[发明专利]一种双金属复合板电脉冲固液铸轧设备及方法

说明书

技术领域

本发明属于金属层状复合材料塑性加工领域，具体的涉及一种双金属复合板电脉冲固液铸轧设备及方法。

背景技术

双金属固-液复合是指在复合过程中，其中一种金属组元处于固态，另外一种金属组元处于液态。目前常见的固-液复合法有浇注复合法、铸轧复合法、浸入法、逆向凝固法等。与固-固复合法相比，固-液复合法利用金属的高温熔合结合和扩散结合机制，能够获得更为理想的界面复合质量，且可选择的金属范围更广。

固液铸轧复合法是将较低熔点的液态金属连续浇注在高熔点金属板带上，液态金属在半凝固状态下与固态板带同时被送入双辊铸轧机进行轧制，该工艺将铸造法与轧制法结合起来，既有液相高温，又有轧制压力，能够获得较高的界面结合强度，且具有连续生产、高效低成本等优点。然而，现有的固液铸轧复合法中高熔点金属板带均采用成品带材，且要预先进行表面处理，工艺流程较长。此外，由于固液铸轧复合区内液态金属仅一侧与铸轧辊直接接触，另一侧与固态板带接触，熔体凝固的冷却强度被削弱，会对基体微观组织性能造成一定负面影响。

因此，缩短固液铸轧复合工艺流程，改善基体组织性能，获得界面结合性能优异的双金属复合板成为目前亟待解决的重要问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种高效、短流程、结构简单的双金属复合板固液铸轧设备，在合金凝固过程中施加脉冲电流能改变金属的凝固行为，合理的脉冲电流参数不仅可以使合金的凝固组织得到不同程度的细化，而且对金属固-液界面润湿和扩散行为会产生积极的促进作用。

具体的，本发明提供一种双金属复合板电脉冲固液铸轧设备，其包括机架、通过固定装置设置在机架上的三个铸轧辊以及辊缝调节装置，所述机架为凸字型机架，用于安装和固定所述三个铸轧辊；所述铸轧辊设置有辊芯、辊套以及设置在辊芯内部的多个冷水通道，所述辊套以过盈装配方式套设在所述辊芯上，所述辊套的内表面热喷涂有氧化物陶瓷涂层；所述三个铸轧辊包括第一主铸轧辊、第二主铸轧辊以及辅助铸轧辊，所述第一主铸轧辊与所述辅助铸轧辊之间构成一个用于形成单金属带坯或板坯的单金属铸轧区，所述第一主铸轧辊与所述第二主铸轧辊之间构成一个用于形成双金属复合板的双金属固液铸轧复合区；所述第一主铸轧辊与所述辅助铸轧辊之间设置有水平布流器以及第一中间包，所述第一主铸轧辊与所述第二主铸轧辊之间设置有竖直布流器以及第二中间包；以及大功率脉冲电流源，其用于通过安装在铸轧辊上的供电滑环将强脉冲电流导入所述双金属固液铸轧复合区中熔融液态金属以及固液复合界面内。

优选地，所述第一主铸轧辊的一侧的辊芯上安装有第一供电滑环，所述第二主铸轧辊的一侧的辊芯上安装有第二供电滑环，所述第一供电滑环以及所述第二供电滑环的定子固定在所述机架上，所述第一供电滑环的定子导线连接有所述大功率脉冲电流源的负极，所述第二供电滑环的定子导线连接所述大功率脉冲电流源的正极，所述第一供电滑环的转子导线穿过所述第一主铸轧辊的辊芯与其辊套连接在一起，使得所述第一供电滑环的转子与所述第一主铸轧辊一起转动；以及第二供电滑环的转子导线穿过所述第二主铸轧辊的辊芯与其辊套连接在一起，使得所述第二供电滑环的转子与所述第二主铸轧辊一起转动。

优选地，所述辊缝调节装置包括驱动电机和由所述驱动电机驱动的用于调节铸轧辊位置的调节螺丝。

优选地，所述第一中间包灌装有用于形成单金属板材或带材的第一金属液，所述第二中间包灌装有与所述单金属板材或带材进行复合的第二金属液。

优选地，所述水平布流器和所述第一中间包之间以及所述竖直布流器和所述第二中间包之间均设置有滑动开关。

优选地，所述双金属固液铸轧复合区包括位于第一区域的固液铸轧复合区和位于第二区域的固固轧制复合区。

一种根据本发明的双金属复合板电脉冲固液铸轧设备进行双金属复合板加工的方法，其包括以下步骤：

步骤1：利用所述辊缝调节装置调节设定第一主铸轧辊与辅助铸轧辊之间的辊缝、第一主铸轧辊与第二主铸轧辊之间的辊缝，以及辅助铸轧辊相对于第一主铸轧辊的周向位置，同时所述的设备设定各铸轧辊的速度、各铸轧辊内部冷却水的流量和温度，铸轧辊进入空转待机状态；

步骤2：启动水平布流器，向第一主铸轧辊与辅助铸轧辊辊缝内浇铸第一金属液，使单金属带坯或板坯出带，将其引入第一主铸轧辊与第二主铸轧辊的辊缝后，再启动竖直布流器，将第二金属液浇入到第一主铸轧辊与第二主铸轧辊缝中，使第二金属液涂覆在单金属带坯或板坯的表面，在高温和铸轧压力共同作用下，实现双金属复合板的固液铸轧复合成形；