本發(fā)明涉及一種鋁合金超厚板板形控制方法，尤其是涉及一種厚度≥200mm鋁合金預(yù)拉伸超厚板的板形平直度控制，屬于有色金屬軋制加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

7xxx系鋁合金如7X75、7X50、7X49、7055等鑄造出的合金坯料經(jīng)過均勻化退火、熱軋、固溶和時效熱處理以及預(yù)拉伸等工藝后，可獲得高強(qiáng)度、高斷裂韌性、高抗疲勞、抗應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)良的板材。通常把厚度大于80mm的稱為超厚板，由于生產(chǎn)高強(qiáng)高韌鋁合金超厚板都必須經(jīng)過一道預(yù)拉伸處理以消除板材中的殘余應(yīng)力，因此高強(qiáng)高韌鋁合金厚板也被稱為預(yù)拉伸板。為了實現(xiàn)輕量化，高強(qiáng)高韌鋁合金超厚板是現(xiàn)代航空、航天、船舶制造及交通運輸?shù)阮I(lǐng)域必不可少的重要結(jié)構(gòu)材料，特別在航空工業(yè)中被廣泛用于制造飛機(jī)機(jī)身框、桁條、骨架、隔框、翼梁、翼肋、翼梁加強(qiáng)桿等重要部件。現(xiàn)代新型飛機(jī)設(shè)計中對大型、整體式結(jié)構(gòu)件的規(guī)格和質(zhì)量提出了更高的要求，如空客A380機(jī)翼加強(qiáng)桿制造所用的7085鋁合金毛坯料尺寸已達(dá)6400mm(長)×1200mm(寬)，厚度超過200mm。國產(chǎn)大飛機(jī)所需鋁合金結(jié)構(gòu)件最大毛坯料厚度達(dá)到260～290mm。

軋制是制備高強(qiáng)高韌鋁合金超厚板工藝中最關(guān)鍵的變形手段。通過軋制可實現(xiàn)板材的大變形，消除坯料的鑄造缺陷、細(xì)化晶粒，從而增強(qiáng)板材的整體性能。對于鋁合金熱軋變形量達(dá)到80％才能保證板材芯部變形充分、表層和芯部性能均一。但是，受現(xiàn)有軋機(jī)開口度的限制(一般不超過600mm)，當(dāng)軋制150mm以上厚度的超厚板時，由于總變形量的不足，很難保證板材芯部的充分變形及組織性能。為了保證鋁合金超厚板中心變形充分，完全從鑄造組織轉(zhuǎn)化為加工組織，有研究者采用異步軋制可形成“搓軋區(qū)”以增加板材芯部變形，但是通過研究發(fā)現(xiàn)：由于異步軋制過程中軋件上部和下部的變形量不相同，在應(yīng)力的作用下軋制完成后軋件會在出口側(cè)出現(xiàn)翹曲的現(xiàn)象，因此板形很難控制，翹曲嚴(yán)重時會影響軋板進(jìn)入下一軋制道次，甚至?xí)p壞軋機(jī)。再者，由于上、下軋輥線速度不同，軋輥和軋件之間易發(fā)生打滑，板材的軋制趨向于不穩(wěn)定。這使得異步軋制在鋁合金超厚板軋制中未得到應(yīng)用。因此，開發(fā)一種高效的鋁合金超厚板的軋制方法，在保證板材芯部充分變形的同時有效控制板形對于促進(jìn)我 國鋁加工行業(yè)的發(fā)展及推進(jìn)我國航天、航空、船舶制造及交通運輸業(yè)的進(jìn)步具有重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)高韌鋁合金超厚板(厚度≥200mm)的板形控制方法，達(dá)到在增加軋板的芯部變形的同時有效控制軋板平直度的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種鋁合金超厚板板形控制方法，在板材軋制過程中引入多道次可逆錯位異步軋制工藝，第一道次采用常規(guī)可逆同步軋制工藝，其余道次均采用可逆錯位異步軋制；所述的可逆錯位異步軋制過程中，上軋輥、下軋輥的半徑相同，通過調(diào)整上軋輥、下軋輥的轉(zhuǎn)速不同實現(xiàn)上、下軋輥的異步，每一道次可逆錯位異步軋制均包含一次正向和反向的來回往復(fù)軋制過程，正向軋制過程上軋輥的線速度小于下軋輥的線速度，反向軋制過程上軋輥的線速度大于下軋輥的線速度，上軋輥的中心軸沿正向軋制方向相對于下軋輥具有錯位量。

本發(fā)明通過正、反向軋制過程中軋板上、下彎曲的方向不同，從而互相抵消板形的整體彎曲曲率，達(dá)到在保證鋁合金超厚板材芯部充分變形的同時有效控制板形彎曲的目的。

在本發(fā)明中，所述可逆錯位異步軋制工藝共分為6-9道次軋制，軋制總壓下率＜80％，最終軋制出的板材厚度≥200mm。與相同壓下量的同步軋制工藝相比，最小等效應(yīng)變增加20％以上，等效應(yīng)變的標(biāo)準(zhǔn)方差減少30％以上，軋板的彎曲曲率≤0.15。

在本發(fā)明中，第一道次的總壓下率為12％-14％，且正、反向軋制過程的壓下量相同，軋制速度為1.5-1.8m/min。

第二道次至終軋道次采用可逆錯位異步軋制工藝，每道次正向軋制的異速比(下軋輥的線速度/上軋輥的線速度)為1.3-1.5，反向軋制中上軋輥和下軋輥的線速度互換。每道次的錯位量是25-45mm，且隨著道次的增加，下一道次的錯位量與上一道次的錯位量相同或增加。每道次內(nèi)總壓下量為軋制坯料入口厚度的5％-20％，且正、反向軋制過程的壓下量相同，壓下量隨著道次的增加逐步加大，即下一道次的壓下量與上一道次的壓下量相同或加大?？赡驽e位異步軋制每道次的軋制速度是8-14m/min，軋制速度隨著道次的增加逐漸增加，即下一道次的軋制速度與上一道次的軋制速度相同或增加。

在本發(fā)明中，第一道次軋制的咬入溫度為430℃-440℃。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明在鋁合金超厚板的軋制過程中引入多道次可逆錯位異步軋制方式，與相同壓下量的同步軋制工藝相比，最小等效應(yīng)變增加20％以上，等效應(yīng)變的標(biāo)準(zhǔn)方差減少30％以上，軋板的彎曲曲率≤0.15。采用本發(fā)明鋁合金超厚板板形控制方法能夠顯著增加鋁合金超厚板的芯部變形，并有效控制軋板板形彎曲。

附圖說明

圖1為可逆錯位異步正向軋制過程示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

圖1顯示了可逆錯位異步正向軋制過程，其實現(xiàn)方式是：(1)上軋輥1、下軋輥2分別位于鋁合金超厚板3的上面和下面，二者的半徑d相同，通過調(diào)整上軋輥1、下軋輥2的轉(zhuǎn)速ω1、ω2不同實現(xiàn)上、下軋輥的異步；(2)每道次內(nèi)正向軋制過程上軋輥1的線速度v₁小于下軋輥2的線速度v₂，反向軋制過程上軋輥1和下軋輥2的線速度互換；(3)將上軋輥1的中心軸沿正向軋制方向調(diào)整一個錯位量s。

實施例1

實驗所用鋁合金牌號為7050鋁合金，初始軋坯厚度為500mm，長度為1500mm。共采用7道次軋制，第一道次采用常規(guī)可逆同步軋制方式，即調(diào)節(jié)上、下軋輥轉(zhuǎn)速相同，錯位量s為零，軋坯初始加熱溫度為440℃，道次內(nèi)總壓下量為60mm、壓下率為12％，正、反向軋制壓下量均為30mm，軋制速度為1.5m/min。

第2道次至第7道次采用可逆錯位異步軋制，通過調(diào)整上、下軋輥的轉(zhuǎn)速和錯位量來實現(xiàn)錯位異步軋制，調(diào)節(jié)上、下軋輥的轉(zhuǎn)速，使每道次的異速比絕對值均為1.35，第2道次至第7道次的錯位量分別為：25mm、25mm、27mm、27mm、30mm、30mm；道次總壓下量分別為：24mm、24mm、30mm、34mm、38mm、44mm、46mm，且每道次內(nèi)的正、反向軋制壓下量相同。第2道次至第7道次的軋制速度分別為8m/min、8m/min、9.5m/min、9.5m/min、10m/min、10m/min。

經(jīng)過上述7道次可逆錯位異步軋制后，最終軋制出的板材厚度為200mm，板材總的壓下量為60％。與常規(guī)的同步軋制相比，最終軋制所獲得的板材的最小等效應(yīng)變提高24.1％、等效應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)方差下降47.4％，軋板彎曲曲率為0.11，通過可逆錯位異步軋制方式有效地控制了超厚板的板形彎曲，并且顯著提高了 厚板的芯部變形及整體變形均勻性。

實施例2

實驗所用鋁合金牌號為7150鋁合金，初始軋坯厚度為700mm，長度為1500mm。共采用8道次軋制，第一道次采用常規(guī)可逆同步軋制方式，即調(diào)節(jié)上、下軋輥轉(zhuǎn)速相同，錯位量s為零，軋坯初始加熱溫度為440℃，道次內(nèi)總壓下量為90mm，正、反向軋制壓下量均為45mm，軋制速度為1.5m/min。

第2道次至第8道次采用可逆錯位異步軋制，通過調(diào)整上、下軋輥的轉(zhuǎn)速和錯位量來實現(xiàn)可逆錯位異步軋制，調(diào)節(jié)上、下軋輥的轉(zhuǎn)速，使每道次的異速比絕對值均為1.4，第2道次至第8道次的錯位量分別為：25mm、25mm、30mm、30mm、30mm、35mm、35mm；道次總壓下量分別為：40mm、46mm、48mm、54mm、56mm、58mm、58mm，且每道次內(nèi)的正、反向軋制壓下量相同。第2道次至第8道次的軋制速度分別為8.5m/min、8.5m/min、9.5m/min、10m/min、10m/min、12m/min、13m/min。

經(jīng)過上述8道次可逆錯位異步軋制后，最終軋制出的板材厚度為250mm，板材總的壓下量為64.3％。與常規(guī)的同步軋制相比，最終軋制所獲得的板材的最小等效應(yīng)變提高26.1％、等效應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)方差下降50.1％，軋板彎曲曲率為0.09，通過可逆錯位異步軋制方式有效地控制了超厚板的板形彎曲，并且顯著提高了厚板的芯部變形及整體變形均勻性。