CN106807758A - 一种铝合金超厚板板形控制方法 - Google Patents

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程磊
黄国杰
肖伟
王建伟
王立根
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    • B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates

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Abstract

本发明公开了一种铝合金超厚板板形控制方法。在板材轧制过程中引入多道次可逆错位异步轧制工艺，第一道次采用常规可逆同步轧制工艺，其余道次均采用可逆错位异步轧制；所述的可逆错位异步轧制过程中，上轧辊、下轧辊的半径相同，通过调整上轧辊、下轧辊的转速不同实现上、下轧辊的异步，每一道次可逆错位异步轧制均包含一次正向和反向的来回往复轧制过程，正向轧制过程上轧辊的线速度小于下轧辊的线速度，反向轧制过程上轧辊的线速度大于下轧辊的线速度，上轧辊的中心轴沿正向轧制方向相对于下轧辊具有错位量。采用本发明铝合金超厚板板形控制方法能够显著增加铝合金超厚板的芯部变形，有效控制轧板板形弯曲。

Description

一种铝合金超厚板板形控制方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金超厚板板形控制方法，尤其是涉及一种厚度≥200mm铝合金预拉伸超厚板的板形平直度控制，属于有色金属轧制加工领域。
背景技术
7xxx系铝合金如7X75、7X50、7X49、7055等铸造出的合金坯料经过均匀化退火、热轧、固溶和时效热处理以及预拉伸等工艺后，可获得高强度、高断裂韧性、高抗疲劳、抗应力腐蚀性能优良的板材。通常把厚度大于80mm的称为超厚板，由于生产高强高韧铝合金超厚板都必须经过一道预拉伸处理以消除板材中的残余应力，因此高强高韧铝合金厚板也被称为预拉伸板。为了实现轻量化，高强高韧铝合金超厚板是现代航空、航天、船舶制造及交通运输等领域必不可少的重要结构材料，特别在航空工业中被广泛用于制造飞机机身框、桁条、骨架、隔框、翼梁、翼肋、翼梁加强杆等重要部件。现代新型飞机设计中对大型、整体式结构件的规格和质量提出了更高的要求，如空客A380机翼加强杆制造所用的7085铝合金毛坯料尺寸已达6400mm(长)×1200mm(宽)，厚度超过200mm。国产大飞机所需铝合金结构件最大毛坯料厚度达到260～290mm。
轧制是制备高强高韧铝合金超厚板工艺中最关键的变形手段。通过轧制可实现板材的大变形，消除坯料的铸造缺陷、细化晶粒，从而增强板材的整体性能。对于铝合金热轧变形量达到80％才能保证板材芯部变形充分、表层和芯部性能均一。但是，受现有轧机开口度的限制(一般不超过600mm)，当轧制150mm以上厚度的超厚板时，由于总变形量的不足，很难保证板材芯部的充分变形及组织性能。为了保证铝合金超厚板中心变形充分，完全从铸造组织转化为加工组织，有研究者采用异步轧制可形成“搓轧区”以增加板材芯部变形，但是通过研究发现：由于异步轧制过程中轧件上部和下部的变形量不相同，在应力的作用下轧制完成后轧件会在出口侧出现翘曲的现象，因此板形很难控制，翘曲严重时会影响轧板进入下一轧制道次，甚至会损坏轧机。再者，由于上、下轧辊线速度不同，轧辊和轧件之间易发生打滑，板材的轧制趋向于不稳定。这使得异步轧制在铝合金超厚板轧制中未得到应用。因此，开发一种高效的铝合金超厚板的轧制方法，在保证板材芯部充分变形的同时有效控制板形对于促进我国铝加工行业的发展及推进我国航天、航空、船舶制造及交通运输业的进步具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高强高韧铝合金超厚板(厚度≥200mm)的板形控制方法，达到在增加轧板的芯部变形的同时有效控制轧板平直度的目的。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铝合金超厚板板形控制方法，在板材轧制过程中引入多道次可逆错位异步轧制工艺，第一道次采用常规可逆同步轧制工艺，其余道次均采用可逆错位异步轧制；所述的可逆错位异步轧制过程中，上轧辊、下轧辊的半径相同，通过调整上轧辊、下轧辊的转速不同实现上、下轧辊的异步，每一道次可逆错位异步轧制均包含一次正向和反向的来回往复轧制过程，正向轧制过程上轧辊的线速度小于下轧辊的线速度，反向轧制过程上轧辊的线速度大于下轧辊的线速度，上轧辊的中心轴沿正向轧制方向相对于下轧辊具有错位量。
本发明通过正、反向轧制过程中轧板上、下弯曲的方向不同，从而互相抵消板形的整体弯曲曲率，达到在保证铝合金超厚板材芯部充分变形的同时有效控制板形弯曲的目的。
在本发明中，所述可逆错位异步轧制工艺共分为6-9道次轧制，轧制总压下率＜80％，最终轧制出的板材厚度≥200mm。与相同压下量的同步轧制工艺相比，最小等效应变增加20％以上，等效应变的标准方差减少30％以上，轧板的弯曲曲率≤0.15。
在本发明中，第一道次的总压下率为12％-14％，且正、反向轧制过程的压下量相同，轧制速度为1.5-1.8m/min。
第二道次至终轧道次采用可逆错位异步轧制工艺，每道次正向轧制的异速比(下轧辊的线速度/上轧辊的线速度)为1.3-1.5，反向轧制中上轧辊和下轧辊的线速度互换。每道次的错位量是25-45mm，且随着道次的增加，下一道次的错位量与上一道次的错位量相同或增加。每道次内总压下量为轧制坯料入口厚度的5％-20％，且正、反向轧制过程的压下量相同，压下量随着道次的增加逐步加大，即下一道次的压下量与上一道次的压下量相同或加大。可逆错位异步轧制每道次的轧制速度是8-14m/min，轧制速度随着道次的增加逐渐增加，即下一道次的轧制速度与上一道次的轧制速度相同或增加。
在本发明中，第一道次轧制的咬入温度为430℃-440℃。
本发明的优点在于：
本发明在铝合金超厚板的轧制过程中引入多道次可逆错位异步轧制方式，与相同压下量的同步轧制工艺相比，最小等效应变增加20％以上，等效应变的标准方差减少30％以上，轧板的弯曲曲率≤0.15。采用本发明铝合金超厚板板形控制方法能够显著增加铝合金超厚板的芯部变形，并有效控制轧板板形弯曲。
附图说明
图1为可逆错位异步正向轧制过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
图1显示了可逆错位异步正向轧制过程，其实现方式是：(1)上轧辊1、下轧辊2分别位于铝合金超厚板3的上面和下面，二者的半径d相同，通过调整上轧辊1、下轧辊2的转速ω1、ω2不同实现上、下轧辊的异步；(2)每道次内正向轧制过程上轧辊1的线速度v1小于下轧辊2的线速度v2，反向轧制过程上轧辊1和下轧辊2的线速度互换；(3)将上轧辊1的中心轴沿正向轧制方向调整一个错位量s。
实施例1
实验所用铝合金牌号为7050铝合金，初始轧坯厚度为500mm，长度为1500mm。共采用7道次轧制，第一道次采用常规可逆同步轧制方式，即调节上、下轧辊转速相同，错位量s为零，轧坯初始加热温度为440℃，道次内总压下量为60mm、压下率为12％，正、反向轧制压下量均为30mm，轧制速度为1.5m/min。
第2道次至第7道次采用可逆错位异步轧制，通过调整上、下轧辊的转速和错位量来实现错位异步轧制，调节上、下轧辊的转速，使每道次的异速比绝对值均为1.35，第2道次至第7道次的错位量分别为：25mm、25mm、27mm、27mm、30mm、30mm；道次总压下量分别为：24mm、24mm、30mm、34mm、38mm、44mm、46mm，且每道次内的正、反向轧制压下量相同。第2道次至第7道次的轧制速度分别为8m/min、8m/min、9.5m/min、9.5m/min、10m/min、10m/min。
经过上述7道次可逆错位异步轧制后，最终轧制出的板材厚度为200mm，板材总的压下量为60％。与常规的同步轧制相比，最终轧制所获得的板材的最小等效应变提高24.1％、等效应变标准方差下降47.4％，轧板弯曲曲率为0.11，通过可逆错位异步轧制方式有效地控制了超厚板的板形弯曲，并且显著提高了厚板的芯部变形及整体变形均匀性。
实施例2
实验所用铝合金牌号为7150铝合金，初始轧坯厚度为700mm，长度为1500mm。共采用8道次轧制，第一道次采用常规可逆同步轧制方式，即调节上、下轧辊转速相同，错位量s为零，轧坯初始加热温度为440℃，道次内总压下量为90mm，正、反向轧制压下量均为45mm，轧制速度为1.5m/min。
第2道次至第8道次采用可逆错位异步轧制，通过调整上、下轧辊的转速和错位量来实现可逆错位异步轧制，调节上、下轧辊的转速，使每道次的异速比绝对值均为1.4，第2道次至第8道次的错位量分别为：25mm、25mm、30mm、30mm、30mm、35mm、35mm；道次总压下量分别为：40mm、46mm、48mm、54mm、56mm、58mm、58mm，且每道次内的正、反向轧制压下量相同。第2道次至第8道次的轧制速度分别为8.5m/min、8.5m/min、9.5m/min、10m/min、10m/min、12m/min、13m/min。
经过上述8道次可逆错位异步轧制后，最终轧制出的板材厚度为250mm，板材总的压下量为64.3％。与常规的同步轧制相比，最终轧制所获得的板材的最小等效应变提高26.1％、等效应变标准方差下降50.1％，轧板弯曲曲率为0.09，通过可逆错位异步轧制方式有效地控制了超厚板的板形弯曲，并且显著提高了厚板的芯部变形及整体变形均匀性。

Claims (9)

1.一种铝合金超厚板板形控制方法，其特征在于：在板材轧制过程中引入多道次可逆错位异步轧制工艺，第一道次采用常规可逆同步轧制工艺，其余道次均采用可逆错位异步轧制；所述的可逆错位异步轧制过程中，上轧辊、下轧辊的半径相同，通过调整上轧辊、下轧辊的转速不同实现上、下轧辊的异步，每一道次可逆错位异步轧制均包含一次正向和反向的来回往复轧制过程，正向轧制过程上轧辊的线速度小于下轧辊的线速度，反向轧制过程上轧辊的线速度大于下轧辊的线速度，上轧辊的中心轴沿正向轧制方向相对于下轧辊具有错位量。
2.根据权利要求1所述的铝合金超厚板板形控制方法，其特征在于：所述可逆错位异步轧制工艺共分为6-9道次轧制，轧制总压下率＜80％。
3.根据权利要求1所述的铝合金超厚板板形控制方法，其特征在于：第一道次的总压下率为12％-14％，且正、反向轧制过程的压下量相同。
4.根据权利要求3所述的铝合金超厚板板形控制方法，其特征在于：第一道次轧制的速度为1.5-1.8m/min。
5.根据权利要求1所述的铝合金超厚板板形控制方法，其特征在于：每一道次可逆错位异步轧制中的异速比绝对值为1.3-1.5。
6.根据权利要求1所述的铝合金超厚板板形控制方法，其特征在于：所述的错位量为25-45mm，且随着道次的增加，错位量逐步增加。
7.根据权利要求1所述的铝合金超厚板板形控制方法，其特征在于：所述的可逆错位异步轧制，每道次内总压下量为轧制坯料入口厚度的5％-20％，且正、反向轧制过程的压下量相同，压下量随着道次的增加逐步加大。
8.根据权利要求1所述的铝合金超厚板板形控制方法，其特征在于：第一道次轧制的咬入温度是430℃-440℃。
9.根据权利要求1所述的铝合金超厚板板形控制方法，其特征在于：所述的可逆错位异步轧制，每道次内正、反向轧制的轧制速度为8-14m/min，下一道次的轧制速度不低于上一道次的轧制速度。
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