[發明專利]采用單機雙流連續鑄軋雙金屬復合板帶材的設備及方法

有效

• 申請號: 201310525144.4
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103769417A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 黃華貴;劉文文;葉麗芬;池慧;杜鳳山
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38;B21B9/00
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 崔鳳英

技術領域：

本發明涉及一種雙金屬復合板帶材的加工設備及加工方法。

背景技術：

隨著現代科技的發展，金屬材料的使用要求不再局限于單一的機械性能，而是要求金屬材料在多場甚至極端服役條件下，兼具結構和功能的綜合特性。雙金屬復合板是將物理、化學性能各異的兩種金屬通過適當工藝復合而成的一種層狀復合材料，通過發揮各自的性能優勢，實現單一金屬板無法達到的綜合性能，節約貴重金屬材料。選擇不同金屬層的抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊、韌性、強度、熱傳導性、電磁性能、熱膨脹等特性，可制備出具有多種優異性能的復合材料。目前，被試驗可以復合的金屬組合達百余種，其中，鋼-鋁復合板、鈦-鋼復合板、銅-鋁復合板等多種復合產品已被廣泛應用于建筑、航空航天、石油化工、交通運輸、機械設備、電力和電子等領域，取得了顯著的經濟效益。

有關雙金屬復合板制備方法的研究，國內外都取得了重要進展，形成了固-固相復合、固-液相復合和液-液相復合三種主要工藝形式。其中，以軋制復合法和爆炸復合法為典型代表的固-固相復合法，在實際應用中得到了比較廣泛的應用。固-液相鑄軋復合法通過將金屬熔液澆鑄在基材上，與固態基材一起進入軋機進行變形加工，利用高溫液相和軋制壓力，實現基材與覆層金屬的復合，可以實現較高的結合強度。液-液相復合法是近年發展起來的，相對于固-固相復合和固-液相復合，可省去對金屬基材的預成形制備和表面潔凈處理，縮短工藝流程，具有高效、連續、低能耗等優點，極具發展前景，但目前尚有很多技術問題亟待解決。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種不僅設備簡單而且加工方法也簡單的采用單機雙流連續鑄軋雙金屬復合板帶材的設備及方法。

本發明的設備主要是在普通立式雙輥鑄軋機的兩個主鑄軋輥旁分別增加一個輔助鑄軋輥，形成具有兩個單金屬復合帶坯鑄軋單元和一個雙金屬復合軋制區的鑄軋-復合軋制聯合軋機。普通立式雙輥鑄軋機有兩個并列且轉動方向相反的主鑄軋輥，這兩主鑄軋輥內設有冷卻水通道，每個主鑄軋輥上部各設有盛裝熔融態金屬并可通入保護氣體的流槽，流槽底部通孔與導管上端相連，導管下端置于中間包內，在上述導管上設有滑動水口。中間包底部的通孔與布流器上端相連，布流器頂部外設加熱裝置，布流器底部開口位于所對應的主鑄軋輥豎直中心面（過軸線的豎直面）與另一主鑄軋輥相鄰一側的頂部，并與內設冷卻水通道的輔助鑄軋輥相鄰，該輔助鑄軋輥的軸線與主鑄軋輥軸線平行，兩者轉動方向相反，構成單金屬復合帶坯鑄軋單元。主鑄軋輥和輔助鑄軋輥的直徑可以相等，也可以不相等。

本發明的加工方法如下：

步驟1：根據實際使用要求，選擇兩種合適的金屬材料—金屬A和金屬B，并確定復合板厚度和層厚比，調整兩個獨立的單金屬復合帶坯鑄軋單元與復合軋制區的輥縫；

步驟2：根據工藝要求，調節各鑄軋輥的速度和各鑄軋輥內冷卻水的流量和強度，鑄軋機進入空轉待機狀態；

步驟3：將熔融態金屬A和Ｂ分別置于兩個流槽中，通入保護氣體，開啟滑動水口，液態金屬通過中間包和布流器澆入鑄軋單元，經雙輥鑄軋成形，分別得到金屬A和金屬Ｂ的復合帶坯；

步驟4：復合帶坯隨著鑄軋輥轉動繼續冷卻前行，并在復合軋制區交匯，由主鑄軋輥進行軋制復合，制備出雙金屬復合板。通過對鑄軋單元位置、鑄軋輥內冷卻水流量和壓力，控制復合帶坯的溫度，實現同溫復合軋制（兩種金屬熔點相近時）或異溫復合軋制（兩種金屬熔點差異較大時）。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1、通過兩個獨立的雙輥鑄軋單元制備復合帶坯，再直接進入復合軋制區域進行軋制復合成形，實現單機雙流連續鑄軋和復合軋制聯合工藝，大大縮短了工藝流程。

2、獨立的單金屬復合帶坯鑄軋單元可有效地控制復合帶坯的厚度和復合溫度，提高待復合界面的表面質量，實現同溫復合軋制（兩種金屬熔點相近時）或異溫復合軋制（兩種金屬熔點差異較大時）。在異溫復合軋制條件下，當高熔點金屬復合帶坯的入口溫度高于低熔點金屬復合帶坯的熔點時，通過復合界面的接觸傳熱，還可以實現固-液軋制復合的特殊效果。

3、當獨立的單金屬復合帶坯鑄軋單元的兩個鑄軋輥直徑不同時，可形成雙輥異徑鑄軋，提高生產效率。

4、由于該工藝采用了保護氣氛下的熱軋復合，且復合帶坯初始溫度可控，可提高界面復合效果和板型質量，減小或消除雙金屬復合板的軋后翹曲缺陷，具有產品范圍廣、成材率高、可控性強和連續化生產等特點，實現了雙金屬復合板帶材綠色、高效、連續和穩定生產。生產的雙金屬復合板帶材可以作為終態產品直接使用，也可以作為后續成形加工的坯料。