专利名称：通过在槽轮上连续浇铸以及连续轧制制造多边形截面金属型材的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造金属型材尤其是铝合金型材的方法，所述型材是从槽轮中连续浇铸而获得的坯料，通过一系列滚轮对连续轧制而成，可以再加上一个或若干个进行拉制或拉丝和退火的阶段。
已有技术许多年来，坯料都是从旋转轮的凹槽中连续浇铸而成，制造非铁合金型材尤其是铝合金线材，所述凹槽由一条通过轮子传动的带子加以封闭。公知的是带有一个小支承轮的双轮浇铸系统，如同GB1143264所描述的Properzi浇铸法那样的三轮浇铸系统，如同FR1178580所描述的Pechiney 4R浇铸法那样的四轮浇铸系统，以及如同US3416596所描述的五轮浇柱系统。
呈三角形或梯形截面的坯料，通过由两个滚轮形成的一系列呈水平和竖直交错的连续支架进行连续轧制，以便获得一种可以用于这样拉制或拉丝的呈圆形截面的线材。
在铝合金的情况下，该方法广泛用于轻质的尤其用作导线的合金。通过某些改变，例如一些专利FR2234936(Secim公司和AluminiumPechiney公司)、FR2304414(Secim公司)和FR2359613(AluminiumPechiney公司)所述的某些改变，浇铸和轧制起来可以避免在较高固化间隙较重合金产生多孔性，例如铝业协会(L'AluminumAssociation)所指定的可以在机械领域应用的2000系列、5000系列和7000系列的合金。
就申请人所了解的而言，现有的连续浇铸-轧制机都不制造呈非圆形截面的产品。实际上，通常使用具有圆形截面的线材来拉制本身呈圆形截面的线材成品，例如对于导线或丝网用线材来说就是这种情况。相反，尤其在机械应用方面，存在非圆形截面的拉制产品，例如，矩形、三角形、多边形或T字形截面的拉制产品，从近似形状的线材进行拉制，是比较经济的，这会使拉制通道甚至浇铸-轧制机的出口限制在最终尺寸，无需以后再进行拉制。
可以解释市场上不存在呈非圆形截面的线材的理由是，难以控制轧制型材的几何形状。实际上，就圆形截面而言，从最后一个轧制支架出来的产品只通过一条母线支承在滚轮的凹槽中，产品出来时的分离不存在问题。对于其截面包括一个平面部分的产品例如具有矩形、三角形或T字形截面的产品，则不一样。这些产品通过一条或窄或宽的带子支承在最后一个支架的滚轮凹槽中，其没有规律的分离会使轧制而成的产品发生几何形状的变形以及表面损伤。
本发明目的本发明的目的在于弥补所述缺陷，当轧制产品的截面具有多边形部分时，也就是说，至少具有两个正割部分时，本发明可以精确控制轧制产品截面的几何形状。这样，轧制而成的型材可以直接使用，或者以比圆形截面更少的通过次数，拉丝或拉制成一种具有非圆形截面的线材。
本发明涉及一种借助于配有一个圆周凹槽的一系列至少3对最好是3至8对滚轮、通过在一个槽轮中的连续浇铸以及连续轧制、制造具有局部或全部多边形截面的金属型材的方法，所述滚轮相对于型材对称配置，并且交替地呈水平状态和竖直状态，所述方法，其特征在于-若干第一对滚轮的凹槽与用于制造圆形截面型材的滚轮的凹槽相同，-最后一对滚轮具有的凹槽限定基本与理想型材的截面相对应的截面，-由最后一对滚轮的凹槽形成的截面的多边形顶点具有1mm至5mm的曲率半径，-与最后一对滚轮间隙不平行的多边形的边相对于成型型材截面的边，具有0.5°至3°的斜度。
本发明还涉及一种从一个槽轮上连续浇铸以及连续轧制而成的具有局部或全部多边形截面的坯料、制造具有局部或全部多边形截面的拉制或拉丝金属型材的方法，在这种方法中，拉制或拉丝的通过次数以及退火次数都比已有技术中从基本呈圆形截面的坯料进行拉制的方法至少减少三分之一。
图1示出一个槽轮连续浇铸机以及坯料连续轧制机组。
图2至图5是用于实施例1至4中所述型材轧制的最后一对滚轮通过其旋转轴平面的剖面图。
本发明概述根据本发明的制造方法使用一种包括一个液态金属的供给喷嘴1和一个旋转浇铸轮2的浇铸机，所述浇铸轮配有一个圆周凹槽，所述凹槽由轮子传动的一条金属带3加以封闭。浇铸机可以是具有双轮和一个如图1所示小轮的浇铸机，第二轮4用于拉紧金属带，小轮5用于将金属带保持在浇铸轮上靠近浇铸区域。浇铸机也可以是三轮机、四轮机或五轮机。根据设备的情况，坯料6的梯形截面可以达到900mm2至3000mm2以上。
每个轧制支架7具有一对滚轮，所述轧制支架的数目大于2个，最好为3至8个。这一数目的多少取决于要获得的最后截面，因为起始截面与浇铸机有关，所以不能轻易加以改变。一般来说，在每个支架截面减少10-40％。几何形状的精确度根据支架的数目进行改进，但是，支架数目多则使金属冷变形加工，这使以后的拉制较为困难。若干第一支架使用的滚轮，其凹槽同用于轧制圆形截面线材的凹槽相同。倒数第二个支架根据情况可以包括若干与第一支架相同的滚轮，或者包括平面滚轮，或者包括与最后一个支架的滚轮形状接近的滚轮，在所有这些情况下，滚轮的凹槽都限定一个与理想的最后截面相对应的截面。
但是，经验证明，如果这个截面太接近最后的截面，就保持不了可接受的尺寸公差。同样，经验也证明，如果平面之间的曲率半径太小，则金属趋向于粘合在滚轮上，这会对工作流水线造成故障，不得不暂时停机。根据本发明，调整精加工滚轮凹槽的形状，确保易于拉出，并确保对凹槽形状进行良好充填，即可避免上述缺陷。这种调整是平面之间的曲率半径确定为1mm至5mm时获得的，对于不平行于滚轮间隙的表面来说，斜度即凹槽和型材相应表面之间的角度确定为0.5°至3°。
对于结束轧制时型材的卷绕要特别注意。与具有圆形截面的型材的卷绕相反，型材卷在圈与圈之间要确定一个小间隙，以免圈与圈交搭在一起。
本发明的连续浇铸方法可以制造具有正方形截面、矩形截面、三角形截面、尤其是局部或全部呈多边形截面的金属型材尤其是铝合金型材或铜合金型材，型材具有良好的尺寸公差，约为0.1mm，而且，金属顺利脱离最后一个轧制支架。
所述型材可以用于许多机械或电气领域，或者用于制作焊丝。所述型材也可以通过一次或多次拉制或拉丝而进行加工，使之具有一定的尺寸、尺寸公差以及形状，或者一些特殊的机械特性。某些从具有圆形截面的线材加工成的产品是公知的。根据本发明，将一种具有局部或全部多边形截面的线材用作进行拉制或拉丝的坯料，这使制造方法大大简化，因为坯料的横截面形状可以非常接近理想的拉制产品的截面形状。另外，当坯料和拉丝模的几何形状不同时，避免金属和拉丝模之间泄漏润滑油。本发明具有局部或全部多边形截面的拉制或拉丝型材的制造方法，其特征在于，就最后型材的一定截面而言，可以选择坯料的截面，使拉制次数和退火次数最少。相对于差不多呈圆形截面的线材来说，就每次拉制或拉丝通路而言，选用冷变形率E=(入口截面-出口截面)/接近最大值的出口截面(就铝合金而言，约为80％)，线材可以承受而不会使严重缺陷扩展，对于铝合金或铜合金线材来说，专业人员可以确定工艺程序，例如，拉制次数和退火次数都减少至少三分之一。对于至少局部地同圆形截面差别最大的截面(V形或T形截面，很长的扁平截面，尤其是宽厚比大于2的扁平截面)来说，所述好处较大。
精确的拉制或拉丝通过次数取决于所使用的合金的类型以及拉制或拉丝方法的参数。对于具有方形截面或三角形截面的铝合金型材来说，往往可以限定为仅仅拉制一次和退火一次，而不是如同从圆形坯料加工那样要进行两次拉制和两次退火。对于宽厚比为1至2的呈矩形截面的型材来说，可以限定为拉制两次和退火一次，而对于2至5的宽厚比来说，限定为拉制三次和退火两次。另外，宽厚比大于4的矩形截面的型材很难从具有圆形截面的坯料拉丝而成，因此，本发明方法可以扩大拉制机的制造范围。
本发明方法可以用于多种多样的金属合金，尤其是铝合金，包括热处理合金(2000系列、6000系列和7000系列)和铜合金。
实施例就一组实施例而言，金属在一个三轮连续浇铸机上在一个槽轮中连续浇铸，坯料呈下底为41mm和高为29mm的梯形，或者是截面为1050mm2的坯料。
实施例1从截面为1050mm2的L'Aluminum Association指定的5754铝合金坯料开始，经由6个支架轧制成一种13×13mm的方形截面型材，所述每个支架都包括一对在52HRC处理的Z38CDV5钢制圆形滚轮。每个支架出口处具有表1所标示的速度以及表1所标示的所有的截面尺寸表1
四个第一对滚轮具有若干限定一个圆形截面的凹槽，如同连续轧制圆形形状的型材那样的情况。第五对滚轮限定一个平面间隙，第六对滚轮限定一个方形截面，后者非接近于最终产品的截面。第六对滚轮之间的间隙为2mm。正方形截面4个顶点上的滚轮凹槽的截面的曲率半径为3mm。垂直于滚轮间隙的所有正方形侧边具有的斜度为1°型材不贴合在出口处的滚轮上，型材截面公差小于0.1mm。
实施例2如同在前述实施例中，从一个相同截面的坯料开始经由六个支架连续轧制，制造一个具有矩形截面16.5×8.1mm的2017铝合金扁平型材。使用的滚轮型号，每个支架出口处的尺寸和速度都在表2中示出。表2
五个第一对滚轮具有若干标准凹槽类似于用于轧制圆形型材所使用的凹槽。第六对滚轮具有一个间隙1.5mm，其凹槽限定一个矩形，矩形顶点具有一个2mm曲率半径，所有垂直于间隙的侧边具有的斜度为1°。型材不贴合在最后支架出口，型材的尺寸公差小于0.1mm。
实施例3制造一种1370铝合金型材，其具有一个总体呈圆形截面形状的截面，该截面由一个下三角形和一个上圆弧限定，内接于一个矩形16.2×12.2mm，截面为150mm2。使用的滚轮型号，每个支架出口处的尺寸和速度都在表3中示出。表3
四个第一对滚轮具有若干标准凹槽类似于用于连续轧制圆形截面型材所使用的凹槽。第五对滚轮的凹槽限定一个呈扇形形状的截面。第六对滚轮的凹槽限定一个呈圆形扇形形状的截面，在2平面部分之间具有一个曲率半径3，这些平面部分具有的斜度为1°，2滚轮之间的间隙为1.5mm。呈圆弧状截面的上部是抛光的。型材不粘合在最后支架的出口处，型材的尺寸公差小于0.1mm。
实施例4制造一种用于电气领域的1370铝合金型材，截面形状如图4所示，截面为490mm2。使用的滚轮型号，每个支架出口处的尺寸和速度都在表4中示出。表4
只使用3个支架，其中，只有第一支架具有若干标准滚轮。第二支架具有若干平面滚轮，第三支架具有若干滚轮，滚轮凹槽限定理想截面。就最后一对滚轮而言，所有若干锐角顶点的曲率半径为1.1mm，竖直表面的斜度为1.5°。所有凹槽都非常光滑。所使用的间隙为2mm。
实施例5通过从实施例1所述的正方形截面13×13mm型材开始只进行一次拉制，制造一种正方形截面10×10mm的5754铝合金方形线材，用于制造螺栓以便将酚醛树脂手柄固定在若干铝制烹调用具上。根据先有技术，通常是从一个直径为18mm的圆形截面坯料开始，通过两次拉制，中间在尺寸为13×13mm时进行一次退火-润滑。
实施例6通过从实施例2所述的矩形截面16.5×8.1mm扁平型材开始进行三次通过时的拉制，制造一种截面15.0×4.0mm的2017铝合金方形扁平线材，并在中间尺寸为16.0×6.3mm和15.65×4.45mm时进行一次退火-润滑。根据先有技术，通常是从一个直径为18mm的圆形截面坯料开始，六次通过时的拉制，每次都在中间尺寸17.3×13.8mm、16.6×10.7mm、16.2×8.2mm、16.0×16.3mm和15.65×4.85mm时进行一次退火-润滑。
权利要求
1．一种借助于配有一个圆周凹槽的一系列至少3对最好是3至8对滚轮、通过在一个槽轮中的连续浇铸以及连续轧制、制造具有局部或全部多边形截面的金属型材的方法，所述滚轮相对于型材对称配置，并且交替地呈水平状态和竖直状态，所述方法，其特征在于-若干第一对滚轮的凹槽与用于制造圆形截面型材的滚轮的凹槽相同，-最后一对滚轮具有的凹槽限定基本上与理想型材的截面相对应的截面，-由最后一对滚轮的凹槽形成的截面在多边形顶点具有1mm至5mm的曲率半径，-与最后一对滚轮间隙不平行的多边形的边，相对于成型型材截面的相应边，具有0.5°至3°的斜度。
2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，型材具有一个正方形或矩形截面。
3．根据权利要求2所述的方法，其特征在于，型材具有一个宽厚比大于4的矩形截面。
4．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，型材具有一个三角形截面。
5．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，型材具有一个T形或V形截面。
6．根据权利要求1至5中之一所述的方法，其特征在于，倒数第二对滚轮具有一个平面表面。
7．根据权利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，随后至少进行一次通过时的拉丝或拉制以及有可能至少一次退火。
8．根据权利要求7所述的方法，其特征在于，拉制的通过次数以及退火次数每次都比从基本上呈圆形截面的线材进行拉制以获得同样产品的方法至少减少三分之一。
9．根据权利要求8所述的方法，其特征在于，型材是具有正方形截面或三角形截面的铝合金型材，只进行一次拉制和一次退火。
10．根据权利要求9所述的方法，其特征在于，铝合金是5000系列合金。
11．根据权利要求10所述的方法，其特征在于，铝合金是5756合金。
12．根据权利要求8所述的方法，其特征在于，型材是矩形截面且具有宽厚比为2至5的铝合金，至多进行三次拉制和两次退火。
13．根据权利要求12所述的方法，其特征在于，铝合金是2000系列合金。
14．根据权利要求13所述的方法，其特征在于，铝合金是2017合金。
15．根据权利要求8所述的方法，其特征在于，型材是矩形截面且具有宽厚比为1至2的铝合金，至多进行两次拉制和一次退火。
全文摘要
本发明涉及一种借助于配有一个圆周凹槽的一系列至少3对滚轮,通过在一个槽轮上的连续浇铸以及连续轧制,制造具有局部或全部多边形截面的金属型材的方法,所述滚轮相对于型材对称配置,并且交替地呈水平状态和竖直状态。所述方法,其特征在于,若干第一对滚轮的凹槽与用于制造圆形截面型材的滚轮的凹槽相同,最后一对滚轮具有的凹槽限定差不多与理想型材的截面相对应的截面,由最后一对滚轮的凹槽形成的截面在多边形顶点具有1mm至5mm的曲率半径,由最后一对滚轮间隙处的不平行的多边形的边,相对于成型型材截面的边,具有0.5°至3°的斜度。本发明尤其适用于制造用于进行拉制和/或以后进行拉制的铝合金型材或铜合金型材。
文档编号B21B1/16GK1309591SQ9980857
公开日2001年8月22日 申请日期1999年6月9日 优先权日1998年6月10日
发明者克里斯蒂昂·古尔德, 热拉尔·托马 申请人:皮奇尼铝公司