金属板带坯料的连续挤压生产方法与流程

本发明涉及一种金属板带坯料的连续挤压生产方法。

背景技术：

目前，铜、铝、镁等金属和合金带坯生产方法主要有连续铸造和半连续铸造和挤压三种方法，板、带、排、母线及其坯料的铸态组织中有气泡、缩孔、间隙、疏松等缺陷，而挤压板、带、排、母线及其坯料会在挤压工艺中消除这些缺陷并且可以细化晶粒，使金属的组织和性能改善，挤压板带坯的缺点是所挤压板、带、排、母线及其坯料长度和宽度都受到限制，连续挤压可以很好地解决板、带、排、母线及其坯料长度有限的缺点，但连续挤压很难挤压大宽度的板、带、排、母线及其坯料，国内专利号为lz201110020834.5的专利给出了一种挤压成圆管再在线剪切成板，然后进行轧制的方法，该专利因挤压的管材存在内部焊缝，因此轧制后的板带在焊缝处质量存在严重问题，国内专利号为lz201210561279.1的专利给出一种采用c形模具挤压后再展开成板材的方法，以上技术解决了带坯宽度问题，但没有解决产品长度短的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种及解决了有色金属板带坯的质量问题，又实现了优异机械性能板、带、排极其坯料的大长度、大宽度的连续生产的金属板带坯料的连续挤压生产方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种金属板带坯料的连续挤压生产方法，包括以下步骤：

a、将成卷的杆料经过放线装置进入校直装置，经过压实轮送入连续挤压机的挤压轮沟槽内，杆料在挤压轮沟槽的摩擦力驱动下，进入腔体进料口，然后通过与腔体进料口相连接的u形环锥台流动通道进入模具定径带挤压成u形材；

b、u形材经过冷却后再通过展平装置在线展平成板带坯料，板带坯料经过卷曲装置形成成卷的板带；

c、将成卷的板带进行处理后形成成品板带产品。

所述步骤a中，杆料经过压实轮压入挤压轮沟槽内，在挤压轮沟槽与杆料之间的摩擦力驱动下，杆料前进到腔体上固定的挡料块，由于挡料块的阻挡作用，杆料被挤压进入腔体进料口，杆料通过腔体进料口后，通过在u形开口侧的u形环锥台流动通道，被挤压进入模具的模具定径带，通过模具定径带挤压出u形材。

所述u形材在挤出模具时，开口朝向地面。

所述u形环锥台流动通道为由模具型腔母线和腔体型腔母线之间形成的区域，u形环锥台流动通道的末端与模具定径带相衔接。

所述u形材的内边由曲线和两段与曲线相连接的直线组成，直线的长度l小于曲线半径的2倍。

所述u形材的内口深度b与开口宽度h的比值小于1.8。

所述步骤a中，杆料进入校直装置校直后通过清洗装置对杆料进行清洗去除杆料表面的杂质或氧化层。

所述步骤a中，杆料进入校直装置校直后通过感应加热装置对杆料进行加热。

所述步骤a中，在连续挤压机的机头部分采用惰性气体或者惰性气体加还原性气体对挤压轮沟槽的金属进行防氧化保护。

所述步骤b中，在展平装置后面设置一个牵引装置，以使u形材顺利经过展平装置在线展平成板带坯料。

本发明挤压出来的u形材，经过冷却和防氧化保护后，控制一个合适的温度，然后通过在线展平装置将u形材展平成可以轧制的板、带、排、母线及其坯料，板、带、排、母线及其坯料经过卷曲成卷，形成板、带、排、母线及其坯料，供生产板带产品轧制或者拉拔使用；u形材由一段圆弧和与圆弧相切的直线构成，采用圆弧和与其相切的直线构成u形，主要是易于加工，对于铜合金等变形抗力较高的材料，考虑u形材易于展平，一般采用向外张口的u形，对于变形抗力很低的铝合金或者镁合金，向内缩口形的u形也会被采用，u形的两个端部采用圆弧形，可以有效减少产品轧制裂边；u形环锥台流动通道在与腔体进料口中心线相垂直的平面所切出u形环锥台的断面呈现与模具定径带轮廓相类似的u形断面；u形环锥台形坯料流动通道是指腔体和模具装配后，与腔体进料口相连接的、由模具母线与腔体内腔母线之间形成的不封闭的u坯料流动通道，在流动通道的末端安装有模具，腔体内腔锥面母线一般采用一段或者多段直线及圆弧构成，模具锥面母线一般由一段或者多段直线及圆弧构成，腔体内腔锥面下面一般有一个台阶止口，用于模具安装定位；模具可以有整体模具拆分为成型模具和分流模两部分构成，当把模具拆分为成型模具和分流模两部分时，u形环锥台的内侧由分流模的外锥面构成；u形环锥台形流动通道，将坯料自进料口均匀分流到模具定径带，保证模具定径带挤压出来的各点速度基本一致，有利于保证产品的尺寸和几何形状稳定，沿着u形环锥台流动通道母线，从腔体进料口中心点到定径带各点的距离尽量相等，这样不可保证坯料自腔体进料口到定径带之间，坯料流动的路径基本相等，也保证了各点塑形变形量基本相等，进而挤压产品在模具出口温度基本相等，可以使得产品各处的晶粒度更加均匀，有利于产品的性能均匀一致；在u形的开口侧，模具与腔体内型腔贴合，模具与腔体内型腔贴合是通过腔体内腔锥面与模具外锥面设计成同心等角度、等半径锥面实现的，在u形的开口侧，模具与腔体内型腔贴合可以大大减少模具承受的坯料压力，同时增加模具的抗剪切和抗弯曲能力，能大幅度提高模具的强度和刚度，模具与腔体贴合，大大减少腔体内部的张模力，还减少了坯料与腔体的热传导面积，降低腔体的温度，有利于提高腔体的使用寿命；腔体盖及靴座上，带有与u形材断面形状相似的支撑块，支撑块要保证不与u形材接触，以免擦伤u形材，支撑块的需要有足够的大厚度或高度，以确保对模具有足够的支撑强度，避免模具弯曲和剪切变形；连续挤压机的机头部分包含一个旋转的挤压轮，挤压轮上带有一个沟槽，腔体内安装有模具和分流模，模具及分流模与腔体由腔体盖固定，并用螺栓锁紧，腔体上有一个凸起的挡料块深入到挤压轮沟槽内，腔体安装在固定不动的靴座内，坯料经过压实轮压入挤压轮沟槽内，在挤压轮沟槽与坯料之间的摩擦力驱动下，坯料前进到腔体上固定的挡料块，由于挡料块的阻挡作用，坯料被挤压进入腔体进料口，坯料通过腔体进料口后，通过在u形开口侧的u形环锥台形的坯料流动通道，被挤压进入模具定径带，通过模具定径带挤压出u形材，对于杆料表面不是完全洁净的杆料，在校直装置后面，可以增加一个清洗或者清理装置，去除杆料表面的杂质或者氧化皮，一般采用旋转钢丝轮刷去除氧化皮，也可以采用超声波清洗或者高压涡流清洗设备利用流体清洗剂去除杆料表面的油污、污染物及表面氧化层；对于室温塑形很差的材料，在杆料校直后可以通过感应加热来提高杆料温度，进而提高材料的塑形和降低材料的屈服强度，以实现低塑形、高强度材料的挤压生产；对于镁合金，可以对挤压出来的u形材进行喷水冷却，以控制u形材产品的温度，保证产品不燃烧、不过热还具有一定的温度，以保持材料具有一定的塑形，以便将u形材展开，同时还可以对模具进行冷却，以控制u形材的挤压温度，对于铜及铜合金，挤压出来的产品需要进行防氧化保护，产品可以在密闭条件下出模具口后直接浸入水中进行冷却，水中可以添加适量抗氧化剂；挤压出来的u形材的开口应朝向地面，否则冷却水倒灌进入模具，模具强度较差，另一方面，开口朝下，有利于u材冷却后内孔吹干表面的残留水分；对于壁厚较后的u形材进行展开时，由于展开装置的摩擦驱动力不足，可以在展开装置后面增加一个独立的牵引装置，此牵引装置一般选用履带牵引机，以保证u形材能顺利通过展开装置。该履带牵引机还用于通过牵引绳及卡具牵引挤压出来的u形材头部顺利通过冷却展平装置等设备，便于生产操作；对于后续需要进行轧制或者拉拔的产品，所述的展开装置对u形材展开后，不一定需要保证将u形材展开至完全平整，展开后产品带有一定的波浪会在后续的轧制或者拉拔过程中，自然修正平整；对于一些在空气中容易氧化的金属材料，为了防止金属高温氧化对材料性能的影响，可以对连续挤压机挤压轮部分进行惰性气体保护，一般采用氮气或者氮气与氢气混合气体进行保护，在进行惰性气体保护时，连续挤压机需要保护部分，需要有一个防护罩，防止气体消耗量过大；为了避免挤压轮沟槽内氧化金属带入产品影响产品质量，可以将刮刀设计为分体刮刀，两个独立的刮刀分别调整，以保证刮刀侧面将轮槽边缘的氧化金属清理干净；成卷的坯料由上引连铸方法或者连铸连轧方法生产，校直装置由至少一组位置交错的五个可以旋转的轮子构成；展平装置应至少包括一对辊子中心距上、下可调的一对旋转的辊子，在该对旋转辊子前，有至少一组使u形材开口扩张的一对预展平辊，预展平辊是悬臂结构的可以旋转的辊轮，在展平装置上，可以对u形坯料在产品厚度方向给予一定的压下量，以防止展平辊与产品打滑，发生产品表面擦伤。

本发明一种金属板带坯料的连续挤压生产方法，既解决了有色金属板带坯的质量问题，还实现了优异机械性能板、带、排极其坯料的大长度、大宽度的连续生产。

附图说明

图1是本发明一种金属板带坯料的连续挤压生产方法的工艺流程图。

图2是本发明一种金属板带坯料的连续挤压生产方法的u形材断面结构示意图。

图3是本发明一种金属板带坯料的连续挤压生产方法的腔体与模具装配在一起的剖视图。

图4是本发明一种金属板带坯料的连续挤压生产方法的去除全部工装模具后连续挤压u形材坯料流动通道示意图。

图5是本发明一种金属板带坯料的连续挤压生产方法的去除腔体和模具后将流动通道实体化的示意图一。

图6是本发明一种金属板带坯料的连续挤压生产方法的去除腔体和模具后将流动通道实体化的示意图二。

图中：1、杆料；2、校直装置；3、压实轮；4、挤压轮沟槽；5、挤压轮；6、挡料块；7、模具；8、u形材；9、腔体；10、展平装置；11、板带；12、放线装置；13、连续挤压机；14、圆弧；15、直线；16、u形断面；17、模具型腔母线；18、腔体型腔母线；19、腔体进料口；20、u形环锥台流动通道；21、模具定径带；22、流道通道外表面；23、流动通道内表面。

具体实施方式

如图1至图6所示，金属板带坯料的连续挤压生产方法，包括以下具体步骤：a、将成卷的杆料1放置在放线装置12上，经过放线进入校直装置2，经过压实轮3送入连续挤压机13的挤压轮沟槽4内，杆料1在挤压轮沟槽4摩擦力驱动下进入腔体9，并通过腔体进料口19相衔接的u形环锥台流动通道20进入模具7的模具定径带21挤压成u形材8，连续挤压机13的机头部分包含一个旋转的挤压轮5，挤压轮上带有一个沟槽4，腔体9内安装有模具7，模具7和腔体9由腔体盖固定，并用螺栓锁紧，腔体9上有一个凸起的挡料块6深入到挤压轮沟槽4内，腔体9安装在固定不动的靴座内，坯料1经过压实轮3压入挤压轮沟槽4内，在挤压轮沟槽4与坯料1之间的摩擦力驱动下，坯料前进到腔体9上固定的挡料块6，由于挡料块6的阻挡作用，坯料被挤压进入腔体进料口19，杆料通过腔体进料口19后，通过在u形开口侧的u形环锥台流动通道20，被挤压进入模具7的模具定径带21，通过模具定径带21挤压出u形材8；b、u形材8经过在线展平装置10在线展平形成板、带、排、母线及其坯料，产品经过卷曲装置形成成卷的板带11；c、将成卷的板带进行处理后形成成品板带产品。

本发明金属板带坯料的连续挤压生产方法，u形材16由一段圆弧14和与圆弧相切的直线15构成，采用圆弧14和与其相切的直线15构成u形断面16，主要是易于加工，对于铜合金等变形抗力较高的材料，考虑u形材易于展平，一般采用向外张口的u形，即θ角小于180°，对于变形抗力很低的铝合金或者镁合金，向内缩口形的u形也会被采用，即θ角大于180°，直线长度l一般小于圆弧半径r的2倍，即l<2r，为了有利于成型和保证产品金相组织均匀一致，一般u形材断面16的悬臂长度b与开口尺寸h之比值小于1.8，即(b/h)<1.8，u形材的两个端部采用圆弧形，可以有效减少产品轧制裂边；u形环锥台流动通道20，在与腔体进料口中心线相垂直的平面所切出u形环锥台流动通道的断面呈现与模具定径带轮廓相类似的“u”形，但厚度不同；u形环锥台流动通道20，由腔体9、流道通道外表面22和流动通道内表面23形成空型腔，腔体型腔母线18一般采用一段或者多段直线及圆弧构成，模具型腔母线17一般由一段或者多段直线及圆弧构成，腔体9内腔下面一般有一个台阶止口，用于模具安装定位；模具7可以有整体模具拆分为成型模具和分流模两部分构成，当把模具拆分为成型模具和分流模两部分时，u形环锥台流动通道20的内侧由分流模的外锥面构成；腔体9和模具7，腔体9带有一个进料口19，腔体9内安装有模具7，与腔体进料口19相衔接的u形环锥台流动通道20，其几何形状为的u形环锥台流动通道20与模具定径带21相衔接，u形环锥台流动通道20，将坯料自腔体进料口19均匀分流到模具定径带21，保证模具定径带21挤压出来的各点速度基本一致，有利于保证产品的尺寸和几何形状稳定，沿着u形环锥台流动通道腔体型腔母线18，从腔体进料口中心点到定径带各点的距离尽量相等；模具7与腔体9，在u形材的开口侧，完全贴合，形成u形环锥台流动通道20的开口侧，模具7与腔体9，在u形材的开口侧，完全贴合，不但提高了模具的强度，还减少了坯料与腔体的接触面积，减少坯料散热；成卷的杆料1由上引连铸方法或者连铸连轧方法生产，校直装置2由位置交错的一组或者两组五个可以旋转的轮子构成；对于杆料表面不是完全洁净的杆料1，在校直装置2后面，可以增加一个清洗或者清理装置，去除杆料表面的杂质或者氧化皮，一般采用旋转钢丝轮刷去除氧化皮，也可以采用超声波清洗或者高压涡流清洗设备利用流体清洗剂去除杆料表面的油污、污染物及表面氧化层；对于室温塑形很差的材料，在杆料校直后可以通过感应加热来提高杆料1温度，进而提高材料的塑形和降低材料的屈服强度，以实现低塑形、高强度材料的挤压生产；对于镁合金，可以对挤压出来的u形材8进行喷水冷却，以控制u形材8产品的温度，保证产品不燃烧、不过热还具有一定的温度，以保持材料具有一定的塑形，以便将u形材8展开，同时还可以对模具进行冷却，以控制u形材8的挤压温度，对于铜及铜合金，挤压出来的产品u形材8需要进行防氧化保护，产品可以在密闭条件下出模具口后直接浸入水中进行冷却，水中可以添加适量抗氧化剂；挤压出来的u形材8的开口应朝向地面，否则冷却水倒灌进入模具7，模具7强度较差，另一方面，开口朝下，有利于u形材8冷却后内孔吹干表面的残留水分；对于壁厚较后的u形材8进行展开时，由于展平装置10的摩擦驱动力不足，可以在展平装置10后面增加一个独立的牵引装置，此牵引装置一般选用履带牵引机，以保证u形材8能顺利通过展平装置10，该履带牵引机还用于通过牵引绳及卡具牵引挤压出来的u形材8的头部顺利通过冷却展平装置10等设备，便于生产操作；对于后续需要进行轧制或者拉拔的产品，展平装置10对u形材8展开后，不一定需要保证将u形材8展开至完全平整，展开后产品带有一定的波浪会在后续的轧制或者拉拔过程中，自然修正平整；对于一些在空气中容易氧化的金属材料，为了防止金属高温氧化对材料性能的影响，可以对连续挤压机挤压轮5、挤压轮沟槽4等部分进行惰性气体保护，一般采用氮气或者氮气与氢气混合气体进行保护，在进行惰性气体保护时，连续挤压机需要保护部分，需要有一个防护罩，防止气体消耗量过大；

为了避免挤压轮沟槽4内氧化金属带入产品影响产品质量，可以将刮刀设计为分体刮刀，两个独立的刮刀可分别沿着挤压轮的轴线方向调整，以保证刮刀侧面将轮槽边缘的氧化金属清理干净。