CN114433625B - 一种双层金属复合板波-平铸轧装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双层金属复合板波‑平铸轧装置及方法，包括：准备待复合的固态金属板带和金属铸锭，调整铸轧机和热轧机的辊缝至预设间隙；将固态金属板带缠绕在开卷机的张紧辊上，并将固体金属板带的头部分别穿过铸轧机辊缝、牵引机、热轧机辊缝后固定于卷取机上，且调整固态金属板带与铸轧机的平辊辊面压紧；将金属铸锭放置于熔炉设备中进行熔炼，进行浇注；固体金属板带和液态金属熔液在铸轧机波纹辊和平辊的作用下生成波纹复合板，之后经牵引机送往热轧机，经过轧制后得到金属层状复合板，金属层状复合板在卷取机的作用下卷曲成卷。本发明提高双层金属复合板界面结合效果，改善金属晶粒结构，降低生产周期。
Description
技术领域
本发明涉及金属复合板制备技术领域，具体涉及一种双层金属复合板波-平铸轧装置及方法。
背景技术
随着工程技术领域的快速发展，单一金属材料已难以满足技术需求，金属复合材料逐渐成为金属材料领域的研究热点，金属复合材料是一种将两种或两种以上金属材料通过特定的界面结合技术合成的一种材料。通过合理设计金属复合材料的组元材质和结构，可以获得单一材料无法满足的诸多优良性能，因而金属复合材料被广泛应用于航天航空、交通运输、食品制药、石油化工等领域。
目前金属复合材料的制备方法主要有：轧制复合法和爆炸焊接法；
轧制复合法是在金属板上施加巨大的轧制力，迫使金属板待复合表面金属层产生塑性变形并发生破裂，洁净而活化的金属层露出来，在强大的压力下，两种金属板的新表层实现机械咬合，甚至冶金结合。但轧制复合法制备复合板的过程中必须施以大的初始道次压下量，促使复合面的物理接触，这对轧机的负荷要求极高，同时界面很难实现冶金结合，界面结合质量较差；而对于变形抗力差异较大的金属，复合板易发生翘曲，影响板形质量。
爆炸焊接法是通过炸药爆炸产生的巨大能量，使得金属板件发生碰撞，同时金属板件表层原有的氧化膜也被破坏，露出洁净活化的金属层，在新的金属表层形成了具有塑性变形、熔化、扩散以及波形特征的焊接过渡区，从而发生冶金结合；但，爆炸过程会产生大量噪声污染和环境污染，工作环境比较恶劣，同时危险系数比较高；而且制备过程机械化程度很低，严重影响复合板的生产效率；对于较软的金属，由于其抗冲击的能力较差，在爆炸产生的冲击波作用下容易产生损伤；因此爆炸复合法不适用于厚度比较薄和对表面质量要求比较高的层状金属复合板的制备。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种双层金属复合板波-平铸轧装置及方法，其提高双层金属复合板界面结合效果，改善金属晶粒结构，降低生产周期。
本发明公开了一种双层金属复合板波-平铸轧装置，包括：熔炉设备、铸轧机、开卷机、牵引机、热轧机和卷取机；
所述铸轧机包括相对设置且留有辊缝的波纹辊和平辊，所述开卷机上缠绕有固态金属板带，所述固态金属板带的头部穿过所述铸轧机辊缝、所述牵引机、所述热轧机辊缝后固定于所述卷取机上，且所述固态金属板带紧贴所述平辊；所述熔炉设备内的液态金属熔液通过供料嘴输送至所述固态金属板带与波纹辊之间的辊缝处，所述固体金属板带和液态金属熔液在所述铸轧机的作用下生成波纹复合板；之后经所述牵引机送往所述热轧机，经过轧制后得到金属层状复合板，所述金属层状复合板在所述卷取机的作用下卷曲成卷。
作为本发明的进一步改进，所述波纹辊的波纹曲线为正弦曲线，所述热轧机为轧辊均为平辊的四辊轧机。
作为本发明的进一步改进，所述熔炉设备包括依次连接的感应加热炉、中间包、流槽和供料嘴。
作为本发明的进一步改进，所述固态金属板带的材质包括但不限于铜、钛、不锈钢、高锰钢、铝和铝合金，所述液态金属熔液的材质包括但不限于不锈钢、碳钢、镁合金、铝及铝合金，所述固态金属板带的熔点大于待熔炼金属。
本发明公开了一种双层金属复合板波-平铸轧装置的铸轧成形方法，包括：
准备待复合的固态金属板带和金属铸锭；
调整铸轧机和热轧机的辊缝至预设间隙；
将所述固态金属板带缠绕在所述开卷机的张紧辊上，并将所述固体金属板带的头部分别穿过铸轧机辊缝、牵引机、热轧机辊缝后固定于卷取机上，且调整所述固态金属板带与铸轧机的平辊辊面压紧；
将所述金属铸锭放置于熔炉设备中进行熔炼、输送和静置除渣；
将液态金属熔液静置到合适的铸轧温度时，打开供料嘴，进行浇注；所述固体金属板带和液态金属熔液在所述铸轧机的作用下生成波纹复合板，之后经所述牵引机送往所述热轧机，经过轧制后得到金属层状复合板，所述金属层状复合板在所述卷取机的作用下卷曲成卷。
作为本发明的进一步改进，所述将所述金属铸锭放置于熔炉设备中进行熔炼、输送和静置除渣；包括：
将所述金属铸锭放置于熔炼炉中在预设的熔炼温度下进行熔炼；
熔炼好的金属熔液从熔炼炉通入中间包，在中间包静置后进行除渣，继续静置冷却至预设的浇注温度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用波纹辊增加金属熔池局部机械振动，改善铸轧带坯中心偏析；另外，金属熔液完全凝固后，经过波纹辊局部强应力作用促进异种金属轧制复合，减小轧后残余应力，可以改善复合界面处的晶粒分布并促进复合界面的冶金结合。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的双层金属复合板波-平铸轧装置的结构示意图。
图中：
1、熔炼炉；2、中间包；3、流槽；4、供料嘴；5、开卷机；6、固态金属板带；7、波纹辊；8、平辊；9、波纹复合板；10、牵引机；11、四辊轧机；12、金属层状复合板；13、卷取机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
如图1所示，本发明提供一种双层金属复合板波-平铸轧装置，包括：熔炉设备、铸轧机、开卷机5、牵引机10、热轧机(四辊轧机11)和卷取机13；其中，
本发明的铸轧机包括相对设置且留有辊缝的波纹辊7和平辊8，波纹辊7的波纹曲线为正弦曲线；开卷机5安装在铸轧机的平辊8一侧，固体金属板带6缠绕在开卷机5的张紧辊上，固体金属板带6的头部穿过所述铸轧机辊缝、所述牵引机10、所述四辊轧机11辊缝后固定于所述卷取机13上，且通过调整设备使所述固态金属板带6紧贴所述平辊8；其中，紧贴在平辊8上的固态金属板带6与波纹辊7之间留有供液态金属熔液注入的通道，四辊轧机11的轧辊均为平辊。
本发明的熔炉设备包括依次连接的感应加热炉1、中间包2、流槽3和供料嘴4，中间包2与熔炼炉1连通，用来暂时储存液态金属熔液，并将液态金属熔液冷却至合适的浇注温度，所述流槽3用于连通中间包2与供料嘴4；供料嘴4安装位置为所述铸轧机正上方，液态金属熔液在感应加热炉1中熔炼，经过中间包2、流槽3、供料嘴4输送至固态金属板带6与波纹辊7之间的辊缝处，所述固体金属板带6和液态金属熔液在所述铸轧机的作用下生成波纹复合板；之后经所述牵引机10送往所述四辊轧机11，经过轧制后得到表面平整、厚度合适的双层金属层状复合板12，所述金属层状复合板12在所述卷取机13的作用下卷曲成卷。
进一步，本发明的固态金属板带6的材质包括但不限于铜、钛、不锈钢、高锰钢、铝和铝合金，所述液态金属熔液的材质包括但不限于不锈钢、碳钢、镁合金、铝及铝合金，所述固态金属板带的熔点大于待熔炼金属。
本发明提供一种双层金属复合板波-平铸轧方法，包括：
步骤1、准备待复合的固态金属板带6和金属铸锭；
步骤2、调整铸轧机和四辊轧机11的辊缝至预设间隙；
步骤3、将所述固态金属板6带缠绕在所述开卷机5的张紧辊上，并将所述固体金属板带6的头部分别穿过铸轧机辊缝、牵引机10、四辊轧机11辊缝后固定于卷取机13上，且调整设备使所述固态金属板带6与铸轧机的平辊辊面压紧；
步骤4、将所述金属铸锭放置于熔炼炉1中在合适的熔炼温度下进行熔炼；
步骤5、熔炼好的金属熔液从熔炼炉通入中间包2，在中间包2静置后进行除渣，继续静置冷却至合适的浇注温度后，根据工艺要求，设置好铸轧速度，打开供料嘴4，开始浇注，在波纹辊铸轧机的作用下，生成波纹复合板9，之后经牵引机10送往四辊轧机11，经过轧制后得到表面平整、厚度合适的金属层状复合板12，金属层状复合板12在卷取机13的作用下卷曲成卷。
实例1
以铝/镁层状复合板为实例，一种双层金属复合板波-平铸轧方法，包括以下步骤：
S1、提供本发明所述的一种双层金属复合板波-平铸轧设备，准备材质为纯铝、厚度为1.5mm的金属板带6以及材质为镁合金(AZ31B)的金属铸锭；
S2、调整铸轧机辊缝至4.5mm，四辊轧机11辊缝为3mm；
S3、将准备好的铝板6缠绕在开卷机5的张紧辊上，并将固体铝板头部分别穿过铸轧机辊缝、牵引机10、四辊轧机11辊缝固定在卷取机13上，并且保证固态金属板带与铸轧机的铸轧平辊辊面压紧；
S4、将准备好的镁合金铸锭放置于熔炼炉1中在熔炼温度700℃下进行熔炼；
S5、行除渣，继续静置冷却至浇注温度670℃后，根据工艺要求，设置铸轧速度为4m/min，打开供料嘴4，开始浇注，在波纹辊铸轧机的作用下，生成波纹复合板9，之后经牵引机10送往四辊轧机11，经过轧制后得到表面平整，厚度为3mm的铝/镁层状复合板12，铝/镁层状复合板在卷取机的作用下卷曲成卷。
本发明的优点为：
本发明采用波纹辊增加金属熔池局部机械振动，改善铸轧带坯中心偏析；另外，金属熔液完全凝固后，经过波纹辊局部强应力作用促进异种金属轧制复合，减小轧后残余应力，可以改善复合界面处的晶粒分布并促进复合界面的冶金结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种双层金属复合板波-平铸轧装置，其特征在于，包括：熔炉设备、铸轧机、开卷机、牵引机、热轧机和卷取机；
所述熔炉设备包括依次连接的感应加热炉、中间包、流槽和供料嘴；所述铸轧机包括相对设置且留有辊缝的波纹辊和平辊，所述开卷机上缠绕有固态金属板带，所述固态金属板带的头部穿过所述铸轧机辊缝、所述牵引机、所述热轧机辊缝后固定于所述卷取机上，且所述固态金属板带紧贴所述平辊；所述熔炉设备内的液态金属熔液通过供料嘴输送至所述固态金属板带与波纹辊之间的辊缝处，所述固态金属板带和液态金属熔液在所述铸轧机的作用下生成波纹复合板；之后经所述牵引机送往所述热轧机，经过轧制后得到金属层状复合板，所述金属层状复合板在所述卷取机的作用下卷曲成卷。
2.如权利要求1所述的双层金属复合板波-平铸轧装置，其特征在于，所述波纹辊的波纹曲线为正弦曲线，所述热轧机为轧辊均为平辊的四辊轧机。
3.如权利要求1所述的双层金属复合板波-平铸轧装置，其特征在于，所述固态金属板带的材质包括但不限于铜、钛、不锈钢、高锰钢、铝和铝合金，所述液态金属熔液的材质包括但不限于不锈钢、碳钢、镁合金、铝及铝合金，所述固态金属板带的熔点大于待熔炼金属。
4.一种基于如权利要求1～3中任一项所述的双层金属复合板波-平铸轧装置的铸轧成形方法，其特征在于，包括：
准备待复合的固态金属板带和金属铸锭；
调整铸轧机和热轧机的辊缝至预设间隙；
将所述固态金属板带缠绕在所述开卷机的张紧辊上，并将所述固态金属板带的头部分别穿过铸轧机辊缝、牵引机、热轧机辊缝后固定于卷取机上，且调整所述固态金属板带与铸轧机的平辊辊面压紧；
将所述金属铸锭放置于熔炉设备中进行熔炼、输送和静置除渣；
将液态金属熔液静置到合适的铸轧温度时，打开供料嘴，进行浇注；所述固态金属板带和液态金属熔液在所述铸轧机的作用下生成波纹复合板，之后经所述牵引机送往所述热轧机，经过轧制后得到金属层状复合板，所述金属层状复合板在所述卷取机的作用下卷曲成卷。
5.如权利要求4所述的铸轧成形方法，其特征在于，所述将所述金属铸锭放置于熔炉设备中进行熔炼、输送和静置除渣；包括：
将所述金属铸锭放置于熔炼炉中在预设的熔炼温度下进行熔炼；
熔炼好的金属熔液从熔炼炉通入中间包，在中间包静置后进行除渣，继续静置冷却至预设的浇注温度。
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