[发明专利]一种双金属复合板带材固液振动铸轧设备及方法

说明书

本发明公开一种双金属复合板带材固液振动铸轧设备及方法，其设备主要包括自张紧开卷机构、卷取机构、机架、振动系统及压下侧铸轧辊和振动侧铸轧辊，其方法主要由自张紧开卷机将固态金属A带坯送入，使其紧贴在压下侧铸轧辊面上，将金属B液浇入到振动侧铸轧辊与固态金属A带坯之间的辊缝中，使金属B液涂覆在固态金属A带坯的表面，同时由振动系统带动振动侧铸轧辊振动，在振动条件下完成双金属复合板的固‑液铸轧复合成形。本发明利用振动系统带动铸轧辊振动，在振动条件下完成双金属复合板的固‑液铸轧复合成形，振动有利于细化金属熔体凝固组织，并能够在复合界面上施加双向剪切力，促进界面物理冶金结合，提高双金属复合板的界面结合强度。

技术领域

本发明涉及金属的轧制，具体涉及一种双金属复合板带材固液振动铸轧设备及方法。

背景技术

随着现代科技的发展，金属材料的使用要求不再局限于单一的机械性能，而是要求金属材料在多场甚至是极端服役条件下，兼具结构和功能的综合特性。双金属复合板是将物理、化学性能各异的两种金属通过适当工艺复合而成的一种层状复合材料，通过发挥各自的性能优势，实现单一金属板无法达到的综合性能，节约贵重金属材料。选择不同金属层的抗腐蚀、抗磨损、抗冲击、韧性、强度、热传导性、电磁性能、热膨胀等特性，可制备出具有多种优异性能的复合材料。目前被试验可以复合的金属组合达百余种，其中，钢-铝复合板、钛-钢复合板、铜-铝复合板等多种复合产品已被广泛应用于建筑、航空航天、石油化工、交通运输、机械设备、电力和电子等领域，取得了显著的经济效益。

目前，虽然层状复合材料制备工艺较多，但各有其局限性。爆炸复合法只能生产中厚板，板型差，难以校平，且生产安全性不足；固-固轧制复合工艺复合强度有限，需要进行扩散热处理；双流连铸法(液-液复合)易造成界面层的过渡生长和烧蚀，复合材料界面结合强度差，尺寸受限。上述工艺方法虽然经过多年的完善，但明显的弊端无法根本解决。因此，发展一种复合界面具有良好冶金结合、工艺过程可控、复合材料尺寸精度高、范围宽的复合技术是双金属复合材料发展的关键。

发明内容

本发明旨在提供一种双金属复合板带材固液振动铸轧设备及方法，以便强化层状复合材料的复合界面，改善材料的晶粒组织。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种双金属复合板带材固液振动铸轧设备，其包括卷取机、机架、固定在机架上的中频炉、中间包、浇注系统、侧封系统、压下机构以及两个铸轧辊，两个铸轧辊内部设有多个冷却水道，其还包括自张紧分卷机构和振动系统，所述两个铸轧辊包括压下侧铸轧辊和振动侧铸轧辊，所述压下侧铸轧辊与压下机构连接，所述振动侧铸轧辊安装于振动系统上，压下侧铸轧辊与振动侧铸轧辊在机架上呈水平放置，所述振动系统带动振动侧铸轧辊做上下往复运动，向复合板坯的复合界面施加双向剪切力；所述自张紧分卷机构位于压下机构的两个压下液压缸之间，固定在机架上，所述卷取机位于复合板带材出口处，固态金属A带坯缠绕于自张紧开卷机构的张紧辊上，抽出所述带坯端部经由两个铸轧辊辊缝引至卷取机并固定在卷取机上，由所述自张紧开卷机构提供的张紧力使固态金属A带坯紧贴于压下侧铸轧辊辊面；所述中频炉通过支架固定于机架顶部，所述中间包用于盛装液态金属B，其位于两个铸轧辊辊缝的正上方，在机架顶部与中频炉的支架呈水平放置，所述浇注系统位于两个铸轧辊辊缝上方与中间包连通，液态金属B通过浇注系统从中间包流至振动侧铸轧辊与侧封系统和固态金属A带坯围成的熔池中，在振动状态下经两个铸轧辊铸轧成形，得到双金属复合板带材，所述复合板带材通过卷取机收纳成卷。

优选地，所述振动系统为机械式振动系统、液压式振动系统或电磁式振动系统；振动系统的振幅及频率均可调节，振幅调控范围为0.1～10mm，频率为1～200Hz。

优选地，所述自张紧开卷机构通过弹簧压紧摩擦片产生的摩擦力进行固态金属A带坯的预紧。

一种根据上述设备进行双金属复合板带材固液振动铸轧的方法，包括如下步骤：