專利名稱：一種鋼鋁石墨復(fù)合板鑄軋復(fù)合方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼鋁石墨復(fù)合板的半固態(tài)鑄軋復(fù)合方法及裝置。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)“張華.鋼—半固態(tài)Al-7石墨復(fù)合界面特性，清華大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，44(11)1468-1470”上，闡述了鋼鋁石墨復(fù)合板的常規(guī)半固態(tài)鑄軋復(fù)合方法。該方法采用鋼板與鋁石墨半固態(tài)漿料進(jìn)行鑄軋復(fù)合，鋼板與鋁石墨半固態(tài)漿料在澆嘴內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散反應(yīng)后，直接由軋機(jī)軋輥鑄軋形成鋼鋁石墨復(fù)合板。由于該方法制備的鋼鋁石墨復(fù)合板鑄軋后的溫度完全取決于軋輥的冷卻作用，因此，該方法的鋼鋁石墨復(fù)合板的復(fù)合成形速度較慢，無(wú)法實(shí)現(xiàn)鋼鋁石墨復(fù)合板的快速半固態(tài)復(fù)合成形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有鋼鋁石墨復(fù)合板鑄軋復(fù)合方法“無(wú)法實(shí)現(xiàn)鋼鋁石墨復(fù)合板的快速半固態(tài)復(fù)合成形”的不足，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)鋼鋁石墨復(fù)合板快速半固態(tài)復(fù)合成形的復(fù)合方法及裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是在鋼板與鋁石墨半固態(tài)漿料進(jìn)行鑄軋復(fù)合成形過(guò)程中，首先在復(fù)合澆嘴內(nèi)完成鋼板與鋁石墨半固態(tài)漿料之間的擴(kuò)散反應(yīng)，形成復(fù)合界面后，利用噴水冷卻系統(tǒng)迅速將復(fù)合界面溫度冷卻至鐵鋁化合物形成溫度以下，以防復(fù)合界面脆化，然后再經(jīng)過(guò)軋機(jī)軋輥鑄軋形成鋼鋁石墨復(fù)合板。
本發(fā)明復(fù)合方法的具體步驟步驟1，將表面經(jīng)過(guò)脫脂、除銹、打毛、浸鍍處理的鋼板預(yù)熱至500～520℃；步驟2，接通噴水冷卻系統(tǒng)和軋機(jī)軋輥水冷系統(tǒng)，噴水冷卻系統(tǒng)的冷卻速度為15～25℃/s，軋機(jī)軋輥的冷卻速度為400～600℃/min；
步驟3，啟動(dòng)軋機(jī)，將軋制速度調(diào)至并保持在實(shí)現(xiàn)“跑軋”速度；步驟4，澆注鋁石墨半固態(tài)漿料，進(jìn)行“跑軋”，鋁石墨半固態(tài)漿料的固相率為20～40％；步驟5，“跑軋”1分鐘后，降低軋制速度，使復(fù)合過(guò)程在穩(wěn)定的鑄軋條件下進(jìn)行，形成鋼鋁石墨復(fù)合板，鋼板與鋁石墨覆層之間的擴(kuò)散反應(yīng)時(shí)間為20～25s，噴水冷卻系統(tǒng)的冷卻時(shí)間為4～8s。
鋼鋁石墨復(fù)合板半固態(tài)鑄軋復(fù)合裝置包括復(fù)合澆嘴、噴水冷卻系統(tǒng)、軋機(jī)及支架。
復(fù)合澆嘴采用機(jī)械連接方式固定于支架上，其材質(zhì)為石墨，鋼板從復(fù)合澆嘴后部的縫隙進(jìn)入復(fù)合澆嘴，復(fù)合澆嘴后部的縫隙厚度a為鋼板厚度+0.1mm，鋼板的上表面與復(fù)合澆嘴上蓋下表面之間為鋁石墨半固態(tài)漿料流道，其厚度b為鋼鋁石墨復(fù)合板的鋁石墨覆層厚度，鋁石墨半固態(tài)漿料澆口的下端厚度亦為b；復(fù)合澆嘴下面設(shè)有噴水冷卻系統(tǒng)，完成鋼板與鋁石墨覆層復(fù)合界面的快速冷卻，噴水冷卻系統(tǒng)采用機(jī)械連接方式固定于支架上，復(fù)合澆嘴和支架與噴水冷卻系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的部位設(shè)有冷卻縫，噴水冷卻系統(tǒng)的后端與鋁石墨半固態(tài)漿料澆口下端后側(cè)之間的距離為c，c為軋制速度與鋼板和鋁石墨覆層之間的擴(kuò)散反應(yīng)時(shí)間之積，噴水冷卻系統(tǒng)的長(zhǎng)度d為軋制速度與鋼板和鋁石墨覆層需要冷卻的時(shí)間之積；復(fù)合澆嘴后部縫隙的寬度、鋁石墨半固態(tài)漿料流道的寬度、鋁石墨半固態(tài)漿料澆口的寬度、噴水冷卻系統(tǒng)的寬度、冷卻縫的寬度均為鋼鋁石墨復(fù)合板的寬度f(wàn)；復(fù)合澆嘴前端與軋機(jī)軋輥呈圓弧接觸，其圓弧面與軋機(jī)軋輥圓弧面之間的間隙e小于0.5mm。
軋機(jī)選用能夠提供鑄軋復(fù)合與復(fù)合板平整所需能量的軋機(jī)，軋機(jī)軋輥為內(nèi)冷式水冷軋輥，輥套為銅質(zhì)輥套。
本發(fā)明的有益效果是利用本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了鋼板與鋁石墨覆層之間的擴(kuò)散反應(yīng)與冷卻的精確控制，在鋼鋁石墨復(fù)合板力學(xué)性能達(dá)到了常規(guī)鑄軋復(fù)合方法同等水平65～69MPa的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了鋼鋁石墨復(fù)合板的快速半固態(tài)復(fù)合成形。


圖1為本發(fā)明方法鋼鋁石墨復(fù)合板半固態(tài)鑄軋復(fù)合裝置的主視圖。
圖中，1.復(fù)合澆嘴，2.鋼板，3.鋁石墨半固態(tài)漿料，4.噴水冷卻系統(tǒng)，5.冷卻縫，6.軋機(jī)，7.軋機(jī)軋輥，8.鋼鋁石墨復(fù)合板，9.支架。
圖2為本發(fā)明方法鋼鋁石墨復(fù)合板半固態(tài)鑄軋復(fù)合裝置的俯視圖。
圖3為本發(fā)明方法鋼鋁石墨復(fù)合板半固態(tài)鑄軋復(fù)合裝置的仰視圖。
圖4為本發(fā)明方法鋼鋁石墨復(fù)合板半固態(tài)鑄軋復(fù)合裝置的A-A視圖。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明方法復(fù)合裝置的具體說(shuō)明如下鋼鋁石墨復(fù)合板半固態(tài)鑄軋復(fù)合裝置包括復(fù)合澆嘴1、噴水冷卻系統(tǒng)4、軋機(jī)6及支架9。
復(fù)合澆嘴1采用機(jī)械連接方式固定于支架9上，其材質(zhì)為石墨，鋼板2從復(fù)合澆嘴1后部的縫隙進(jìn)入復(fù)合澆嘴1，復(fù)合澆嘴1后部的縫隙厚度a為鋼板2厚度+0.1mm，鋼板2的上表面與復(fù)合澆嘴1上蓋下表面之間為鋁石墨半固態(tài)漿料流道，其厚度b為鋼鋁石墨復(fù)合板8的鋁石墨覆層厚度，鋁石墨半固態(tài)漿料澆口的下端厚度亦為b；復(fù)合澆嘴1下面設(shè)有噴水冷卻系統(tǒng)4，完成鋼板2與鋁石墨覆層復(fù)合界面的快速冷卻，噴水冷卻系統(tǒng)4采用機(jī)械連接方式固定于支架9上，復(fù)合澆嘴1和支架9與噴水冷卻系統(tǒng)4對(duì)應(yīng)的部位設(shè)有冷卻縫5，噴水冷卻系統(tǒng)4的后端與鋁石墨半固態(tài)漿料澆口下端后側(cè)之間的距離為c，c為軋制速度與鋼板2和鋁石墨覆層之間的擴(kuò)散反應(yīng)時(shí)間之積，噴水冷卻系統(tǒng)4的長(zhǎng)度d為軋制速度與鋼板2和鋁石墨覆層需要冷卻的時(shí)間之積；復(fù)合澆嘴1后部縫隙的寬度、鋁石墨半固態(tài)漿料流道的寬度、鋁石墨半固態(tài)漿料澆口的寬度、噴水冷卻系統(tǒng)4的寬度、冷卻縫5的寬度均為鋼鋁石墨復(fù)合板8的寬度f(wàn)；復(fù)合澆嘴1前端與軋機(jī)軋輥7呈圓弧接觸，其圓弧面與軋機(jī)軋輥7圓弧面之間的間隙e小于0.5mm。
軋機(jī)6選用能夠提供鑄軋復(fù)合與復(fù)合板平整所需能量的軋機(jī)，軋機(jī)軋輥7為內(nèi)冷式水冷軋輥，輥套為銅質(zhì)輥套。
本發(fā)明復(fù)合方法的具體步驟如下實(shí)施方式一步驟1，將表面經(jīng)過(guò)脫脂、除銹、打毛、浸鍍處理的鋼板預(yù)熱至500℃，鋼板厚度為1.2mm；步驟2，接通噴水冷卻系統(tǒng)和軋機(jī)軋輥水冷系統(tǒng)，噴水冷卻系統(tǒng)的冷卻速度為15℃/s，軋機(jī)軋輥的冷卻速度為400℃/min，軋機(jī)軋輥直徑為320mm；步驟3，啟動(dòng)軋機(jī)，將軋制速度調(diào)至并保持在實(shí)現(xiàn)“跑軋”速度；步驟4，澆注固相率為20％的鋁-4石墨半固態(tài)漿料，進(jìn)行“跑軋”，鋁石墨半固態(tài)漿料流道的厚度b為1.3mm；步驟5，“跑軋”1分鐘后，降低軋制速度，使鋼板與鋁-4石墨覆層之間能夠在進(jìn)行20s擴(kuò)散反應(yīng)后，再經(jīng)過(guò)噴水冷卻系統(tǒng)的8s的冷卻，最后經(jīng)過(guò)軋機(jī)軋輥鑄軋形成界面剪切強(qiáng)度為65MPa的鋼鋁-4石墨復(fù)合板。
實(shí)施方式二與實(shí)施方式一的區(qū)別為鋼板預(yù)熱溫度為520℃、鋁-5石墨半固態(tài)漿料固相率為30％、鋼板與鋁-5石墨覆層之間的擴(kuò)散反應(yīng)時(shí)間為25s、噴水冷卻系統(tǒng)的冷卻速度為20℃/s、冷卻時(shí)間為6s、軋機(jī)軋輥的冷卻速度為500℃/min，得到的鋼鋁-5石墨復(fù)合板的界面剪切強(qiáng)度為67MPa。
實(shí)施方式三與實(shí)施方式一的區(qū)別為鋼板預(yù)熱溫度為510℃、鋁-9石墨半固態(tài)漿料固相率為40％、鋼板與鋁-9石墨覆層之間的擴(kuò)散反應(yīng)時(shí)間為22s、噴水冷卻系統(tǒng)的冷卻速度為25℃/s、冷卻時(shí)間為4s、軋機(jī)軋輥的冷卻速度為600℃/min，得到的鋼鋁-9石墨復(fù)合板的界面剪切強(qiáng)度為69MPa。
權(quán)利要求
1.一種鋼鋁石墨復(fù)合板鑄軋復(fù)合方法，步驟如下步驟1，將表面經(jīng)過(guò)處理的鋼板預(yù)熱至所需溫度；步驟2，接通鑄軋冷卻系統(tǒng)；步驟3，啟動(dòng)軋機(jī)，將軋制速度調(diào)至并保持在實(shí)現(xiàn)“跑軋”速度；步驟4，澆注鋁石墨半固態(tài)漿料，進(jìn)行“跑軋”；步驟5，“跑軋”后，降低軋制速度，使復(fù)合過(guò)程在穩(wěn)定的鑄軋條件下進(jìn)行，形成鋼鋁石墨復(fù)合板；其特征在于，在鋼板與鋁石墨半固態(tài)漿料進(jìn)行鑄軋復(fù)合成形過(guò)程中，首先在復(fù)合澆嘴內(nèi)完成鋼板與鋁石墨半固態(tài)漿料之間的擴(kuò)散反應(yīng)，形成復(fù)合界面后，迅速將復(fù)合界面溫度冷卻至鐵鋁化合物形成溫度以下，以防復(fù)合界面脆化，然后再經(jīng)過(guò)軋機(jī)軋輥鑄軋形成鋼鋁石墨復(fù)合板；步驟2中的接通鑄軋冷卻系統(tǒng)為接通噴水冷卻系統(tǒng)和軋機(jī)軋輥水冷系統(tǒng)，噴水冷卻系統(tǒng)的冷卻速度為15～25℃/s，軋機(jī)軋輥的冷卻速度為400～600℃/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼鋁石墨復(fù)合板鑄軋復(fù)合方法，其特征在于，鋼板的預(yù)熱溫度為500～520℃，鋁石墨半固態(tài)漿料的固相率為20～40％，“跑軋”時(shí)間為1分鐘，鋼板與鋁石墨覆層之間的擴(kuò)散反應(yīng)時(shí)間為20～25s，噴水冷卻系統(tǒng)的冷卻時(shí)間為4～8s。
3.一種鋼鋁石墨復(fù)合板鑄軋復(fù)合裝置，該裝置包括復(fù)合澆嘴(1)、噴水冷卻系統(tǒng)(4)、軋機(jī)(6)及支架(9)；軋機(jī)軋輥(7)為內(nèi)冷式水冷軋輥，輥套為銅質(zhì)輥套；其特征在于復(fù)合澆嘴(1)采用機(jī)械連接方式固定于支架(9)上，其材質(zhì)為石墨，鋼板(2)從復(fù)合澆嘴(1)后部的縫隙進(jìn)入復(fù)合澆嘴(1)，復(fù)合澆嘴(1)后部的縫隙厚度a為鋼板(2)厚度+0.1mm，鋼板(2)的上表面與復(fù)合澆嘴(1)上蓋下表面之間為鋁石墨半固態(tài)漿料流道，其厚度b為鋼鋁石墨復(fù)合板(8)的鋁石墨覆層厚度，鋁石墨半固態(tài)漿料澆口的下端厚度亦為b；復(fù)合澆嘴(1)下面設(shè)有噴水冷卻系統(tǒng)(4)，完成鋼板(2)與鋁石墨覆層復(fù)合界面的快速冷卻，噴水冷卻系統(tǒng)(4)采用機(jī)械連接方式固定于支架(9)上，復(fù)合澆嘴(1)和支架(9)與噴水冷卻系統(tǒng)(4)對(duì)應(yīng)的部位設(shè)有冷卻縫(5)，噴水冷卻系統(tǒng)(4)的后端與鋁石墨半固態(tài)漿料澆口下端后側(cè)之間的距離為c，c為軋制速度與鋼板(2)和鋁石墨覆層之間的擴(kuò)散反應(yīng)時(shí)間之積，噴水冷卻系統(tǒng)(4)的長(zhǎng)度d為軋制速度與鋼板(2)和鋁石墨覆層需要冷卻的時(shí)間之積；復(fù)合澆嘴(1)后部縫隙的寬度、鋁石墨半固態(tài)漿料流道的寬度、鋁石墨半固態(tài)漿料澆口的寬度、噴水冷卻系統(tǒng)(4)的寬度、冷卻縫(5)的寬度均為鋼鋁石墨復(fù)合板(8)的寬度f(wàn)；復(fù)合澆嘴(1)前端與軋機(jī)軋輥(7)呈圓弧接觸，其圓弧面與軋機(jī)軋輥(7)圓弧面之間的間隙e小于0.5mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鋼鋁石墨復(fù)合板鑄軋復(fù)合方法及裝置，屬于鋼鋁石墨復(fù)合板半固態(tài)鑄軋復(fù)合研究領(lǐng)域，本發(fā)明在鋼板與鋁石墨半固態(tài)漿料進(jìn)行鑄軋復(fù)合成形過(guò)程中，首先在復(fù)合澆嘴內(nèi)完成鋼板與鋁石墨半固態(tài)漿料之間的擴(kuò)散反應(yīng)，形成復(fù)合界面后，利用噴水冷卻系統(tǒng)迅速將復(fù)合界面溫度冷卻至鐵鋁化合物形成溫度以下，以防復(fù)合界面脆化，然后再經(jīng)過(guò)軋機(jī)軋輥鑄軋形成鋼鋁石墨復(fù)合板，解決了現(xiàn)有鋼鋁石墨復(fù)合板鑄軋復(fù)合方法“無(wú)法實(shí)現(xiàn)鋼鋁石墨復(fù)合板的快速半固態(tài)復(fù)合成形”的技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)B21B13/22GK1915547SQ20061011276
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2006年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月1日
發(fā)明者張鵬, 杜云慧, 劉漢武, 姚莎莎 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)