專利名稱：由熱軋棒材制造帶材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過使棒材依次穿過一系列軋機而將熱軋棒材制成長方形帶材的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及這樣一種方法，其在相鄰的軋機之間采用中間冷卻并控制帶材張力，以制得寬度厚度比超過目前已獲得的最大寬厚比的帶材。
翼形管作為可以使不同溫度的介質(zhì)之間發(fā)生熱交換而不需要將介質(zhì)混合的一種裝置，有著廣泛的商業(yè)應(yīng)用。翼形管通常是采用由金屬片材的連續(xù)帶材構(gòu)成的散熱片制成的。從橫截面上看，帶材是長方形的，其寬度超過其厚度。為了制造翼形管，帶材圍著空心管的外表面繞成螺旋狀并且固定在其上面以便橫截面為長方形的帶材較短邊固定在管的外表面，而帶材的寬度方向垂直管的外表面向外延伸。
為了生產(chǎn)最好的翼形管，要求使用的帶材的寬厚比(寬度除以厚度)近似17∶1。例如，一種普通帶材的尺寸為其寬度為0.8英寸，其厚度為0.047英寸，那么它的寬厚比則近似為17.2∶1。
目前生產(chǎn)所需尺寸的帶材的方法是從已有所需厚度的連續(xù)冷軋金屬薄板開始，該金屬板通常是碳鋼板。然后，將該板切割成所需寬度的帶材。在冷軋板材的生產(chǎn)過程中，板材要按緊公差均勻地軋制。板材的價格反映著按緊公差軋制板材所需的時間和精力。當(dāng)把板材的切割費用加入到板材成本中時，按目前方法生產(chǎn)帶材的成本是非常高的。
如果能用較廉價的熱軋棒材代替冷軋板制造出帶材，那么生產(chǎn)帶材的成本就能大大地降低。目前把熱軋棒材變成帶材的方法通常是讓棒材依次穿過一系列的軋機。每個軋機都是把棒材更進一步的軋平并壓寬直到獲得所需要的帶材尺寸。但是，采用現(xiàn)有方法把棒材變成帶材，會遇到一定的尺寸限制。
具體地說，目前把棒材變成帶材的方法的局限性在于，它生產(chǎn)出的帶材寬厚比小于12∶1。當(dāng)用現(xiàn)有方法生產(chǎn)寬厚比超過12∶1的帶材時，如寬厚比為15∶1或17∶1，在軋制過程中，金屬帶材會出現(xiàn)嚴重的邊緣裂痕。這些裂痕引起帶材斷裂。出現(xiàn)裂痕的原因有兩個方面一是當(dāng)金屬棒材通過各個連續(xù)的軋機時，金屬受熱直到它的溫度最終達到斷裂溫度，引起金屬出現(xiàn)裂痕或斷裂。二是除了作用在金屬上的熱應(yīng)力外，在下一個軋機把棒材向它拉時，金屬還要承受拉力作用在棒材上引起的機械應(yīng)力。該機械應(yīng)力似乎易于引起可觀察到的金屬失效。無論斷裂的原因是什么，直到現(xiàn)在由棒材軋制成的帶材的寬厚比的實際上限一直是12∶1。由于制造翼形管用的帶材的寬厚比必須大于12∶1，因此用熱軋棒材制造為此用途的帶材直到現(xiàn)在還沒有一個可行的方案。
本發(fā)明通過提供一種用棒材制造帶材的方法來解決受限定的寬厚比問題，該方法在相鄰的軋機之間采用冷卻和反饋張力控制制造出寬厚比接近17∶1的帶材。
本發(fā)明是一種用熱軋金屬棒材制造帶材的方法，制得的帶材的寬厚比近似17∶1。本方法包含在棒材穿過每個連續(xù)軋機后冷卻棒材，以減小棒材上的熱應(yīng)力以及在各個連續(xù)軋機之后采用一反饋張力控制器以便控制其上流的一個軋機，從而減小棒材上的機械應(yīng)力。冷卻最好通過把棒材浸在液體冷卻池中和/或直接在棒材上噴灑冷卻液來完成。
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明優(yōu)選實施例，附圖中

圖1圖示了本發(fā)明的方法，在左邊是以熱軋棒材卷為開始，在右邊是以重新卷成卷準備使用或準備進一步加工的帶材為結(jié)束；圖2是沿圖1的2-2線的棒材橫截面圖；圖3是沿圖1的3-3線的部分被軋平的棒材橫截面圖；圖4是沿圖1的4-4線的被更進一步軋平的棒材橫截面圖；圖5是沿圖1的5-5線的又被進一步軋平的棒材橫截面圖；圖6是沿圖1的6-6線的由軋平棒材而制得的帶材的橫截面圖；以及圖7是在圖1中所示的液體冷卻池和與反饋張力控制器的放大圖。
開始參看附圖，圖1示意地表示了依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例把棒材10，例如熱軋?zhí)间摪舨淖兂蛇m合用于制造翼形管(未顯示)的散熱片或其它商業(yè)應(yīng)用的帶材的方法。從圖1的左邊開始，并向右邊移動，表示由棒材10卷成的鋼卷14穿過孔16被展開?？?6的目的是防止棒材10由鋼卷14展開時弄亂或扭結(jié)。接著，棒材10進入氧化皮清除機18，該清除機用來除去棒材10表面上的銹斑和氧化物。在除去銹皮后，棒材10進入矯直機20，該矯直機把棒材10矯直以準備進入該方法中的軋機組22。軋機組22由依次排列的一組軋機24、26、28和30等組成，各個軋機24、26、28或30的后面都分別接著各自的液體冷卻池34、36、38或40。圖1充分顯示了這種布置，第一軋機24后面緊隨著是第一液體冷卻池34，第二軋機26后面緊隨著是第二液體冷卻池36，第三軋機28后面緊隨著是第三液體冷卻池38，等等，直到軋機組22以最后軋機30后緊隨著液體冷卻池40結(jié)束為止。
如從圖2至圖6所示，隨著棒材10穿過軋機組22向右推進，它被逐漸地軋平和壓寬，結(jié)果在棒材離開軋機組22時，棒材10變成了帶材12。帶材12有一寬度42和垂直于寬度42測得的厚度44。參看圖7，其顯示了第一液體冷卻池優(yōu)選結(jié)構(gòu)的詳細放大圖。盡管只有第一個液體冷卻池34被圖示和描述，但其余的液體冷卻池36、38、40等的結(jié)構(gòu)與其相似。第一液體冷卻池34裝有冷卻液46，例如水，該冷卻液通過入口48進入第一液體冷卻池，并通過出口50排出第一液體冷卻池，后面還要對第一液體冷卻池進行詳細地解釋。
如圖7所示，棒材10離開位于第一液體冷卻池34的上游的第一軋機24。然后，棒材10進入第一液體冷卻池34中，在其中通過與冷卻液體46直接接觸，棒材10被冷卻。當(dāng)棒材10通過安裝在反饋張力控制器54上的軋輥52的下面時，棒材10一直浸在冷卻液體內(nèi)，之后棒材從第一液體冷卻池34出來，以便穿過第二軋機26。
盡管對在每個相鄰的軋機24、26、28和30之間冷卻棒材10的方法進行了描述，但應(yīng)該認識到，棒材10的充分冷卻可通過幾個液體冷卻池34、36、38和40、幾個冷卻噴管58或幾個其它可選擇的冷卻裝置(未顯示)來實現(xiàn)。
在棒材10穿過第一液體冷卻池34時，軋輥52與通過軋輥52下面的棒材10滾動接觸。軋輥52通過向上運動對應(yīng)地增加棒材10上的張力，通過向下運動對應(yīng)地降低棒材10上的張力。這種向上和向下運動用圖7所示的箭頭來圖示。這種向上和向下運動被轉(zhuǎn)換成以電子信號控制上述的第一軋機24的驅(qū)動速度，并如圖7中虛線56所示，該虛線把反饋張力控制器54和第一軋機24連結(jié)起來。通過控制上述的第一軋機24的速度，當(dāng)棒材24離開第一軋機24時，棒材10上的機械應(yīng)力減小。
為了把第一液體冷卻池中的冷卻液46保持在一個可接受的溫度，亦即低于冷卻液沸點的溫度，熱的冷卻液不斷地通過出口50排出，并通過一個普通的熱交換過程57來冷卻，然后再循環(huán)的涼冷卻液46c通過入口48又回到第一液體冷卻池34中。
如圖1和圖7所示，冷卻噴嘴58選擇性地安裝在每個軋機24、26、28和30上方。這些冷卻噴嘴58的目的是提供由冷卻液源60供應(yīng)冷卻液46的另外一種冷卻方式。冷卻液46從冷卻液源60進入冷卻噴嘴58，然后從冷卻噴嘴58上噴出，在棒材10通過每個軋機24、26、28和30時，直接噴到熱的棒材10上。
另外，冷卻噴嘴58可以單獨地用來為棒材10提供必要的冷卻，因此可以不需要冷卻池34-40。盡管已經(jīng)描述了采用冷卻液46的冷卻噴嘴58和冷卻池34-40，未顯示的其它冷卻劑，如液體或氣體也可以用來代替該冷卻液，以及未顯示的其它冷卻裝置也可用來代替冷卻噴嘴58或冷卻池34-40。
一旦帶材12生產(chǎn)出來，如圖1所示，帶材12就被卷成鋼卷62。帶材12的鋼卷62可備用或準備進行下一步的加工。
獲得的結(jié)果的實例下面的參數(shù)顯示了采用這種方法已經(jīng)成功地獲得的結(jié)果。
例1棒材直徑7/16″軋機的數(shù)量和大小4 10″軋輥直徑帶材寬度0.80″帶材厚度0.048″寬厚比 17∶1例2棒材直徑1/2″軋機數(shù)量5 6 1/2″軋輥直徑帶材寬度0.80″帶材厚度0.048″
寬厚比17∶1盡管以用來生產(chǎn)翼形管的碳鋼帶材為例描述了本方法，但本方法不應(yīng)受到如此限制，它可以用來生產(chǎn)不同金屬組成的帶材或不同功能用途的帶材。
盡管對本發(fā)明作了一定程度的詳細描述，很明顯，在不脫離本發(fā)明的宗旨和范圍的情況下，可以對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細節(jié)和部件安裝作些改變。應(yīng)該認識到，本發(fā)明不應(yīng)僅僅局限于為了舉例目的而提出的上述優(yōu)選實施例，它僅受附后的權(quán)利要求范圍的限制，還包括各要素等同物范圍。
權(quán)利要求
1.一種用棒材制造帶材的方法，它包括使棒材穿過一組軋機，以及在棒材穿過兩個相鄰的軋機之間時冷卻棒材。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述帶材的冷卻是通過把棒材浸沒在冷卻液中來實現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，采用的冷卻液是水。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述帶材的冷卻是通過向棒材噴射冷卻液來進一步實現(xiàn)的。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，采用的冷卻液是水。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述帶材的冷卻是通過向棒材上噴射冷卻液來實現(xiàn)的。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，采用的冷卻液是水。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它還包含用一反饋張力控制器迅速監(jiān)測每個軋機下流的棒材的張力，以便控制相鄰的上流的軋機的速度。
9.一種用棒材制造帶材的方法，它包括下列步驟1)清洗和矯直棒材；2)棒材穿過一個軋機；3)冷卻棒材；4)重復(fù)步驟2和3，直到制造出所需尺寸的帶材。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，步驟3的冷卻是通過將棒材浸沒在裝有冷卻液的冷卻池中來實現(xiàn)的。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，冷卻池中裝有水。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，每個軋機的速度由一個反饋張力控制器控制，該控制器可以連續(xù)地監(jiān)測棒材的張力。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，步驟3的冷卻是通過從位于每個軋機上的噴嘴向棒材噴射冷卻液來進一步實現(xiàn)的。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述冷卻液是水。
全文摘要
本發(fā)明是一種把熱軋金屬的棒材變成寬厚比高達17∶1的帶材的方法。在將棒材軋成帶材的過程中,本方法冷卻穿過相鄰軋機之間的棒材并采用反饋張力控制來調(diào)節(jié)每個上流的軋機的速度以便減小棒材承受的熱應(yīng)力和機械應(yīng)力。
文檔編號B21B45/02GK1176610SQ95197719
公開日1998年3月18日 申請日期1995年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月31日
發(fā)明者杰里·E·瑞安, 詹姆斯·C·麥克雷諾茲, 托馬斯·J·布查考 申請人:芬圖貝有限合伙組織