[发明专利]剪切强化轧制(SER)、改进轧制合金坯料中粒度均匀性的方法

说明书

提供一种提高轧制金属中晶粒均匀性的方法，包括向轧制金属部分施加轴向拉力，其中轧制金属部分在第一末端固定并在第二末端固定，并向第一末端和第二末端之间的轧制金属部分施加横向载荷，其中，横向载荷使轧制金属部分发生移位，其中，横向载荷构造为引起轧制金属部分中的应力分布，其中，应力分布将轧制金属部分的芯体改变为超过其弹性极限并将轧制金属部分的外层改变为低于或接近其弹性极限，其中，轴向拉力、横向载荷和移位引起轧制金属部分中的平均粒度得以改善。

发明领域

本发明一般涉及轧制部分。更具体地说，本发明涉及一种改进整个坯料横截面的粒度均匀性和晶粒细化的方法。

发明背景

在与材料成本和交付时间线匹配时，改进金属加工和构建的轧制坯料质量是一个实际问题。所需要的是一种低成本且高效的方法，其提高坯料芯体中剪切的程度大于表面处剪切的提高，从而抵消由辊引起的表面处的大量剪切。

发明内容

为了满足本领域的需要，提供了一种提高轧制金属中晶粒均匀性的方法，包括：向轧制金属部分施加轴向拉力，其中轧制金属部分在第一末端固定并在第二末端固定，并向第一末端和第二末端之间的轧制金属部分施加横向载荷，其中，横向载荷使轧制金属部分发生移位，其中，横向载荷构造为引起轧制金属部分中的应力分布，其中，应力分布将轧制金属部分的芯体改变为超过其弹性极限并将轧制金属部分的外层改变为接近其弹性极限，其中，轴向拉力、横向载荷和移位引起所述轧制金属部分中较小的平均粒度以及横截面中更均匀的粒度分布。

根据发明的一个方面，轴向拉力使用包括如下的源诱发：液压、气动、机械、磁力或电源。

根据发明的另一方面，横向载荷使用包括如下的源诱发：液压、气动、机械、磁力或电源。

在一方面中，横向载荷通过在轧制金属部分的第一末端和第二末端处进行移动或固定支撑来进行平衡。此处，移动或固定支撑使用包括如下的源诱发：液压、气动、机械、磁力或电源。

在发明的另一方面中，所述横向载荷包括：在轧制金属部分的至少一个表面上的固定跨距、固定轮廓、固定强度和固定持续时间，或者在轧制金属部分的至少一个表面上的可变跨距、可变轮廓、可变强度和可变持续时间。

在发明的另一方面，轧制金属部分具有服从霍尔-佩奇关系的材料组成。

根据发明的另一方面，横向载荷的持续时间延续到以下所述的时刻：直至轧制金属部分的芯体塑性变形并提高晶粒均匀性的时刻。

在发明的另一方面中，将轧制金属部分置于第一辊对和第二辊对之间，其中，第一辊对包括第一顶部辊和第一底部辊，其中，第一顶部辊的底部表面与第一底部辊的顶部表面相对，其中，第二辊对包括第二顶部辊和第二底部辊，其中第二顶部辊的底部表面与第二底部辊的顶部表面相对，其中，第三辊位于第一辊对和第二辊对之间的跨中(mid-span)，其中第一辊对、第二辊对、和第三辊是彼此平行的圆柱体，其中，根据轧制金属部分截面中所需的平均粒度向轧制金属部分施加拉力，其中，移位通过第三辊施加到轧制金属部分上，其中，移位对应于根据金属部分截面中的所需平均粒度具体施加的力和距离，其中，金属部分的应力将轧制金属部分的芯体改变为超过其弹性极限，其中，轧制金属部分的应力将轧制金属部分的外层设置为低于或接近其弹性极限，其中，在金属部分中实现了提高的粒度均匀性。

附图简述

图1图1显示了本发明的一个示例，其中，部分(1)表示轧制的不均匀微结构，以及(2)微结构后剪切增强微结构 (microstructure post shear enhancementmicrostructure)，表明芯体被精制到与表面附近相当的水平和较小的平均粒度。机理依赖于横向和纵向载荷的相互作用，所述横向和轴向载荷可相对于轧制金属移动或静止，并且具有固定或可变的空间和/或时间曲线。根据本发明一实施方式，剪切增强可以在轧制阶段之间或最后进行，并且可以输送最终的轧制产品或者通过另外的加工操作来补充。