一種三層金屬復(fù)合板的短流程軋制成形裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬復(fù)合板制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種三層金屬復(fù)合板的短流程軋制成形裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三層金屬復(fù)合板是在芯層金屬板的上、下兩面包覆另外兩層金屬而成的一種三明治結(jié)構(gòu)形式的金屬復(fù)合板。芯層金屬與包覆層金屬之間通過界面冶金結(jié)合而成，芯層金屬與上、下兩面的包覆層金屬是不同的金屬，上、下兩面的包覆層金屬可以是同一種金屬，也可以是不同的金屬，因此，三層金屬復(fù)合板綜合了兩種或者三種金屬的性能，是一種多功能、多用途的金屬板，可廣泛應(yīng)用于汽車、電子電器、冶金、化工、航天航空等領(lǐng)域。
[0003]三層金屬復(fù)合板的生產(chǎn)方法目前主要是熱軋復(fù)合法，該方法一般是先鑄造出兩種或者三種金屬的錠坯，經(jīng)過銑面、加熱、粗軋后得到金屬的板坯，然后對金屬板坯的表面進(jìn)行打磨和清洗，去除表面的油污和氧化皮，再按照三明治結(jié)構(gòu)形式將金屬板坯疊放和捆緊，加熱后再送入軋機進(jìn)行多道次的軋制變形，最后得到三層金屬復(fù)合板，生產(chǎn)工藝流程如下:鑄錠一統(tǒng)面一加熱一粗軋一打磨一清洗一疊放一捆扎一熱軋軋制復(fù)合一三層金屬復(fù)合板。因此，熱軋復(fù)合法的生產(chǎn)工序多、工藝流程長，材料和能源消耗大。
[0004]目前還公開報道了很多雙金屬復(fù)合板的制備方法，如鑄軋復(fù)合、爆炸復(fù)合、噴射沉積復(fù)合等，但這些方法在一個生產(chǎn)周期內(nèi)無法制備出三層金屬復(fù)合板。如果采用這些方法制備三層金屬復(fù)合板，需要先制備出兩層的雙金屬復(fù)合板，然后再采用同樣的方法將兩層的雙金屬復(fù)合板與另一種金屬復(fù)合，最終才能得到成三層金屬復(fù)合板。因此，采用這些方法制備三層金屬復(fù)合板，同樣生產(chǎn)工序多、工藝流程長，材料和能源消耗大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有三層金屬復(fù)合板生產(chǎn)方法中存在的不足，提供了一種三層金屬復(fù)合板的短流程軋制成形裝置及方法，屬于一種新型的半固態(tài)/固態(tài)/半固態(tài)復(fù)合方法。
[0006]本發(fā)明的目的是按如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
本發(fā)明所述的三層金屬復(fù)合板的短流程軋制成形裝置，其特點是包括機架、水平并排且可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在機架上的兩個軋輥、位于兩個軋輥上的結(jié)晶器、水平并排地設(shè)置在結(jié)晶器上的兩個中間包和設(shè)置在結(jié)晶器上面中間位置且位于兩個中間包之間的預(yù)熱裝置，其中所述結(jié)晶器的上部兩側(cè)各設(shè)置有一個長方形的流道，結(jié)晶器的中心位置設(shè)置有一個長方形通道，該長方形通道的四周設(shè)置有隔熱板，所述結(jié)晶器的下部設(shè)置有兩個各與一個軋輥位于同一側(cè)的弧面，所述兩個弧面的外側(cè)部各設(shè)置有一個與結(jié)晶器一體連接的弧形側(cè)封塊，所述各弧形側(cè)封塊分別和與其位于同一側(cè)的軋輥相接觸而使各位于同一側(cè)的弧形側(cè)封塊、軋輥及弧面之間共同形成有一個結(jié)晶腔，所述兩個結(jié)晶腔的上端各與一個流道相連通，其下端與兩個軋輥之間預(yù)留的輥縫相連通，且所述結(jié)晶器靠近各弧面的位置處及各軋輥上分別設(shè)置有冷卻水孔，所述兩個中間包內(nèi)分別設(shè)置有用于盛放金屬液的方形爐膛，所述各中間包位于方形爐膛的底部分別設(shè)置有一個長方形的出液口，所述各出液口各與一個流道相連通，所述預(yù)熱裝置的中心位置設(shè)置有一個長方形通道，該長方形通道的兩側(cè)設(shè)置有加熱體，且該長方形通道的底端與結(jié)晶器上的長方形通道相連通。
[0007]本發(fā)明所述的三層金屬復(fù)合板的短流程軋制成形方法，其特點是包括如下步驟: 第一步:對芯層金屬板的表面進(jìn)行清洗，去除表面的油污和氧化皮；
第二步:將芯層金屬板依次穿過預(yù)熱裝置上的長方形通道和結(jié)晶器上的長方形通道，最后達(dá)到兩個軋輥的輥縫，然后接通預(yù)熱裝置的電源，對芯層金屬板進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為150-350 0C ；
第三步:在一個或兩個熔煉爐內(nèi)加熱熔煉好一種或兩種包覆層金屬液，并控制好金屬液的溫度在690~1550°C ；
第四步:啟動軋制成形裝置，控制兩個軋輥的其中一個順時針轉(zhuǎn)動，另一個逆時針轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)速均為30~60轉(zhuǎn)/分鐘；
第五步:接通水閥，使結(jié)晶器和兩個軋輥上的冷卻水孔通入冷卻水，結(jié)晶器上的冷卻水流量為5~15升/分鐘,兩個軋棍上的冷卻水流量分別為10~20升/分鐘；
第六步:將包覆層金屬液各轉(zhuǎn)移到一個中間包內(nèi)，位于各中間包內(nèi)的金屬液分別由中間包上設(shè)置的出液口及結(jié)晶器上對應(yīng)設(shè)置的流道各流進(jìn)一個結(jié)晶腔內(nèi)，且在兩個結(jié)晶腔內(nèi)，包覆層金屬液分別被冷卻攪拌成半固態(tài)漿料，然后與芯層金屬板匯合后同時進(jìn)入輥縫后經(jīng)兩個軋輥軋制復(fù)合成三層金屬復(fù)合板。
[0008]本發(fā)明是將包覆層金屬液連續(xù)冷卻攪拌成半固態(tài)漿料后與芯層金屬板直接軋制復(fù)合成三層金屬復(fù)合板，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
(1)生產(chǎn)工序減少，工藝流程縮短。本發(fā)明實現(xiàn)了三層金屬復(fù)合板的一次軋制成形，并且實現(xiàn)了包覆層金屬半固態(tài)漿料的制備和軋制復(fù)合成形的一體化和連續(xù)化，因此，生產(chǎn)工序明顯減少，工藝流程明顯縮短，并有利于降低三層金屬復(fù)合板的生產(chǎn)成本；
(2)三層金屬復(fù)合板的質(zhì)量更好。本發(fā)明屬于半固態(tài)/固態(tài)/半固態(tài)復(fù)合方法，不僅可以實現(xiàn)芯層金屬與包覆層金屬之間的冶金結(jié)合，而且還可以避免復(fù)合界面上產(chǎn)生鐵鋁、銅鋁等脆性化合的出現(xiàn)，從而可以提高復(fù)合板的界面結(jié)合強度。同時半固態(tài)漿料細(xì)小均勻的晶粒組織還可以提高復(fù)合板的強韌性，因此，采用本發(fā)明制備的三層屬復(fù)合板的質(zhì)量更好;
(3)生產(chǎn)靈活好。采用本發(fā)明生產(chǎn)三層金屬復(fù)合板，只要更換兩個中間包里的包覆層金屬液，即可生產(chǎn)出各種類型的三層金屬復(fù)合板，如鋁/鋁/鋁、鋁/鋼鋁、鋼/鋁/鋼、銅/鋁/銅等三層金屬復(fù)合板，因此，本發(fā)明還有生產(chǎn)靈活性好、適應(yīng)性強的優(yōu)點。
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明中結(jié)晶器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4是本發(fā)明中結(jié)晶器的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5是本發(fā)明中預(yù)熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖6是本發(fā)明中中間包的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖7是本發(fā)明的使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1-圖7所示，本發(fā)明所述的三層金屬復(fù)合板的短流程軋制成形裝置，它包括機架1、兩個軋輥2、一個結(jié)晶器3、兩個中間包4和一個預(yù)熱裝置10。所述兩個軋輥2是水平并排且可轉(zhuǎn)動地安裝在機架上1，軋輥2上設(shè)置有冷卻水孔5，兩個軋輥2之間預(yù)留有輥縫23，輥縫23的寬度等于三層金屬復(fù)合板6的厚度。
[0018]所述結(jié)晶器3是安裝在兩個軋輥2的上面，結(jié)晶器3上部兩側(cè)各設(shè)置有一個長方形的流道31，各流道31長度等于三層金屬復(fù)合板6的寬度。結(jié)晶器3上部中心位置設(shè)置有一個長方形通道11，該長方形通道11的四周設(shè)置有隔熱板8。結(jié)晶器3下部設(shè)置有兩個對稱的且位于兩個流道31之間的弧面32，各弧面32的寬度等于三層金屬復(fù)合板6的寬度，各弧面32的包角均為60~90°，各弧面32的半徑等于軋輥2的半徑加上0.5-5倍三層金屬復(fù)合板的厚度，結(jié)晶器3靠近各弧面32的位置處分別設(shè)置有冷卻水孔5。所述兩個弧面32的外側(cè)部各設(shè)置有一個與結(jié)晶器3 —體連接的弧形側(cè)封塊33，各弧形側(cè)封塊33的弧形半徑等于軋輥2的半徑，且各弧形側(cè)封塊33的弧形包角均為90~120°，如圖2所示，所述各弧形側(cè)封塊33分別和與其位于同一側(cè)的軋輥2相接觸而使各位于同一側(cè)的弧形側(cè)封塊33、軋輥2及弧面32之間共同形成有一個結(jié)晶腔34，也就是說，在結(jié)晶器3與兩個軋輥2之間對稱地形成有兩個結(jié)晶腔34。而且，兩個結(jié)晶腔34的上端各與結(jié)晶器3上的一個流道31相連通，其下端與兩個軋輥2的輥縫23相連通，如圖2所示，位于左側(cè)的結(jié)晶腔34與位于左側(cè)的流道31相連通，位于