CN109158421B - 一种防止横向变厚度板带材产生缺陷的轧制方法 - Google Patents

Abstract

一种防止横向变厚度板带材产生缺陷的轧制方法，包括以下步骤：(1)将金属板制成左右对称或上下对称的待轧制原料；(2)采用有异型轧辊的轧机对待轧制原料进行轧制，使待轧制原料变形至所需厚度尺寸；(3)将横向变厚度轧板进行精整工序或进行切割和精整工序，制成横向变厚度板带材产品。本发明的方法大大降低了工件变形的不均匀性，可以克服板带材在轧制过程中由于不对称变形而产生的波浪、弯曲、扭转等缺陷；对原料材质的适应性强，成品的厚度变化更加灵活，截面形状更加多样化。

Description

一种防止横向变厚度板带材产生缺陷的轧制方法

技术领域

本发明属于金属材料深加工技术领域，具体涉及一种防止横向变厚度板带材产生缺陷的轧制方法。

背景技术

在当今社会节能减排的大趋势下，工业上引入了变厚度板带材的应用。变厚度板带材具有节约金属、降低构件质量、提高产品承载能力等优点，在汽车行业、船舶和桥梁行业、航天航空以及电子器械等领域有着广泛的应用。

变厚度板带材可以采用轧制、焊接等技术生产，焊接方法生产的变厚度板带材在厚区和薄区之间存在焊缝，且两个区域之间存在厚度突变，对后续板带材的成形工艺都有不利影响；轧制方法生产的变厚度板带材克服了以上缺点，生产的产品表面质量好，且生产效率高。

横向变厚度板带材(宽度方向上存在厚度变化)主要依靠使原料产生不对称变形的制备方法，如槽展法和弯展成形法。在这些方法的制备过程中，板带材原料由于不对称变形，不可避免会产生波浪、弯曲、扭转等缺陷。

发明内容

针对现有横向变厚度板带材在轧制过程中存在的上述问题，本发明提供一种防止横向变厚度板带材产生缺陷的轧制方法，根据目标板材所需的形状，预先将原料组合构成上下对称或左右对称的坯料，然后进行轧制，利用对称性克服板带材在轧制时由于不均匀、不对称变形产生的波浪、弯曲、扭转等缺陷。

本发明的方法包括以下步骤：

1、准备原料：将金属板带材通过焊接或铆接的方式，制成左右对称或上下对称的待轧制原料，或者采用锻造、挤压或连铸的方式，制成左右对称或上下对称的待轧制原料；所述的左右对称的待轧制原料的横截面沿垂直中轴线左右对称，并且在宽度方向具有厚度差；所述的上下对称的待轧制原料的横截面沿水平中轴线上下对称，并且在宽度方向具有厚度差；

2、采用有异型轧辊的轧机对待轧制原料进行轧制，使待轧制原料变形至所需厚度尺寸，制成上下对称或左右对称的横向变厚度轧板；所述的异型轧辊的形状与待轧制原料形状相匹配；

3、将横向变厚度轧板进行精整工序或进行切割和精整工序，制成横向变厚度板带材产品。

上述的金属板带材为纯金属材质或合金材质，所述的纯金属材质选用铝、铜或钛，所述的合金材质选用钢、镁合金、铜合金或镍基合金。

上述方法中，通过焊接或铆接的方式，制成左右对称的待轧制原料时，是将多个不同厚度的金属板带材横向连接后，在连接处进行焊接固定，或者在连接处的两端进行铆接固定。

上述方法中，通过焊接或铆接的方式，制成左右对称的待轧制原料时，是将两个形状相同且自身不对称的金属板带材横向连接后，在连接处进行焊接固定，或者在连接处的两端进行铆接固定。

上述方法中，通过焊接或铆接的方式，制成上下对称的待轧制原料时，是将两个形状相同且底面为平面的横向变厚度的金属板带材上下叠放，上下两个金属板带材的平面相对，然后在边部焊接固定，或者在边部的两端铆接固定；其中上下两个横向变厚度的金属板带材之间进行或不进行防粘处理。

上述方法中，当左右对称的待轧制原料的底面为平面时，将两个相同的左右对称的待轧制原料上下叠放，然后在边部焊接固定，或者在边部的两端铆接固定，制成上下对称同时左右对称的待轧制原料；其中上下两个横向变厚度的金属板带材之间进行或不进行防粘处理。

上述方法中，通过焊接或铆接的方式，制成上下对称的待轧制原料时，是将两个自身不对称同且底面为平面的横向变厚度的金属板带材上下叠放后，上下两个金属板带材的平面相对，然后在在边部焊接固定，或者在边部的两端铆接固定；其中上下两个横向变厚度的金属板带材之间进行或不进行防粘处理。

上述的防粘处理选用设置防粘层的方式或涂覆防粘涂层，其中设置防粘层是加入石墨纸隔断。

上述方法中，当制成的上下对称的横向变厚度轧板内进行过防粘处理时，将组成横向变厚度轧板的两部分拆分开，再进行后续处理。

上述方法中，进行轧制时的轧制速度为0.2～10m/s。

上述方法中，坯料中厚区部分的压下率为5～65％。

上述方法中，待轧制原料轧制为冷轧或热轧，热轧是先在加热保温后在热轧温度进行。

本发明的方法的优点是：

(1)利用对称性，大大降低了工件变形的不均匀性，可以克服板带材在轧制过程中由于不对称变形而产生的波浪、弯曲、扭转等缺陷；

(2)对原料材质的适应性强，原料既可以是纯金属材料，也可以是各种合金材料；

(3)由于增强了原料在变形过程中各区域的协调性，增强了传统制备方法对成品形状的生产极限，使得成品的厚度变化更加灵活，截面形状更加多样化。

附图说明

图1为本发明实施例1中的左右对称的待轧制原料截面结构示意图；图中，B为总宽度， b1为左侧厚区宽度，b2为薄区宽度，b3为右侧厚区宽度，h1为厚区厚度，h2为薄区厚度；

图2为本发明实施例2中的上下对称同时左右对称的待轧制原料的组合方式截面结构示意图；图中，B为总宽度，b1为左侧厚区宽度，b2为薄区宽度，b3为右侧厚区宽度，h1为上半部的厚区厚度，h2为上半部的薄区厚度；

图3为本发明实施例3中的左右对称的待轧制原料截面结构示意图；B为总宽度，b1为左侧厚区宽度，b2为薄区宽度，b3为右侧厚区宽度，h1为厚区厚度，h2为薄区厚度；

图4为本发明实施例4中的上下对称的待轧制原料的组合方式截面结构示意图；图中， B为总宽度，b1为厚区宽度，b2为薄区宽度，h1为上半部的厚区厚度，h2为上半部的薄区厚度；

图5为本发明实施例5中的上下对称同时左右对称的待轧制原料的组合方式截面结构示意图；图中，B为总宽度，b1为左侧厚区宽度，b2为薄区宽度，b3为右侧厚区宽度，h1为厚区厚度，h2为薄区厚度；

图6为本发明实施例6中的左右对称的待轧制原料截面结构示意图；图中，B为总宽度， b1为左侧厚区宽度，b2为薄区宽度，b3为右侧厚区宽度，h1为厚区厚度，h2为薄区厚度；

图7为本发明实施例7中的上下对称同时左右对称的待轧制原料的组合方式截面结构示意图；B为总宽度，b1为自身不对称金属板带材厚区宽度，b2为薄区宽度，h1为单个坯料厚区厚度，h2为单个坯料薄区厚度；

图8为本发明实施例1中的方法流程示意图；图中，1、原料制备，2、轧制成形，3、制得产品。

具体实施方式

本发明实施例中采用的石墨纸为市购产品。

本发明实施例中采用的轧机为二辊轧机，轧辊采用与产品形状匹配的异型轧辊，采用的轧制速度为0.8～2m/s。

本发明实施例中采用的金属板原料的材质为纯金属材质或合金材质，所述的纯金属材质选用铝、铜或钛，所述的合金材质选用钢、镁合金、铜合金或镍基合金。

本发明实施例中金属板原料是通过锻造、挤压或连铸制成，或者由不同厚度的板材焊接制成。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明，本发明的保护范围不受附图和实施例所限。

实施例1

流程如图8所示；

准备金属板(材质为1060铝)，所述的金属板原料为平板原料；

将金属板通过焊接的方式组成左右对称的待轧制原料，左右对称的待轧制原料由三个金属板通过焊接的方式组成，三个平板原料中有一个薄板和两个厚板；各金属板的底面位于同一水平面，薄板的两侧分别连接一个厚板，两个厚板的厚度和宽度相同，如图1所示，左右对称的待轧制原料由中部的薄区和两侧的厚区构成，其底面为平面，薄区的顶面和厚区的顶部处于不同水平面；薄区厚度2mm，厚区厚度5mm，总宽度79mm(轧制延展后宽度80mm)，薄区宽度39.8mm(轧制延展后宽度40mm)，各区总长度150mm；

采用有异型轧辊的双辊轧机对坯料进行轧制，异型轧辊的形状与坯料形状相匹配，制速度为1m/s，进行三道次冷轧，坯料中的厚区部分的压下量均为0..5mm，总压下率10～20％，轧制完成后经过精整和切割(激光切割)，制成横向变厚度板带材产品，其中间厚度0.5mm，两边的厚度2.5mm。

实施例2

方法同实施例1，不同点在于：

(1)金属板材质为Q235钢，为平板，先焊接成同实施例1的左右对称的坯料，作为横向变厚度板，由两侧的厚区和中间的薄区构成；将两个相同形状的坯料叠放，通过焊接的方式组成上下对称的待轧制原料，在上下两个金属板原料之间用石墨纸隔断，结构如图2所示；上下对称的待轧制原料由中部的薄区和两侧的厚区构成，其薄区的顶面与厚区的顶面处于不同水平面，其薄区的底面和厚区的底面处于不同水平面；薄区的厚度10mm，厚区的厚度 20mm，总宽度79mm(轧制延展后宽度80mm)，薄区宽度39.8mm(轧制延展后宽度40mm)，各区总长度90mm；

(2)将坯料加热至轧制温度1100℃，保温30min后进行三道次热轧，热轧速度为0.8m/s，坯料中的厚区部分的压下量分别为3mm、3mm和2mm，压下率14～18％，产品的中间厚度 2mm，两边的厚度12mm。

实施例3

方法同实施例1，不同点在于：

准备金属板，所述的金属板为横向变厚度板，自身不对称，由厚板部分和薄板部分构成一体结构；金属板采用锻造方法制成；

将两个形状相同的金属板通过焊接的方式组成左右对称的待轧制原料，两个横向厚度差平板原料的薄板部分连接在一起，结构如图3所示。

实施例4

方法同实施例1，不同点在于：

准备金属板，所述的金属板原料为自身不对称的横向变厚度板；横向变厚度板原料由厚板部分和薄板部分构成一体结构，底面为平面，厚板部分和薄板部分的顶面不在同一水平面上；

将金属板通过铆接的方式组成上下对称的待轧制原料，两个金属板的平面相对，并且用石墨纸将上下两个金属板的平面隔断；上下对称的待轧制原料由一侧的薄区和另一侧的厚区构成，其薄区的顶面与厚区的顶面处于不同水平面，其薄区的底面和厚区的底面处于不同水平面，结构如图4所示；薄区的厚度10mm，厚区的厚度20mm，总宽度79mm(轧制延展后宽度80mm)，薄区宽度39.8mm(轧制延展后宽度40mm)，各区总长度200mm；

采用有异型轧辊的双辊轧机对坯料进行冷轧，制速度为0.8m/s，坯料中厚区部分的压下率为20～25％。

实施例5

方法同实施例1，不同点在于：

(1)采用实施例3中的左右对称的待轧制原料作为金属板；

(2)将金属板通过焊接的方式组成上下对称同时左右对称的待轧制原料，用石墨纸将上下两个金属板(左右对称的待轧制原料)隔断；上下对称的待轧制原料由中部的薄区和两侧的厚区构成，其薄区的顶面与厚区的顶面处于不同水平面，其薄区的底面和厚区的底面处于不同水平面；结构如图5所示；

(3)采用有异型轧辊的双辊轧机对坯料进行冷轧，坯料中厚区部分的压下率为15～18％。

实施例6

方法同实施例1，不同点在于：

(1)金属板材质为Q235钢；

(2)结构如图6所示；薄区厚度8mm，厚区厚度15mm，各区总长度100mm；

(3)将待轧制原料加热至轧制温度1100℃，保温30min后进行热轧，热轧速度为2m/s，坯料中厚区部分的压下率为20～22％。

实施例7

方法同实施例1，不同点在于：

(1)采用实施例3中的左右对称的待轧制原料作为金属板；

(2)将金属板通过焊接的方式组成上下对称同时左右对称的待轧制原料，用石墨纸将上下两个金属板(左右对称的坯料)隔断；所述的上下对称的待轧制原料由中部的薄区和两侧的厚区构成，其薄区的顶面与厚区的顶面处于不同水平面，其薄区的底面和厚区的底面处于不同水平面；结构如图7所示。

Claims (2)

1.一种防止横向变厚度板带材产生缺陷的轧制方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）准备原料：将金属板带材通过焊接或铆接的方式，制成左右对称或上下对称的待轧制原料，或者采用锻造、挤压或连铸的方式，制成左右对称或上下对称的待轧制原料；所述的左右对称的待轧制原料的横截面沿垂直中轴线左右对称，并且在宽度方向具有厚度差；所述的上下对称的待轧制原料的横截面沿水平中轴线上下对称，并且在宽度方向具有厚度差；所述的金属板带材为纯金属材质或合金材质，所述的纯金属材质选用铝、铜或钛，所述的合金材质选用钢、镁合金、铜合金或镍基合金；通过焊接或铆接的方式，制成左右对称的待轧制原料时，是将多个不同厚度的金属板带材横向连接后，在连接处进行焊接固定，或者在连接处的两端进行铆接固定；通过焊接或铆接的方式，制成上下对称的待轧制原料时，是将两个形状相同且底面为平面的横向变厚度的金属板带材上下叠放，上下两个金属板带材的平面相对，然后在边部焊接固定，或者在边部的两端铆接固定；其中上下两个横向变厚度的金属板带材之间进行或不进行防粘处理；左右对称的待轧制原料的底面为平面时，将两个相同的左右对称的待轧制原料上下叠放，然后在边部焊接固定，或者在边部的两端铆接固定，制成上下对称同时左右对称的待轧制原料；其中上下两个横向变厚度的金属板带材之间进行或不进行防粘处理；

（2）采用有异型轧辊的轧机对待轧制原料进行轧制，使待轧制原料变形至所需厚度尺寸，制成上下对称或左右对称的横向变厚度轧板；所述的异型轧辊的形状与待轧制原料形状相匹配；

（3）将横向变厚度轧板进行精整工序或进行切割和精整工序，制成横向变厚度板带材产品。

2.根据权利要求1所述的一种防止横向变厚度板带材产生缺陷的轧制方法，其特征在于通过焊接或铆接的方式，制成左右对称的待轧制原料时，是将两个形状相同且自身不对称的金属板带材横向连接后，在连接处进行焊接固定，或者在连接处的两端进行铆接固定。

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