加工金属板坯或坯条的装置以及由该装置制得的产品制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于对金属板坯或金属坯条进行加工的方法，在该方法中，金属板坯或坯条被送入到一轧机机座的一组轧辊之间，以便于对金属板坯执行滚轧。根据本发明专利技术，轧机机座的各轧辊具有不同的圆周速度，圆周速度的差值至少为１０％、至多为１００％，且金属板坯每经过一次滚轧后其厚度至多减小１５％，或者，每经过一次滚轧，金属坯条在轧辊所在平面内的直径至多减小１５％。本发明专利技术还涉及利用该方法制得的金属板或金属坯条、以及此金属板或金属坯条的应用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于对金属板坯或金属坯条进行加工的方法，在该方法中，金属板坯或坯条被送入到轧机机座上的一组转动轧辊之间，从而可对金属板坯或挤压型材执行滚轧。
技术介绍
对于使金属具有理想尺寸和特性的目的而言，滚轧操作是一种非常普通的加工工艺。由于晶粒在滚轧作用的影响下会发生细化，所以滚轧工艺可改善金属的结构。但是，对金属板坯的滚轧则会带来厚度发生显著变化，在某些情况下，这一效果是不利的。例如，在航空器的结构设计中，必须要使铝板的厚度达到20到30cm，尤其是对于制造航空器地板梁的情况。由于目前铸造铝板坯和磨制铝板坯的最大厚度通常为60cm，所以，轧制加工所带来的厚度变化只能达到约50％。通常，每从轧机机座中经过一次，厚度的变化为10％到30％。铸造厚的铝板坯会在铝板坯中形成气孔，这一特征是铸造工艺所固有的。如果将金属板坯滚轧足够多的次数，则气孔就会被所施加的压力封闭。但是，如果必须要形成厚度为20-30cm的铝板，则滚轧加工只能闭合铝板坯最外层部位内的气孔，而不能使材料芯部的气孔闭合。然而，材料芯部内的气孔会对材料的机械特性产生很不利的影响，举例来讲，尤其是在航空器地板梁的情况中，由于必须利用磨铣工艺将很大比例的材料去掉，所以剩下的芯部材料必须要能负担所有的应力，因而，气孔会对材料的强度造成很大的损害。另外，晶粒细化现象也只是出现在铝板的最外层中。因而，为了能通过施压而封闭住气孔、并能实现晶粒的细化-甚至在金属板的芯部，必须要使滚轧作用对厚的金属板坯具有很高的穿透度，这就意味着在大多数情况下，还要在横向上对金属板坯进行挤压，以便于使所制得的金属板仍具有足够的厚度。为挤出型加工过程所制的铝坯条通常不经过滚轧。这些坯条被铸造成圆坯材的形式，只是被简单地切割为适合挤压机的长度。这种方式的缺点在于在利用挤出成型方法制造横截面很大的棒材或线材的过程中，某些材料只受到很小的变形、或者不发生任何的变形，而是以未经变形的形式经过挤出型模，其中，横截面的大小是相对于铸造坯条而言的。因而，发生晶粒细化的程度很弱、甚至完全没有，这对于挤出型材是不利的。铝质挤出型坯条的直径通常为40到600cm。同样，对于钢材的情况，也希望其能产生晶粒细化。举例来讲，已经发现被轧制成某种异型材(例如H型材)的钢坯条常常具有一个几乎未经过任何滚轧作用的部分，这就导致该部分中的材料只发生很弱的晶粒细化、甚至未出现任何的晶粒细化。钢坯条的直径通常为200到600mm，或者在横截面为矩形的情况下，其断面尺寸为200mm到600mm。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于对金属板坯或金属坯条执行加工的方法，安装此方式所制得产品的性能得以提高。本专利技术的另一个目的是提供一种用于对金属板坯或金属坯条执行加工的方法，该方法可使其所制得的产品的整个厚度范围内都发生晶粒细化。本专利技术的又一个目的是提供一种用于对金属板坯或金属坯条执行加工的方法，利用该方法，可借助于压力作用在很大程度上实现气孔的封闭。本专利技术的再一个目的是提供一种金属板或金属坯条，在该金属板或金属坯条中，在很大程度上利用压力作用实现了气孔的封闭和/或实现了晶粒细化现象的均匀化。利用一种用于对金属板坯或金属坯条进行加工的方法，上述专利技术目的中的一个或多个得以实现，在该加工方法中，金属板坯或坯条被送入到一轧机机座的一组轧辊之间，以便于对金属板坯或坯条执行滚轧，在该方法中，轧机机座的各轧辊具有不同的圆周速度，圆周速度的差值至少为10％、至多为100％，且在该方法中，每经过一次滚轧，金属板坯的厚度至多减小15％；每经过一次滚轧，金属坯条在轧辊所在平面内的直径至多减小15％。轧辊具有不同圆周速度的这一事实就意味着在金属板坯或金属坯条中会产生剪切效应，该剪切效应似乎是在金属板坯或金属坯条的整个厚度范围内产生的。已经发现为实现上述效果，需要速度差至少为10％。作为该剪切作用的结果，气孔在很大程度上被封闭了起来，而且，金属板坯或金属坯条整厚度范围内都发生了剪切效应的这一事实意味着即使材料芯部的气孔也能在很大程度上被封闭起来。因此，并不要求材料的厚度发生显著的变化，厚度至多发生15％的变化就足够了。不论是对于金属板坯、还是金属坯条，剪切作用除了能封闭气孔之外，很重要的一点是其能使整个厚度的金属板坯或金属坯条都具有细密的晶粒结构。这将使材料具有更高的强度。剪切作用还破碎了材料中的共晶颗粒，这将带来韧性的改善。另外，可以预计由于晶粒会受剪切作用而或多或少地呈现出瘤团的形状，所以，材料的疲劳裂纹扩展率将会获得改善。这将提高材料的韧性，使其对破坏的敏感性降低。还可预计根据本专利技术的加工过程将会使材料的表面层不同于用常规轧制工艺对材料进行处理时的表面层。普通的轧制工艺可形成一层晶粒极度细化的材料。在根据本专利技术的加工过程中，这一材料层非常薄。预计这将提高材料的抗腐蚀能力。对于所有的板材-例如用在结构工程中的板材，这一效果将是有利的。还可预计根据本专利技术的加工过程将使轧制薄板的横向延展变小。由于在板材的整个厚度范围内都出现了剪切效应，所以，板材在用本专利技术的工艺进行加工之后几乎不带有任何的残余应力，因而，板材在经过研磨等其它工艺的加工之后，能很好地保持着原来的形状。显然，如果原始横截面形状为圆形的坯条在经过滚轧之后变为了椭圆截面，则就必须要转过90°再轧制一次，以便于将坯条的截面形状恢复到近似的圆形。因而，优选地是，挤出型坯条事先被铸造成椭圆形状，从而在经过轧制后大体上可变为圆形截面。优选地是，金属板坯或金属坯条的厚度每经一次滚轧至多减薄8％，更为优选地是至多5％。根据本专利技术，由于气孔被封闭的原因是轧辊的圆周速度不同、且由此而产生了剪切作用，所以，不再为了对气孔进行封闭而对材料厚度的减薄量提出要求，对材料厚度减薄量进行要求主要是为了使轧辊能夹持住材料。根据原料的不同，对夹持性的要求只需要厚度有略微的不同即可，考虑到希望获得大厚度的板材，这一点是很有利的。减薄量越小，板材所能保留的厚度就越大。由于本专利技术所有的优点都和剪切作用相关，所以，上文的论述也同样适用于本专利技术加工工艺的其它优点，也同样适用于金属坯条的情况(伴有必要的变动)。圆周速度的差值优选为至多50％，更为优选地是至多20％。如果速度的差值很高，则轧辊与材料之间发生打滑的风险就会显著加大，这将导致剪切作用变得不均匀。根据一种有利的实施方式，以这样的方式对滚轧机进行设计使得轧辊具有不同的直径。这样就可以获得理想的圆周速度差。根据另一种有利的实施方式，轧辊具有不同的转速。这同样能获得理想的圆周速度差。还可以将上述的两种措施组合起来使用，以便于获得所需的圆周速度差。滚轧过程优选为是在升高温度的条件下进行的。这将使滚轧过程进行得更为顺畅。对于铝材的情况，执行滚轧的温度优选为在300-500℃之间，原因在于在该温度范围内，厚铝板坯和(挤出型)坯条可具有很好的变形性，更为优选的温度范围是425-475℃。铝在450℃左右时最易于发生变形。根据本专利技术方法一种有利的实施方式，金属板坯或金属坯条被按照5°-45°的角度送入到轧辊之间，其中的送入角度是相对于经过轧辊中心轴线的平面的垂线而言的。以一定角度将金属板坯或金属坯条送入到轧辊之间将使得轧辊更易于夹住金属板坯或金属坯条，这将使得厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
金属板坯或坯条的加工方法，在该方法中，所述金属板坯或坯条被送入到一轧机机座的一组轧辊之间，以便于对所述金属板坯或坯条执行滚轧，其特征在于：所述轧机机座的各轧辊具有不同的圆周速度，而且所述圆周速度的差值至少为１０％且至多为１００％；并且，所述金属板坯每经过一次滚轧其厚度至多减小１５％，或者，通过滚轧，所述金属坯条的直径在所述轧辊的平面内至多减小１５％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：门诺R范德温登，
申请(专利权)人：科鲁斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]