鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法，根據(jù)鎂合金材料特性、軋制工藝制度、設(shè)備條件，確定滿足界面潤(rùn)滑需要的潤(rùn)滑劑量；還要根據(jù)板材面積、軋制速度、界面溫度，確定潤(rùn)滑劑的燒損量，綜合考慮，“量化”向輥面噴涂潤(rùn)滑劑；另外，還提出潤(rùn)滑劑質(zhì)點(diǎn)要附著于與入口側(cè)軋輥中心水平面呈45°夾角范圍的輥面上；為改善咬入和減少燒損，采用適時(shí)分段的供油方法，即板材頭部咬入后供油，板材尾部進(jìn)入輥縫時(shí)停止供油。按照本發(fā)明提出的量化潤(rùn)滑方法實(shí)施潤(rùn)滑，軋制鎂合金板材，經(jīng)過宏觀觀察，軋后輥面、板面光亮，輥面未發(fā)生黏附現(xiàn)象，滿足潤(rùn)滑需求，經(jīng)測(cè)定，施加潤(rùn)滑劑軋制后，板面粗糙度與輥面接近，板面粗糙度降低。
【專利說明】鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于冶金及材料加工工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及鎂及鎂合金板材軋制過程中接觸表面的潤(rùn)滑方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]軋制是金屬塑性加工的主要方法之一，其中通過軋制方法向市場(chǎng)提供的板材也是金屬材料加工領(lǐng)域的主要產(chǎn)品。作為一種輕金屬結(jié)構(gòu)材料，鎂合金近年來越來越受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注，由于其自身的特性要求，通常在大于225°C至500°C之間進(jìn)行熱軋或溫軋，與其他金屬材料熱軋時(shí)一樣，在軋輥與板材接觸界面之間需要潤(rùn)滑。其目的主要是:降低輥、板接觸界面摩擦系數(shù)，減少能耗和工具磨損；防止接觸界面發(fā)生熱黏著，提高產(chǎn)品表面質(zhì)量，維持生產(chǎn)正常運(yùn)行。潤(rùn)滑有防黏降摩、冷卻降溫的雙重作用，與其它材料不同，鎂合金軋制時(shí)溫度控制十分嚴(yán)格，力求在一定溫度范圍盡快完成。既需要潤(rùn)滑但又不能因潤(rùn)滑而溫降過快(要保證溫度)，潤(rùn)滑劑若施加不均會(huì)導(dǎo)致界面急冷急熱(冷熱不均)，會(huì)影響軋制性能和產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生廢品，故鎂合金軋制時(shí)要注意平衡潤(rùn)滑與保溫這一矛盾。
[0003]軋制時(shí)，實(shí)現(xiàn)有效潤(rùn)滑主要受以下因素影響:1)金屬特性，如材料物理、化學(xué)特性，變形抗力等；2)變形特點(diǎn)，軋制過程幾何參數(shù)、板材表面積(軋制時(shí)金屬因延伸產(chǎn)生新生面，表面積增大);3)軋制過程工藝參數(shù)，各道次變形量、軋制速度、溫度等；4)潤(rùn)滑劑流變性質(zhì)，閃點(diǎn)、粘度等。
[0004]鎂在熱狀態(tài)下易于氧化，且表面氧化膜較疏松，容易脫落。在有些生產(chǎn)線上，軋制鎂板不施加潤(rùn)滑劑，盡管軋制過程也能進(jìn)行，但輥面常黏附一層鎂的氧化膜，軋后板面粗糙，質(zhì)量差。在熱狀態(tài)下，粗糙面難以形成致密保護(hù)膜，引起氧化向金屬內(nèi)部擴(kuò)展。軋制后，為改善表面質(zhì)量，采用機(jī)械打磨產(chǎn)品表面，還要清理輥面。這樣做增加了生產(chǎn)工序、金屬損耗，也對(duì)環(huán)境造成污染。
[0005]目前鎂合金軋制時(shí)，常用的方法是將潤(rùn)滑油以霧狀形式噴涂于輥面潤(rùn)滑，雖然相對(duì)其他金屬減少了潤(rùn)滑劑用量，但是否適量缺少計(jì)算分析。對(duì)于鎂合金而言，潤(rùn)滑劑施加不足，會(huì)引起工具磨損和黏輥，使板面產(chǎn)生缺陷而影響表面質(zhì)量。若潤(rùn)滑劑過多，會(huì)影響咬入，也會(huì)降低軋輥與鎂板接觸界面溫度，當(dāng)輥板界面溫度低于軋制工藝要求的溫度時(shí)，板面會(huì)產(chǎn)生裂紋，影響正常軋制。另外，在熱狀態(tài)潤(rùn)滑時(shí)，潤(rùn)滑劑會(huì)揮發(fā)燒損，既增加了生產(chǎn)成本，產(chǎn)生的油煙還會(huì)污染環(huán)境。
[0006]作為潤(rùn)滑劑的施加方法，通常都是由工作油泵從油箱中汲取潤(rùn)滑油，再經(jīng)過油管從通過安裝在軋輥一側(cè)的噴嘴噴射于輥面上。軋制時(shí)，各道次之間有間歇，特別對(duì)鎂合金板材，開坯及中、精軋，多采用塊式法軋制，其間歇總時(shí)間長(zhǎng)，潤(rùn)滑劑連續(xù)噴射于輥面，必然引起輥面溫降和揮發(fā)。
[0007]如前所述，有些生產(chǎn)線上，軋制鎂板不施加潤(rùn)滑劑。結(jié)果輥面常黏附一層鎂氧化膜，軋后板面粗糙，需要打磨產(chǎn)品表面，還要清理輥面。既增加了生產(chǎn)工序、金屬損耗，又造成環(huán)境污染。無潤(rùn)滑軋制對(duì)于厚板通過打磨尚可改善表面質(zhì)量，但對(duì)于薄板則難以滿足表面質(zhì)量、尺寸精度的要求，而且技術(shù)難度增大，當(dāng)批量生產(chǎn)時(shí)，打磨工作量很大。采用適宜的潤(rùn)滑方法，替代無潤(rùn)滑軋制，是實(shí)現(xiàn)鎂合金高質(zhì)量、高精度、高效率軋制的必然選擇。
[0008]當(dāng)鎂合金潤(rùn)滑軋制時(shí)，既要施加潤(rùn)滑劑降低摩擦、減少工具磨損和預(yù)防輥面黏著，提高質(zhì)量，又不能因施加潤(rùn)滑劑影響咬入，或使溫度下降低于軋制工藝溫度，板面發(fā)生裂紋，產(chǎn)生廢品或使軋制過程不能進(jìn)行。依據(jù)鎂合金工藝特性，(鎂合金)主要采用熱、溫變形，溫度控制十分嚴(yán)格，力求在一定溫度范圍盡快完成加工過程。在自然環(huán)境條件下(變形區(qū))溫降速度很快， 而潤(rùn)滑有防黏降摩、冷卻降溫的雙重作用，因而實(shí)施有效潤(rùn)滑與嚴(yán)格控制溫度就成為鎂合金軋制時(shí)要平衡解決的矛盾，也是一個(gè)重要的技術(shù)問題。
[0009]鎂合金軋制時(shí)施加潤(rùn)滑，對(duì)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定軋制十分重要。而鎂合金目前開坯及中、精車L多采用塊式法軋制，需要頻繁咬入，當(dāng)輥面連續(xù)噴涂潤(rùn)滑油時(shí)，接觸面摩擦系數(shù)降低，軋件在入口處打滑，往往影響咬入，使生產(chǎn)不能正常進(jìn)行。另外，油在輥面受熱必然揮發(fā)，導(dǎo)致環(huán)境污染，還會(huì)增加損耗，提高成本。這就需要針對(duì)不同影響因素的特點(diǎn)，綜合考慮，采用適宜的潤(rùn)滑技巧。
[0010]另外，盡管生產(chǎn)中采用噴霧法向軋輥噴涂潤(rùn)滑劑，但潤(rùn)滑劑質(zhì)點(diǎn)噴涂范圍較大，通常附著于入口側(cè)軋輥中心水平面附近輥面、輥板界面及板面上，噴涂潤(rùn)滑劑量常以經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)，往往使?jié)櫥痪鶆?，界面易發(fā)生急冷急熱，引起質(zhì)量問題以及潤(rùn)滑劑揮發(fā)。若潤(rùn)滑劑在板表面殘留和受熱不均勻易留油斑，成品不易清洗，影響產(chǎn)品表面質(zhì)量。需要實(shí)驗(yàn)考察，合理控制潤(rùn)滑劑質(zhì)點(diǎn)在輥面的附著位置。
[0011]鎂合金板材軋制時(shí)，潤(rùn)滑有防黏降摩、提高表面質(zhì)量的作用，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生冷卻降溫，若潤(rùn)滑劑施加不當(dāng)，不僅影響咬入，因溫降過快還會(huì)使板面產(chǎn)生裂紋，影響正常軋制。為了平衡解決這一矛盾，需要找到一種合理施加潤(rùn)滑劑的方法。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0012]本發(fā)明的目的在于提出一種鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法，根據(jù)鎂合金材料特性、軋制工藝制度、設(shè)備條件，通過控制潤(rùn)滑劑的用量和噴涂位置，以解決上述技術(shù)問題。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0014]鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法，包括以下步驟:
[0015]I)、第N道次軋制前，測(cè)量鎂合金板材軋制時(shí)入口側(cè)板厚H、板寬B、板長(zhǎng)L、入口板速Vo、輥速Vr、出口側(cè)板厚h、軋輥表面粗糙度R1和鎂合金板材表面粗糙度R2 ；N為正整數(shù)；
[0016]2)、開始第N道次軋制時(shí)，調(diào)節(jié)上下兩個(gè)噴嘴分別向上軋輥和下軋輥勻速噴灑潤(rùn)滑油；第N道次對(duì)應(yīng)的軋制時(shí)間t內(nèi)，兩個(gè)噴嘴總的供油量為:
[0017]Q=n2t BVo (10P +QT)(11)
[0018]其中，系數(shù)n=0.8-1.2 ; ^ci為入口油膜厚度；P —潤(rùn)滑油密度，g/cm3 ；qT為潤(rùn)滑油單位時(shí)間單位面積上的燒損量，g/s ? m2 ；t為軋制時(shí)間，t=L/Vo ；
[0019]^ 0=2 A KRa/( A+1)(5)
[0020]其中，入=1/ (I — e )，Ra= (?2+?2)1/2 ； e為加工率；K為潤(rùn)滑系數(shù)。
[0021]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:開坯及粗軋時(shí)，R1為1.6-6.5iim，中精軋時(shí)R1為
0.2-0.8 u mo
[0022]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:開坯與粗軋時(shí)，K < 3 ;中精軋時(shí)，K=0.4-1.0。[0023]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:步驟2)中，在鎂合金板材頭部咬入后上下兩個(gè)噴嘴分別向上軋輥和下軋輥勻速噴灑潤(rùn)滑油，鎂合金板材尾部進(jìn)入輥縫時(shí)停止供油。
[0024]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:上噴嘴噴出的潤(rùn)滑油質(zhì)點(diǎn)附著于與入口側(cè)上軋輥中心水平面呈45°夾角范圍的輥面上，下噴嘴噴出的潤(rùn)滑油質(zhì)點(diǎn)附著于與入口側(cè)下軋輥中心水平面呈45°夾角范圍的輥面上；且潤(rùn)滑油均噴射于對(duì)應(yīng)軋輥中心水平面與軋縫之間的軋輥表面。
[0025]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:開坯與粗軋時(shí)，加工率為10%_20% ;中精軋時(shí)，加工率為 5%-10%。
[0026]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:步驟2)中軋制的溫度為225°C至500°C。
[0027]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:步驟2)中軋制時(shí)軋輥的溫度為200?250°C。
[0028]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:步驟2)中所述潤(rùn)滑油采用10號(hào)機(jī)油。
[0029]鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法，采用權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法，結(jié)合壓下規(guī)程計(jì)算所有軋制道次的潤(rùn)滑油供油量并存入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)在軋制時(shí)控制上油嘴和下油嘴按照所計(jì)算的對(duì)應(yīng)道次的供油量，在板材頭部咬入后開始勻速供油，板材尾部進(jìn)入輥縫時(shí)停止供油，直到完成整個(gè)軋制過程。
[0030]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明根據(jù)鎂合金材料特性、軋制工藝制度、設(shè)備條件，確定滿足界面潤(rùn)滑需要的潤(rùn)滑劑量；還要根據(jù)板材面積、軋制速度、界面溫度，確定潤(rùn)滑劑的燒損量，綜合考慮，“量化”向輥面噴涂潤(rùn)滑劑。另外，還提出潤(rùn)滑劑質(zhì)點(diǎn)要附著于與入口側(cè)軋輥中心水平面呈45°夾角范圍的輥面上；為改善咬入和減少燒損，采用適時(shí)分段的供油方法，即板材頭部咬入后供油，板材尾部進(jìn)入輥縫時(shí)停止供油。按照本發(fā)明提出的量化潤(rùn)滑方法實(shí)施潤(rùn)滑，軋制鎂合金板材，經(jīng)過宏觀觀察，軋后輥面、板面光亮，輥面未發(fā)生黏附現(xiàn)象，滿足潤(rùn)滑需求，經(jīng)測(cè)定，施加潤(rùn)滑劑軋制后，板面粗糙度與輥面接近，板面粗糙度降低。
[0031]鎂合金軋制時(shí)，急冷急熱降低軋制性能，除控制潤(rùn)滑劑噴涂量外，潤(rùn)滑劑質(zhì)點(diǎn)在輥面附著位置、均勻性對(duì)鎂合金板材順利軋制、表面質(zhì)量亦有直接影響?，F(xiàn)行工藝中，潤(rùn)滑劑質(zhì)點(diǎn)通常附著于入口側(cè)軋輥中心水平面附近的輥面上，或者附著于輥板界面及板面上，潤(rùn)滑油噴涂量常以經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)，易引起輥板表面冷卻不均勻及過量燒損，本發(fā)明要求噴出的潤(rùn)滑劑質(zhì)點(diǎn)附著于與入口側(cè)軋輥中心水平面呈45°夾角范圍的輥面上(見圖1)，這樣能減少潤(rùn)滑劑在輥面停留時(shí)間，減少油耗和輥面溫降。另外，比板面溫度低的輥面對(duì)潤(rùn)滑油有預(yù)熱作用，防止板面急冷急熱。
[0032]為了便于咬入和防止無潤(rùn)滑引起金屬黏附輥面，在軋制不銹鋼等材料時(shí)，軋件咬入前開始供油，軋后停止供油(平成6年特許公報(bào)6— 234989)。不銹鋼等金屬軋制時(shí)，氧化膜黏性大，軋件頭部咬入前和尾端未出輥縫必須供油，以防發(fā)生輥面黏附物損傷板面。本發(fā)明根據(jù)鎂板軋制工藝特性，為改善咬入和減少燒損，采用適時(shí)分段的供油方法，即軋件尾端進(jìn)入輥縫時(shí)停止供油，軋輥旋轉(zhuǎn)過程輥面殘留油會(huì)受熱揮發(fā)或燒掉，輥面摩擦系數(shù)增大便于咬入，當(dāng)軋件頭部咬入后立即供油。這與前述平成6年特許公報(bào)6— 234989所述方法有所不同，鎂合金軋件頭部咬入前和尾端進(jìn)入輥縫后可以不供油，因其氧化膜疏松，供油后易脫落，停止供油為改善咬入和減少油耗。【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0033]圖1是軋制過程的示意圖；
[0034]圖2是本發(fā)明流程示意圖；
[0035]圖3是10號(hào)機(jī)油在單位時(shí)間單位面積上不同溫度的燒損量示意圖；[0036]圖4是采用本發(fā)明方法與無潤(rùn)滑狀態(tài)下軋制的對(duì)比圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0037]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0038]請(qǐng)參閱圖1和圖2所示，本發(fā)明鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法，首先要檢測(cè)和了解被軋鎂合金板材物理、化學(xué)特性，軋制過程幾何參數(shù)，軋制過程工藝參數(shù)，潤(rùn)滑劑流變性質(zhì)。了解有關(guān)參數(shù)之間相互關(guān)系及計(jì)算方法。
[0039]接著依據(jù)潤(rùn)滑理論及實(shí)驗(yàn)確定鎂板在軋制時(shí)潤(rùn)滑劑量化的計(jì)算方法，通過計(jì)算確定單位時(shí)間、進(jìn)入輥縫板材面積單純潤(rùn)滑所需的潤(rùn)滑劑供應(yīng)量q。做為求潤(rùn)滑劑供給量的一般式用(I)式表示:
[0040]q=fU、H、h、B、S、V0、Vr、t、T、e、Ra、入)(I)
[0041]式中:H—板材軋制前的厚度(mm) ;h—板材軋制后的厚度(mm) ;B—板材寬度(mm) ；V0一板材入口速度(mm/s) ；Vr一軋棍轉(zhuǎn)速(mm/s) ； I 一油膜厚度Om) ；t一單道次軋制時(shí)間(s) ;S—軋制前板材面積(Him2)T—軋制溫度(V) ;q—潤(rùn)滑油量(單位時(shí)間、單位面積)；X —延伸系數(shù)；e —加工率；Ra—粗糖度(ii m)。
[0042]為了計(jì)算單純潤(rùn)滑所需的潤(rùn)滑劑供應(yīng)量q，首先計(jì)算確定板材表面適宜的潤(rùn)滑油膜厚度I。；由于軋制鋁、銅、鋼等其他材料時(shí)，潤(rùn)滑劑以流體噴射在輥面，除潤(rùn)滑外，需要冷卻控制輥溫。但鎂合金通常在225°C至500°C之間進(jìn)行熱軋或溫軋，變形溫度較低，溫度控制十分嚴(yán)格，力求在一定溫度范圍盡快完成，在自然環(huán)境溫降快，故主要考慮單純潤(rùn)滑所需的潤(rùn)滑劑供應(yīng)量。以往油膜厚度的計(jì)算是根據(jù)潤(rùn)滑劑進(jìn)入變形區(qū)的機(jī)制，在入口側(cè)潤(rùn)滑楔角壓力作用下，以流體進(jìn)入變形區(qū)的油膜厚度來確定計(jì)算公式，對(duì)于鎂合金則不適合。這里引用考慮了延伸系數(shù)的軋制前后油膜厚度關(guān)系式:
[0043]^ = ( A +1) 10/2\(2)
[0044]式中:&丨一變形區(qū)出口油膜厚度；
[0045]I 0變形區(qū)入口油膜厚度；
[0046]入延伸系數(shù)；
[0047]另外，從潤(rùn)滑劑進(jìn)入變形區(qū)的機(jī)制分析，鎂合金以實(shí)現(xiàn)軋制潤(rùn)滑為目的，僅考慮單純潤(rùn)滑需要的油量，除去潤(rùn)滑楔角壓力作用，潤(rùn)滑劑進(jìn)入變形區(qū)主要依賴輥板表面微凸不平體的夾帶作用、潤(rùn)滑劑與接觸界面相互作用生成的吸附膜作用。按照潤(rùn)滑狀態(tài)，開坯與粗軋時(shí)，將出口側(cè)潤(rùn)滑狀態(tài)設(shè)定為混合潤(rùn)滑或薄膜潤(rùn)滑，載荷由運(yùn)動(dòng)副摩擦表面間存在的部分流體動(dòng)壓潤(rùn)滑膜和微凸體直接發(fā)生接觸承受。這時(shí)，錠坯長(zhǎng)度小，咬入頻繁，以減薄為目標(biāo)，壓下量大，延伸大。為改善咬入，增大壓下量，通常道次加工率10%_20%，輥面粗糙度要求較大，可設(shè)開坯與粗軋輥面粗糙度R1為1.6-6.5 u m。
[0048]中精軋時(shí)，將出口側(cè)潤(rùn)滑狀態(tài)設(shè)定為邊界潤(rùn)滑，載荷由微凸體以及潤(rùn)滑劑和表面之間相互作用所生成的邊界潤(rùn)滑膜承受。這一階段，板料在減薄的同時(shí)，要考慮尺寸精度、表面質(zhì)量，加工率較小，通常道次加工率5%-10%，輥面粗糙度要求較小，可設(shè)中精軋輥面粗糙度 R1 為 0.2-0.8 Um0
[0049]軋制時(shí)，構(gòu)成摩擦副的鎂合金板表面粗糙度主要取決于輥面，而且軋制一般采用多道次，開坯之后的各道次輥、板粗糙度可認(rèn)為相同。輥板粗糙度依據(jù)軋制階段對(duì)板面質(zhì)量要求，可以在確定范圍調(diào)節(jié)，一般由大到小選擇。綜合粗糙度計(jì)算式為:
[0050]Ra= (R12+^2)1/2(3)
[0051]式中:&、R2分別為輥、板表面粗糙度值，Ra為綜合粗糙度值。
[0052]按照潤(rùn)滑狀態(tài)確定的潤(rùn)滑油膜厚度I 一般算式為:
[0053]€ =K Ra ( ii m)式中:系數(shù)K為比油膜厚度(4)
[0054](混合潤(rùn)滑系數(shù)K< 3，邊界潤(rùn)滑系數(shù)K=0.4-1.0，一般由大到小選擇)
[0055]在此，設(shè)定開坯、粗軋及中精軋時(shí)變形區(qū)出口油膜厚度1:分別與混合潤(rùn)滑和邊界潤(rùn)滑油膜厚度I對(duì)應(yīng)。即受板材軋制階段、潤(rùn)滑狀態(tài)等因素變化影響，對(duì)應(yīng)的油膜厚度L都會(huì)發(fā)生變化，或者說I i隨軋制條件變化而變化。
[0056]將⑷式中I更換為1:，代入⑵式，整理得: [0057]& 0= & # X / (入 +1) =KRa2 入 / (入 +1)(5)
[0058]通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察軋后輥面狀態(tài)，用體視顯微鏡觀察板面狀態(tài)，確定油膜厚度
I^做為變形區(qū)入口量化潤(rùn)滑油膜厚度計(jì)算值。
[0059]測(cè)量軋制時(shí)入口側(cè)板厚H、板寬B、板長(zhǎng)L、入口板速Vo、輥速Vr、出口側(cè)板厚h ;計(jì)算延伸系數(shù)入，A=H/h0
[0060]首先計(jì)算確定軋制道次單位時(shí)間進(jìn)入輥縫的板料面積，板材軋制前后寬度可以認(rèn)為不變，單位時(shí)間進(jìn)入輥縫板材面積S1如下式:
[0061]S1=BVo(6)
[0062]按照(5)式油膜厚度和(6)式單位時(shí)間進(jìn)入輥縫的板材面積算式，得出單位時(shí)間進(jìn)入輥縫板材面積單純潤(rùn)滑需要的理論計(jì)算油量ql:
[0063]q:= I (,S1 P =BVo I 0P(7)
[0064]P —潤(rùn)滑油密度(g/cm3)
[0065]本發(fā)明鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法，由于是在熱狀態(tài)下潤(rùn)滑，板材溫度一般在250°C° -500°C范圍，潤(rùn)滑油受熱會(huì)燒損。燒損量計(jì)算可將軋制溫度做為變量，設(shè)計(jì)模型，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)模型式經(jīng)過反復(fù)修正，對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析；也可以通過實(shí)驗(yàn)直接獲得描繪溫度與燒損量的關(guān)系曲線，如圖3所示，表示10號(hào)機(jī)油在單位時(shí)間單位面積上不同溫度的燒損量qT，結(jié)合(6)式Sl=BVo,得到不同溫度下、單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入輥縫板材面積燒損的潤(rùn)滑油量q2，用下式(8)表示:
[0066]q2=BVoqT(8)
[0067]確定了向輥面供給單純潤(rùn)滑的油量Q1和受熱燒損的油量q2，就有單位時(shí)間需要向輥面噴涂的潤(rùn)滑油量為:
[0068]q=q!+q2(8)
[0069]另外，一定長(zhǎng)度 L的板材，以入口速度No軋制時(shí)，通過軋機(jī)的時(shí)間等于該道次的供油時(shí)間，時(shí)間t用(9)式表示:
[0070]t=L/Vo(9)[0071]把(5)式至(9)式整理，則有確定道次板材兩表面總供油量Q:
[0072]Q=2qt=2t (q!+q2)(10)
[0073]Q即為確定軋制道次在時(shí)間t內(nèi)向板材兩表面的理論總供油量。通過軋制實(shí)驗(yàn)，觀察板表面宏觀狀態(tài)，對(duì)(10)式乘以系數(shù)n進(jìn)行修正，在實(shí)踐上能滿足潤(rùn)滑要求，實(shí)際供油量Q為:
[0074]Q=n2qt=n2t (q!+q2) =n2t BVo (10P +QT)(11)
[0075]式(11)中n的取值范圍為0.8-1.2 ;
[0076]開坯、粗軋時(shí)，板面粗糙度、壓下量大，n值靠上限選；中精軋時(shí)，板面粗糙度、壓下量小n值靠下限選。
[0077]請(qǐng)參閱圖1及圖2所示，本發(fā)明鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法，包括以下步驟:
[0078]I)測(cè)量鎂合金板材軋制時(shí)入口側(cè)板厚H、板寬B、板長(zhǎng)L、入口板速Vo、輥速Vr^口側(cè)板厚h，軋輥表面粗糙度R1、待軋制鎂合金板材表面粗糙度R2 ；
[0079]2)按(5)式計(jì)算入口油膜厚度I。:
[0080]^ 0=2 A KRa/( A+1)(5)
[0081]式中:取X=I/ (I — e ), Ra= (?2+?2)1/2
[0082]開坯及粗軋R1設(shè)為1.6-6.5um,中精軋R1設(shè)為0.2-0.8um ;多道次軋制時(shí)，開坯后的道次，可以取R1=Ry開坯與粗軋時(shí)，混合潤(rùn)滑系數(shù)K < 3沖精軋時(shí)，邊界潤(rùn)滑系數(shù)K=0.4-1.0。以上參數(shù)由大到小選擇。
[0083]3)按(7)式計(jì)算單位時(shí)間單純潤(rùn)滑的油量；
[0084]單位時(shí)間進(jìn)入輥縫的板材面積S1=BVo
[0085]道次軋制時(shí)間t=L/Vo
[0086]q:= I (,S1 P == ^ 0BVo P(7)
[0087]其中，P —潤(rùn)滑油密度(g/cm3)
[0088]4)用(8)式計(jì)算潤(rùn)滑油燒損量q2:
[0089]q2=BvoqT(8)
[0090]5)用(11)式計(jì)算確定軋制道次在時(shí)間t內(nèi)向板材兩表面的總供油量。
[0091]Q=n2qt=n2t (q!+q2) =n2t BVo (10P +QT)(11)
[0092]由于軋制板材時(shí)，通常都是多道次軋制，為了便于掌握潤(rùn)滑劑的供給量，保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，可在編制工藝流程時(shí)一并列表計(jì)算。前述相關(guān)供油量計(jì)算式可輸入計(jì)算機(jī)，結(jié)合工藝制定，方便使用。
[0093]6)開始軋 制時(shí)，調(diào)節(jié)噴嘴，使噴出的潤(rùn)滑劑質(zhì)點(diǎn)附著于與入口側(cè)軋輥中心水平面呈45°夾角范圍的輥面上(圖1所示)；要適時(shí)分段供油，即板材頭部咬入后供油，板材尾部進(jìn)入輥縫時(shí)停止供油。
[0094]實(shí)施例1
[0095]已知AZ31鎂合金粗軋板坯尺寸為2000X600X10 (mm)，軋制溫度400°C，壓下規(guī)程10-8.0-7.8-6.63-6.0，軋機(jī)輥速Vr=L Om/s,板材入口速度近似以Vo=Vr/入計(jì)算，其余各參數(shù)選擇及計(jì)算參考前述方法；軋制時(shí)軋輥的溫度為200~250°C。潤(rùn)滑油用10號(hào)機(jī)油加添加劑，比重0.9g/ cm 3，系數(shù)n選I，量化供油計(jì)算結(jié)果見表1。[0096]鎂合金粗軋潤(rùn)滑油量化供給規(guī)程表1
【權(quán)利要求】
1.鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法，其特征在于，包括以下步驟: I )、第N道次軋制前，測(cè)量鎂合金板材軋制時(shí)入口側(cè)板厚H、板寬B、板長(zhǎng)L、入口板速Vo、輥速Vr、出口側(cè)板厚h、軋輥表面粗糙度R1和鎂合金板材表面粗糙度R2 ；N為正整數(shù)； 2)、開始第N道次軋制時(shí)，調(diào)節(jié)上下兩個(gè)噴嘴分別向上軋輥和下軋輥勻速噴灑潤(rùn)滑油；第N道次對(duì)應(yīng)的軋制時(shí)間t內(nèi)，兩個(gè)噴嘴總的供油量為: Q=n2t BVo (10 P +qT)(11)
其中，n=0.8-1.2 ； 10為入口油膜厚度；P —潤(rùn)滑油密度，g/cm3 ；qT為潤(rùn)滑油單位時(shí)間單位面積上的燒損量，g/s ? m2 ；t為軋制時(shí)間，t=L/Vo ； 10=2A KRa/(A+1)(5) 其中，A=I/ (1- e )，Ra= (?2+?2)1/2 ； e為加工率；K為潤(rùn)滑系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法，其特征在于，開坯及粗軋時(shí)，R1 為 1.6-6.5um,中精軋時(shí) R1 為 0.2-0.8 y m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法，其特征在于，開坯與粗軋時(shí)，K < 3 ;中精軋時(shí)，K=0.4-1.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法，其特征在于，步驟2)中，在鎂合金板材頭部咬入后，上下兩個(gè)噴嘴分別向上軋輥和下軋輥勻速噴灑潤(rùn)滑油，鎂合金板材尾部進(jìn)入輥縫時(shí)停止供油。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法，其特征在于，上噴嘴噴出的潤(rùn)滑油質(zhì)點(diǎn)附著于與入口側(cè)上軋輥中心水平面呈45°夾角范圍的輥面上，下噴嘴噴出的潤(rùn)滑油質(zhì)點(diǎn)附著于與入口側(cè)下軋輥中心水平面呈45°夾角范圍的輥面上；且潤(rùn)滑油均噴射于對(duì)應(yīng)軋輥中心水平面與軋縫之間的軋輥表面。
6.鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法，結(jié)合壓下規(guī)程計(jì)算所有軋制道次的潤(rùn)滑油供油量并存入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)在軋制時(shí)控制上油嘴和下油嘴按照所計(jì)算的對(duì)應(yīng)道次的供油量，在板材頭部咬入后開始勻速供油，板材尾部進(jìn)入輥縫時(shí)停止供油，直到完成整個(gè)軋制過程。
【文檔編號(hào)】B21B27/10GK103521529SQ201310468045
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】劉長(zhǎng)瑞, 朱曉雅, 杜忠澤, 王快社, 王慶娟, 劉立, 李奕霏 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)