一种连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺及设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开的种连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺，其特征是：其包括以下步骤：将芯材熔化为铝液后，经静置炉静置、在线除气、过滤后经流槽流入复合区；在铸轧设备上设置有用于卷皮材的卷取机，复合时，卷取机上的皮材直接进入复合区与芯材（铝液）表面接触，再通过铸轧机连续轧制出冶金结合的铝铝复合板带。解决了现有铝铝铝合金复合板带复合工艺复杂，周期长，成本高、复合界面不能达到冶金结合的问题，使铝铝冶金结合复合板带的结合界面之间实现冶金结合，达到缩短生产周期，减少生产工序、提高效率、降低生产成本、提高产品质量的目的。
【专利说明】一种连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺及设备
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明属于一种散热器用的铝合金冶金铸轧带生产【技术领域】，具体涉及一种连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺及设备。广泛适用于多合金牌号的铝铝合金复合板带的生产。
技术背景
[0003]随着科学技术的飞速发展，通过各种不同连接方法将不同金属材料复合为一体，制备成金属复合板，得到单层金属材料所不具有的物理、化学性能以及力学特性，满足高强度、耐腐蚀、抗疲劳性、工作温度下稳定性好的要求，同时可降低成本。因此，开发研制新型金属复合材料具有十分紧迫的现实意义，也必将带来显著的经济效益和社会效益。
[0004]金属冶金结合的复合材料是由两种或两种以上金属经金属的界面间原子相互扩散而形成的结合的复合而形成的一种新型材料，由于其工艺的先进性和材料本身的技术特性，因而金属复合板材具有单种金属材料不可比拟的优点。铝铝铝合金复合带即是一种近几年发展起来的新型的复合材料，他是由4系/3系/4系或4系/3系/7系等铝合金牌号经过铸锭等复合的生产工序而制作的一种新型复合材料。它广泛用于汽车散热系统和其它制冷系统。具有耐腐蚀、高强度、散热性能好、生产成本低的特点。
[0005]传统的散热器用的铝铝铝合金复合板带的生产工艺是:芯材和皮材需分别经过铸锭、退火、铣面、热扎、矫直、下料切边等工序制成芯材和皮材的复合坯料,然后再将复合坯料皮材+芯材或皮材+芯材+皮材经点焊固定热扎后、再用铝铸轧机经多次冷扎后复合为一体，不仅生产工序多，周期长，成本高，而且对铝铸轧的压制力有一定的要求，使投资成本增大。且生产出的铝铝合金复合板带的复合界面不能达到冶金结合，在后期的深加工中有时还会出现分层脱裂、折弯断裂等缺陷。
[0006]发明目的
本发明的目的是提出一种连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺及设备，解决了现有铝铝铝合金复合板带复合工艺复杂，周期长，成本高、复合界面不能达到冶金结合的问题，使铝铝冶金结合复合板带的结合界面之间实现冶金结合，达到缩短生产周期，减少生广工序、提闻效率、降低生广成本、提闻广品质量的目的。
[0007]本发明实现上述目的采取的技术方案是:一种连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺，其步骤是:将芯材熔化为铝液后，经静置炉静置、在线除气、过滤后经流槽流入复合区；在铸轧设备上设置有用于卷皮材的卷取机，复合时，卷取机上的皮材直接进入复合区与芯材(铝液)表面接触，再通过铸轧机连续轧制出冶金结合的铝铝复合板带。
[0008]本发明实现上述连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺的设备包括牌坊、铸扎机、铸嘴装置和卷取机，所述卷取机为二台，其上卷有皮材-合金带材，该皮材-合金带材经导向及牵引机构直接导入铸扎机前端的复合区，与铸嘴装置送入的芯材-液态基材表面接触，通过铸轧机轧辊连续轧制出冶金结合的金属复合板带。
[0009]本发明所述的卷取机上卷取机固定在牌坊上，下卷取机固定在牌坊前下方的地坑中。
[0010]本发明在所述卷取机的出口部位均设置有对皮材-合金带材的复合面进行刷磨的刷磨机。
[0011]本发明还设置有除湿装置，该除湿装置包括加热器和热风喷管，热风喷管固定在所述牌坊上铸扎机的轧辊进口部位，对复合区域的轧辊和皮材-合金带材进行连续吹烤除湿，使轧辊和皮材-合金带材在复合时的温度保持在150-200°C。
[0012]本发明所述的卷取机同轴设置。
[0013]本发明进一步在所述铝液流入复合区前，在流槽的铝液中加入0.2-0.5%的铝钛硼丝。
[0014]本发明所述铝液的静置时间为10-16秒。
[0015]本发明所述皮材带与芯材铝液的接触时间为1.3-1.6秒。
[0016]本发明所述皮材带与芯材铝液的的轧制时间为6-8秒。
[0017]本发明所述皮材 带与芯材铝液的的轧制速度为每分钟250mm-1320mm。
[0018]本发明所述皮材带与芯材铝液的的轧制力为1300-1550KN。
[0019]本发明所述皮材带与芯材铝液的的熔合深度≥0.01_。
[0020]本新型铸轧冶金结合的复合法实现了在铝铸轧机上进行铝铝复合的可能，减少了原生产工艺中芯料和皮料铸锭到复合后冷轧的所有工序，实现了铸轧卷复合，从铸轧卷直接进行薄带冷轧。可大大缩短生产周期，减少工序；提高生产效率，降低成本。本发明通过在铝合金皮材与芯材铝液的复合区域用高压热风对轧辊与铝合金皮材进行连续吹烤，并使铝合金皮材和轧辊上的温度保持在100-150°C，当铝合金皮材和轧辊的温度高于150°C时，会出现性能变化现象；当铝合金皮材和轧辊的温度低于150°C时，达不到干燥的目的。由此使铝合金皮材与芯材铝液在冶金结合复合时不会产生水汽和形成氧化，避免了水分子凝结在铝合金皮材复合界面形成水泡影响结合结合强度，保证了产品的后期加工质量。由于在芯材铝液中加入0.2-0.5%铝钛硼丝(晶粒细化剂)。促使铝铝合金两种金属分子在结合瞬间相互微渗透，达到两种金属的冶金结合。彻底解决了后期深加工时开裂、断裂、分层、脱落等现象，使成品率能达到98%以上，有效提闻成品率，降低生广成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明的结构示意图。
[0022]图中:1、皮材-合金带材，2、卷取机，3、导向机构，4、刷磨机，5、牵引机构，牌坊，7、铸扎机，8、铸嘴装置，9、加热器，10、热风喷管，11、地坑。
【具体实施方式】
[0023]本实施例为4系/3系/4系或4系/3系/7系等铝合金牌号的新型复合材料。
[0024]实施例1
本实施例为4系/3系/4系铝铝冶金结合的复合带板。其工艺步骤是:
将芯材一铝锭按3系铝配料完全熔化为铝液后，放入天燃气熔炼炉中进行熔化，将完全熔化后的铝液流入静置炉中静置15分钟后，经在线除气、过滤后流入流槽进入复合区。同时，采用热风对轧辊和不锈钢板带进行连续连续除湿，使不锈钢板带和轧辊的温度控制在150-300 °C之间。热风由外部提供(可以是电加热或其它形式)，出风口设置在轧辊和不锈钢带进行连续的运动轨迹上，目的是使不锈钢板带和轧辊在复合区保持干燥，使其表面不会形成水汽和氧化。不锈钢板带可为两层(厚度均为0.5-1.5mm),经导辊直接导入复合区与铝液接触，利用铝液温度在二者相结合的1.6秒时间内，形成不锈钢板带表面微熔化，熔合深度> 0.15mm,经板型分布器后,上轧棍机进行轧制,在轧制速度为每分钟400mm,轧制力为1550KN下，轧制时间为6秒下瞬间不锈钢铝金属表面分子相互渗透熔合，直接连续轧制出厚度为2.8-15mm的双面不锈钢铝双金属复合板带。为了进一步提高不锈钢铝复合板带的强度，在铝液流入复合区前，在铝液中加入铝钛硼丝。铝钛硼丝(SX-Al-T1-B含钛5%、含硼1%)是一种晶粒细化剂，起到改善铝合金熔体内部组织、细化晶粒的作用。本实施例是在铝液流槽中加入0.2-0.5%的铝钛硼丝，利用铝液的温度使其熔化，促使钛铝金属在结合的瞬间形成两种金属分子的相互微渗透，达到冶金复合的目的。同时，在不锈钢板带与铝液复合前通过设置刷磨机等装置对其复合面进行去氧化处理，达到冶金结合的目的。
[0025]如图1所示:本实施例实现上述连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺的设备主要包括铸扎机7、卷取机2、加热器9和刷磨机4，铸扎机7采用的是公知的水平式铝铸扎机，其固定在牌坊6上，用于将芯材-铝液基材送入复合区的铸嘴装置8的前端位于铸扎机7铸扎棍的进口部位的复合区部位，后端与铝液流槽连通。卷取机2 (也叫开卷机)采用的是常规设备，作用是将需复合的皮材-合金带材I卷入其上。卷取机2为二台，其中上卷取机固定在牌坊6上，下卷取机固定在牌坊下方的地坑11中。上、下卷取机均同轴设置。上、下卷取机上的皮材-合金带材I分别经导向机构3、牵引机构5直接导入铸轧机轧辊前端的复合区，与由铸嘴装置8送入的芯材-铝液基材表面接触，然后通过铸轧机轧辊连续轧制出冶金结合的复合板带。导向机构3采用的是常规的导向棍，牵引机构5采用的是常规的牵引机。
[0026]为了进一步加强冶金结合强度，去除复合合金带材复合面的氧化物，在卷取机2的出口部位均设置有刷磨机4，对皮材-合金带材I的复合面进行刷磨。刷磨机采用的也是常规的设备，安装在卷取机与铸扎机7之间，靠近卷取机的位置。
[0027]为避免空气湿度对复合强度的影响，设置有除湿装置。该除湿装置由加热器9和热风喷管10组成，加热器9采用的是电加热，即在一密闭的箱体内设置电加热丝，加热生产的热风通过高压泵引入热风喷管10，热风喷管10固定在牌坊6上铸扎机的轧辊进口部位，对复合区域的轧辊和皮材-合金带材进行连续吹烤除湿，使轧辊和皮材-合金带材在复合时的温度保持在150-200°C。当铜带和轧棍的温度高于200°C时,会出现氧化现象；当铜带和轧辊的温度高于150°C时，达不到干燥的目的。
[0028]由此使铜板带与铝液在复合时不会产生水汽和形成氧化，避免了水分子凝结在铜铝复合界面形成水泡影响结合结合强度，保证了产品的后期加工质量。
[0029]生产时，将铝锭放入天燃气熔炼炉中进行熔化，将完全熔化后的铝液流入静置炉中静置后，经在线除气、过滤后流入流槽通过铸嘴装置8送入复合区，同时，卷取机2上的皮材-合金带材I在导向机构3和牵引机构5作用下直接导入复合区；刷磨机对导入的皮材-合金带材I的复合面进行去除复合面氧化物处理，除湿装置对复合区域的轧辊和皮 材-合金带材进行连续吹烤除湿，使轧制的复合板带的结合界面达到冶金结合。
【权利要求】
1.一种连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺，其特征是:其包括以下步骤:将芯材熔化为铝液后，经静置炉静置、在线除气、过滤后经流槽流入复合区；在铸轧设备上设置有用于卷皮材的卷取机，复合时，卷取机上的皮材直接进入复合区与芯材(铝液)表面接触，再通过铸轧机连续轧制出冶金结合的铝铝复合板带。
2.一种实现要求I所述连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺的设备包括牌包括固定在牌坊(6)上的铸扎机(7)和铸嘴装置(8)，其特征是:还包括卷取机(2)，所诉卷取机为一台或二台，其上卷有皮材-合金带材(I )，该皮材-合金带材经导向及牵引机构直接导入铸扎机(7)前端的复合区，与铸嘴装置(8)送入的芯材-液态基材表面接触，通过铸轧机轧辊连续轧制出冶金结合的金属复合板带。
3.根据权利要求1所述的连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺，其特征是:所述铝液流入复合区前，在流槽的铝液中加入0.2-0.5%的铝钛硼丝。
4.根据权利要求1所述的连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺，其特征是:所述招液的静置时间为10-16秒。
5.根据权利要求1所述的连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺，其特征是:所述皮材带与芯材铝液的接触时间为1.3-1.6秒。
6.根据权利要求1所述的连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺，其特征是:所述皮材带与芯材铝液的的熔合深度> 0.01_。
7.根据权利要求2所述的所述连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺的设备，其特征是:所述的卷取机上卷取机固定在牌坊上，下卷取机固定在牌坊(6)前下方的地坑(11)中。
8.根据权利要求2所述的所述连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺的设备，其特征是:在所述卷取机(2)的出口部位均设置有对皮材-合金带材(I)的复合面进行刷磨的刷磨机(4)。
9.根据权利要求2所述的所述连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺的设备，其特征是:还设置有除湿装置，该除湿装置包括加热器(9)和与其连通的热风喷管(10)，热风喷管固定在所述牌坊(6)上铸扎机(7)的轧辊进口部位，对复合区域的轧辊和皮材-合金带材进行连续吹烤除湿，使轧辊和皮材-合金带材在复合时的温度保持在150-200°C。
10.根据权利要求2所述的所述连续铸轧的铝铝冶金结合复合板带的生产工艺的设备，其特征是:所述的卷取机同轴设置。
【文档编号】B21B45/00GK103599934SQ201310501989
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】郭红庆, 田凯 申请人:洛阳市伟创复合材料科技有限公司, 郭红庆