[发明专利]一种金属层状复合板轧制成形约束系统与方法

说明书

本发明公开了一种金属层状复合板轧制成形约束系统与方法，属于金属层状复合板轧制技术领域。约束装置由冷轧机入口约束装置、冷轧机出口约束‑张力装置、热轧机入口约束装置和热轧机出口约束装置组成。本发明可有效改善金属层状复合板在冷‑热轧制复合成形过程中的侧弯、错位、横向偏移、弯曲、厚度不均匀和翘曲等问题，降低轧制力，减小轧机负荷，确保成形过程顺畅，获得界面结合质量高、板形良好的金属层状复合板，且装置结构简单，方法操作灵活，适用范围广。

技术领域

本发明属于金属层状复合板轧制技术领域，具体涉及一种金属层状复合板轧制成形约束系统与方法。

背景技术

采用冷-热轧制复合法制备金属层状复合板时，首先要对两种或两种以上金属板坯的待复合表面进行机械打磨等表面处理，然后将金属板坯层叠组坯，接着对金属层叠板坯在室温下进行冷轧预复合成形，最后将冷轧预复合板加热后进行热轧复合成形，获得金属层状复合板。在冷轧预复合成形时，由于不同金属的变形抗力不同，冷轧预复合板在成形过程中会向变形抗力较大的金属层弯曲。金属层叠板坯或冷轧预复合板对中不好或者偏中心线轧制时易发生侧弯和横向偏移，甚至出现金属层厚度不均匀等问题。不同材质的金属板坯在冷轧预复合过程中容易发生横向错位，导致冷轧预复合板出现“燕尾”现象。在后续热轧复合成形时，同样也可能出现因不同部位的受力不一致而产生侧弯和横向偏移等现象，并且由于不同金属的热膨胀系数不同，金属层状复合板倾向于朝热膨胀系数较小的金属层翘曲。上述问题的存在不仅会极大地影响金属层状复合板的板形质量，而且会降低金属层状复合板的界面结合强度，严重时甚至导致复合失败。

当进行冷轧预复合成形时，在冷轧机入口处沿金属层叠板坯宽度方向施加物理限制，有助于消除金属层叠板坯或冷轧预复合板的侧弯、横向偏移和错位等缺陷。在冷轧机出口处沿冷轧预复合板的厚度方向施加物理限制，可在一定程度上改善冷轧预复合板的弯曲等问题。但是，由于室温下冷轧预复合板的弹性模量较大，仅仅采取物理限制方法难以将冷轧预复合板完全矫直。因此，需要同时在冷轧机出口处沿轧向对冷轧预复合板施加前张力。物理限制和前张力的共同作用可以有效减轻甚至消除冷轧预复合板的弯曲和厚度不均匀等问题。现有的轧制导卫装置包括滑动导卫装置和滚动导卫装置两种，都能在轧制过程中对金属层叠板坯的水平方向施加物理限制，但却都不能对金属层叠板坯或冷轧预复合板的厚度方向施加约束以及长度方向施加张力。目前在对不成卷的单张金属层叠板坯进行冷轧预复合成形时，因现有导卫装置无法施加合适大小的张力，使得冷轧预复合成形所需临界压下量大，冷轧预复合板的界面复合质量不稳定，甚至造成冷轧预复合的失败，同时也极大地限制了金属层叠板坯的组坯金属种类和尺寸规格。

当进行热轧复合成形时，在热轧机入口处沿冷轧预复合板的宽度方向施加物理限制，可以防止金属层状复合板在热轧复合过程中发生侧弯和横向偏移。由于在高温时金属的塑性变形抗力较小，金属容易变形，所以在热轧机出口处沿金属层状复合板的厚度方向施加物理限制有助于消除金属层状复合板的翘曲问题，实现金属层状复合板的在线矫直，而无需再施加额外的张力。

因此，开发在冷轧预复合成形过程中同步实现宽度和厚度方向施加物理限制与长度方向提供可控张力，以及在热轧复合成形过程中实现宽度和厚度方向施加物理限制的约束装置与方法，对冷-热轧制复合成形金属层状复合板的板形控制和界面结合强度提升具有十分重要的意义。

发明内容

针对目前冷-热轧制复合法制备金属层状复合板时存在的板形缺陷、界面复合质量波动、组坯金属种类和尺寸规格较少等问题。本发明提出在冷轧机和热轧机的入口处与出口处分别安装约束装置或约束-张力装置，目的是通过提供一种金属层状复合板轧制成形约束系统与方法，解决冷-热轧制复合成形金属层状复合板过程中存在的侧弯、错位、横向偏移、弯曲、厚度不均匀、翘曲以及由此导致的界面结合质量波动等问题，获得板形良好的高质量金属层状复合板。