CN1978188B - 减少轧制组合板坯时剪切和切头尾损失的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合金属板坯的轧制，并且更具体地，涉及用来通过在轧制组合板坯时最小化剪切和切头尾损失来增大板坯轧制生产率和轧机效率的方法。本发明提供了一种用于铝轧制品的组合结构，其包括横截面在板坯的厚度方向上在平行于轧制方向的至少一个板坯边缘上减少的芯部板坯。至少一块第二板坯组合至芯部板坯。板坯的边缘可以具有切口和/或锥形形状。本发明还提供一种在轧制组合板坯时通过利用横截面在板坯的厚度方向上在平行于轧制方向的至少一个板坯边缘上减小的芯部板坯来减少剪切和切头尾损失的方法。

Description

减少轧制组合板坯时剪切和切头尾损失的方法

技术领域

本发明涉及一种组合金属板坯的轧制方法，尤其是，涉及一种在轧制组合板坯时通过最小化剪切和切头尾损失以此来增加板坯轧制产量以及轧机效率的方法。材料产量和轧制效率的有益增加可通过在板坯的一个边缘或者两个边缘形成新的板坯几何形状来实现。板坯的几何形状可通过机加工或在铸造期间而形成。本发明最适合应用于铝轧制品的生产中。

背景技术

制造铝板、薄板以及箔制品的最广泛使用的方法最初涉及板坯的立式半连续铸造，板坯包括最底部(bottommost)的前端，现有技术中称之为板坯的坯头(butt)。当液态金属在位于铸模的开口底部中的可动下垫脚(bottom block)或起动块(starter block)上凝固时，就形成了坯头。当凝固的金属板坯在铸模的开口端处由下垫脚所占据的位置处引出时，下垫脚连续地向下移动，并远离铸模。向铸模的侧壁以及从铸模中引出的凝固板坯的侧壁喷射水以提高凝固速率。这种铸造技术称为直接激冷或″DC″铸造。

然后将板坯剥皮以去除铸出的表面缺陷并且进一步地通过在加热炉内加热使其均质化，以便在其与第二块或又一板坯层压之前在板坯的横截面上提供均匀的化学性质。第二块板坯通常为焊接到芯部的具有不同成分的铝合金，通常为黄铜材料或目的在于改善其腐蚀行为的覆层。

为了将上述处理过的板坯加工成有用的终端成品，例如薄板、板材、箔等等，板坯优选为在其边缘处焊接在一起，随后加热到所期望的轧制温度并在热轧轧机中经受多个热轧道次以层压所述板坯，接下来进行冷轧，从而得到覆层。芯部板坯可以与若干位于芯部板坯任意一侧或同一侧上并且通常由比芯部板坯更软的金属(例如高硅含量的黄铜材料)形成的其它板坯进行组合。形成覆层的板坯也可以由铝合金构成，其目的是改善轧制带坯的抗腐蚀性。

所得到的材料可用作热交换器条带或板，例如用作翅片或管材料，也可以用于蒸发器和集管板。

在热轧过程中，在有限宽度、厚度以及长度的板坯上的自由表面允许了在长度和宽度尺寸上产生不均匀的轧制变形。所述不均匀的变形导致板坯在其中心区域被延展，从而在其边缘处形成凸起的、纵向延伸的″舌部″，尤其是在通常没有使用侧辊和轧边辊的可逆式轧机中进行粗轧压下的铝板坯中更是如此。然而，形成舌部的情况在铝的轧制中并不是很罕见的，即使是在装配有轧边辊的轧机中也不罕见。当轧制例如用于热交换器条带的板坯之类的覆层材料时，覆层通常要比芯部软，这样就更容易变形，导致不均匀变形的问题更严重。由于轧辊的弹性变形，作用在板坯上的力在沿着平行于轧制方向的边缘处将会更高。这样导致了在邻近于板坯边缘处形成不均匀的覆层，并且导致了增大的剪切损失。

在JP59027701中，为了最小化裂纹且减少用于切边的余量，钢板侧面的边缘具有连续的波纹。但这种措施还没有显示对覆层板坯有效果。

上述的不均匀变形现象在板坯的长度方向上也同样严重，这样就导致了在现有技术中称之为″折叠″、″重叠″或″桔皮″现象的另一种情况，这些存在于板坯端部的不良状况在继续轧制时会更加恶劣，且必须在最后利用剪头机将其去除以允许继续进行进一步的轧制。

(还)众所周知，重叠会导致轧制期间在金属中产生内部叠层裂缝，并导致形成不可靠的板材和薄板产品，除非通过剪切将其去除。

由于组合材料中具有混合的成分，因此覆层材料的使用也使得废料的再循环利用变得更加困难。

JP61262456已经进行了实验工作，其中致力于通过采用倾斜轧辊来变形板坯的边缘从而使板坯的端部渐细来减少板坯轧制的剪切和坯头损失，以此增加轧制时的生产率。覆层被浇注于变形的芯部上以在板坯的边缘处形成较厚的覆层，从而确保在边缘处也具有足够厚的覆层。然而，仍然存在着覆层不均匀的问题。

W001/94050公开了一种在板坯的端部具有减少的横截面以降低切头尾损失的铝板坯。但是没有估计在轧制期间产生的不均匀覆层变形的问题。

发明内容

本发明通过提供一种方法以及一种板坯克服了现有技术中的缺陷，所述板坯具有特定的几何形状，用来减少具有组合结构的铝轧制品的边缘处的热轧切头尾和剪切损失，从而大大改善轧机的生产率和金属生产率，尤其是在铝产品的热轧过程中。

本发明公开了一种方法和一种产品，其提供了一种具有特殊结构的芯部板坯，所述特殊结构是在沿着平行于板坯轧制方向的纵向边缘处形成的。本发明提供的这种特殊构造的板坯最小化了在板坯轧制期间产生不均匀覆层厚度的情况，以此减少剪切和切头尾损失，从而增加轧机的生产率和金属的再回收。

1.本发明提供一种用于轧制工艺的细合结构，包括：

芯部板坯，其具有：

第一和第二端部以及其间与轧制方向平行的纵向边缘，以及

位于至少其中一个纵向边缘内的芯部板坯厚度方向上的减小横截面，以及

至少一块与芯部板坯平行地布置的第二板坯。

第二，本发明还提供了一种通过将板坯热轧和冷轧到适合的规格而从组合结构生产铝条带的方法以及如此生产的条带。

第三，本发明提供了一种在轧制板坯时通过下面的步骤来减少剪切和切头尾损失的方法，所述步骤为：

(a)提供芯部板坯，所述芯部板坯在至少一个板坯边缘上的板坯厚度方向上具有减少的横截面；

(b)提供至少一块第二板坯；

(c)可选地将板坯剥皮；

(d)组合所述板坯；

(e)在所述板坯上进行多个轧制道次以层压所述板坯，并减小其厚度和拉伸所述板坯，借此获得具有均匀覆层厚度的金属条带。

所述条带可用于热交换器应用中。

横截面的减少优选地通过机械加工来进行，但是也不排除其它方法，例如在铸造板坯的过程中形成特殊的形状。

附图说明

现在将参照下述附图对本发明进行更加详尽地描述，其中

图1(a)是根据现有技术在一些轧制道次之后垂直于轧制方向的覆层板坯边缘的截面图；

图1(b)是根据本发明在一些轧制道次之后垂直于轧制方向的覆层板坯边缘的截面图；

图2显示了轧制之前垂直于轧制方向的覆层板坯边缘的截面图。板坯具有根据本发明一个实施例的变型形状；

图3显示了轧制之前覆层板坯边缘的截面图。板坯具有根据本发明一个实施例的变型形状；

图4显示了由轧辊施加于板坯上的压力，在边缘中心具有和不具有切口。

具体实施方式

图1(a)显示了在轧制常规形状的覆层板坯时产生的问题。当芯部(1)的中心处材料被推出而同时表面材料的流动却受到由轧辊施加的摩擦力的限制时，其边缘呈舌形。当芯部是覆层时，由于覆层(2)比芯部更软以致于更容易发生变形，因此在边缘附近覆层会“超出限度(over-run)”。在板坯的边缘处，覆层/芯部的比率变得不均匀，导致了在不得不对边缘进行修整时导致了材料的损失。

参照图2所示，当在板坯边缘加工出切口时，板坯的变形方式使得可以最小化不均匀覆层的形成(参照图1(b)并且因此可以减少废料量。所述切口可以为任何形状，但是优选地为U形、V形或多边形。所述切口可以位于板坯的中心处，或可以相对于板坯的中心在厚度方向上偏移，也就是在垂直于板坯平面的方向上偏移，以使得芯部的变形阻力可以相对于第二块板坯的硬度被调节为芯部板坯的硬度。从而使第二块板坯的变形更加均匀。

优选的是，切口延伸过板坯厚度的至少三分之一，更优选的是板坯厚度的至少一半。据此，芯部板坯的所述横截面将分别减少至少三分之一或至少一半，所述切口或边缘的渐细形状能与渐细的板坯端部相组合，以使得芯部在垂直于轧制方向的至少一个板坯端部处在芯部板坯的厚度方向上具有减少的横截面。但是，对于第二块或第三块板坯例如通过焊接附接到芯部板坯上，切口是优选的。

芯部边缘的切口的深度应当优选地大于厚度方向上的宽度。更优选地，深度应当至少为厚度方向上的宽度的1.5倍。

可选地，板坯的边缘，或与切口相结合，具有按照附图3所示的渐细形状。这种改进的形状也可以减少产生不均匀覆层厚度的问题并且因而减少了废料量。第二或第三块板坯应当延伸到芯部板坯的边缘(3)处，以便当芯部在轧制期间变形时，提供用来覆盖芯部板坯的材料。这种结构可以保证板坯不会相对于轧辊产生滑动，这样就可以提供更均匀的芯部/覆层厚度比。

在图4中显示了按照本发明由轧辊″R″施加于组合结构上的力，曲线A显示了用于现有技术中的板坯的力并且曲线B显示了用于具有多边形(P)形状切口的板坯的力。可以看出，当芯部的横截面减小时，由于轧辊具有较小的弹性变形，在曲线B中所旋加的力的变化量就小得多。从而所得到的覆层在条带的宽度上厚度就更加均匀，并且切边时的损失也更少。

厚度的减小可以是上述提及的切口或表面锥形的任意一种，可以是单独地或是组合的。芯部横截面的减小就降低了芯部在边缘(和端部，如果使用了的话)处的变形阻力，并且从而降低了覆层边缘(和端部)处的覆层的变形，从而得到了更加均匀的覆层厚度。

芯部板坯和覆层的材料可以是任何金属，但是主要涉及铝合金。

轧制的条带可以用作热交换器条带和板，例如用于翅片、管或集管板、蒸发器板。

本发明通过如上所述那样控制材料流动解决了减少剪切和切头尾损失的问题，以便提高轧制时铝制品的生产率。

实施例

利用DC法铸造出铝合金芯部板坯，并将其剥皮以去除铸态表面缺陷。按照图4所示在所述板坯的边缘处加工多边形形状(P)的切口，并且该板坯端部的表面被加工成图3所示的渐细形状。将由铝铜合金构成的第二块(剥皮的)长方形板坯焊接至芯部板坯(在上述两块板坯的边缘处进行焊接)。板坯被热轧和冷轧到最终尺寸。切取一小块所得到的条带并将其热装在树脂中且抛光，然后在光学显微镜下检查条带的横截面。覆层厚度在条带宽度上的变化小于2％，并且存在缺陷的端部部分也非常小。卷曲所得到的条带并切分成多个条带，然后发送给热交换器生产商以进一步加工。

Claims (22)

1.一种用于轧制工艺的组合结构，包括：

芯部板坯，其具有：

第一和第二端部以及其间与轧制方向平行的纵向边缘，以及

在至少一个纵向边缘内、在芯部板坯的厚度方向上的减小横截面，以及

至少一块与芯部板坯平行地布置的第二板坯。

2.如权利要求1所述的组合结构，其中通过边缘的中心处的至少一个切口来形成所述减少的横截面。

3.如权利要求1所述的组合结构，其中通过至少一个切口来形成所述减少的横截面，所述切口相对于板坯的中心在厚度方向上偏移。

4.如权利要求1-2之一所述的组合结构，其中减少的横截面由具有渐细形状的纵向边缘提供。

5.如权利要求1所述的组合结构，其中横截面的总减少量至少为板坯厚度的三分之一。

6.如权利要求1所述的组合结构，其中横截面的总减少量至少为板坯厚度的一半。

7.如前述权利要求2或3所述的组合结构，其中切口的深度大于切口在厚度方向上的宽度。

8.如权利要求2或3所述的组合结构，其中切口的深度比切口在厚度方向上的宽度大1.5倍。

9.如权利要求1所述的组合结构，其中所述至少一块第二板坯延伸到芯部板胚的边缘(3)。

10.如权利要求1所述的组合结构，其中芯部板坯由铝合金制成。

11.如权利要求10所述的组合结构，其中所述至少一块第二板坯由比芯部板坯软的金属制成。

12.如权利要求10或11所述的组合结构，其中所述至少一块第二板坯由不同于芯部板坯合金的铝合金制成。

13.如权利要求1所述的组合结构，其中所述至少一块第二板坯由黄铜合金制成。

14.如权利要求1所述的组合结构，其中所述至少一块第二板坯具有长方形横截面。

15.如权利要求1所述的组合结构，其中：

芯部板坯在垂直于轧制方向的至少一个芯部板坯端部上沿着芯部板坯的厚度方向具有减少的横截面。

16.一种生产覆层条带的方法，包括下列步骤：

(a)提供在厚度方向上具有减少横截面的芯部板坯；

(b)提供至少一块第二板坯；

(c)可选地将板坯剥皮；

(d)将所述芯部板坯和所述至少一块第二板坯相组合以形成如权利要求1-15中的任意一个所述的组合结构，以及

(e)在纵向上热轧和冷轧该组合结构，直到其达到适当的规格，所述纵向平行于轧制方向。

17.通过如权利要求16所述的方法生产的条带。

18.如权利要求17的条带的用途，所述条带用于热交换器条带。

19.一种在轧制如权利要求1-15任一项所述的组合结构时减少剪切和切头尾损失的方法，包括步骤：

(a)提供芯部板坯，所述芯部板坯在至少一个板坯边缘上在板坯的厚度方向上具有减少的横截面；

(b)提供至少一块第二板坯；

(c)可选地将板坯剥皮；

(d)组合所述板坯；

(e)在所述组合的板坯上进行多个轧制道次以层压所述组合的板坯并减小其厚度和拉伸所述组合的板坯，借此获得具有均匀覆层厚度的金属条带。

20.如权利要求19所述的方法，在步骤b)中提供两块第二板坯，且所述两块第二板坯在轧制所述组合的板坯之前组合到芯部板坯的每一侧上。

21.如权利要求19或20所述的方法，包括步骤：

加工芯部板坯的所述边缘以实现对芯部板坯的横截面的所述减小。

22.如权利要求19或20所述的方法，包括步骤：

在铸造芯部板坯时执行芯部板坯的横截面的所述减少。

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