[发明专利]一种克服轧板翘曲变形的异步轧制系统及方法

说明书

本发明公开了一种克服轧板翘曲变形的异步轧制系统及方法，该系统包括冷却装置、可逆轧机、轧板引入装置和矫直装置；其中，冷却装置设置在可逆轧机的入口处，矫直装置设置在可逆轧机的出口处，轧板引入装置设置在可逆轧机与矫直装置之间；冷却装置用于对待轧板材进行冷却，并将冷却后的板材送入可逆轧机；轧板引入装置用于对轧制出的板材的翘曲或弯曲进行初步矫正，并引导初步矫正后的板材进入矫直装置；矫直装置用于对板材进行在线矫直，使得矫直后板材满足下一道次异步轧制咬入的翘曲程度；并对最终道次轧制的板材进行矫直，获得平直板型。利用本发明可获得最终平直的异步轧制板材产品。

技术领域

本发明涉及轧制技术领域，特别涉及一种克服轧板翘曲变形的异步轧制系统及方法。

背景技术

高性能金属及合金板带材是交通运输装备、能源、航空航天等领域所需的重大基础材料，如高强韧铝合金、损伤容限型钛合金、超高强钢等。然而，制造金属及合金板带材的常规技术如热、冷轧制主要以减厚度为主，在整个轧制变形加工流程中难以确保板厚向变形均匀性，特别是板材心部的有效变形显著低于轧板表层区域，这在中厚或厚板中尤为突出，极大限制了组织性能均匀的高性能金属及合金板材制造和应用。虽然可通过增大初轧板厚或总压下量等途径来改善或提高板材心部的变形，但板材表层至心部依然呈现变形梯度或非均匀性。异步轧制通过引入附加剪切应变可使变形深入板材心部，从而能较常规同步轧制提升板材心部变形，且专利号为ZL201710169214.5的发明专利提出通过调控异步轧制关键工艺参数可实现中厚铝板无翘曲连续异步轧制，但受轧制工艺可控性、可轧初始板厚以及板材翘曲等限制，异步轧制技术在中厚或厚规格板坯上的应用仍需大量基础研究和技术攻关。申请号为CN104525588A的发明专利申请提出通过差温轧制与异步轧制相结合，在深化板坯心部变形的同时，通过板坯上下表面的差温来解决异步轧制带来的翘曲问题，虽然其给出了可能消除异步轧制钢板翘曲的上下表面换热系数比和异步辊速比，但所给出的异步辊速比值均小于1.015，即接近于同步轧制(其上下辊速比值为1)，且未给出轧制后板材翘曲测量值，无从得知轧制后板材平直度或实际翘曲情况。

异步轧制可通过控制上、下轧辊转速差或半径差来实现，其核心是控制上、下轧辊表面线速度差，以使板材上表层至下表层内金属流动出现差异，从而在变形区内形成所谓的“搓轧区”以产生剪切变形或应变。然而，上、下表面金属流速差异必然导致轧板横截面内上、下表面金属流量不同：线速高一侧流量大，线速低一侧流量小，导致板坯在轧机出口处弯向慢速辊一侧，引发板材翘曲。因此，异步轧制后若板材无翘曲或不弯曲，则需确保轧机出口处轧板上、下面沿轧向的速度相同，而这势必降低或减弱异步轧制引入的剪切变形效果，即，能够抑制或消除异步轧制板材发生翘曲或弯曲的措施或方法一定程度上会弱化异步轧制的剪切效果。如申请号为CN104525588A的发明专利申请采用的差温轧制通过控制轧板上下表面冷却程度差异来调节二者塑性变形难易，其等同于调控轧板上下表面的流动差异：抑制线速度高一侧的金属流动，而其给出的同步和异步轧板厚向等效应变基本相近，且在压下量增大后仍出现厚向等效应变不均匀性。这可能与差温轧制的引入导致异步轧制过程中板坯内发生更为复杂的塑性变形行为有关。可见，通过调节轧制工艺过程及参数来影响异步轧制变形区内金属流动或塑性变形行为以调控异步轧制板坯内等效应变和翘曲程度的方法，一定程度上会损害或减弱异步轧制引入的剪切效果，而且此类方法也很难用于解决上、下轧辊异步比或移速比值较大时的可能发生的严重翘曲问题。这也是申请号为CN104525588A的发明专利申请仅给出异步辊速比值小于1.015的原因所在。

与同步轧制相比，异步轧制能显著提升轧板厚向剪切变形及等效应变，特别是板材心部的变形提升，但会引发板材翘曲且也不易消除板厚向变形非均匀性，因此，在不弱化异步轧制剪切变形的同时，如何降低或消除轧板翘曲是目前异步轧制技术尚待突破的技术难点。

发明内容

本发明提供了一种克服轧板翘曲变形的异步轧制系统及方法，以解决现有异步轧制系统会引发板材翘曲且也不易消除板厚向变形非均匀性的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：