1.一种异质金属层状复合板带高速连铸连轧设备,其特征在于,其包括开卷单元、熔炼浇注单元、连续铸造单元、连续铸轧单元、导向剪切单元和卷取单元,开卷单元设于连续铸轧单元上,且开卷单元包括开卷机机架、开卷机和仿形压辊模块,开卷机机架设于连续铸轧单元中的连续铸轧单元机架上,且开卷机对称设于开卷机机架的第一端和第二端,仿形压辊模块设于开卷机机架上且位于两端开卷机的中间位置,熔炼浇注单元设于开卷单元上,且熔炼浇注单元包括熔炼浇注单元机架、熔炼炉、前箱和布流器,熔炼炉和前箱均设于熔炼浇注单元机架上,熔炼炉设于前箱上,且熔炼炉底部和前箱之间通过熔管连接,布流器内部为空腔结构,且布流器的上端通过熔管与前箱的底部连接,布流器下端的浇嘴置于连续铸造单元中的结晶器上;
连续铸造单元设于连续铸轧单元上,且连续铸造单元包括结晶器、结晶器振动装置、承重平台和振动平台,结晶器下方的第一端和第二端均设有承重平台,且承重平台支撑于连续铸轧单元机架上,结晶器上端的两侧对称设有振动平台,且振动平台与承重平台之间均设有用于使结晶器产生振动的结晶器振动装置;
连续铸轧单元设于地面上,且连续铸轧单元包括连续铸轧单元机架、铸轧辊、压下装置和主传动装置,连续铸轧单元机架的第一端和第二端均设有铸轧辊,且连续铸轧单元机架第一端的铸轧辊的一侧设有压下装置,铸轧辊包括辊芯和辊套,铸轧辊内部设有冷却水流通通道,铸轧辊通过万向轴与主传动装置连接,导向剪切单元设于连续铸轧单元的一侧,卷取单元设于导向剪切单元的一侧;
开卷机机架的第一端的开卷机上设有第一侧固态基体板带,开卷机机架的第二端的开卷机上设有第二侧固态基体板带,第一侧固态基体板带经过仿形压辊模块中的第一压辊组进入连续铸轧单元,第二侧固态基体板带经过仿形压辊模块中的第二压辊组进入连续铸轧单元,熔炼浇注单元通过熔炼炉、前箱以及布流器持续向连续铸造单元中的结晶器内浇注液态覆层金属,液态覆层金属进入结晶器中并经过结晶器振动装置的冷却作用后进入连续铸轧单元,与第一侧固态基体板带以及第二侧固态基体板带经过连续铸轧单元内的铸轧辊的连续异温铸轧复合后形成异质金属层状复合板带;
仿形压辊模块包括压辊支架、第一压辊组和第二压辊组,第一压辊组设于压辊支架内部的第一端,第二压辊组设于压辊支架内部的第二端,第一压辊组包括M1个压辊,第二压辊组包括M2个压辊,M1和M2均为正整数,且M1个压辊和M2个压辊从外向内沿铸轧辊的外侧弧面依次布置,与铸轧辊形成包络角度,每个压辊内部均为空腔结构,每个压辊的两端分别设有用于在压辊内部流通冷却水的压辊进水口和压辊出水口,且每个压辊内部流通冷却水的开闭状态能够独立控制。
2.根据权利要求1所述的异质金属层状复合板带高速连铸连轧设备,其特征在于,压辊包括多个不同直径的压辊,且多个不同直径压辊的辊径沿铸轧辊的圆周方向由远离铸轧区至靠近铸轧区依次减小。
3.根据权利要求1所述的异质金属层状复合板带高速连铸连轧设备,其特征在于,结晶器振动装置包括上平台、振动电机、主动轮、凸轮轴、从动轮、皮带、导向柱、弹簧以及滑轮,振动平台与上平台连接,振动电机设于承重平台上,且振动电机的输出轴与主动轮连接,凸轮轴支撑于承重平台上,且凸轮轴的第一端与从动轮连接,主动轮与从动轮之间通过皮带传动连接,滑轮设于上平台底部,且滑轮与凸轮轴滚动接触,导向柱均布设于承重平台的边角处,且导向柱的第一端与承重平台固定连接,导向柱的第二端与上平台滑动连接,弹簧设于承重平台与上平台之间,且弹簧的第一端与承重平台连接,弹簧的第二端与上平台连接。
4.根据权利要求3所述的异质金属层状复合板带高速连铸连轧设备,其特征在于,结晶器振动装置的振动规律采用矩形速度振动规律、梯形速度振动规律、正弦速度振动规律或非正弦速度振动规律。
5.根据权利要求1所述的异质金属层状复合板带高速连铸连轧设备,其特征在于,结晶器包括两个单侧结晶器,两个单侧结晶器对称组合形成铸造通道;单侧结晶器包括结晶器外壁和结晶器内壁,结晶器内壁设有锥度,且锥度范围为0.1%/m 10%/m,且结晶器外壁扣合~于结晶器内壁上形成内部环形水道,两个单侧结晶器的两端均设有结晶器出水口和结晶器进水口,冷却水从结晶器进水口进入两个单侧结晶器的内部环形水道,且通过结晶器出水口流出。
6.一种基于权利要求1 5之一所述的异质金属层状复合板带高速连铸连轧设备的异质~
金属层状复合板带成形方法,其特征在于,其包括以下步骤:
S1、覆层熔炼保温:覆层金属原料在熔炼浇注单元的熔炼炉内进行加热,使覆层金属原料达到液态,精炼后调配合金成分配比,并在覆层浇注温度TCast进行保温;
S2、基体牵引穿带:开卷机机架第一端的开卷机对第一侧固态基体板带进行开卷,开卷机机架第二端的开卷机对第二侧固态基体板带进行开卷,且仿形压辊模块中的第一压辊组具有M1个冷却水开闭状态独立调控的压辊,仿形压辊模块中的第二压辊组具有M2个冷却水开闭状态独立调控的压辊,两侧固态基体板带的一端分别在两组压辊组的作用下与连续铸轧单元中的两端铸轧辊紧密贴合送进,形成第一包络角度α1和第二包络角度α2,铸轧辊、固态基体板带和仿形压辊模块进行接触换热后,第一侧固态基体板带和第二侧固态基体板带温度分别达到第一基体轧前温度TS1‑In和第二基体轧前温度TS2‑In,连续稳定进入连续铸轧单元;
S3、稳定开浇立板:向连续铸造单元中的结晶器中通入冷却水,将引锭盘放置于结晶器底部,液态覆层金属经过熔炼浇注单元的熔炼保温后进入连续铸造单元,经过布流器下端的浇嘴以覆层浇注温度TCast进入结晶器中的铸造通道内;
S4、连续振动铸造:开启结晶器振动装置,液态覆层金属在结晶器内凝固形成目标厚度的坯壳后,通过引锭盘开始牵引覆层金属坯,并以覆层轧前温度TC‑In进入连续铸轧单元;
S5、原位铸轧复合:向铸轧辊中通入冷却水,第一侧固态基体板带以及第二侧固态基体板带在两侧开卷机的作用下连续不断的分别以第一基体轧前温度TS1‑In以及第二基体轧前温度TS2‑In进入连续铸轧单元,覆层金属坯在熔炼浇注单元以及结晶器的冷却作用下连续不断的以覆层轧前温度TC‑In进入连续铸轧单元,第一侧固态基体板带以及第二侧固态基体板带分别与覆层金属坯之间具有第一原位温度梯度ΔT1以及第二原位温度梯度ΔT2,其中ΔT1=TC‑In‑TS1‑In,ΔT2=TC‑In‑TS2‑In,覆层金属坯和第一侧固态基体板带以及第二侧固态基体板带在铸轧辊之间进行原位异温铸轧复合,实现两侧固态基体板带和覆层金属坯之间的高强冶金结合;
S6、连续稳定成形:两侧固态基体板带与覆层金属坯经过连铸连轧成形后获得异质金属层状复合板坯,在导向剪切单元中的导向辊的作用下改变运动方向,并在卷取单元的作用下卷曲成卷,在金属卷达到目标半径后,通过导向剪切单元中的剪切机剪切分离,得到界面洁净的异质金属层状复合板卷。
7.根据权利要求6所述的异质金属层状复合板带成形方法,其特征在于,步骤S2中,通过调整第一压辊组和第二压辊组中压辊的冷却水开闭状态以及压辊组在铸轧辊上的包络范围,能够调整对固态基体板带的冷却能力,改变第一基体轧前温度TS1‑In以及第二基体轧前温度TS2‑In,进而能对步骤S5中第一侧固态基体板带以及第二侧固态基体板带分别与覆层金属坯之间第一原位温度梯度ΔT1以及第二原位温度梯度ΔT2进行调整,实现原位异温铸轧复合过程的复合界面温度梯度调控。
8.根据权利要求6所述的异质金属层状复合板带成形方法,其特征在于,步骤S4中,通过调整结晶器的结构参数、液态覆层金属的浇注温度、连续铸造速度以及连续铸造厚度,能实现对覆层金属坯进入连续铸轧单元时的覆层轧前温度TC‑In的调整,进而能对步骤S5中第一侧固态基体板带以及第二侧固态基体板带分别与覆层金属坯之间第一原位温度梯度ΔT1以及第二原位温度梯度ΔT2进行调整,实现原位异温铸轧复合过程的复合界面温度梯度调控。
9.根据权利要求8所述的异质金属层状复合板带成形方法,其特征在于,通过调整送入第一侧固态基体板带、第二侧固态基体板带以及进入连续铸轧单元中覆层金属坯的厚度,能实现异质金属层状复合板卷的组元金属层厚比例控制,异质金属层状复合板卷中各组元金属层厚度占比及厚度表达式为:;
;
式中,εC为异质金属层状复合板卷中覆层金属坯的厚度占比;H0‑C为异质金属层状复合板卷中覆层金属坯的厚度;Hs1‑In为第一侧固态基体板带的厚度;Hs2‑In为第二侧固态基体板带的厚度;HC‑In为覆层金属坯的厚度;H0为异质金属层状复合板卷的厚度,与连续铸轧单元出口处异质金属层状复合板坯的厚度相同;
;
;
式中,εs1为异质金属层状复合板卷中第一侧固态基体板带的厚度占比;H0‑s1为异质金属层状复合板卷中第一侧固态基体板带的厚度;
;
;
式中,εs2为异质金属层状复合板卷中第二侧固态基体板带的厚度占比;H0‑s2为异质金属层状复合板卷中第二侧固态基体板带的厚度。