CN102773255A

CN102773255A - 一种镁合金薄板带卷连续异步轧制装置

Info

Publication number: CN102773255A
Application number: CN2012102548280A
Authority: CN
Inventors: 刘华强; 唐荻; 余伟; 蔡庆伍; 米振莉; 胡水平
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明一种镁合金薄板带卷连续异步轧制装置，属于镁合金材料领域。本发明通过开卷装置将镁合金带卷开卷，并通过张力夹送辊进入矫直机进行矫直，矫直后通过张力夹送辊进入带卷预热装置加热到设定温度，通过测厚仪测量来料厚度，进入连续异步轧机进行轧制，轧制后的带卷经张力夹送辊，通过测厚仪测量成品厚度，进入卷取机卷取，建立稳定的轧制张力后，实现整个带卷轧制。本发明装置具有降低轧制压力和轧制转矩，降低能耗，增大道次变形量，提高轧制效率高等特点，有利于对镁合金等较难变形的带卷进行轧制生产。

Description

一种镁合金薄板带卷连续异步轧制装置

技术领域

本发明涉及镁合金材料领域，特别涉及不同幅宽镁合金薄板带卷生产的工艺和装置。

背景技术

轧制镁合金薄板带卷产品属于镁合金深加工行业，是国家支持的新材料产业和鼓励发展项目。高性能轧制镁合金板带是直接制作或经成形加工成具有导电、散热、减震、防噪、节能、轻量化等多种功能的精密结构零件的主要材料，主要用于生产电子信息产品（如计算机、通讯、消费电子产品等）壳体、汽车电子外壳、框架、仪表板，家电以及军工产品等。该材料具有附加值高和绿色环保等优点。

异步轧制与常规轧制的根本区别是：异步轧制时按预定要求使上、下工作辊的表面产生一定的速度差，这样就造成了金属在变形区内流动的特点与常规轧制不同。常规轧制变形区内金属相对轧辊有前滑区和后滑区，摩擦力指向中性点。因此，其上、下接触弧的摩擦力，轧制压力和扭转均是对称的。异步轧制由于上、下辊有速度差，上、下辊的中性点不在同一垂直平面内，慢速辊侧中性点向入口侧移动，快速辊侧中性点向出口侧移动，这样就形成了变形区上、下摩擦力方向相反的区域，如图1中的Ⅱ区所示。

和常规轧制相比，异步轧制时，由于轧辊线速度不等,金属在变形区中与轧辊的相对运动亦不对称,上、下辊的中性点不在同一垂直平面内，慢速辊侧

Figure 2012102548280100002DEST_PATH_IMAGE001

中性点向入口侧移动，快速辊侧中性点向出口侧移动，即两轧辊的中性角不相等，

Figure 2012102548280100002DEST_PATH_IMAGE003

<

(如图1所示)。变形区中除去对称的前滑区Ⅲ区外，在不相等的中性角

和

之间存在一个新区，如图1所示的Ⅱ区。此区中，两轧辊对轧件的摩擦力方向相反，形成一对剪切力，成为促使轧件变形的有利条件。可形像地称此区为搓轧区。在搓轧区中，三向压应力状态不复存在，轧制压力显然会降低，这对冷轧薄板是极为有利的。

由于搓轧区的存在，造成了轧制过程变形特点和金属流动的特殊变化。在搓轧区上、下表面，外摩擦力方向相反，减少了外摩擦所形成的水平压力对变形的阻碍作用，从而显著降低了轧制变形的总压力。又由于方向相反的摩擦力，造成了搓轧区上、下表面金属流动的不同，因而在变形区内引起剪切变形，导致金属表面质量、金相组织、晶***向和力学性能的变化。与常规轧制相比，异步轧制具有显著降低轧制压力与轧制扭矩，降低产品能耗，减少轧制道次，增强轧薄能力，改善产品厚度精度和板形质量，提高轧制效率的优点。特别对于轧制变形抗力高、加工硬化严重的极薄带材，优点更加明显。采用异步连续轧制有利于改善难变形金属塑性、节约能源、提高生产效率、提高尺寸精度、控制产品织构等。

制约变形镁合金应用很重要的原因是：镁合金为密排六方结构，室温下镁合金只有一组基面滑移系，塑性变形能力较差，在加工时常常导致断裂。采用连续异步轧制装备生产镁合金薄板带卷，可使其晶粒得到细化，降低轧制力和轧制扭矩，降低产品能耗，减少轧制道次，提高生产效率，增强轧薄能力，减弱基面织构，改善产品厚度精度和板形质量，提高板材后续加工的成型性能。

工艺流程为：上卷开卷、矫直、预热、轧前测厚、轧制、轧后测厚、卷取。

发明内容

本发明为解决镁合金薄板带卷在轧制时所允许的变形温度区间小，塑性变形能力较差，道次压下量小，不易连续进行热/温轧以及轧制薄带卷的板形、板厚精度不易控制等难点。通过采用本装置，可显著降低镁合金薄板带卷的轧制压力与轧制扭矩，降低产品能耗，减少轧制道次，增强轧薄能力，改善产品厚度精度和板形质量，提高轧制效率等优点。

一种镁合金薄板带卷连续异步轧制装置，包括：开卷机；第一偏转夹送转辊；第一张力夹送辊；矫直机；第二张力夹送辊；在线加热装置；第三张力夹送辊；第一测厚仪；第一导向辊；第一支撑辊；第二导向辊；第一工作辊；第二工作辊；第二导向辊；第三工作辊；第三导向辊；第四工作辊；第四导向辊；第五工作辊；第五导向辊；第二支撑辊；第四张力夹送辊；第二测厚仪；第二偏转夹送转辊；卷取机。

开卷机；第一偏转夹送转辊；第一张力夹送辊；矫直机；第二张力夹送辊；在线加热装置；第三张力夹送辊；第一测厚仪；第一导向辊；第一支撑辊；第二导向辊；第一工作辊；第二工作辊；第二导向辊；第三工作辊；第三导向辊；第四工作辊；第四导向辊；第五工作辊；第五导向辊；第二支撑辊；第四张力夹送辊；第二测厚仪；第二偏转夹送转辊；卷取机；分别沿镁合金带材的穿入方向顺序排列。

本发明通过开卷装置将镁合金带卷开卷，并通过张力夹送辊进入矫直机进行矫直，矫直后通过张力夹送辊进入带卷预热装置加热到设定温度，通过测厚仪测量来料厚度，进入连续异步轧机进行轧制，轧制后的带卷经张力夹送辊，通过测厚仪测量成品厚度，进入卷取机卷取，建立稳定的轧制张力后，实现整个带卷轧制。

本发明装置能够在一台多辊轧机上进行连续多道次轧制，适应性强，调整方便，适合不同宽度的镁合金薄带卷轧制。

本发明装置具有降低轧制压力和轧制转矩，降低能耗，增大道次变形量，提高轧制效率高等特点，有利于对镁合金等较难变形的带卷进行轧制生产。

本发明装置的单机异步连续轧机的刚性大，并在轧辊轴承座间采用液压平衡力***，容易轧制薄规格镁合金带卷，也有利于减少带卷的厚差。

本发明装置的单机异步连续轧机的大部分工作辊左右受力大小相等，互相抵消，因此减少了轧辊因受力产生挠曲对板形带来的影响，有利于减少成品带卷的横向厚差，也又有利于宽薄带卷的生产。

本发明装置的单机异步连续轧机通过工作辊单独传动实现。每个工作辊传动电机带有测速编码器，可以准确测定电机的转速。轧机的异步连轧速度关系满足通过各轧辊出口流量相等原则。异步轧制的辊速可以通过各工作辊直径不同或各工作辊转动的角速度不同来实现，相比只通过改变工作辊直径来改变轧辊速度的异径异速更灵活，适应性更强。

本发明装置的单机异步连续轧机将奇数位工作辊偏向轧机水平方向中心线一侧3～5mm，而偶数位工作辊偏向轧机水平方向中心线另一侧3～5mm。通过将奇数位工作辊稍微偏向一侧，而偶数位工作辊偏稍微向另一侧的特点，使本装置具有轧制精度高，轧制过程工作辊保持稳定的特点。

本发明装置通过合理单独调整各工作辊传动电机的转速来改变整体连轧速度，在开卷机和卷取机的配合下，实现连轧张力控制，确保机组能稳定轧制。

本发明装置通过在线进行轧制前的原料厚度测量和轧制后的成品厚度测量，实现厚度前馈和反馈自动控制，以保证轧制的薄带卷具有很高的厚度精度。

本发明装置的单机异步连续轧机具有较高的辊系横向刚度，支撑辊采用双辊背衬轴承方式，有利于稳定工作辊辊系。在轧制时工作辊之间互为支撑，故轧辊弯曲挠度减小，轧辊横向刚度增大，使轧制带卷具有良好的板形精度。

本发明装置通过在线等温加热和准确的温度闭环控制，保证带材获得均匀稳定的轧制温度，有利于增大道次压下量，并减少带材轧后出现边裂和断带事故的发生。

本发明装置通过在线进行轧制前的原料厚度测量和轧制后的成品厚度测量，实现厚度前馈和反馈自动控制，以保证轧制的薄带卷具有很高的厚度精度。通过在线等温加热和准确的温度闭环控制，保证带材获得均匀稳定的轧制温度，有利于增大道次压下量，并减少带材轧后出现边裂和断带事故的发生。轧机具有先进可靠的润滑和表面吹扫装置，可以大大改善润滑条件，提高轧制速度和带材表面质量。

近年来，随着用户对板带材表面质量、板形等要求越来越高，采用异步连续轧制装置可显著降低轧制力，也可相应减少轧辊的横向弯曲，使有载辊缝更加均匀，减少板凸度，从而降低了板形控制的难度。因此，异步轧制技术可有效地改善板形，使异步轧制工艺的优越性得到最大发挥。同时，采用异步连续轧制装置轧制时，由于其附加剪切变形的存在造成了搓轧区上、下表面金属流动的不同，导致金属表面质量、金相组织、晶***相和力学性能的变化，有利于提高密排六方结构镁合金的成形性能。该装置具有良好的市场应用范围和前景。

附图说明

图1是异步轧制时变形区示意图，

图1中和

分别为上辊和下辊中性角；

和

分别为上辊和下辊的线速度，且

<

；

Figure 2012102548280100002DEST_PATH_IMAGE005

和

分别为上辊和下辊的咬入角；H和h分别为轧件入口厚度和出口厚度；Ⅰ区为上辊的后滑区，Ⅱ和Ⅲ区为其前滑区；Ⅰ和Ⅱ区为下辊的后滑区，Ⅲ区为其前滑区；τ为轧件和轧辊间的摩擦力。

图2是镁合金薄板带卷连续异步轧制装置：

开卷机1；第一偏转夹送转辊2；第一张力夹送辊3；矫直机4；第二张力夹送辊5；在线加热装置6；第三张力夹送辊7；第一测厚仪8；第一导向辊9；第一支撑辊10；第二导向辊11；第一工作辊12；第二工作辊13；第二导向辊14；第三工作辊15；第三导向辊16；第四工作辊17；第四导向辊18；第五工作辊19；第五导向辊20；第二支撑辊21；第四张力夹送辊22；第二测厚仪23；第二偏转夹送转辊24；卷取机25。

具体实施方式

将要进行轧制的镁合金带卷确认后，放置到开卷机1上进行穿带，将带材的捆带打开，并开动开卷机通过第一偏转夹送转辊2和第一张力夹送辊3，将带卷送至矫直机4进行矫直，经第二张力夹送辊5，进入在线加热装置6，加热后的带卷经第三张力夹送辊7，进入第一测厚仪8进行来料厚度测量，带卷经第一导向辊9，经第二导向辊11后，进入第一工作辊12和第二工作辊13进行异步轧制，经第二导向辊14，进入第二工作辊13和第三工作辊15进行异步轧制，经第三导向辊16，进入第三工作辊15和第四工作辊17进行异步轧制，经第四导向辊18，进入第四工作辊17和第五工作辊19进行异步轧制，经第五导向辊20，经第四张力夹送辊22，进入第二测厚仪23进行成品厚度测量，经第二偏转夹送转辊24，进入卷取机25进行卷取，并建立稳定的张力进行轧制。

基于上述表明：该装置具有显著降低轧制力和轧制转矩，降低轧制能耗，提高道次压下量，改善带材表面质量，板厚和板形精度良好，细化晶粒组织等优点，能够实现薄规格不同幅宽镁合金带卷产品的生产，产品质量良好。

Claims

1. 一种镁合金薄板带卷连续异步轧制工艺和装置，其特征包括：开卷机(1)；第一偏转夹送转辊(2)；第一张力夹送辊(3)；矫直机(4)；第二张力夹送辊(5)；在线加热装置(6)；第三张力夹送辊(7)；第一测厚仪(8)；第一导向辊(9)；第一支撑辊(10)；第二导向辊(11)；第一工作辊(12)；第二工作辊(13)；第二导向辊(14)；第三工作辊(15)；第三导向辊(16)；第四工作辊(17)；第四导向辊(18)；第五工作辊(19)；第五导向辊(20)；第二支撑辊(21)；第四张力夹送辊(22)；第二测厚仪(23)；第二偏转夹送转辊(24)；卷取机(25)；

开卷机(1)；第一偏转夹送转辊(2)；第一张力夹送辊(3)；矫直机(4)；第二张力夹送辊(5)；在线加热装置(6)；第三张力夹送辊(7)；第一测厚仪(8)；第一导向辊(9)；第一支撑辊(10)；第二导向辊(11)；第一工作辊(12)；第二工作辊(13)；第二导向辊(14)；第三工作辊(15)；第三导向辊(16)；第四工作辊(17)；第四导向辊(18)；第五工作辊(19)；第五导向辊(20)；第二支撑辊(21)；第四张力夹送辊(22)；第二测厚仪(23)；第二偏转夹送转辊(24)；卷取机(25)分别沿镁合金带材的穿入方向顺序排列。

2.如权利要求1所述的一种镁合金薄板带卷连续异步轧制装置，其特征是每个工作辊传动电机带有测速编码器；轧机的异步连轧速度关系满足通过各轧辊出口流量相等原则；异步轧制的辊速通过各工作辊直径不同或各工作辊转动的角速度不同来实现。

3.如权利要求1所述的一种镁合金薄板带卷连续异步轧制装置，其特征是异步连续轧机通过将奇数位工作辊偏向轧机水平方向中心线一侧3～5mm，而偶数位工作辊偏向轧机水平方向中心线另一侧3～5mm。

4.如权利要求1所述的一种镁合金薄板带卷连续异步轧制装置，其特征是支撑辊采用双辊背衬轴承方式，并在轧辊轴承座间采用液压平衡力***。