术
随着现代科技的发展，金属材料的使用要求不再局限于单一的机械性能，而是要求金属材料在多场甚至极端服役条件下，兼具结构和功能的综合特性，纤维增强金属基复合材料应运而生。纤维增强方式主要分为网状整体增强和短纤维弥散分布增强两种。目前，短纤维增强体在基体中分散的均匀性控制问题仍未完全解决，而网状整体增强方式可以保证夹层复合材料质量均匀性，因此受到广泛关注。网状增强夹层复合材料是由网状材料，如玻璃纤维，碳纤维，芳纶纤维、钢丝网、钛丝网等，和金属基体材料(主要为铝，其它还包括镁、铜、钢等)通过适当工艺复合而成的一种复合材料，既具有金属基体材料的特性，又具有优异的比强度和比刚度以及电磁屏蔽特性等优点，在航空航天、国防军工、船舶、建筑、石油化工、交通运输等领域具有广阔的应用前景。但纤维与基体金属间有效的结合质量及产品性能一直是研究重点，面对越来越严峻的服役条件和巨大的市场需求，金属基纤维增强夹层复合材料组元金属性能多样性及高效制备技术也成为人们关注的重点。
近年来，研究者对网状增强金属基复合材料的界面反应规律和控制方法等进行了大量的研究工作，提出了多种制备方法，如液态金属浸渍法、加压铸造法、爆炸复合法、扩散粘接法、粉末冶金法和超声波焊接方法等，以上研究取得了很多重要的成果，大大推动了金属基复合材料的发展和应用。但上述方法在实际生产中均存在因生产线过长或工艺复杂而导致的生产率低、生产成本高、结合质量差等问题。
为解决以上问题，本专利公开一种网状增强夹层复合材料的铸轧复合设备及方法，即在两个反向旋转的铸轧辊辊缝中间喂入经表面处理的网状，同时，将金属液直接浇注在纤维布两侧，二者一起进入铸轧区进行变形加工，利用表面处理技术、快速凝固技术以及轧制复合技术，可以实现纤维与金属间界面的良好结合，缩短了工艺流程，具有显著的高效节能特点。此外，若网状采用较大孔径，则纤维可以随金属协调变形，可对夹层复合材料进行深加工扩展应用范围；若采用较小孔径，两侧浇注不同金属，纤维布连续喂入可起到隔离流场效果，生产双金属网状夹层复合材料，可实现金属组元多样性控制。
发明内容
本发明的目的是为网状增强夹层复合材料提供一种基于固液铸轧复合技术的铸轧设备及工艺，从而实现网状增强夹层复合材料高效短流程和低成本生产。
具体地，本发明提供一种网状增强夹层复合材料的固液铸轧复合设备，其包括开卷机、转向辊、金属液浇注装置和铸轧机，所述开卷机设置在上方，其包括开卷机和位于所述开卷机上的网状材料，所述转向辊设置在所述开卷机的一侧，所述网状材料经开卷机开卷后输送至所述转向辊，
所述金属液浇注装置包括用于容纳第一金属液的第一浇注单元和用于容纳第二金属液的第二浇注单元，所述第一浇注单元和第二浇注单元设置在所述转向辊的下方并且分别平行地设置在所述网状材料的两侧；
所述铸轧机设置在所述金属液浇注装置的下方，所述金属液浇注装置与所述铸轧机之间设置有用于第一金属液、第二金属液以及所述网状材料经过的布流与导向组件。
优选地，在所述铸轧机的下方沿水平方向依次设置有第一夹送辊、推钢机、第一剪切机、引锭杆、第二夹送辊、第二剪切机和卷取机。
优选地，所述第一浇注单元包括前箱、容纳第一金属液的中间包、塞棒以及液位检测和控制系统；所述第二浇注单元包括前箱、容纳第二金属液的中间包、塞棒以及液位检测和控制系统。
优选地，所述铸轧机包括两个相互平行设置的铸轧辊系和侧封装置，所述每个铸轧辊系均包括铸轧辊、冷却系统、压下装置、过载保护装置、轧制力监测装置以及主传动装置，所述铸轧辊系与侧封装置共同组成铸轧熔池。
优选地，所述网状材料从所述铸轧熔池中穿过，从而在所述网状材料两侧形成两个熔池，即第一金属液熔池和第二金属液熔池。
优选地，所述布流与导向组件包括连接所述第一浇注单元的第一金属液入口、连接所述第二浇注单元的第二金属液入口、供所述网状材料穿过的矩形通道、用于第一金属液均匀布流的第一整流罩及第一布流铸嘴和用于第二金属液均匀布流的第二整流罩及第二布流铸嘴，所述布流铸嘴以及整流罩为沿位于其一侧的铸轧辊轴线方向均匀设置的孔或缝。
本发明还公开了一种制造网状增强夹层复合材料的连续铸轧方法，其包括以下步骤：
S1、预热布流与导向组件，根据浇铸金属液熔点温度,使其内腔温度达到150～800℃，并准备金属液浇注装置；
S2、根据网状增强夹层复合材料规格和性能要求选取不同类型的网状材料，所述不同类型的网状材料包括碳纤维布以及金属丝网，并根据需要选取同一金属材料作为第一金属液以及第二金属液或者选取不同金属材料分别作为第一金属液以及第二金属液，所述金属材料的熔点低于酥所述网状材料的熔点；
S3、根据选取的不同类型的网状材料，对网状材料进行表面预处理；
S4、网状材料经开卷机水平开卷后输送至转向辊，经转向辊转向为垂直方向延伸的网状材料，同时启动铸轧机，分别设定两个铸轧机辊缝H和两个铸轧辊的速度，使铸轧辊初始线速度保持在1～2m/min范围内；
S5、打开第一夹送辊，将引锭杆升至铸轧机出口位置并堵住辊缝，网状材料经布流与导向组件中心通道穿过铸轧辊辊缝，并由引锭杆夹紧，调整网状材料位置，在网状材料两侧形成厚度分别为H1和H2的辊缝，并满足下式：
H＝H1+H2+h；
S6、向布流与导向组件的中心矩形通道内注入氩气作为保护气体，同时开启第一浇注单元和第二浇注单元，向第一浇注单元中注入第一金属液，向第二浇注单元中注入第二金属液，使第一金属液以及第二金属液进入布流与导向组件，分别经各自一侧的铸嘴开始布流；
S7、第一金属液以及第二金属液沿布流与导向组件的布流铸嘴向位于各自一侧的铸轧熔池内均匀布流，第一金属液以及第二金属液在铸轧辊的冷却和轧制作用下，开始逐步凝固并与网状材料复合，形成良好界面结合效果；
S8、铸轧后网状增强夹层复合材料在引锭杆作用下逐步向下拉坯，到达底部位置时由第一夹送辊夹紧，并经第一剪切机切头后，推钢机逆时针旋转至工作工位，将复合带材送入第二夹送辊辊缝中，转向水平方向并进入卷取状态，建立起稳定铸轧复合坯后，逐步提升铸轧辊线速度至2.5～5m/min，连续生产出预定厚度的网状增强夹层复合材料；
S9、第二剪切机进行切头尾和定尺剪切，最后成品网状增强夹层复合板带由卷取机卷曲成卷，卸下后入库。
优选地，S3进一步包括对碳纤维布进行表面镀镍处理，对金属丝网进行酸洗、水洗和烘干处理以去除金属丝网表面氧化物和油脂。
优选地，所述推钢机绕定点能旋转地设置，其包括准备工位以及工作工位，在开始浇注时，推钢机处于准备工位，当板坯建立完成后，所述引锭杆到达底端，板坯由第一夹送辊夹紧并被第一剪切机组剪切完成后，推钢机逆时针旋转进入工作工位，将板坯送入第二夹送辊。
优选地，所述引锭杆的头部与两个铸轧辊的辊缝出口处的辊面贴合，从而对铸轧熔池进行堵流，所述引锭杆在开浇过程中可以对网状材料进行位置可调的夹持，实现网状增强夹层复合材料层厚比的精确分配。
本发明的优点如下所述：
1、采用固-液铸轧复合成形工艺生产网状增强夹层复合材料，将快速表面处理技术、凝固技术、轧制技术相结合，可以实现纤维与金属间的有效复合，相比于传统生产工艺，覆层金属采用液态浇注，网状材料采用连续喂入，解决了液态金属浸渍法、爆炸复合等传统复合的不能连续生产等问题，具有显著节能、高效率、流程短等优点。
2、可根据生产需要灵活调整各层金属材质及网状材料及网孔、纤维线径大小，具有宽泛的产品种类生产范围：将带两侧金属液选为异种材质，即可生产双金属网状增强夹层复合板带；将两种金属液选为相同材质，即可生产单金属网状增强夹层复合板带；将网状替换为金属板带时，可生产三层异质金属板带或者三明治夹层金属板带等等。
3、通过调整转向辊水平位置和引锭杆夹持位置，可方便实现网状材料的左右位置控制，配合辊缝调整，可以实现网状增强夹层复合材料层厚比的精确分配，可方便、快速的调整产品的规格。
4、在铸轧区前半段，在两侧浇注异质金属液时，网状材料网孔选取较小直径，纤维布在中间连续喂入过程将铸轧区熔池一分为二，保证了产品尺寸精度，避免了铸轧过程中两侧金属液浇注时相互冲击和熔点温度差异导致吻合点位置波动，最终导致的金属组元层厚比的持续波动。
5、在铸轧区后半段，两侧覆层固相金属将网状包覆在内部，形成了典型的热轧复合过程，高温大变形不但有助于获得界面良好的结合效果，也有利于提高覆层金属材料的微观组织性能。
附图说明
图1为本发明的设备结构及连续铸轧工艺流程示意图；
图2为本发明的设备结构及开浇过程工艺流程示意图；
图3位本发明的布流与导向组件的结构示意图；
图4为本发明的布流与导向组件的A-A剖面结构示意图；
图5为本发明引锭杆夹持及层厚比分配示意图；以及
图6为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步解释：
本发明提供一种生产网状增强夹层复合材料的铸轧设备，如图1及图2所示，其包括开卷机1、转向辊2以及铸轧机6，开卷机组1设置在上方，转向辊2设置在网状材料开卷机1的第一侧例如为左侧，开卷机1包括开卷机101和网状材料102，网状材料102经开卷机101开卷后输送至转向辊2，经转向辊2转向为垂直方向。
转向辊2的下方设置有第一浇注单元3以及第二浇注单元4，第一浇注单元3以及第二浇注单元4分别平行设置在网状材料102的两侧，用于浇注不同或者相同的金属液。
第一浇注单元3以及第二浇注单元4与铸轧机6中间设置有布流与导向组件5，网状材料102通过布流与导向组件5的中间的矩形通道进入铸轧机6的铸轧辊缝。铸轧机6的下方依次设置有第一夹送辊7、推钢机8、第一剪切机9、引锭杆10、第二夹送辊11、第二剪切机12以及卷取机3。
下面对本发明的具体结构做进一步解释：
第一浇注单元3及第二浇注单元4均包括前箱、中间包、塞棒、液位检测及控制系统，实现两侧金属液独立的稳定均匀浇注。
铸轧机6包括两组独立的铸轧辊系61和62，铸轧辊系分别设置有各自的铸轧辊、冷却系统、压下装置、过载保护装置、轧制力监测装置以及主传动装置，两个铸轧辊系与侧封装置共同组成整个铸轧熔池，网状材料从铸轧熔池中穿过，网状材料将两侧分为两个熔池，即第一金属液熔池和第二金属液熔池。两个铸轧辊系分别设置有独立的冷却系统及传动系统，铸轧辊辊径可取Φ400～1000mm，且两铸轧辊辊径不一定相同，可根据产品实际工艺需要单独设定辊径、转速、冷却速度等工艺参数，实现异径同速、同径异速、异径异速、同径同速等铸轧模式。
如图3及图4所示，布流与导向组件5包括两个金属液入口51、53、一个矩形通道52、整流罩54、以及布流铸嘴55、56，金属液入口51和金属液入口52分别连通两侧的金属液浇注及液位控制系统，矩形通道52供网状材料穿过，整流罩54和布流铸嘴55、56为沿铸轧辊轴线方向均匀布置的孔或缝，最终实现两侧金属液独立均匀的布流。图4示出了图3中A-A方向截面图。
推钢机构8绕定点旋转设置，并且有两个工位，刚开始浇注时，处于准备工位，以免影响引锭杆10建立铸轧坯时的向下运动，当复合板带建立完成后引锭杆10到达底端，由第一夹送辊7夹紧，经第一剪切机组9剪切头部后，推钢机构8逆时针旋转，进入工作工位，将复合板带送入第二夹送辊11。
引锭杆10在浇注初始阶段提升至铸轧机出口处，将铸轧区底部堵住，并且按照预设的层厚比分配将喂入辊缝的网状材料102夹住，配合转向辊水平位置微调，可精确控制层厚比分配，开始浇注两侧金属液后，当建立起复合板坯时逐步向下引锭，完成浇注建坯工作。
第一剪切机组9为一台切头剪，将刚建立起的坯料头部减掉，使引锭杆10脱离，然后推钢机8将复合板坯送入第二夹送辊输11送。
第二夹送辊11的辊径Φ300～600mm，负责将推钢机8送入的网状增强夹层复合材料转向为水平方向，送入卷取机13卷曲，卷曲成卷后由第二剪切机12剪切，卸卷后入库储存。
本发明还提供一种网状增强夹层复合材料连续铸轧复合成型工艺，如图6所示，其包括以下步骤：
S1、预热布流与导向组件5，根据浇铸金属液熔点温度,使其内腔温度达到150～800℃，并准备金属液浇注单元3、4；
S2、根据网状增强夹层复合材料规格和性能要求，所述网状材料102可选择碳纤维布、钢丝网、钛丝网等，网状材料厚度h取0.1～2mm、网孔形状类型不限、网孔直径可取0.1～10mm。若生产单金属网状增强夹层复合材料，则第一金属液和第二金属液选为相同的金属材料。若生产双金属网状增强夹层复合材料，则第一金属液和第二金属液选为不同的金属材料。所述金属的熔点应低于网状材料熔点；
S3、为强化纤维与金属基体间的浸润效果，纤维布102需要进行表面预处理。若使用碳纤维，则进行表面镀镍处理；若使用金属丝网，则需要酸洗、水洗和烘干处理，以去除金属丝线表面氧化物和油脂；
S4、网状材料102经开卷机101水平开卷后输送至转向辊2，经转向辊2转向为垂直方向延伸的网状材料，同时启动铸轧机6，分别调控并设定铸轧机辊缝H和两个铸轧辊速度及冷却系统，使铸轧辊初始线速度保持在1～2m/min范围内；
S5、第一夹送辊打开，引锭杆10升至铸轧机6出口位置并堵住辊缝，所述网状材料102穿过铸轧辊辊缝，并由引锭杆10夹紧，调整网状材料102位置，在网状材料两侧形成厚度分别为H1和H2的辊缝，并满足下式：
H＝H1+H2+h；
图5示出了引锭杆夹持及层厚比分配示意图，引锭杆10的头部与两个铸轧辊的辊缝出口辊面贴合，形成对铸轧熔池的堵流作用，引锭杆10在开浇过程中可以对网状材料进行夹持，并且夹持位置可调，可实现网状增强夹层复合材料层厚比的精确分配。
S6、向布流与导向组件5的中心矩形通道内注入氩气作为保护气体，同时开启第一浇注单元3以及第二浇注单元4，向第一浇注单元3中注入第一金属液，向第二浇注单元4中注入第二金属液，使第一金属液以及第二金属液进入布流与导向组件5，经铸嘴55、56出口开始布流；
S7、所述金属液沿布流与导向组件5的布流铸嘴向所述铸轧熔池内均匀布流，第一金属液以及第二金属液在铸轧辊的冷却和轧制作用下，开始逐步凝固并与网状材料102复合，形成良好结合；
S8、出口网状增强夹层复合材料在引锭杆10作用下逐步向下拉坯，到达底部位置时由第一夹送辊7夹紧，并经第一剪切机9切头后，推钢机8逆时针旋转至工作工位，将复合带材送入第二夹送辊11辊缝中，转向水平方向并送入卷取机13，建立起稳定铸轧复合坯后，逐步提升铸轧辊线速度至2.5～5m/min，连续生产出预定厚度的网状增强夹层复合材料；
S9、第二剪切机12进行切头尾和定尺剪切，最后成品网状增强夹层复合板带由卷取机13卷曲成卷，卸下后入库。
下面结合具体实施例对本发明设备使用方式具体说明：
实施例1：
纤维布102选为表面镀镍处理的网状碳纤维布，碳纤维规格为100～3000K、纤维布厚度0.2～1mm、宽度200～1200mm、网孔尺寸为0.1～2mm。第一金属液和第二金属液均选为液态纯铝，铸轧复合获得产品厚度为1.5～5mm的碳纤维增强铝基夹层复合材料，可用作航空航天等设备的结构件，起到减重和电磁屏蔽等作用。
S1、预热布流与导向组件5，使其内腔温度达到500℃。持续向布流与导向组件中心矩形通道内通入氩气作为保护气体；
S2、将厚为0.5mm表面镀镍处理的网状编织碳纤维布102上卷到开卷机101，并准备金属液浇注装置3、4，保持铝液温度在700℃；
S3、网状编织碳纤维布102经开卷机101水平开卷后输送至转向辊2，经转向辊2转向为垂直方向延伸并进入导向与布流组件5的中心矩形通道52，同时启动铸轧机6，分别调控并设定铸轧机辊缝H为4.5mm，两个铸轧辊速度线速度1～2m/min，开启冷却系统；
S4、打开第一夹送辊7，引锭杆10升至铸轧机6出口位置并堵住辊缝，网状碳纤维布102穿过铸轧辊辊缝，并由引锭杆10夹紧，根据公式1调整网状材料102处于中间位置，在网状材料两侧形成厚度分别为H1为2mm和H2为2mm的辊缝；
S5、同时开启第一浇注单元以及第二浇注单元，向第一浇注单元和第二浇注单元中注入铝液，使铝液进入布流与导向组件5，经铸嘴出口开始布流；
S6、铝液沿布流与导向组件5的布流铸嘴向铸轧熔池内均匀布流，在铸轧辊的冷却和轧制作用下，逐步凝固并与网状材料102复合，形成良好结合；
S7、出口网状碳纤维增强夹层复合材料在引锭杆10牵引下以铸轧速度逐步向下拉坯，到达底部位置时由第一夹送辊7夹紧，经第一剪切机9切头后，推钢机8逆时针旋转至工作工位，将复合带材送入第二夹送辊11辊缝中，转向水平方向并进入卷取机13，建立起稳定铸轧复合坯后，逐步提升铸轧辊线速度至2.5～5m/min，连续生产出网状碳纤维增强夹层复合材料；
S8、第二剪切机12进行切头尾和定尺剪切，最后成品网状碳纤维增强夹层复合板带由卷取机13卷曲成卷，卸下后入库。
实施例2：
纤维布102选为表面镀镍处理的网状碳纤维布，碳纤维规格为100～3000K、纤维布厚度0.2～1mm、宽度200～1200mm、网孔尺寸为0.1～1mm。第一金属液选为AlMn3000系列合金，具有很好的防腐蚀性，第二金属液选为AlSi4000系列合金，具有很好的焊接性能，产品厚度为1～5mm，铸轧复合获得AlMn-碳纤维-AlSi夹层复合材料，可用于化工管道。
S1、预热布流与导向组件5，使其内腔温度达到500℃。持续向布流与导向组件中心矩形通道内通入氩气作为保护气体；
S2、将厚为0.5mm表面镀镍处理的网状编织碳纤维布102上卷到开卷机101，并准备金属液浇注装置3、4，保持两侧液态铝合金温度在700℃；
S3、网状编织碳纤维布102经开卷机101水平开卷后输送至转向辊2，经转向辊2转向为垂直方向延伸并进入导向与布流组件的中心矩形通道52，同时启动铸轧机6，分别调控并设定铸轧机辊缝H为4.5mm，两个铸轧辊速度线速度1～2m/min或通过调整辊径、铸轧速度等方式采用异步铸轧，开启冷却系统；
S4、打开第一夹送辊7，引锭杆10升至铸轧机6出口位置，网状碳纤维布102穿过铸轧辊辊缝，并由引锭杆10夹紧，根据公式1调整网状材料102处于设定位置，在网状材料两侧分别形成AlMn3000系列合金厚H1为1mm和AlSi4000系列合金厚H2为3mm的辊缝；
S5、同时开启第一浇注单元以及第二浇注单元，向第一浇注单元浇注AlMn3000系列合金，向第二浇注单元中注入AlSi4000系列合金，使金属液进入布流与导向组件5，经铸嘴出口开始布流；
S6、金属液沿布流与导向组件5的布流铸嘴向铸轧熔池均匀布流，在铸轧辊的冷却和轧制作用下，逐步凝固并与网状材料102复合，形成良好结合；
S7、出口网状碳纤维增强夹层复合材料在引锭杆10牵引下以铸轧速度逐步向下拉坯，到达底部位置时由第一夹送辊7夹紧，经第一剪切机9切头后，推钢机8逆时针旋转至工作工位，将复合带材送入第二夹送辊11辊缝中，转向水平方向并进入卷取机13，建立起稳定铸轧复合坯后，逐步提升铸轧辊线速度至2.5～5m/min，连续生产出网状碳纤维增强夹层复合材料；
S8、第二剪切机12进行切头尾和定尺剪切，最后成品网状碳纤维增强夹层复合板带由卷取机13卷曲成卷，卸下后入库。
实施例3：
纤维布102选为表面清洁处理的304不锈钢编织钢丝网，钢丝直径宽度200～1200mm，网孔尺寸2～6mm。第一金属液和第二金属液均选为6061铝合金，产品厚度为1～10mm，铸轧复合获得钢丝网增强夹层复合材料。
S1、预热布流与导向组件5，使其内腔温度达到500℃。持续向布流与导向组件5的中心矩形通道52内通入氩气作为保护气体；
S2、将钢丝直径为0.2mm、表面经清洁处理的304不锈钢钢丝网102上卷到开卷机101，并准备金属液浇注装置3、4，保持两侧铝合金熔体温度在700℃；
S3、不锈钢钢丝网102经开卷机101水平开卷后输送至转向辊2，经转向辊2转向为垂直方向延伸并进入导向与布流组件5的中心矩形通道52，同时启动铸轧机6，分别调控并设定铸轧机辊缝H为4mm，两个铸轧辊速度线速度1～2m/min，开启冷却系统；
S4、打开第一夹送辊7，引锭杆10升至铸轧机6出口位置并堵住辊缝，不锈钢钢丝网102穿过铸轧辊辊缝，并由引锭杆9夹紧，根据公式1调整钢丝网102处于中间位置，在两侧形成厚度分别为H1＝1.9mm和H2＝1.9mm的辊缝；
S5、同时开启第一浇注单元以及第二浇注单元，向第一浇注单元和第二浇注单元中注入6061铝液，使铝液进入布流与导向组件5，经铸嘴出口开始布流；
S6、铝液沿布流与导向组件5的布流铸嘴向铸轧熔池内均匀布流，在铸轧辊的冷却和轧制作用下，逐步凝固并与不锈钢钢丝网102复合，形成良好结合；
S7、铸轧出口钢丝网夹层复合材料在引锭杆10牵引下以铸轧速度逐步向下拉坯，到达底部位置时由第一夹送辊7夹紧，经第一剪切机9切头后，推钢机8逆时针旋转至工作工位，将复合带材送入第二夹送辊11辊缝中，转向水平方向并进入卷取机13，建立起稳定铸轧复合坯后，逐步提升铸轧辊线速度至2.5～5m/min，连续生产出不锈钢钢丝网夹层复合材料；
S8、第二剪切机12进行切头尾和定尺剪切，最后成品304不锈钢钢丝网增强夹层复合板带由卷取机13卷曲成卷，卸下后入库。
实施例4：
纤维布102选为表面洁净处理的钛合金Ti4带材，厚度h＝0.5～1mm，宽度200～1200mm，第一金属液选为AlSi4000系列合金，具有很好的焊接性能，第二金属液选为普通碳钢Q235，具有很好的强度刚度，产品厚度为1.5～5mm，铸轧复合获得的铝-钛-钢三层异质复合金属，可用作船舶焊接用过渡接头。
S1、预热布流与导向组件5，使其内腔温度达到600℃。持续向布流与导向组件中心矩形通道内通入氩气作为保护气体；
S2、将厚度h＝1mm、表面洁净处理的钛合金Ti4带材102上卷到开卷机101，并准备金属液浇注装置3、4，保持液态铝合金温度在700℃、Q235钢液1550℃；
S3、金属钛合金Ti4带材102经开卷机101水平开卷后输送至转向辊2，经转向辊2转向为垂直方向延伸并进入导向与布流组件5的中心矩形通道52，同时启动铸轧机6，分别调控并设定铸轧机辊缝H为5mm，两个铸轧辊速度线速度1～2m/min(或通过调整辊径、铸轧速度等方式采用异步铸轧)，开启冷却系统；
S4、打开第一夹送辊7，引锭杆10升至铸轧机6出口位置并堵住辊缝，钛合金带材102穿过铸轧辊辊缝，并由引锭杆10夹紧，根据公式(2)调整钛合金带材102处于中间位置，在带材两侧分别形成AlSi4000系列合金厚度H1为2mm和普通碳钢Q235厚度H2为2mm的辊缝；
S5、同时开启第一浇注单元以及第二浇注单元，向第一浇注单元浇注AlSi4000系列合金，向第二浇注单元中注入Q235钢液，使金属液进入布流与导向组件5，经铸嘴出口开始布流；
S6、金属液沿布流与导向组件5的布流铸嘴向铸轧熔池均匀布流，在铸轧辊的冷却和轧制作用下，逐步凝固并与钛合金带材102复合，形成良好结合；
S7、出口铝-钛-钢夹层复合材料在引锭杆10牵引下以铸轧速度逐步向下拉坯，到达底部位置时由第一夹送辊7夹紧，经第一剪切机9切头后，推钢机8逆时针旋转至工作工位，将复合带材送入第二夹送辊11辊缝中，转向水平方向并进入卷取机13，建立起稳定铸轧复合坯后，逐步提升铸轧辊线速度至2.5～5m/min，连续生产出铝-钛-钢夹层复合材料；
S8、第二剪切机12进行切头尾和定尺剪切，最后成品铝-钛-钢夹层复合材料由卷取机13卷曲成卷，卸下后入库。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种生产网状增强夹层复合材料的固液铸轧复合设备，其包括开卷机、转向辊、金属液浇注装置和铸轧机，所述开卷机设置在上方，其包括开卷机和位于所述开卷机上的网状材料，所述转向辊设置在所述开卷机的一侧，所述网状材料经开卷机开卷后输送至所述转向辊，其特征在于：
所述金属液浇注装置包括用于容纳第一金属液的第一浇注单元和用于容纳第二金属液的第二浇注单元，所述第一浇注单元和第二浇注单元设置在所述转向辊的下方并且分别平行地设置在所述网状材料的两侧；
所述铸轧机设置在所述金属液浇注装置的下方，所述金属液浇注装置与所述铸轧机之间设置有用于第一金属液、第二金属液以及所述网状材料经过的布流与导向组件。
2.根据权利要求1所述的生产网状增强夹层复合材料的固液铸轧复合设备，其特征在于：在所述铸轧机的下方沿水平方向依次设置有第一夹送辊、推钢机、第一剪切机、引锭杆、第二夹送辊、第二剪切机和卷取机。
3.根据权利要求1所述的生产网状增强夹层复合材料的固液铸轧复合设备，其特征在于：所述第一浇注单元包括前箱、容纳第一金属液的中间包、塞棒以及液位检测和控制系统；所述第二浇注单元包括前箱、容纳第二金属液的中间包、塞棒以及液位检测和控制系统。
4.根据权利要求1所述的生产网状增强夹层复合材料的固液铸轧复合设备，其特征在于：所述铸轧机包括两个相互平行设置的铸轧辊系和侧封装置，所述每个铸轧辊系均包括铸轧辊、冷却系统、压下装置、过载保护装置、轧制力监测装置以及主传动装置，所述铸轧辊系与侧封装置共同组成铸轧熔池。
5.根据权利要求4所述的生产网状增强夹层复合材料的固液铸轧复合设备，其特征在于：所述网状材料从所述铸轧熔池中穿过，从而在所述网状材料两侧形成第一金属液熔池和第二金属液熔池。
6.根据权利要求3所述的生产网状增强夹层复合材料的固液铸轧复合设备，其特征在于：所述布流与导向组件包括连接所述第一浇注单元的第一金属液入口、连接所述第二浇注单元的第二金属液入口、供所述网状材料穿过的矩形通道、用于第一金属液均匀布流的第一整流罩及第一布流铸嘴和用于第二金属液均匀布流的第二整流罩及第二布流铸嘴，所述布流铸嘴以及整流罩为沿位于其一侧的铸轧辊轴线方向均匀设置的孔或缝。
7.一种利用权利要求1-6中任一项所述的生产网状增强夹层复合材料的固液铸轧设备制造网状增强夹层复合材料的连续铸轧方法，其特征在于：其包括以下步骤：
S1、预热布流与导向组件，根据浇铸金属液熔点温度,使其内腔温度达到150～800℃，并准备金属液浇注装置；
S2、根据网状增强夹层复合材料规格和性能要求选取不同类型的网状材料，所述不同类型的网状材料包括碳纤维布以及金属丝网，并根据需要选取同一金属材料作为第一金属液以及第二金属液或者选取不同金属材料分别作为第一金属液以及第二金属液，所述金属材料的熔点低于所述网状材料的熔点；
S3、根据选取的不同类型的网状材料，对网状材料进行表面预处理；
S4、网状材料经开卷机水平开卷后输送至转向辊，经转向辊转向为垂直方向延伸的网状材料，同时启动铸轧机，分别设定两个铸轧机辊缝H和两个铸轧辊的速度，使铸轧辊初始线速度保持在1～2m/min范围内；
S5、打开第一夹送辊，将引锭杆升至铸轧机出口位置并堵住辊缝，网状材料经布流与导向组件中心通道穿过铸轧辊辊缝，并由引锭杆夹紧，调整网状材料位置，在网状材料两侧形成厚度分别为H1和H2的辊缝，并满足下式：
H＝H1+H2+h；
S6、向布流与导向组件的中心矩形通道内注入氩气作为保护气体，同时开启第一浇注单元和第二浇注单元，向第一浇注单元中注入第一金属液，向第二浇注单元中注入第二金属液，使第一金属液以及第二金属液进入布流与导向组件，分别经各自一侧的铸嘴开始布流；
S7、第一金属液以及第二金属液沿布流与导向组件的布流铸嘴向位于各自一侧的铸轧熔池内均匀布流，第一金属液以及第二金属液在铸轧辊的冷却和轧制作用下，开始逐步凝固并与网状材料复合；
S8、铸轧后网状增强夹层复合材料在引锭杆作用下逐步向下拉坯，到达底部位置时由第一夹送辊夹紧，并经第一剪切机切头后，推钢机逆时针旋转至工作工位，将复合带材送入第二夹送辊辊缝中，转向水平方向并进入卷取状态，建立起稳定铸轧复合坯后，逐步提升铸轧辊线速度至2.5～5m/min，连续生产出预定厚度的网状增强夹层复合材料；以及
S9、第二剪切机进行切头尾和定尺剪切，最后成品网状增强夹层复合板带由卷取机卷曲成卷。
8.根据权利要求7所述的制造网状增强夹层复合材料的连续铸轧方法，其特征在于：S3进一步包括对碳纤维布进行表面镀镍处理，对金属丝网进行酸洗、水洗和烘干处理以去除金属丝网表面氧化物和油脂。
9.根据权利要求7所述的制造网状增强夹层复合材料的连续铸轧方法，其特征在于：所述推钢机绕定点能旋转地设置，其包括准备工位以及工作工位，在开始浇注时，推钢机处于准备工位，当板坯建立完成后，所述引锭杆到达底端，板坯由第一夹送辊夹紧并被第一剪切机组剪切完成后，推钢机逆时针旋转进入工作工位，将板坯送入第二夹送辊。
10.根据权利要求8所述的制造网状增强夹层复合材料的连续铸轧方法，其特征在于：所述引锭杆的头部与两个铸轧辊的辊缝出口处的辊面贴合，从而对铸轧熔池进行堵流，所述引锭杆在开浇过程中可以对网状材料进行位置可调的夹持，实现网状增强夹层复合材料层厚比的精确分配。
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