專利名稱：一種鎂合金薄板帶卷連續(xù)異步軋制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎂合金材料領(lǐng)域，特別涉及不同幅寬鎂合金薄板帶卷生產(chǎn)的工藝和裝置。
背景技術(shù)：
軋制鎂合金薄板帶卷產(chǎn)品屬于鎂合金深加工行業(yè)，是國家支持的新材料產(chǎn)業(yè)和鼓勵發(fā)展項目。高性能軋制鎂合金板帶是直接制作或經(jīng)成形加工成具有導(dǎo)電、散熱、減震、防噪、節(jié)能、輕量化等多種功能的精密結(jié)構(gòu)零件的主要材料，主要用于生產(chǎn)電子信息產(chǎn)品(如計算機、通訊、消費電子產(chǎn)品等)殼體、汽車電子外殼、框架、儀表板，家電以及軍工產(chǎn)品等。該材料具有附加值高和綠色環(huán)保等優(yōu)點。 異步軋制與常規(guī)軋制的根本區(qū)別是異步軋制時按預(yù)定要求使上、下工作輥的表面產(chǎn)生一定的速度差，這樣就造成了金屬在變形區(qū)內(nèi)流動的特點與常規(guī)軋制不同。常規(guī)軋制變形區(qū)內(nèi)金屬相對軋輥有前滑區(qū)和后滑區(qū)，摩擦力指向中性點。因此，其上、下接觸弧的摩擦力，軋制壓力和扭轉(zhuǎn)均是對稱的。異步軋制由于上、下輥有速度差，上、下輥的中性點不在同一垂直平面內(nèi)，慢速輥側(cè)中性點向入口側(cè)移動，快速輥側(cè)中性點向出口側(cè)移動，這樣就形成了變形區(qū)上、下摩擦力方向相反的區(qū)域，如圖I中的II區(qū)所示。和常規(guī)軋制相比，異步軋制時，由于軋輥線速度不等，金屬在變形區(qū)中與軋輥的相對運動亦不對稱，上、下輥的中性點不在同一垂直平面內(nèi)，慢速輥側(cè)
V1中性點向入口側(cè)移動，快速輥V」側(cè)中性點向出口側(cè)移動，即兩軋輥的中性角不相等,T2 <
T1 (如圖I所示)。變形區(qū)中除去對稱的前滑區(qū)III區(qū)外，在不相等的中性角72和％之間存在一個新區(qū)，如圖I所示的II區(qū)。此區(qū)中，兩軋輥對軋件的摩擦力方向相反，形成一對剪切力，成為促使軋件變形的有利條件?？尚蜗竦胤Q此區(qū)為搓軋區(qū)。在搓軋區(qū)中，三向壓應(yīng)力狀態(tài)不復(fù)存在，軋制壓力顯然會降低，這對冷軋薄板是極為有利的。
由于搓軋區(qū)的存在，造成了軋制過程變形特點和金屬流動的特殊變化。在搓軋區(qū)上、下表面，外摩擦力方向相反，減少了外摩擦所形成的水平壓力對變形的阻礙作用，從而顯著降低了軋制變形的總壓力。又由于方向相反的摩擦力，造成了搓軋區(qū)上、下表面金屬流動的不同，因而在變形區(qū)內(nèi)引起剪切變形，導(dǎo)致金屬表面質(zhì)量、金相組織、晶體位向和力學(xué)性能的變化。與常規(guī)軋制相比，異步軋制具有顯著降低軋制壓力與軋制扭矩，降低產(chǎn)品能耗，減少軋制道次，增強軋薄能力，改善產(chǎn)品厚度精度和板形質(zhì)量，提高軋制效率的優(yōu)點。特別對于軋制變形抗力高、加工硬化嚴(yán)重的極薄帶材，優(yōu)點更加明顯。采用異步連續(xù)軋制有利于改善難變形金屬塑性、節(jié)約能源、提高生產(chǎn)效率、提高尺寸精度、控制產(chǎn)品織構(gòu)等。制約變形鎂合金應(yīng)用很重要的原因是鎂合金為密排六方結(jié)構(gòu)，室溫下鎂合金只有一組基面滑移系，塑性變形能力較差，在加工時常常導(dǎo)致斷裂。采用連續(xù)異步軋制裝備生產(chǎn)鎂合金薄板帶卷，可使其晶粒得到細(xì)化，降低軋制力和軋制扭矩，降低產(chǎn)品能耗，減少軋制道次，提高生產(chǎn)效率，增強軋薄能力，減弱基面織構(gòu)，改善產(chǎn)品厚度精度和板形質(zhì)量，提高板材后續(xù)加工的成型性能。工藝流程為上卷開卷、矯直、預(yù)熱、軋前測厚、軋制、軋后測厚、卷取。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決鎂合金薄板帶卷在軋制時所允許的變形溫度區(qū)間小，塑性變形能力較差，道次壓下量小，不易連續(xù)進行熱/溫軋以及軋制薄帶卷的板形、板厚精度不易控制等難點。通過采用本裝置，可顯著降低鎂合金薄板帶卷的軋制壓力與軋制扭矩，降低產(chǎn)品能耗，減少軋制道次，增強軋薄能力，改善產(chǎn)品厚度精度和板形質(zhì)量，提高軋制效率等優(yōu)點。一種鎂合金薄板帶卷連續(xù)異步軋制裝置，包括開卷機；第一偏轉(zhuǎn)夾送轉(zhuǎn)輥；第一張力夾送輥；矯直機；第二張力夾送輥；在線加熱裝置；第三張力夾送輥；第一測厚儀；第一導(dǎo)向棍；第一支撐棍；第二導(dǎo)向棍；第一工作棍；第二工作棍；第二導(dǎo)向棍；第三工作棍； 第三導(dǎo)向輥；第四工作輥；第四導(dǎo)向輥；第五工作輥；第五導(dǎo)向輥；第二支撐輥；第四張力夾送輥；第二測厚儀；第二偏轉(zhuǎn)夾送轉(zhuǎn)輥；卷取機。
開卷機；第一偏轉(zhuǎn)夾送轉(zhuǎn)輥；第一張力夾送輥；矯直機；第二張力夾送輥；在線加熱裝置；第三張力夾送棍；第一測厚儀；第一導(dǎo)向棍；第一支撐棍；第二導(dǎo)向棍；第一工作棍；第二工作輥；第二導(dǎo)向輥；第三工作輥；第三導(dǎo)向輥；第四工作輥；第四導(dǎo)向輥；第五工作輥；第五導(dǎo)向輥；第二支撐輥；第四張力夾送輥；第二測厚儀；第二偏轉(zhuǎn)夾送轉(zhuǎn)輥；卷取機；分別沿鎂合金帶材的穿入方向順序排列。本發(fā)明通過開卷裝置將鎂合金帶卷開卷，并通過張力夾送輥進入矯直機進行矯直，矯直后通過張力夾送輥進入帶卷預(yù)熱裝置加熱到設(shè)定溫度，通過測厚儀測量來料厚度，進入連續(xù)異步軋機進行軋制，軋制后的帶卷經(jīng)張力夾送輥，通過測厚儀測量成品厚度，進入卷取機卷取，建立穩(wěn)定的軋制張力后，實現(xiàn)整個帶卷軋制。本發(fā)明裝置能夠在一臺多輥軋機上進行連續(xù)多道次軋制，適應(yīng)性強，調(diào)整方便，適合不同寬度的鎂合金薄帶卷軋制。本發(fā)明裝置具有降低軋制壓力和軋制轉(zhuǎn)矩，降低能耗，增大道次變形量，提高軋制效率高等特點，有利于對鎂合金等較難變形的帶卷進行軋制生產(chǎn)。本發(fā)明裝置的單機異步連續(xù)軋機的剛性大，并在軋輥軸承座間采用液壓平衡力系統(tǒng)，容易軋制薄規(guī)格鎂合金帶卷，也有利于減少帶卷的厚差。本發(fā)明裝置的單機異步連續(xù)軋機的大部分工作輥左右受力大小相等，互相抵消，因此減少了軋輥因受力產(chǎn)生撓曲對板形帶來的影響，有利于減少成品帶卷的橫向厚差，也又有利于寬薄帶卷的生產(chǎn)。本發(fā)明裝置的單機異步連續(xù)軋機通過工作輥單獨傳動實現(xiàn)。每個工作輥傳動電機帶有測速編碼器，可以準(zhǔn)確測定電機的轉(zhuǎn)速。軋機的異步連軋速度關(guān)系滿足通過各軋輥出口流量相等原則。異步軋制的輥速可以通過各工作輥直徑不同或各工作輥轉(zhuǎn)動的角速度不同來實現(xiàn)，相比只通過改變工作輥直徑來改變軋輥速度的異徑異速更靈活，適應(yīng)性更強。本發(fā)明裝置的單機異步連續(xù)軋機將奇數(shù)位工作輥偏向軋機水平方向中心線一側(cè)3 5mm,而偶數(shù)位工作棍偏向軋機水平方向中心線另一側(cè)3 5_。通過將奇數(shù)位工作棍稍微偏向一側(cè)，而偶數(shù)位工作輥偏稍微向另一側(cè)的特點，使本裝置具有軋制精度高，軋制過程工作輥保持穩(wěn)定的特點。本發(fā)明裝置通過合理單獨調(diào)整各工作輥傳動電機的轉(zhuǎn)速來改變整體連軋速度，在開卷機和卷取機的配合下，實現(xiàn)連軋張力控制，確保機組能穩(wěn)定軋制。本發(fā)明裝置通過在線進行軋制前的原料厚度測量和軋制后的成品厚度測量，實現(xiàn)厚度前饋和反饋自動控制，以保證軋制的薄帶卷具有很高的厚度精度。本發(fā)明裝置的單機異步連續(xù)軋機具有較高的輥系橫向剛度，支撐輥采用雙輥背襯軸承方式，有利于穩(wěn)定工作輥輥系。在軋制時工作輥之間互為支撐，故軋輥彎曲撓度減小，軋輥橫向剛度增大，使軋制帶卷具有良好的板形精度。本發(fā)明裝置通過在線等溫加熱和準(zhǔn)確的溫度閉環(huán)控制，保證帶材獲得均勻穩(wěn)定的軋制溫度，有利于增大道次壓下量，并減少帶材軋后出現(xiàn)邊裂和斷帶事故的發(fā)生。
本發(fā)明裝置通過在線進行軋制前的原料厚度測量和軋制后的成品厚度測量，實現(xiàn)厚度前饋和反饋自動控制，以保證軋制的薄帶卷具有很高的厚度精度。通過在線等溫加熱和準(zhǔn)確的溫度閉環(huán)控制，保證帶材獲得均勻穩(wěn)定的軋制溫度，有利于增大道次壓下量，并減少帶材軋后出現(xiàn)邊裂和斷帶事故的發(fā)生。軋機具有先進可靠的潤滑和表面吹掃裝置，可以大大改善潤滑條件，提高軋制速度和帶材表面質(zhì)量。近年來，隨著用戶對板帶材表面質(zhì)量、板形等要求越來越高，采用異步連續(xù)軋制裝置可顯著降低軋制力，也可相應(yīng)減少軋輥的橫向彎曲，使有載輥縫更加均勻，減少板凸度，從而降低了板形控制的難度。因此，異步軋制技術(shù)可有效地改善板形，使異步軋制工藝的優(yōu)越性得到最大發(fā)揮。同時，采用異步連續(xù)軋制裝置軋制時，由于其附加剪切變形的存在造成了搓軋區(qū)上、下表面金屬流動的不同，導(dǎo)致金屬表面質(zhì)量、金相組織、晶體位相和力學(xué)性能的變化，有利于提高密排六方結(jié)構(gòu)鎂合金的成形性能。該裝置具有良好的市場應(yīng)用范圍和前景。


圖I是異步軋制時變形區(qū)示意圖，
圖I中T2和1分別為上輥和下輥中性角、和n分別為上輥和下輥的線速度，且V2
< V1 !、和0!分別為上輥和下輥的咬入角炎和A分別為軋件入口厚度和出口厚度；I區(qū)為上輥的后滑區(qū)，II和III區(qū)為其前滑區(qū)；I和II區(qū)為下輥的后滑區(qū)，III區(qū)為其前滑區(qū)；T為軋件和軋輥間的摩擦力。圖2是鎂合金薄板帶卷連續(xù)異步軋制裝置
開卷機I ;第一偏轉(zhuǎn)夾送轉(zhuǎn)輥2 ;第一張力夾送輥3 ;矯直機4 ;第二張力夾送輥5 ;在線加熱裝置6 ;第三張力夾送棍7 ;第一測厚儀8 ;第一導(dǎo)向棍9 ;第一支撐棍10 ;第二導(dǎo)向棍
11;第一工作輥12 ;第二工作輥13 ;第二導(dǎo)向輥14 ;第三工作輥15 ;第三導(dǎo)向輥16 ;第四工作輥17 ；第四導(dǎo)向輥18 ;第五工作輥19 ;第五導(dǎo)向輥20 ;第二支撐輥21 ;第四張力夾送輥22 ;第二測厚儀23 ;第二偏轉(zhuǎn)夾送轉(zhuǎn)輥24 ;卷取機25。
具體實施例方式
將要進行軋制的鎂合金帶卷確認(rèn)后，放置到開卷機I上進行穿帶，將帶材的捆帶打開，并開動開卷機通過第一偏轉(zhuǎn)夾送轉(zhuǎn)輥2和第一張力夾送輥3，將帶卷送至矯直機4進行矯直，經(jīng)第二張力夾送輥5，進入在線加熱裝置6，加熱后的帶卷經(jīng)第三張力夾送輥7，進入第一測厚儀8進行來料厚度測量，帶卷經(jīng)第一導(dǎo)向輥9，經(jīng)第二導(dǎo)向輥11后，進入第一工作輥
12和第二工作輥13進行異步軋制，經(jīng)第二導(dǎo)向輥14，進入第二工作輥13和第三工作輥15進行異步軋制，經(jīng)第三導(dǎo)向輥16，進入第三工作輥15和第四工作輥17進行異步軋制，經(jīng)第四導(dǎo)向輥18，進入第四工作輥17和第五工作輥19進行異步軋制，經(jīng)第五導(dǎo)向輥20，經(jīng)第四張力夾送輥22，進入第二測厚儀23進行成品厚度測量，經(jīng)第二偏轉(zhuǎn)夾送轉(zhuǎn)輥24，進入卷取機25進行卷取，并建立穩(wěn)定的張力進行軋制?；谏鲜霰砻髟撗b置具有顯著降低軋制力和軋制轉(zhuǎn)矩，降低軋制能耗，提高道次 壓下量，改善帶材表面質(zhì)量，板厚和板形精度良好，細(xì)化晶粒組織等優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)薄規(guī)格不同幅寬鎂合金帶卷產(chǎn)品的生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量良好。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金薄板帶卷連續(xù)異步軋制工藝和裝置，其特征包括開卷機(I);第一偏轉(zhuǎn)夾送轉(zhuǎn)輥(2);第一張力夾送輥(3);矯直機(4);第二張力夾送輥(5);在線加熱裝置(6);第三張力夾送棍(7);第一測厚儀⑶；第一導(dǎo)向棍(9);第一支撐棍(10);第二導(dǎo)向棍(11);第一工作輥(12);第二工作輥(13);第二導(dǎo)向輥(14);第三工作輥(15);第三導(dǎo)向輥(16);第四工作輥(17)；第四導(dǎo)向輥(18);第五工作輥(19);第五導(dǎo)向輥(20);第二支撐輥(21);第四張力夾送輥(22);第二測厚儀(23);第二偏轉(zhuǎn)夾送轉(zhuǎn)輥(24);卷取機(25)； 開卷機(I);第一偏轉(zhuǎn)夾送轉(zhuǎn)輥(2);第一張力夾送輥(3);矯直機(4);第二張力夾送輥(5);在線加熱裝置(6);第三張力夾送輥(7);第一測厚儀⑶；第一導(dǎo)向輥(9);第一支撐輥(10);第二導(dǎo)向輥(11);第一工作輥(12);第二工作輥(13);第二導(dǎo)向輥(14);第三工作輥(15);第三導(dǎo)向輥(16);第四工作輥(17)；第四導(dǎo)向輥(18);第五工作輥(19);第五導(dǎo)向輥(20);第二支撐輥(21);第四張力夾送輥(22);第二測厚儀(23);第二偏轉(zhuǎn)夾送轉(zhuǎn)輥(24);卷取機(25)分別沿鎂合金帶材的穿入方向順序排列。
2.如權(quán)利要求I所述的一種鎂合金薄板帶卷連續(xù)異步軋制裝置，其特征是每個工作輥傳動電機帶有測速編碼器；軋機的異步連軋速度關(guān)系滿足通過各軋輥出口流量相等原則；異步軋制的輥速通過各工作輥直徑不同或各工作輥轉(zhuǎn)動的角速度不同來實現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求I所述的一種鎂合金薄板帶卷連續(xù)異步軋制裝置，其特征是異步連續(xù)軋機通過將奇數(shù)位工作輥偏向軋機水平方向中心線一側(cè)3 5_，而偶數(shù)位工作輥偏向軋機水平方向中心線另一側(cè)3 5mm。
4.如權(quán)利要求I所述的一種鎂合金薄板帶卷連續(xù)異步軋制裝置，其特征是支撐輥采用雙輥背襯軸承方式，并在軋輥軸承座間采用液壓平衡力系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明一種鎂合金薄板帶卷連續(xù)異步軋制裝置，屬于鎂合金材料領(lǐng)域。本發(fā)明通過開卷裝置將鎂合金帶卷開卷，并通過張力夾送輥進入矯直機進行矯直，矯直后通過張力夾送輥進入帶卷預(yù)熱裝置加熱到設(shè)定溫度，通過測厚儀測量來料厚度，進入連續(xù)異步軋機進行軋制，軋制后的帶卷經(jīng)張力夾送輥，通過測厚儀測量成品厚度，進入卷取機卷取，建立穩(wěn)定的軋制張力后，實現(xiàn)整個帶卷軋制。本發(fā)明裝置具有降低軋制壓力和軋制轉(zhuǎn)矩，降低能耗，增大道次變形量，提高軋制效率高等特點，有利于對鎂合金等較難變形的帶卷進行軋制生產(chǎn)。
文檔編號B21B15/00GK102773255SQ201210254828
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者余偉, 劉華強, 唐荻, 米振莉, 胡水平, 蔡慶伍 申請人:北京科技大學(xué)