CN108144966A - 一种轧制金属复合板的电磁振动轧辊 - Google Patents

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Abstract

本发明属于双金属复合材料轧制技术领域，具体涉及一种在轧辊本体的芯轴上安装多个电磁振动装置。利用电磁振动产生的振动机械能，使轧辊本体在轧制过程中产生振动，进而击碎双金属材料接触表面的氧化膜，进而使双金属接触表面暴露出更多的新鲜金属，增大结合面积，提高双金属板材结合强度。其中，可以根据板坯结合强度来调节电磁振动的频率，还可以根据板材边裂情况单独调节每个电磁振动器的频率，直到符合要求。其有益效果为：双金属复合材料接触面的氧化膜的破碎程度，增加了新鲜金属的暴露率，提高结合强度，同时抑制边裂现象，从而提高轧制生产效率。

Description

一种轧制金属复合板的电磁振动轧辊
技术领域
本发明属于双金属复合材料轧制技术领域，具体涉及一种轧制金属复合板的电磁振动轧辊。
背景技术
随着现代科学技术的发展，人们对材料的性能不断提出更高要求。在多数情况下，采用单一金属材料很难满足工程结构对其使用性能和成本上的要求。双金属复合板因其具备覆层金属和基层金属的优良特性，被广泛应用于航空航天、机械电力、电子通讯、家居生活等多个方面。
近年来，轧制双金属复合板通常分为冷轧和热轧，冷轧完的双金属复合板强度和硬度明显升高，但塑性和韧性却明显下降，伴随有明显的加工硬化现象，轧制后必须对板材进行退火处理，这样势必会极大的增加能耗，降低生产效率。另外，冷轧过程中较高的轧制力容易导致轧机弹跳和轧辊挠曲变形。热轧存在尺寸较难控制、强度指标低、性能波动范围大、表面质量差，温度过高还会导致晶粒长大等诸多问题。
轧制过程中引入超声振动装置后，超声振动有助于金属板材获得能量，提高板材活性，高频振动能够击碎双金属板材接触表面的氧化膜，暴露出更多的新鲜金属，促进金属内部位错迁移，细化晶粒，提高双金属复合板结合强度。振动装置产生高频振动，金属微粒运动加剧，温度升高，内摩擦减小，将损失掉的振动能量转化为热能，造成介质内部温度升高，有效提高双金属塑性变形能力。同时高频振动在轧制过程中能够降低应力集中，消除表面微裂纹。
发明内容
本发明提供一种在轧辊心轴上安装电磁振动装置轧制双金属复合板的方法。本质上是在轧制过程中提供一种能量，降低应力集中，抑制裂纹萌生，改善板形，细化晶粒，提高金属塑性变形，提高金属复合板的抗拉强度和结合强度。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种轧制金属复合板的电磁振动轧辊，包括带有轴孔的轧辊本体，所述轴孔内穿置有轧辊芯轴，所述轧辊本体的其中一端部安装有滑环部件，所述轧辊芯轴与轴孔之间的空间内沿轴向布置有若干电磁振动器以及与电磁振动器等数量的振动频率检测及控制模块，电磁振动器与振动频率检测及控制模块间隔安装于轧辊芯轴与轴孔之间的空间内，每个电磁振动器端面分别设置有一振动传感器，每个振动传感器分别通过一频率信号线与相应的振动频率检测及控制模块相连，振动频率检测及控制模块将振动传感器采集到的频率信号反馈至计算机并控制所述电磁振动器的振动频率。
作为本发明技术方案的进一步改进，每个电磁振动器由电源独立供电，并独立向振动频率检测及控制模块发送频率信号。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述轧辊芯轴与轴孔的端部均螺纹配合有端部螺钉，轧辊芯轴的两端端部分别穿过端部螺钉中心，端部螺钉外壁与轴孔之间密封配合。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述滑环部件法兰连接于轧辊本体端部。
本发明与传统轧制技术相比，存在以下优势：
1、将电磁振动器安装在带有芯轴的轧辊上，能够减轻轧机重量，节约空间，集中能量，提高效率。
2、本发明可以通过调整电磁振动器的振动频率，或者调整电磁振动器的工作个数来调整轧辊的振动频率，起到抑制边裂及改善宽度方向任意位置处的结合强度。
3、金属板材在电磁振动器辅助轧制的作用下，原子热运动振动增加，有利于软化过程的发展，明显降低残余应力；细化晶粒，提高抗拉强度，并在一定程度上减轻加工硬化现象。由于激振的作用使得板材的轧制力显著降低，延长轧辊寿命。
4、电磁振动器产生的能量转化为作用在金属板材上的机械能，可以破碎两金属接触界面的氧化膜，增大轧制过程中两金属表面的新鲜金属暴露率，提高其结合面积和结合强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的轧辊结构示意图。
图2是本发明实施例的轧辊结构局部剖面图。
图3是本发明电磁振动器的结构示意图。
图4是本发明电磁振动器与心轴键连接的局部剖面图。
图中： 1-端部螺钉，2-轧辊本体，3-电磁振动器，4-轧辊芯轴，5-振动频率检测及控制模块，6-滑环部件，7-振动传感器， 8-频率信号线，9-键。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
下面以轧制Cu/Al双金属复合板为例对本发明的技术方案进行详细的说明。
一种轧制金属复合板的电磁振动轧辊，包括带有轴孔的轧辊本体2，所述轴孔内穿置有轧辊芯轴4，所述轧辊本体2的其中一端部安装有滑环部件6，所述轧辊芯轴4与轴孔之间的空间内沿轴向布置有若干电磁振动器3以及与电磁振动器3等数量的振动频率检测及控制模块5，电磁振动器3与振动频率检测及控制模块5间隔安装于轧辊芯轴4与轴孔之间的空间内，每个电磁振动器3端面分别设置有一振动传感器7，每个振动传感器7分别通过一频率信号线8与相应的振动频率检测及控制模块5相连，振动频率检测及控制模块5将振动传感器7采集到的频率信号反馈至计算机并控制所述电磁振动器3的振动频率。
如图1所示，电磁振动器3在轧辊芯轴4上均布排开。如图4所示，电磁振动器3与轧辊芯轴4以键9连接的形式固定于轧辊芯轴4上，并且电磁振动器3外壁与轧辊本体2的轴孔过盈配合。
优选的，每个电磁振动器3由电源独立供电，并独立向振动频率检测及控制模块5发送频率信号。通过分别设定每个电磁振荡器3的工作频率来调节任意位置处的结合强度及抑制边裂现象。所述电磁振动器3在轧辊本体2中的安装数量和安装位置视轧制速度和轧辊大小，以及双金属复合板宽度而定。
本发明应用于轧制Cu/Al双金属复合板，由于铜材和铝材的变形抗力不同，铜的变形抗力较铝的大，在轧制过程中，铜不易发生变形，这就使得二者很难协同变形，为了提高Cu/Al双金属复合板的结合强度，对其进行电磁振动。
本实施例中，将电磁振动器3安装在轧机的上工作辊位置，安装的电磁振动器3数量为六个，均布排开，如图1所示。本实施例中，六个电磁振动器3均工作。
启动轧辊本体2，轧制速度设为0.05m/s，振动频率大小为15KHz。
接通滑环部件6，所述旋转接头安装在轧辊本体2的端部，用于供电和信号传输。
所述电源通过滑环部件6向所述电磁振动器3供电。所述振动传感器7通过频率信号线8将采集到的振动频率信号发送给所述振动频率检测及控制模块5，在计算机上输出此次轧制的振动频率信号。
通过检测此振动频率下轧制出的Cu/Al复合板的结合强度和边裂情况，来调整轧制下一块Cu/Al板时的电磁振动器工作的个数和位置，以及振动频率。直到轧处板形良好、结合强度高、没有边裂现象的复合板。利用电磁振动产生的振动机械能，使轧辊本体2在轧制过程中产生振动，击碎Cu/Al材料接触表面的氧化膜，进而使Cu/Al接触表面暴露出更多的新鲜金属，增大结合面积，提高双金属板材结合强度。其中，可以根据板坯结合强度来调节电磁振动的频率，还可以根据板材边裂情况单独调节每个电磁振动器的频率，直到符合要求。其有益效果为：双金属复合材料接触面的氧化膜的破碎程度，增加了新鲜金属的暴露率，提高结合强度，同时抑制边裂现象，从而提高轧制生产效率。
具体实施时，所述轧辊芯轴4与轴孔的端部均螺纹配合有端部螺钉1，轧辊芯轴4的两端端部分别穿过端部螺钉1中心，端部螺钉1外壁与轴孔之间密封配合。
进一步的，所述滑环部件6法兰连接于轧辊本体2端部。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种轧制金属复合板的电磁振动轧辊，包括带有轴孔的轧辊本体（2），所述轴孔内穿置有轧辊芯轴（4），其特征在于，所述轧辊本体（2）的其中一端部安装有滑环部件（6），所述轧辊芯轴（4）与轴孔之间的空间内沿轴向布置有若干电磁振动器（3）以及与电磁振动器（3）等数量的振动频率检测及控制模块（5），电磁振动器（3）与振动频率检测及控制模块（5）间隔安装于轧辊芯轴（4）与轴孔之间的空间内，每个电磁振动器（3）端面分别设置有一振动传感器（7），每个振动传感器（7）分别通过一频率信号线（8）与相应的振动频率检测及控制模块（5）相连，振动频率检测及控制模块（5）将振动传感器（7）采集到的频率信号反馈至计算机并控制所述电磁振动器（3）的振动频率。
2.根据权利要求1所述的一种轧制金属复合板的电磁振动轧辊，其特征在于，每个电磁振动器（3）由电源独立供电，并独立向振动频率检测及控制模块（5）发送频率信号。
3.根据权利要求1或2所述的一种轧制金属复合板的电磁振动轧辊，其特征在于，所述轧辊芯轴（4）与轴孔的端部均螺纹配合有端部螺钉（1），轧辊芯轴（4）的两端端部分别穿过端部螺钉（1）中心，端部螺钉（1）外壁与轴孔之间密封配合。
4.根据权利要求3所述的一种轧制金属复合板的电磁振动轧辊，其特征在于，所述滑环部件（6）法兰连接于轧辊本体（2）端部。
5.根据权利要求1所述的一种轧制金属复合板的电磁振动轧辊，其特征在于：所述电磁振动器（3）在轧辊本体（2）中的安装数量和安装位置视轧制速度和轧辊大小，以及双金属复合板宽度而定。
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