CN106345812B - 一种具有侧压力的镁合金板材轧制方法及其使用的装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有侧压力的镁合金板材轧制方法和使用的装置：给轧辊和侧压板加热。镁合金轧制板坯加热并保温。等温轧制变形。侧边修整。轧制装置包括两轧辊。下轧辊两端分别固定左、右侧压板固定板。左侧压板固定板有多个第一弹性件固定螺杆，第一弹性件固定螺杆上均套设有第一弹性件。第一弹性件两端分别与左侧压板固定板和左侧压板压缩。下轧辊的两端还分别有左、右侧压板，可以在下轧辊上轴向移动，第一弹性件固定螺杆穿过左侧压板固定板孔，左侧压板外侧为第一圆柱形，右侧结构相同。两个圆柱面与上轧辊面接触。两圆柱的圆环端面和轧辊工作部分间为变形型腔。提高镁合金材料塑性，降低侧边裂纹缺陷，提高质量和利用率。

Description

一种具有侧压力的镁合金板材轧制方法及其使用的装置
技术领域:
本发明专利涉及一种具有侧压力的镁合金板材轧制方法及其使用的装置，属于镁合金板材生产领域，适用于高精度镁合金板材生产。
背景技术:
镁合金材料的塑性差，在大尺寸镁合金板材（宽度1米以上的）轧制生产时，板材侧边出现严重的裂纹缺陷，在后续的轧制生产工序前，必须进行侧边修理，即切掉有裂纹的部分，这样材料利用率很低，如果每个道次的切边废料占10%（宽度方向），这样多道次轧制后的材料利用率就更低，因此提高镁合金轧制板材的质量，以提高材料利用率是目前亟待解决的技术问题。
发明内容:
本发明的一个目的就是公开了一种具有侧压力的镁合金板材轧制方法，本发明的另一个目的是公开了本方法使用的轧制装置，可以提高镁合金材料塑性，降低镁合金板材轧制过程中的侧边裂纹缺陷，提高镁合金轧制板材的质量，提高材料利用率。
采用的技术方案:
一种具有侧压力的镁合金板材轧制方法：其特征在于包括以下步骤：
1)把上轧辊、下轧辊、左侧压板和右侧压板加热到300—350℃。
将镁合金轧制板坯在加热炉加热到300℃—350℃，并保温足够时间以保证镁合金轧制板坯加热彻底。
取出镁合金轧制板坯进行等温轧制变形。
对轧制变形后的镁合金板材进行侧边修整。
得到厚度变薄，宽度不变的镁合金板材。
准备后续的变形工序。所述的等温轧制变形为同步轧制或异步轧制。上轧辊工作部分与下轧辊工作部分直径相同。
一种具有侧压力的镁合金板材轧制装置，包括上轧辊和下轧辊。
下轧辊的两端分别设有左侧压板和右侧压板。
下轧辊的两端还分别固定有左侧压板固定板和右侧压板固定板。
左侧压板固定板和右侧压板固定板均位于外侧。
左侧压板的外侧为第一圆柱面，右侧压板的外侧为第二圆柱面。
第一圆柱面和第二圆柱面均与上轧辊辊面相接触，并且在相互转动中始终保持配合。
左侧压板上固定有多个第一弹性件固定螺杆，每个第一弹性件固定螺杆上均套设有第一弹性件，第一弹性件两端分别与左侧压板固定板和左侧压板接触，并处于压缩状态，以产生侧压力。
第一弹性件固定螺杆穿过左侧压板固定板孔，第一弹性件固定螺杆的螺帽位于外侧。
左侧压板的凹槽和下轧辊的左台肩配合限位。
右侧压板上固定有多个第二弹性件固定螺杆，每个第二弹性件固定螺杆上均套设有第二弹性件，第二弹性件两端分别与右侧压板固定板和右侧压板接触，并处于压缩状态，以产生侧压力。
第二弹性件固定螺杆穿过右侧压板固定板孔，第二弹性件固定螺杆的螺帽位于外侧。
右侧压板的凹槽和下轧辊的右台肩配合限位。
第一弹性件和第二弹性件可均为弹簧。
上轧辊位于第一圆柱的圆环端面和第二圆柱的圆环端面之间的部分为上轧辊工作部分。
下轧辊位于第一圆柱的圆环端面和第二圆柱的圆环端面之间的部分为下轧辊工作部分。
第一圆柱的圆环端面、第二圆柱的圆环端面、上轧辊工作部分和下轧辊工作部分之间形成变形型腔。
左侧压板固定板包括左上侧压板固定板和左下侧压板固定板，通过螺栓将左上侧压板固定板和左下侧压板固定板相对扣设固定在下轧辊的左端。
右侧压板固定板包括右上侧压板固定板和右下侧压板固定板，通过螺栓将右上侧压板固定板和右下侧压板固定板相对扣设固定在下轧辊的右端。
左侧压板包括左上侧压板和左下侧压板，通过螺栓将左上侧压板和左下侧压板相对扣设在下轧辊上，左上侧压板和左下侧压板相对扣设后在外侧形成第一圆柱面，在端面形成第一圆柱的圆环端面和左侧压板的凹槽。
右侧压板包括右上侧压板和右下侧压板，通过螺栓将右上侧压板和右下侧压板相对扣设在下轧辊上，右上侧压板和右下侧压板相对扣设后在外侧形成第二圆柱面，在端面形成第二圆柱的圆环端面和右侧压板的凹槽。
第一弹性件和第二弹性件产生的侧压强均为10—20MPa。
其基本原理：镁合金轧制板坯在轧制变形过程中，镁合金轧制板坯在厚度方向上受到轧辊施加的压力使板材产生变形，在厚度方向上产生压缩变形，在轧制方向上产生拉伸变形。在宽展方向上因为受到左、右侧压板施加的侧向压力，在轧制变形过程中，镁合金轧制板坯在变形型腔中进行变形，左、右侧压板分别受到一个侧压力，作用在镁合金轧制板坯的侧边，有效控制了镁合金板材轧制变形过程中的宽展方向的金属流动，这样保证塑性变形区处于三向压应力状态，同时侧压板也减缓了板坯温度的降低，提高了材料塑性，控制了宽展，有效降低了镁合金板材侧边裂纹缺陷，显著提高了镁合金板材质量，提高了材料利用率。
通过更换不同规格的侧压板固定板和侧压板，即可改变轧制板材的厚度和宽度。改变弹性件的尺寸和个数，可以改变侧压力大小。
本发明的一些注意点在于：
1. 确定轧制工艺参数：根据产品规格，确定相关工艺参数，包括镁合金轧制板坯厚度、宽度，轧制后板材厚度、宽度，轧制变形温度、两个轧辊和两个侧压板的预热温度。
材料制备：根据确定的镁合金轧制板坯尺寸，制备镁合金轧制板坯。
预热：采用外加热方法对两个轧辊和两个侧压板进行预热到指定温度。
将镁合金轧制板坯放置加热炉中加热，并保温一定时间。
取出加热后的镁合金轧制板坯进行轧制变形。
修整轧制板材的侧边，准备后续的变形工序。
装置维护：板材轧制生产完成后，对装置进行清理。
更换侧压板的规格，即可改变产品规格。
在普通轧制轧辊结构的基础上，对下轧辊结构进行改造，每侧的侧压板固定板的上下两个分体部分通过螺栓固定在一起，侧压力由弹簧（或弹性元件）产生，并通过左、右侧压板来施加到轧制板坯的侧面，每侧的侧压板的上下两个分体部分通过螺栓固定在一起，在轧制过程中，两个侧压板固定板、两个弹性件和两个侧压板与下轧辊一起旋转，实现了具有侧压力的镁合金板材轧制工艺，使变形区处于三向压应力状态。其中两个侧压板可以沿轧辊轴线方向移动，以自动调整侧压力大小。两个侧压板固定板、弹性件与两个侧压板通过连接各自对应的螺栓连接在一起。
其优点在于：
有效限制了镁合金轧制板材在宽展方向的金属流动，实现了变形区三向压应力状态，同时侧压板也减缓了镁合金轧制板坯温度的降低，可以提高镁合金材料塑性，降低镁合金板材轧制过程中的侧边裂纹缺陷，提高镁合金轧制板材的质量，提高材料利用率。适用于高精度镁合金板材生产。
附图说明:
图1为本方法使用的轧制装置的主视剖视图。
图2为图1的侧视剖视图。
图3为图1中A部的局部放大图。
图4为左上侧压板固定板的主视图。
图5为左上侧压板固定板的俯视图。
图6为左上侧压板的主视图。
图7为左上侧压板的侧视图。
图8为图6中的B-B剖视图。
图9为下轧辊的的主视剖视图。
图10为图9的侧视图。
图11为实施例中本发明和普通轧制的数据对比图。
具体实施方式：
实施例1：
上轧辊1，左侧压板固定板2，第一弹性件3，左侧压板4，下轧辊5，左上侧压板固定板6，第一弹性件固定螺杆7，变形型腔8，左下侧压板固定板9，左上侧压板10，左下侧压板11，右侧压板12。
一种具有侧压力的镁合金板材轧制方法，包括以下步骤：
1) 准备镁合金轧制板坯，AZ31镁合金轧制板坯厚度5mm，宽度1000mm。
采用外部加热方法（火焰加热）把上轧辊1、下轧辊5、左侧压板4和右侧压板12加热到300℃。
将镁合金轧制板坯在加热炉中加热到300℃，并保温10min。
取出镁合金轧制板坯进行等温轧制变形。轧制时上轧辊1的转速为30r/min,下轧辊5的转速为30r/min，为同步轧制。上轧辊1工作部分的直径Φ500mm，下轧辊5工作部分的直径Φ500mm。第一弹性件3和第二弹性件产生的侧压强均为10MPa。
对轧制变形后的镁合金板材进行侧边修整，
6) 得到厚度为3mm，宽度方向为1000mm的镁合金板材。
一种具有侧压力的镁合金板材轧制装置，包括上轧辊1和下轧辊5。
下轧辊5的两端分别设有左侧压板4和右侧压板12。
下轧辊5的两端还分别固定有左侧压板固定板2和右侧压板固定板。
左侧压板固定板2和右侧压板固定板均位于外侧。
左侧压板4的外侧为第一圆柱面，右侧压板的外侧为第二圆柱面。
第一圆柱面和第二圆柱面均与上轧辊1辊面相接触，并且在相互转动中始终保持配合。
左侧压板4上固定有多个第一弹性件固定螺杆7，每个第一弹性件固定螺杆7上均套设有第一弹性件3，第一弹性件3两端分别与左侧压板固定板2和左侧压板4接触，并处于压缩状态，以产生侧压力。
第一弹性件固定螺杆7穿过左侧压板固定板孔，第一弹性件固定螺杆7的螺帽位于外侧。
左侧压板4的凹槽和下轧辊5的左台肩配合限位。
右侧压板12上固定有多个第二弹性件固定螺杆，每个第二弹性件固定螺杆上均套设有第二弹性件，第二弹性件两端分别与右侧压板固定板和右侧压板接触，并处于压缩状态，以产生侧压力。
第二弹性件固定螺杆穿过右侧压板固定板孔，第二弹性件固定螺杆的螺帽位于外侧。
右侧压板12的凹槽和下轧辊5的右台肩配合限位。
第一弹性件3和第二弹性件可均为弹簧。
上轧辊1位于第一圆柱的圆环端面和第二圆柱的圆环端面之间的部分为上轧辊工作部分。
下轧辊5位于第一圆柱的圆环端面和第二圆柱的圆环端面之间的部分为下轧辊工作部分。
第一圆柱的圆环端面、第二圆柱的圆环端面、上轧辊工作部分和下轧辊工作部分之间形成变形型腔8。
左侧压板固定板包括左上侧压板固定板6和左下侧压板固定板9，通过螺栓将左上侧压板固定板6和左下侧压板固定板9相对扣设固定在下轧辊5的左端。
右侧压板固定板包括右上侧压板固定板和右下侧压板固定板，通过螺栓将右上侧压板固定板和右下侧压板固定板相对扣设固定在下轧辊5的右端。
左侧压板包括左上侧压板10和左下侧压板11，通过螺栓将左上侧压板10和左下侧压板11相对扣设在下轧辊5上，左上侧压板10和左下侧压板11相对扣设后在外侧形成第一圆柱面，在端面形成第一圆柱的圆环端面和左侧压板4的凹槽。
右侧压板包括右上侧压板和右下侧压板，通过螺栓将右上侧压板和右下侧压板相对扣设在下轧辊5上，右上侧压板和右下侧压板相对扣设后在外侧形成第二圆柱面，在端面形成第二圆柱的圆环端面和右侧压板12的凹槽。
左侧压板4和右侧压板12可以在下轧辊5上滑动。第一弹性件固定螺杆7和第二弹性件固定螺杆可以在对应的侧压板固定板孔内滑动。
左侧压板固定板2和右侧压板固定板扣设在下轧辊5上时候，可以设置多个轴肩和台阶相对固定。
上轧辊工作部分与下轧辊工作部分直径相同。
上轧辊1与下轧辊5的转速可以相同（同步轧制）。
上轧辊1与下轧辊5的转速可以不相同（异步轧制）。
左上侧压板10、左下侧压板11、右上侧压板、右下侧压板、左上侧压板固定板2、左下侧压板固定板9、右上侧压板固定板和右下侧压板固定板均为分体的半圆形。
在轧制过程中，左、右侧压板固定板，左、右侧压板、多个第一弹性件3、多个第二弹性件和下轧辊5一起旋转。
本实施例中的技术方案应用于AZ31镁合金板材轧制生产中获得了很好的效果。
实施例2：
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于镁合金轧制板坯厚度7mm，宽度为1000mm，轧制变形后板材厚度4mm，宽度为1000mm。具体参数见图11，表1。第一弹性件3和第二弹性件产生的侧压力均为15MPa。
实施例3：
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于镁合金板坯厚度9mm，宽度为1000mm，轧制变形后板材厚度6mm，宽度为1000mm。第一弹性件3和第二弹性件产生的侧压力均为20MPa。
实施例4：
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：轧制时上轧辊1的转速为30r/min, 下轧辊5的转速为45r/min，上轧辊1工作部分和下轧辊5工作部分直径均为Φ500mm,为异步轧制。
镁合金轧制板坯厚度5mm，宽度1000mm，修整侧边以后得到轧制变形后板材厚度3mm，宽度1000mm。第一弹性件3和第二弹性件产生的侧压力均为10MPa。
实施例5：
本实施例与实施例4基本相同，其不同之处在于：
镁合金轧制板坯厚度7mm，宽度1000mm，修整侧边以后得到轧制变形后板材厚度4mm，宽度1000mm。第一弹性件3和第二弹性件产生的侧压力均为15MPa。
实施例6
本实施例与实施例4基本相同，其不同之处在于：第一弹性件3和第二弹性件产生的侧压力均为20MPa。
镁合金轧制板坯厚度9mm，宽度1000mm，修整侧边以后得到轧制变形后板材厚度6mm，宽度1000mm。

Claims (3)

1.一种具有侧压力的镁合金板材轧制装置，包括上轧辊（1）和下轧辊（5）；其特征在于：
下轧辊（5）的两端分别设有左侧压板4）和右侧压板（12）；
下轧辊（5）的两端还分别固定有左侧压板固定板（2）和右侧压板固定板；左侧压板固定板（2）和右侧压板固定板均位于外侧；
左侧压板（4）的外侧为第一圆柱面，右侧压板的外侧为第二圆柱面；
第一圆柱面和第二圆柱面均与上轧辊（1）辊面相接触，并且在相互转动中始终保持配合；
左侧压板（4）上固定有多个第一弹性件固定螺杆（7），每个第一弹性件固定螺杆（7）上均套设有第一弹性件（3），第一弹性件（3）两端分别与左侧压板固定板（2）和左侧压板（4）接触，并处于压缩状态；
第一弹性件固定螺杆（7）穿过左侧压板固定板孔，第一弹性件固定螺杆（7）的螺帽位于外侧；
左侧压板（4）的凹槽和下轧辊（5）的左台肩配合限位；
右侧压板（12）上固定有多个第二弹性件固定螺杆，每个第二弹性件固定螺杆上均套设有第二弹性件，第二弹性件两端分别与右侧压板固定板和右侧压板接触，并处于压缩状态；
第二弹性件固定螺杆穿过右侧压板固定板孔，第二弹性件固定螺杆的螺帽位于外侧；右侧压板（12）的凹槽和下轧辊（5）的右台肩配合限位；
上轧辊（1）位于第一圆柱的圆环端面和第二圆柱的圆环端面之间的部分为上轧辊工作部分；
下轧辊（5）位于第一圆柱的圆环端面和第二圆柱的圆环端面之间的部分为下轧辊工作部分；
第一圆柱的圆环端面、第二圆柱的圆环端面、上轧辊工作部分和下轧辊工作部分之间形成变形型腔（8）。
2.根据权利要求1所述的一种具有侧压力的镁合金板材轧制装置，其特征在于：
左侧压板固定板包括左上侧压板固定板（6）和左下侧压板固定板（9），通过螺栓将左上侧压板固定板（6）和左下侧压板固定板（9）相对扣设固定在下轧辊（5）的左端；
右侧压板固定板包括右上侧压板固定板和右下侧压板固定板，通过螺栓将右上侧压板固定板和右下侧压板固定板相对扣设固定在下轧辊（5）的右端；
左侧压板包括左上侧压板（10）和左下侧压板（11），通过螺栓将左上侧压板（10）和左下侧压板（11）相对扣设在下轧辊（5）上，左上侧压板（10）和左下侧压板（11）相对扣设后在外侧形成第一圆柱面，在端面形成第一圆柱的圆环端面和左侧压板（4）的凹槽；
右侧压板包括右上侧压板和右下侧压板，通过螺栓将右上侧压板和右下侧压板相对扣设在下轧辊（5）上，右上侧压板和右下侧压板相对扣设后在外侧形成第二圆柱面，在端面形成第二圆柱的圆环端面和右侧压板（12）的凹槽。
3.采用如权利要求1或2所述的具有侧压力的镁合金板材轧制装置进行镁合金板材轧制方法，包括下述步骤：
1）设备加热和镁合金轧制板坯；
2)取出镁合金轧制板坯进行等温轧制变形；
3）对轧制变形后的镁合金板材进行侧边修整；
4）得到厚 度变薄，宽度不变的镁合金板材；其特征在于：
所述设备加热是把上轧辊（1）、下轧辊（5）、左侧压板（4）和右侧压板（12）加热到300—350℃；
所述镁合金轧制板坯是将镁合金轧制板坯加热到300℃—350℃，并保温足够时间以保证镁合金轧制板坯加热彻底。
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