用于定制轧制的可变厚度连续铸造制造技术

提供了通过横跨带材材料的宽度定制铸造具有定制厚度的带材来形成高强度金属合金前体的方法。定制铸造带材在整个宽度上具有变化的厚度，其随后可以进一步定制轧制成最终所需的厚度轮廓/定制厚度。这种定制铸造方法可以通过在连续铸造工艺中使铸辊或铸坯的图案化表面与液体高强度金属合金接触来进行。本发明专利技术提供了横跨宽度连续铸造具有变化厚度的带材的方法，以允许在后续加工(如定制轧制)中改进产品。还提供了由具有定制厚度的定制铸造板坯制造高强度金属合金结构性汽车部件的方法。

Variable thickness continuous casting for tailor made rolling

A method of forming a high strength metal alloy precursor by customizing a strip of custom thickness by casting across the width of the strip material is provided. Custom cast tapes have varying thickness throughout the width, which can then be further tailored to make the final thickness profile / custom thickness required. This custom casting process can be carried out by contacting the patterned surface of the casting roll or slab with the liquid high strength metal alloy in the continuous casting process. The present invention provides a method for continuously casting strips with varying thickness across the width to allow for improved products in subsequent processing (e.g., custom rolling). A method is also provided for manufacturing high-strength metal alloy structural automotive components from customized cast slabs with customized thickness.

【技术实现步骤摘要】
用于定制轧制的可变厚度连续铸造
本专利技术涉及用于定制轧制的可变厚度连续铸造。
技术介绍
本部分提供与本专利技术相关的背景信息，其不一定是现有技术。不同技术已经用于诸如汽车工业的制造的各种制造工艺，以降低车辆的重量，同时仍然保持其结构完整性。例如，定制轧制板坯通常用于形成需要满足专门负载要求的车辆的结构部件。金属薄板面板或板坯可轧制为预定厚度并且随后通过在一对模具之间挤压来轧制成形或者冲压以产生复杂三维形状部件。金属薄板材料因其理想特征而被选用，例如与金属合金相关的强度、延展性和其它性能。例如，汽车车身的B柱结构部件理想情况下在对应于乘坐者身体的部位呈现相对高的结构刚度，同时在处于或低于乘坐者座位的下部区域具有增加的变形性，以在施加力或冲击时利于低于座位水平线的B柱的屈曲。因为结构部件在不同区域具有不同的性能要求，这种部件可由组装在一起的多个不同片材制成或者由具有不同厚度的单个片材制成。定制轧制板坯可以形成这种具有不同厚度、并且因此沿着面板或板坯具有不同机械性能的结构部件。定制轧制板坯具有优于诸如缝焊组件(其中不同片材被焊接在一起)的替代物的优点，优点在于其没有可以引起潜在薄弱区域或部位的焊缝或接缝，在潜在薄弱区域或部位可能发生腐蚀。另外，同缝焊板坯组件相比，定制轧制板坯可以在厚度方面提供更多转换或分阶变化，提供更多设计灵活性。作为非限制性实例，定制轧制板坯组件可用于形成车辆的结构部件，例如摇轨、结构柱(A柱、B柱、C柱和/或D柱)、铰链柱、车门、车顶、引擎罩、行李箱盖、发动机轨道和具有高强度要求的其它部件。在用于形成定制轧制板坯的典型简化工艺中，金属薄板或带材可以进行轧制工艺，该轧制工艺沿着薄板或带材的长度产生不同厚度。在定制轧制之前，金属板材或带材被铸造、必要时处理、冷却并且随后轧制成具有均匀厚度的细长薄板或带材，其随后轧制成卷材。然后，板材通常在另一加工设备处被展开，并且受到定制板坯轧制加工。薄板穿过一个或多个冷轧工位，其中当薄板经过辊子时，可沿着带材的长度产生不同的厚度。然而，在常规工艺中，厚度在带材上沿横向或宽度方向保持恒定，并且只沿着带材的长度变化。当板材穿过或滚过时，厚度的任何改变通过改变和控制辊子之间的空隙纵长地形成在板材内。空隙的这种改变通常在定制辊摆动时实现。这种系统需要对辊子的动态精确控制，以控制空隙高度，并且不能在不同厚度之间提供平滑短暂的转换。另外，动态控制辊子系统和工艺的成本相当高。期望研发用于形成结构部件的新替代方法，要求诸如定制轧制板坯的结构部件在不同区域呈现出可变性能，其中这种新工艺提供对厚度转换的优异控制，包括在薄板或带材上沿宽度方向严格控制厚度的能力。此外，期望通过较为便宜的工艺形成定制轧制板坯，与此同时具有提高的定制轧制板坯质量。
技术实现思路
本部分提供本专利技术的大体概述，而并非全面地公开其整个范围和所有特征。在某些方面，本专利技术提供了形成具有定制厚度的高强度金属合金前体的方法。在连续铸造工艺中，该方法任选地包含使铸辊或铸坯的图案化表面与诸如液态高强度合金的液态金属接触。该接触固化了合金并且产生了压型带材。生成的固体压型带材限定纵向的纵长轴线和横切纵向的纵长轴线的横向的宽度方向轴线。在固体热带材中，与铸辊或铸坯的图案化表面的接触产生了横跨横向的宽度方向轴线的可变厚度轮廓。在某些方面，在固体带材中，该接触产生了横跨横向的宽度方向轴线的非对称厚度轮廓。横跨横向的宽度方向轴线的具有最大厚度(tmax)的第一区域与具有最小厚度(tmin)的第二区域的比大于或等于约2.3。该方法进一步包含冷却具有非对称厚度轮廓的压型带材以形成具有定制厚度的高强度金属合金前体，该金属合金前体可以被定制轧制成定制轧制板坯。在其它方面，本专利技术提供了形成高强度金属合金的定制轧制板坯的方法。在连续铸造工艺中，该方法任选地包含使铸辊或铸坯的图案化表面与诸如液态高强度合金的液态金属接触。该接触固化了合金并且产生了压型带材。生成的固体压型带材限定纵向的纵长轴线和横切纵向的纵长轴线的横向的宽度方向轴线。在固体热压型带材中，与铸辊或铸坯的图案化表面的接触产生了横跨横向的宽度方向轴线的可变厚度轮廓。在某些方面，在固体热带材中，该接触产生了横跨横向的宽度方向轴线的第一非对称厚度轮廓。横跨横向的宽度方向轴线的具有最大厚度(tmax)的第一区域与具有最小厚度(tmin)的第二区域的比大于或等于约2.3。该方法任选地进一步包含冷却具有第一非对称厚度轮廓的压型带材。该方法可进一步包含在至少两个定制辊之间定制轧制压型带材以限定至少比第一可变厚度轮廓薄约50％的第二可变厚度轮廓，以产生宽度方向上具有可变厚度的定制轧制带材。在某些方面，在至少两个定制辊之间定制轧制压型带材限定了至少比第一非对称厚度轮廓薄约50％的第二非对称厚度轮廓，以产生宽度方向上具有可变厚度的定制轧制带材。定制轧制带材可进一步切割成包含至少一部分第二非对称厚度轮廓的定制轧制板坯。在其它方面，本专利技术提供了形成具有定制厚度的高强度金属合金结构性汽车部件的方法。该方法可以任选地包含在至少两个定制辊之间定制轧制高强度金属合金的带材以限定轧制的非对称厚度轮廓。在定制轧制之前，带材限定具有初始可变厚度轮廓的纵向的纵长轴线和横切纵向的纵长轴线的横向的宽度方向轴线。在某些方面，可变厚度轮廓是非对称厚度轮廓。在初始非对称厚度轮廓中，横跨横向的宽度方向轴线的具有最大厚度(tmax)的第一区域与具有最小厚度(tmin)的第二区域的比大于或等于约2.3。定制轧制之后，轧制的可变厚度轮廓比初始可变厚度轮廓至少薄约50％。在某些方面，轧制的可变厚度轮廓是比初始非对称厚度轮廓至少薄约50％的非对称厚度轮廓。该方法还可包括在带材脱离轧制之后热处理带材。该方法还包括切割带材以形成包含轧制的非对称厚度轮廓的板坯，以及使板坯经历成形工艺以产生整体的高强度三维成形主体部件。主体部件具有第一区域，第一区域具有呈现负载承载能力的第一厚度，第一区域与具有第二厚度的第二区域不同，并且该主体部件被用来形成结构性汽车部件。进一步的应用领域从本说明书中所提供的描述中将变得显而易见。本
技术实现思路
中的描述和特定实例旨在用于示例目的，而不是旨在限制本专利技术的范围。附图说明本说明书中所描述的附图仅出于示例说明所选实施例而非所有可行实施方式的目的，并且不旨在限制本专利技术的范围。图1示出了根据本专利技术的某些方面的用于形成具有定制厚度的高强度金属合金前体的连续定制块铸系统和下游定制轧制系统的示例性示意图。图2示出了根据本专利技术的某些方面制备的高强度金属合金前体的横截面图，该金属合金前体具有在横向的宽度方向轴线上变化的定制非对称厚度轮廓。图3示出了根据本专利技术的某些方面制备的高强度金属合金定制轧制产品的横截面图，该产品具有在横向的宽度方向轴线上变化的定制非对称厚度轮廓。图4示出了根据本专利技术的某些方面的用于加工具有定制厚度轮廓的定制轧制板坯的示例性连续轧制成形系统，其形成结构部件的复杂三维主体部分。图5示出了根据本专利技术的某些方面的在图4的轧制成形系统中形成之后的结构部件的复杂三维主体部分的横截面图。图6示出了由根据本专利技术的某些方面制备的具有在横向的宽度方向轴线上变化的定制厚度轮廓的高强度金属合金定制轧制产品形成的高强度汽车摇杆轨道组件的截本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成具有定制厚度的高强度金属合金前体的方法，其包含：在连续铸造工艺中使铸辊或铸坯的图案化表面与液体高强度金属合金接触以固化所述合金并产生压型带材，其中所述压型带材限定纵向的纵长轴线和横切于所述纵向的纵长轴线的横向的宽度方向轴线，使得所述接触在所述压型带材中横跨所述横向的宽度方向轴线产生非对称的厚度轮廓，其中横跨所述横向的宽度方向轴线具有最大厚度(tmax)的第一区域与具有最小厚度(tmin)的第二区域的比大于或等于约2.3；以及冷却具有所述非对称厚度轮廓的所述压型带材以形成具有所述定制厚度的所述高强度金属合金前体，其能够被定制轧制成定制轧制板坯。

【技术特征摘要】
2016.04.14 US 15/0987121.一种形成具有定制厚度的高强度金属合金前体的方法，其包含：在连续铸造工艺中使铸辊或铸坯的图案化表面与液体高强度金属合金接触以固化所述合金并产生压型带材，其中所述压型带材限定纵向的纵长轴线和横切于所述纵向的纵长轴线的横向的宽度方向轴线，使得所述接触在所述压型带材中横跨所述横向的宽度方向轴线产生非对称的厚度轮廓，其中横跨所述横向的宽度方向轴线具有最大厚度(tmax)的第一区域与具有最小厚度(tmin)的第二区域的比大于或等于约2.3；以及冷却具有所述非对称厚度轮廓的所述压型带材以形成具有所述定制厚度的所述高强度金属合金前体，其能够被定制轧制成定制轧制板坯。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述压型带材的总宽度大于或等于约120mm至小于或等于约2000mm，并且所述第一区域的最大长度大于或等于约60mm至小于或等于约1800mm，并且所述第二区域的最大长度大于或等于约60mm至小于或等于约1800mm。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一区域的最大长度大于或等于约60mm至小于或等于约100mm，并且所述第二区域的最大长度大于或等于约60mm至小于或等于约125mm。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述最大厚度(tmax)的范围从大于或等于约8mm至小于或等于约25mm，并且所述最小厚度(tmin)的范围从大于或等于约3mm至小于或等于约10mm。5.根据权利要求1所述的方法，其中横跨所述横向的宽度方向轴线存在多个第一区域，横跨所述横向的宽度方向轴线存在多个第二区域，或者横跨所述横向的宽度方向轴线存在多个所述第一区域和多个所述第二区域两者。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述非对称厚度轮廓具有横跨所述带材的所述横向的宽度方向轴线具有第三厚度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·W·布朗，A·K·萨契戴夫，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US