鎂材輥軋的制造方法
【專利摘要】一種鎂材熱輥軋機(jī)系統(tǒng)包括：輥軋機(jī)，輥軋機(jī)具有用于軋制鎂質(zhì)片材或板材的至少兩個(gè)工作輥；熱卷取機(jī)，熱卷取機(jī)定位在輥軋機(jī)的任一側(cè)、用于對(duì)鎂質(zhì)片材或板材加熱并使鎂質(zhì)片材或板材維持于所需的溫度；活性熱輥道；輥軋機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，輥軋機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)工作輥、從而對(duì)鎂質(zhì)片材進(jìn)行非對(duì)稱軋制；以及熱卷材加載和開卷站。
【專利說明】鎂材輥軋機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鎂質(zhì)片材，更具體地涉及一種用于通過輥壓來制造鎂質(zhì)片材的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)個(gè)人電子產(chǎn)品、節(jié)油輕質(zhì)車輛、以及其它消費(fèi)產(chǎn)品的需求已經(jīng)驅(qū)使了對(duì)具有較高比強(qiáng)度和比剛度的價(jià)格有競(jìng)爭(zhēng)力的輕質(zhì)材料的需求。近些年來，鎂合金壓模鑄件已經(jīng)成功地用在多種應(yīng)用中，但是使重量進(jìn)一步減小則需要使用鍛造的鎂質(zhì)片材。
[0003]鎂是具有六方密排(HCP)晶體結(jié)構(gòu)的金屬，這種結(jié)構(gòu)在室溫下具有非常有限的塑性。直到最近，鎂質(zhì)片材全部是通過熱軋小型鑄塊來制造的，并且與進(jìn)行重新加熱操作從而將金屬維持在軋制溫度下相關(guān)聯(lián)的費(fèi)用、以及較小的卷材尺寸使得對(duì)于消費(fèi)者應(yīng)用來說最終的片材的價(jià)格貴得令人望而卻步。對(duì)于鎂材和鎂質(zhì)片材合金來說，金屬的HCP晶體結(jié)構(gòu)限制了其在低溫下的變形能力。這需要在線下的烤爐中頻繁地再加熱，從而使溫度維持在250°C與450°C之間。低于該溫度，金屬具有在軋制期間斷裂的傾向。對(duì)烤爐的處理和重新加熱的約束限制了最大板坯尺寸，并且在傳統(tǒng)上使鎂質(zhì)片材的制造實(shí)際上成為了一個(gè)片材接著一個(gè)片材的操作。這是非常費(fèi)力的并且是能源密集型的、低效的生產(chǎn)方法，并且造成鎂質(zhì)片材成本過高。
[0004]雙輥鑄軋的最新進(jìn)展已經(jīng)使得鎂合金能夠直接鑄造成具有4mm到7mm的厚度范圍的卷材材料，然而，僅可獲得被軋制的鎂質(zhì)片材的較小的卷材。傳統(tǒng)的軋制過程僅能夠生產(chǎn)較小的卷材尺寸，這是由于在鑄塊被軋制時(shí)，其變長(zhǎng)且變薄，這增加了表面積，并且因此快速散熱并且變得過冷以致無法繼續(xù)軋制。對(duì)被軋制的板坯的較長(zhǎng)區(qū)段進(jìn)行線下重新加熱是不經(jīng)濟(jì)的。因此需要一種提供工業(yè)軋制過程的鎂材輥軋機(jī)，其不僅將鑄造卷材經(jīng)濟(jì)地減小至消費(fèi)者產(chǎn)品所需要的最終規(guī)格， 而且還具有修改鑄態(tài)鎂材的微結(jié)構(gòu)的能力，從而提高被軋制的片材的可成型性、同時(shí)在軋制后維持需要最少處理的優(yōu)質(zhì)表面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的鎂材輥軋機(jī)提供了一種工業(yè)軋制過程，該種工業(yè)軋制過程不僅將鑄造卷材經(jīng)濟(jì)地減小至消費(fèi)者產(chǎn)品所需要的最終規(guī)格，而且還具有修改鑄態(tài)鎂材的微結(jié)構(gòu)的能力，從而提高被軋制的片材的可成型性、同時(shí)在軋制后維持需要最少處理的優(yōu)質(zhì)表面。雙輥鑄軋?zhí)峁┝艘韵嘛@著優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)極大的卷材-該卷材具有與反向輥軋機(jī)的卷材規(guī)格相同的規(guī)格。
[0006]本發(fā)明的鎂材輥軋機(jī)由以下部分構(gòu)成:反向輥軋機(jī)；與熱輥道以可能的方式結(jié)合的兩個(gè)相反側(cè)的熱卷取機(jī)；材料處理裝備；以及附件。板材或卷材形式的鎂材產(chǎn)品通過輥軋機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直到在不使鎂合金最終產(chǎn)品的構(gòu)型的質(zhì)量劣化的情況下達(dá)到合適的溫度并且獲得合適的最終厚度。
[0007]本發(fā)明的鎂材輥軋機(jī)在片 材已經(jīng)具有了通常介于250°C與350°C之間的提升的溫度之后為鎂質(zhì)片材提供了多道次的軋制。輥軋機(jī)提供中間退火，從而使材料結(jié)構(gòu)重新軟化。輥軋機(jī)具有以非對(duì)稱的工作輥的速度軋制的能力，從而將更多的機(jī)械功和熱量引入至輥咬入件，并因此減小鎂材的HCP晶體結(jié)構(gòu)的基面的紋理結(jié)構(gòu)，從而提高被軋制的帶材的延展性和低溫可成型性。本發(fā)明的輥軋機(jī)具有增加壓制速度以提高總體生產(chǎn)能力的能力，并且具有允許更快的變形速度的能力。輥軋機(jī)具有這樣的工作輥直徑:其平衡了使與受到變形的鎂質(zhì)帶材接觸的長(zhǎng)度最小化的需求，而同時(shí)具有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度和強(qiáng)度，從而抵抗由非對(duì)稱軋制條件所產(chǎn)生的載荷。輥軋機(jī)具有高速液壓間隙修正系統(tǒng)，該高速液壓間隙修正系統(tǒng)能夠在壓力或位置控制下工作，從而精確地控制鎂合金的軋制狀態(tài)下的規(guī)格。輥軋機(jī)提供了每個(gè)道次的更高的還原，從而實(shí)現(xiàn)更好的晶粒細(xì)化并提高被軋制的帶材的總體機(jī)械特性。輥軋機(jī)包括強(qiáng)力致動(dòng)器，從而提供工作輥機(jī)械彎曲以進(jìn)行帶材形狀修正，并且輥軋機(jī)包括卷材至卷材的加工以及板材至板材或板材至卷材的加工。
[0008]本發(fā)明的鎂材輥軋機(jī)配備有受熱的卷取機(jī)，其中受熱的卷取機(jī)具有足夠的加熱能力來將卷材加熱至最佳的軋制溫度并且在軋制道次期間維持該溫度。輥軋機(jī)還包括附加的熱室，該附加的熱室用于將在卷取機(jī)處反向運(yùn)動(dòng)的鎂質(zhì)帶材端部額外地瞬間加熱。輥軋機(jī)還可以包括開卷-回卷機(jī)的結(jié)合，該開卷-回卷機(jī)用于將冷的或預(yù)加熱的卷材初始加載并供給，并且用于將最終產(chǎn)品回卷。輥軋機(jī)可以包括可選的用于加工過的卷材的末端卷材的單機(jī)回卷機(jī)。
[0009]除了操作正常的輥軋機(jī)所需要的傳感器之外，輥軋機(jī)還配備有厚度量表、被軋制的帶材形狀測(cè)量工具以及帶材的溫度監(jiān)測(cè)和控制工具。輥軋機(jī)包括將鎂材拿起并移除的工作輥刷。結(jié)合有潤(rùn)滑劑應(yīng)用系統(tǒng)從而于不在非對(duì)稱模式下軋制時(shí)使用。
[0010]輥軋機(jī)還可以包括用于軋制片材/板材而非卷材的帶材引導(dǎo)和加熱系統(tǒng)。在該操作模式中，帶材引導(dǎo)體用于橋接卷材箱。包括在重繞機(jī)處的的末端卷材前面的帶材冷卻系統(tǒng)，從而防止在慢速地冷卻卷材期間晶粒生長(zhǎng)。輥軋機(jī)包括具有可能的變速器的重型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中可能的變速器用于非對(duì)稱軋制所使用的更高的扭矩。輥軋機(jī)包括受熱的工作輥，從而使在鑄造期間帶材與輥接觸時(shí)帶材溫度的損失最小化。
[0011]用于鑄軋鎂質(zhì)片材的方法包括:將卷材形式的冷的或預(yù)加熱的鎂合金加載至開卷機(jī)上或者加載至雙重功能的開卷/回卷機(jī)上。將卷材的第一圈開卷并朝向輥軋機(jī)供給。通過入口夾送輥和壓平單元夾送帶材首部并使帶材首部變直。之后若必要?jiǎng)t通過入口剪切裝置來調(diào)節(jié)帶材首部。將帶材首部通過熱卷取機(jī)推動(dòng)至輥軋機(jī)咬入件并使帶材首部卷繞至熱卷取機(jī)的相反側(cè)。如果卷材處于軋制溫度，那么輥軋機(jī)用于減小帶材的厚度。如果卷材低于軋制溫度，那么輥軋機(jī)用作夾送輥從而幫助供給帶材。之后可以在兩個(gè)熱卷取機(jī)單元之間將帶材開卷并重卷，直到達(dá)到合適的帶材溫 度和溫度均勻性。一旦帶材處于軋制溫度下，則之后在若干道次中軋制帶材，直到達(dá)到最終的厚度。之后帶材螺接至雙重功能的開卷/重卷機(jī)或螺接至可選的專用重卷機(jī)，在專用重卷機(jī)中帶材被卷繞并作為最終產(chǎn)品而移除至線下。在該過程期間，線由自動(dòng)化系統(tǒng)控制，其中自動(dòng)化系統(tǒng)確定道次的數(shù)量、溫度、還原和所需的最終產(chǎn)品的厚度、速度、輪廓和形狀。在軋制板材的情況下，輥軋機(jī)的入口側(cè)和出口側(cè)的受熱的輥道用于使鎂合金板材往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直到達(dá)到了軋制溫度、直到板材厚度減小至熱卷取機(jī)能夠處理的值。之后入口側(cè)和出口側(cè)的受熱的輥道線下橫向移動(dòng)，并且開始了所述的熱卷取機(jī)之間的往復(fù)軋制?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0012]圖1A是本發(fā)明的鎂材輥軋機(jī)的主視圖；
[0013]圖1B是圖1A的輥軋機(jī)的俯視圖；
[0014]圖2A是本發(fā)明的替代實(shí)施方式的輥軋機(jī)的主視圖；
[0015]圖2B是圖2A的輥軋機(jī)的俯視圖；
[0016]圖3A是本發(fā)明的第二替代實(shí)施方式的鎂材輥軋機(jī)；
[0017]圖3B是圖3A的輥軋機(jī)的俯視圖；
[0018]圖4A是圖1A的輥軋機(jī)的輥軋機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主視細(xì)節(jié)視圖；
[0019]圖4B是圖4A的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的俯視圖；
[0020]圖4C是替代的輥軋機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的俯視圖；以及
[0021]圖5是圖1A的輥軋機(jī)的熱卷取機(jī)的剖面細(xì)節(jié)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]參照?qǐng)D1A和1B，示出了本發(fā)明的示例性的鎂材輥軋機(jī)10。鎂材輥軋機(jī)10是具有獨(dú)立的開卷機(jī)和回卷或重卷機(jī)的板材或卷材輥軋機(jī)。輥軋機(jī)10包括用于接收來自倉(cāng)庫(kù)的溫的或冷的鎂質(zhì)卷材的入口卷材臺(tái)車12，該臺(tái)車將鎂質(zhì)卷材加載至開卷機(jī)14。使用高架起重機(jī)將需要軋制的卷材從倉(cāng)庫(kù)和冷卻區(qū)域加載至卷材存放起重車上。卷材起重車橫跨卷材臺(tái)車的深坑。卷材臺(tái)車12與軋制方向垂直地行進(jìn)，從而從卷材存放起重車處收集卷材。卷材由卷材臺(tái)車取走，并且橫向移動(dòng)至開卷機(jī)14。卷材臺(tái)車通過液壓馬達(dá)而運(yùn)動(dòng)，并且通過液壓缸來提升卷材。激光傳感器用于監(jiān)測(cè)卷材臺(tái)車的提升和橫向位置，從而使卷材操控循環(huán)自動(dòng)化。卷材臺(tái)車在軌道上行駛。
[0023]開卷機(jī)14具有擴(kuò)張心軸16，該擴(kuò)張心軸16用于抓緊和支撐卷材，并且將卷材供給至中央加工裝備，并且對(duì)熱卷取機(jī)處的緊的卷材提供足夠的張力。開卷機(jī)還提供卷材的側(cè)向移動(dòng)，從而在輥軋機(jī)操作期間進(jìn)行帶材的中心控制。開卷機(jī)的擴(kuò)張心軸是具有外置的軸承座的懸臂類型的心軸。心軸是具有楔形擴(kuò)張的四區(qū)段互鎖設(shè)計(jì)。心軸的擴(kuò)張以液壓的形式發(fā)生，從而設(shè)定最終卷材的內(nèi)徑(ID)并抓取引入的卷材的內(nèi)徑(ID)。開卷機(jī)的卷材直徑和寬度測(cè)量系統(tǒng)是基于測(cè)量卷材直徑的激光類型的傳感器，一個(gè)光電管測(cè)量卷材寬度。來自傳感器的信號(hào)用于減緩功能和張力補(bǔ)償功能。開卷機(jī)控制卷材臺(tái)車的橫向移動(dòng)和提升，從而將卷材定心于開卷心軸上。開卷機(jī)包括帶材定心裝置，其中帶材定心裝置具有帶材位置感應(yīng)監(jiān)測(cè)器和信號(hào)處理器，從而在軋制操作期間通過使開卷機(jī)在輥軋機(jī)的中心線的每一側(cè)運(yùn)動(dòng)來控制位置。組合開卷機(jī)還包括卷材剝離器，其中卷材剝離器安裝在齒輪減速器的頂部上，從而避免在移除卷材期間疊縮。剝離器板由鋼制導(dǎo)桿支撐并且是液壓操作的。
[0024]在開卷機(jī)后面，輥軋機(jī)包括卷材準(zhǔn)備單元18。卷材準(zhǔn)備單元由帶材開卷器20、具有導(dǎo)輥24的夾送輥22、以及壓平單元26構(gòu)成。夾送輥22協(xié)助展開的卷材中的第一圈卷材的供給，并且在軋制后保持末端卷材中的最后一圈卷材。夾送輥由安裝在滾柱軸承上的實(shí)心鋼輥構(gòu)成并由交流(AC)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。液壓缸28向著卷材擠壓輥。傾斜并可延伸的供給臺(tái)30定位在開卷機(jī)14與導(dǎo)輥24之間。在帶材通過夾送輥與導(dǎo)輥之間后，帶材穿過由五輥構(gòu)造構(gòu)成的壓平單元26，其中五輥構(gòu)造由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，五輥構(gòu)造中的兩個(gè)頂部輥具有用于獨(dú)立地進(jìn)行輥穿透設(shè)定的電動(dòng)螺旋千斤頂致動(dòng)器。在卷材帶離開壓平單元26時(shí)，作為光學(xué)傳感器32的帶材中心控制裝置定位在卷材準(zhǔn)備單元上。傳感器32是光學(xué)類型的肌電圖儀(EMG)或等同裝置，并具有以下雙重功能:在開卷操作期間進(jìn)行線上帶材定心，并且在重卷操作期間對(duì)卷材進(jìn)行帶材定心或邊緣對(duì)齊。
[0025]如在圖2A和2B中能夠最清晰地看出的，通過光學(xué)傳感器之后的帶材在進(jìn)入引料臺(tái)36和供給夾送輥38之前進(jìn)入帶材剪切裝置34從而調(diào)節(jié)帶材首部。圖1A和IB示出了本文接下來要詳細(xì)描述的定位在帶材剪切機(jī)與夾送輥之間的主動(dòng)式熱輥道。引料臺(tái)和供給夾送輥將卷材供給穿過左側(cè)的熱卷取機(jī)40。夾送輥和供給臺(tái)安裝在框架上，該框架由馬達(dá)、齒條以及小齒輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)穿過從而在必要時(shí)橫越左側(cè)的熱卷取機(jī)的內(nèi)部，并且在反向的輥軋機(jī)中間軋制道次期間收縮。夾送輥由電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并由液壓缸豎直地致動(dòng)。供給臺(tái)由一系列的不銹鋼V形空轉(zhuǎn)輥構(gòu)成。
[0026]左側(cè)的熱卷取機(jī)40定位在輥軋機(jī)42的左側(cè)，并且右側(cè)的熱卷取機(jī)44定位在輥軋機(jī)42的右側(cè)。左側(cè)的熱卷取機(jī)40和右側(cè)的熱卷取機(jī)44彼此呈鏡像。左側(cè)的熱卷取機(jī)和右側(cè)的熱卷取機(jī)中的每一者被絕緣罩46包圍。在罩內(nèi)，具有縫隙式噴嘴50的管道裝置48包圍了卷材圓周的大約百分之七十五。具有管道系統(tǒng)54的絕緣的循環(huán)風(fēng)扇52連接至每個(gè)罩，從而將熱的空氣供應(yīng)至噴嘴。帶材表面上的熱空氣的沖擊提供用于加熱帶材的對(duì)流的熱傳遞。通過修正的加熱，卷材的任何部分均不會(huì)加熱到空氣溫度之上，這阻止了鎂帶的任何部分被點(diǎn)燃。點(diǎn)燃可能通過輻射加熱而產(chǎn)生，因此點(diǎn)燃已經(jīng)被消除。在循環(huán)扇排放管道系統(tǒng)中的絕緣的加熱室提供了用于安裝氣體燃燒器或者電加熱元件56的空間，從而在將已預(yù)加熱的空氣傳遞至罩內(nèi)的噴嘴之前將空氣加熱。熱偶58在管道系統(tǒng)中位于噴嘴前面，并且提供用于調(diào)整空氣溫度控制的所需的反饋。添加有排風(fēng)扇60，從而將負(fù)壓提供至卷取機(jī)，從而防止工作環(huán)境產(chǎn)生熱泄漏。排出的熱空氣經(jīng)由煙囪62離開建筑物。
[0027]在熱卷取機(jī)內(nèi)的管道系統(tǒng)由不銹鋼構(gòu)造，并具有支撐部從而保持精確的噴嘴位置。管道首部具有可移除的門板，從而為清潔目的而通往管道內(nèi)部。卷取機(jī)罩由軟鋼板構(gòu)造，其中軟鋼板通過外側(cè)的槽道和角部而強(qiáng)化、在內(nèi)側(cè)面上具有大約八英寸的陶瓷纖維絕緣體。陶瓷纖維錨定至軟鋼板。 在區(qū)段與通道門之間的結(jié)合部全部裝有墊圈，從而使熱泄漏最小化。外周形成的槽道開槽，從而使至外側(cè)表面的熱傳導(dǎo)最小化。出于檢測(cè)目的和安裝熱偶的目的而設(shè)置有孔口。出于維護(hù)通道以及清潔的目的而設(shè)置有人員通道門。罩有凸緣，從而使罩能夠水平分開以進(jìn)行主體維護(hù)。為了通往熱卷取機(jī)的內(nèi)部，四十五度凸緣64定位在供給罩的頂部的管道系統(tǒng)中。位于其工作位置中的罩將凸緣上的墊圈壓縮。為了通往卷取機(jī)罩的內(nèi)部，凸緣徑直向上提升，從而在四十五度凸緣處與管道自動(dòng)分離。替代地，通過使半個(gè)罩的底部在軌道上橫向滑動(dòng)，能夠獲得通道。
[0028]帶材離開第一或左側(cè)的熱卷取機(jī)，經(jīng)由夾送輥66和導(dǎo)輥68裝置，到達(dá)輥軋機(jī)42。導(dǎo)輥和夾送輥減小熱卷取機(jī)的開口并使熱損失最小化、在輥軋機(jī)咬入件釋放帶材尾部時(shí)保持帶材尾部、并且將新帶材的首部供給至輥咬入件。
[0029]帶材在穿過導(dǎo)輥和夾送輥之后，通過厚度傳感器70，其中厚度傳感器70是可收縮且可樞轉(zhuǎn)的并且按需要可以是同位素傳感器或X射線傳感器，從而測(cè)量帶材的厚度。傳感器還可以能夠具有掃描功能，從而測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)尺寸或使用多頭測(cè)量?jī)x器來測(cè)量帶材輪廓。具有一個(gè)入口厚度傳感器和一個(gè)出口厚 度傳感器，每個(gè)厚度傳感器具有源殼體、檢測(cè)器殼體以及鋼制C形框架。追蹤和氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)支撐傳感器殼體。帶材引導(dǎo)體和彎斜防護(hù)體72在輥軋機(jī)上定位于輥咬入件前面，從而將帶材引導(dǎo)至輥咬入件并且阻止在極端條件下軋制時(shí)的潛在彎斜。
[0030]輥軋機(jī)42具有輥軋機(jī)殼體74，該輥軋機(jī)殼體74由鑄鋼制成、并且在四個(gè)側(cè)面上機(jī)加工、并且安裝在底梁上。在制造時(shí)，鋼制頂部和底部展延器在每一側(cè)與殼體連接。殼體置于兩個(gè)制造的鋼制底部上。制造的鋼板設(shè)置成由錨定螺栓對(duì)齊和安裝。該設(shè)計(jì)提供了較高的輥軋機(jī)機(jī)座剛度，從而在全部的軋制道次期間獲得了嚴(yán)格的成品公差。
[0031]通過安裝在每個(gè)殼體的頂部處的兩個(gè)加載缸來控制軋制間隙。通過安裝于底部的楔形系統(tǒng)使軋制線保持恒定。流體收集托盤在輥軋機(jī)機(jī)座下方焊接至底板。在輥軋機(jī)下方且在冷卻劑收集托盤上方，設(shè)置有鋼制網(wǎng)格托盤，從而收集廢料。輥軋機(jī)殼體是用于兩高、四高或六高構(gòu)型的高剛度封閉環(huán)類型的。另外，還將輥軋機(jī)殼體設(shè)計(jì)成具有與可橫向移動(dòng)的輥結(jié)合的可能性。加載缸是安裝在頂部或底部的液壓軋制力缸76，從而控制軋制載荷和輥的位置。軋制線系統(tǒng)可以是安裝在頂部或底部的連續(xù)或步進(jìn)類型的系統(tǒng)，從而補(bǔ)償輥的直徑的變化，并且如附圖所示，為安裝在底部的楔形系統(tǒng)78。
[0032]輥軋機(jī)包括輥彎曲殼體延伸部80，輥彎曲殼體延伸部80包括高壓液壓缸，從而機(jī)械地提供輥的用于補(bǔ)償帶材形狀的彎曲。輥彎曲殼體延伸部是可移動(dòng)的，從而在輥軋機(jī)的構(gòu)型需要時(shí)跟隨輥的位置，并且在適當(dāng)時(shí)能夠用于工作輥和中間輥。軋制力通過兩個(gè)液壓缸施加，其中兩個(gè)液壓缸安裝在輥殼體窗中、安裝在頂部支承輥軸承座上方、在每一側(cè)安裝一個(gè)缸。缸是雙效類型的，其中安裝在中央的位置傳感器具有低摩擦密封件。通過補(bǔ)償頂部工作輥和頂部支撐輥因輥的磨削而導(dǎo)致的整體范圍的直徑變化，使得缸的行程足以維持軋制線高度。附加的行程使得工作輥和支承輥能夠抽出。高分辨率的數(shù)字位置傳感器安裝在每個(gè)加載缸中的中央。安裝在高壓液壓線上的壓力傳感器提供軋制力的值。缸用于在輥的直徑因磨削而減小時(shí)保持頂部的一半輥組的軋制線，從而提供軋制力來維持間隙控制并提供輥軋機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。由缸施加的軋制力導(dǎo)致了輥中的彈性變形，該彈性變形由磨削至輥中的機(jī)械輥的凸部來補(bǔ)償。底部的一半輥組借助于位于殼體的底部的楔形系統(tǒng)而被引入至軋制線。楔形物具有足夠的行程來適應(yīng)底部的一半輥組的整個(gè)范圍的輥磨損。
[0033]輥軋機(jī)包括工作輥組件82，其中工作輥組件82是兩高或四高構(gòu)型的兩個(gè)輥。支承輥84定位在兩個(gè)工作輥附近。在六高構(gòu)型中，中間輥會(huì)定位在工作輥與支承輥之間。工作輥、中間輥和支承輥具有冷卻的軸承并且能夠由內(nèi)部或外部的加熱元件加熱。旋轉(zhuǎn)的輥刷86定位在工作輥的上方，以進(jìn)行頂部和底部的工作輥金屬的拿起移除。輥刷受壓力或位置控制，從而可調(diào)節(jié)地清理工作輥。輥刷能夠震蕩并且可以配備有真空系統(tǒng)從而移除灰塵。噴灑桿88沿著輥軋機(jī)的頂部和底部以及兩側(cè)定位，從而允許從干燥環(huán)境到濕潤(rùn)的或者潤(rùn)滑的環(huán)境到更富水的環(huán)境進(jìn)行可能的軋制。噴灑桿可以被分區(qū)域地控制成若干個(gè)寬度調(diào)節(jié)。輥軋機(jī)可以包括具有排放系統(tǒng)90的罩，該罩對(duì)完全封閉的系統(tǒng)提供清潔的操作者工作環(huán)境。
[0034]工作輥由電渣重熔(ESR)鍛造的合金鋼制成。工作輥軸承是四排錐形滾子軸承，并具有四個(gè)鋼制軸承座，配有軸承墊片、鎖定螺母、鎖定環(huán)、密封件以及端部蓋件。軸承座側(cè)面裝配有可替換的青銅耐磨襯墊。軸承座被冷卻從而控制軸承溫度以使?jié)櫥顑?yōu)化。彎曲控制裝置是以每軸承座大約120噸地栓接至輥軋機(jī)窗的單體(E-block)組件。工作輥可以由位于輥的中央軸線中的68千瓦的電阻加熱器而內(nèi)部地加熱。加熱器由銅基合金套筒所包圍，以使熱量良好地傳導(dǎo)并均勻地分布至輥本體中。借助于附接至操作者側(cè)輥端的旋轉(zhuǎn)電氣配電器來提供到加熱器的電力。加熱器提供基準(zhǔn)線的熱量輸入，之后該基準(zhǔn)線的熱量輸入由感應(yīng)加熱系統(tǒng)改變，以進(jìn)行板型控制，從而達(dá)到輥的最終工作溫度。支承輥是鍛造的合金鋼并具有四排錐形滾子軸承和四個(gè)鑄鋼軸承座。底部支承輥軸承座裝配有鋼浮動(dòng)墊，從而與軋制線調(diào)節(jié)系統(tǒng)的底部楔形物完美地接觸。底支承輥軸承座裝配有輪子，輪子行進(jìn)在固定于輥軋機(jī)殼體內(nèi)側(cè)的軌道上。工作輥和支承輥軸承座通過附連到殼體的液壓操作的軸承座保持器板而固位于輥軋機(jī)殼體中。
[0035]軋制線借助于安裝在輥軋機(jī)底部中的楔形類型的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而與輥的直徑變化無關(guān)地自動(dòng)維持于恒定的高度處。兩個(gè)合金鋼制的硬化的且為磨削的楔形組件安裝在底部支承輥軸承座與輥軋機(jī)殼體窗之間。硬化的且為磨削的鋼制浮動(dòng)板固定至底部支承輥軸承座。楔形物通過由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的螺旋致動(dòng)器而操作。楔形物的實(shí)際位置通過位置傳感器來控制。楔形物的超行程借助于接近開關(guān)來控制。該控制結(jié)合至輥軋機(jī)主控制系統(tǒng)中并且是全自動(dòng)的。在輥?zhàn)兓?，操作者將新的輥直徑的值輸入至系統(tǒng)，該系統(tǒng)計(jì)算楔形物的新的位置并為液壓馬達(dá)提供必要的驅(qū)動(dòng)。
[0036]在圖4A和4B中還可見的是，輥軋機(jī)具有輥軋機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)92。工作輥由電動(dòng)馬達(dá)94和96獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括齒輪減速器102和驅(qū)動(dòng)主軸104和106。驅(qū)動(dòng)主軸獨(dú)立地控制成提供非對(duì)稱的剪切軋制，其中調(diào)節(jié)馬達(dá)扭矩以使鎂軋制帶材的內(nèi)部變形最大化，從而產(chǎn)生更均勻的微結(jié)構(gòu)，該微結(jié)構(gòu)具有在接下來的成型操作期間有更好延展性的紋理結(jié)構(gòu)。齒輪移動(dòng)使得在極高的扭矩下能夠低速運(yùn)行，從而更好地實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱軋制過程。
[0037]如圖4C中所見的，替代地，輥軋機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以包括以下構(gòu)型:該構(gòu)型中頂部和底部工作棍驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)由差動(dòng) 齒輪系統(tǒng)108機(jī)械地連接。差動(dòng)齒輪系統(tǒng)可為行星式自動(dòng)類型的，從而使得通過從動(dòng)輥的非對(duì)稱軋制條件的壓輥能夠再產(chǎn)生扭矩。主馬達(dá)110用于輥軋機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且輔助的較小的馬達(dá)112用于差速修正。替代地，差動(dòng)齒輪系統(tǒng)可以是周轉(zhuǎn)的。例如，本發(fā)明的非對(duì)稱軋制在工作輥之間產(chǎn)生了 3:1的速度差，這導(dǎo)致被軋制時(shí)帶材的微結(jié)構(gòu)的顯著的改進(jìn)的細(xì)化。
[0038]為頂部和底部工作輥各自定位有外部的輥加熱元件114。外部的輥加熱元件具有350°C的加熱能力。外部的輥加熱元件是全寬度感應(yīng)類型的、其具有允許橫跨輥的寬度的單獨(dú)控制的區(qū)段，從而提供了控制輥的熱輪廓/輥的凸度的能力。還為頂部和底部工作輥定位有內(nèi)部的加熱元件116。內(nèi)部的加熱元件作為獨(dú)立元件的加熱能力是大約150°C。內(nèi)部的加熱元件是電氣的并且位于輥的中央軸線中的縱向孔口中。內(nèi)部的加熱元件具有可擴(kuò)展的護(hù)套設(shè)計(jì)，該可擴(kuò)展的護(hù)套設(shè)計(jì)提供了與工作輥本體的緊密接觸，從而提供了良好的導(dǎo)熱性，并優(yōu)化了動(dòng)力輸入。內(nèi)部加熱元件配備有高速旋轉(zhuǎn)的電氣接觸器。
[0039]成形輥117定位在熱卷取機(jī)附近，并且在每個(gè)道次期間測(cè)量帶材的形狀，并且提供對(duì)致動(dòng)器的閉環(huán)控制。成形輥能夠承受用于軋制鎂的升高的溫度，并且在市場(chǎng)上能夠通過ABB所售的在Stressometer Roll商標(biāo)名項(xiàng)下的商品而獲得。成型棍提供了橫跨被軋制的鎂帶材的帶材張力測(cè)量和沿著被軋制的鎂帶材的帶材張力測(cè)量。
[0040]具有螺紋臺(tái)118的供給控制裝置定位在右側(cè)的熱卷取機(jī)的出口側(cè)，從而在將卷材最后供給至重卷機(jī)期間通過夾送輥單元將鎂質(zhì)卷材橫向移動(dòng)從而繞過右側(cè)的熱卷取機(jī)。[0041]帶材冷卻系統(tǒng)120包括強(qiáng)制空氣冷卻頂蓋，從而使在重卷機(jī)處最終卷取之前降低帶材的溫度。帶材冷卻系統(tǒng)可以包括氣霧冷卻裝置或水冷卻裝置，接著是用來在以下應(yīng)用中將帶材干燥的氣刀:這些應(yīng)用中接下來的過程步驟能夠容忍一些微小的帶材表面氧化。出口導(dǎo)輥122與帶材冷卻系統(tǒng)相鄰，從而朝向重卷機(jī)夾送并偏轉(zhuǎn)帶材，并且提供了良好的卷繞角以具有卷取穩(wěn)定性穩(wěn)定性。重卷機(jī)124與板型儀輥相鄰，從而將最后的帶材緊密地卷取成按鎂帶材的特定應(yīng)用所需要的合適的內(nèi)徑。傳送帶卷繞器126是重卷機(jī)的一部分，用于開始在重卷主軸上的第一次卷取。出口卷取臺(tái)車128將最終卷取的帶材卸載以使其運(yùn)動(dòng)至線下的方位。
[0042]本發(fā)明的鎂材輥軋機(jī)系統(tǒng)10可以與用于將鎂質(zhì)片材或鎂質(zhì)板材反向軋制的活性熱輥道130結(jié)合。輥道配備有熱空氣噴射器132，該熱空氣噴射器132能夠從環(huán)境溫度加熱至大約500°C。熱輥道可以與熱卷取機(jī)相鄰地定位在輥軋機(jī)系統(tǒng)的任一側(cè)，并且熱卷取機(jī)不能用于板材應(yīng)用或按需要而僅部分地使用。當(dāng)在熱卷取機(jī)之間卷取鎂質(zhì)帶材時(shí)，活性熱輥道能夠橫向移動(dòng)下線。
[0043]圖1A和IB的鎂材輥軋機(jī)系統(tǒng)具有獨(dú)立的加載、開卷機(jī)和卸載重卷機(jī)，并且能夠用于鎂質(zhì)板材和鎂質(zhì)卷材的軋制。圖2A和2B的鎂材輥軋機(jī)系統(tǒng)具有單獨(dú)的加載開卷機(jī)和卸載重卷機(jī)，但是由于其不與活性熱滾道結(jié)合，因此其是僅用于鎂質(zhì)卷材的軋制的構(gòu)型。
[0044]圖3A和3B示出了用于鎂質(zhì)卷材的軋制的鎂材輥軋機(jī)系統(tǒng)，該鎂材輥軋機(jī)系統(tǒng)通過具有雙重功能的開卷和重卷機(jī)134將鎂質(zhì)卷材的加載和卸載結(jié)合。雙重功能的開卷和重卷機(jī)是替代的單一單元，該替代的單一單元具有用于將新的卷材首先開卷以及將成品卷材最后重卷的開卷機(jī)和重卷機(jī)雙重功能。如圖5中可見的，熱卷取機(jī)可以具有帶螺紋的裙板，該帶螺紋的裙板可以具有由熱空氣噴射器138供給的成一體的熱空氣噴嘴136。
[0045]本發(fā)明的一些特征和優(yōu)點(diǎn)包括:鎂材輥軋機(jī)系統(tǒng)與熱卷取機(jī)結(jié)合從而進(jìn)行鎂合金的加工，該鎂材輥軋機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成使被軋制的帶材產(chǎn)生較緊的卷曲和背部張力、同時(shí)維持合適的軋制溫度。熱卷取機(jī)是用于使加熱加快的對(duì)流類型的，其由循環(huán)風(fēng)扇、熱交換機(jī)、絕緣管道、調(diào)制空氣閥以及將熱空氣推向被卷繞的卷材的表面的頂部、底部和側(cè)部空氣噴嘴構(gòu)成。附加的排氣扇會(huì)確保熱卷取機(jī)的負(fù)壓，從而避免在工作環(huán)境下的熱分散。單獨(dú)的加熱室延伸部快速地提高帶材端部的溫度。當(dāng)卷材完全地卷繞至一個(gè)熱卷取機(jī)上時(shí)，加熱室位于仍然在熱卷取機(jī)罩的外側(cè)的卷材尾部的上方。尾部必須保持在罩的外側(cè)，從而便于為了再次通過而將輥軋機(jī)重新喂料。加熱室建造在導(dǎo)輥樞轉(zhuǎn)平面上。該設(shè)計(jì)將加熱腔布置成在導(dǎo)輥閉合時(shí)靠近尾部，并且優(yōu)化了熱傳遞。加熱腔配備有能夠?qū)h(huán)境空氣加熱至500°C的熱空氣噴射器。
[0046]本發(fā)明的鎂材輥軋機(jī)系統(tǒng)確保了橫向移動(dòng)的供給臺(tái)通過熱卷取機(jī)。具有夾送輥的輥道將抓取供給至輥軋機(jī)或供給至重卷機(jī)的帶材，以使其通過熱卷取機(jī)區(qū)域。之后在鎂合金通過熱卷取機(jī)而被加工時(shí)輥道縮回至起始位置。
[0047]本發(fā)明的輥軋機(jī)系統(tǒng)的另一優(yōu)點(diǎn)是:用于對(duì)鎂材處理進(jìn)行非對(duì)稱軋制的雙速獨(dú)立主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用了兩個(gè)獨(dú)立的主馬達(dá)。低速用于在帶材和輥咬入件被兩個(gè)工作輥推動(dòng)和拉動(dòng)時(shí)按需要為非對(duì)稱軋制提供高的扭矩，從而通過增加剪切和熱的產(chǎn)生來增強(qiáng)微結(jié)構(gòu)的細(xì)化。得到的微結(jié)構(gòu)在隨后的成形過程中不易于斷裂。替代地，用于對(duì)鎂材處理進(jìn)行非對(duì)稱軋制的雙速獨(dú)立主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用了具 有單個(gè)主馬達(dá)和差動(dòng)齒輪傳動(dòng)致動(dòng)器的機(jī)械再生成系統(tǒng)。
[0048]本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是:工作輥對(duì)鎂材的軋制進(jìn)行內(nèi)部和外部的加熱。通過對(duì)于輥表面感應(yīng)加熱而進(jìn)行外部的加熱。感應(yīng)器是分區(qū)類型的，從而允許輥具有溫度差，使得受控制的熱輥凸度能夠用于帶材的形狀/輪廓修正。通過位于輥芯中的具體的電加熱元件確保了內(nèi)部的加熱，其中具體的電加熱元件與輥本體有良好的熱接觸，從而快速傳遞熱量。輥溫度將達(dá)到大約300°C，從而避免在其與工作輥接觸時(shí)從被軋制的帶材處移除熱量。為了提高輥軋機(jī)的產(chǎn)出，可以將預(yù)先加熱的卷材加載至開卷機(jī)上并且直接供給至輥軋機(jī)。這將會(huì)減小或消除在第一道次之前對(duì)任何輥軋機(jī)上的加熱的需要。
[0049]為了提供將冷卻加速的可能性從而抑制冷卻后在重卷機(jī)上有晶粒生長(zhǎng)的任何趨向性，鎂材輥軋機(jī)系統(tǒng)包括維持由輥軋機(jī)產(chǎn)生的細(xì)晶粒片材的增強(qiáng)的物理特性的冷卻系統(tǒng)。
[0050]具有蓋件的絕緣并受熱的輥道可以設(shè)置在輥軋機(jī)兩側(cè)從而將鎂質(zhì)板材加熱至用于軋制所需的溫度，并且可以設(shè)置在熱卷取機(jī)的外部和/或熱卷取機(jī)與輥軋機(jī)之間。在內(nèi)部位置中，熱卷取機(jī)和輥軋機(jī)會(huì)升高位于熱卷取機(jī)之間的被軋制的帶材的溫度。
[0051]本發(fā)明的鎂材輥軋機(jī)系統(tǒng)的另一優(yōu)點(diǎn)是:使用雙重功能的開卷機(jī)和重卷機(jī)單元，這減小了整體的總線長(zhǎng)度和系統(tǒng)的投資成本?？梢詫卧系闹鬏S擴(kuò)張控制成兩個(gè)直徑:較大的直徑用于處理通常由雙輥鑄機(jī)生產(chǎn)的開眼卷材，第二較小直徑用于適應(yīng)線軸的使用，使得較薄的被軋制的材料卷繞至這些線軸上，以進(jìn)行接下來的加工操作。 [0052]盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的若干實(shí)施方式來描述并示出了本發(fā)明，要理解的是，在本發(fā)明中可以進(jìn)行在以下所主張的本發(fā)明的范圍之內(nèi)的改變和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種鎂材棍軋機(jī)，包括: 反向輥軋機(jī)，所述反向輥軋機(jī)具有至少兩個(gè)工作輥，所述至少兩個(gè)工作輥用于軋制鎂質(zhì)片材； 熱卷取機(jī)，所述熱卷取機(jī)定位在所述輥軋機(jī)的任一側(cè)，所述熱卷取機(jī)用于對(duì)由所述輥軋機(jī)軋制的所述鎂質(zhì)片材進(jìn)行加熱，并且使由所述輥軋機(jī)軋制的所述鎂質(zhì)片材維持于所需的溫度；并且 其中所述熱卷取機(jī)是對(duì)流類型的加熱器，所述熱卷取機(jī)具有絕緣的殼體和在所述殼體內(nèi)的用于向所述鎂質(zhì)片材引導(dǎo)熱空氣的空氣噴嘴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī)，其中所述熱卷取機(jī)包括排氣扇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī)，還包括加熱室延伸部，所述加熱室延伸部與所述熱卷取機(jī)相鄰，從而加熱所述鎂質(zhì)片材的在所述熱卷取機(jī)的外部的端部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī)，還包括活性熱輥道，所述活性熱輥道用于加熱鎂質(zhì)片材或鎂質(zhì)板材。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輥軋機(jī)，其中所述輥道具有熱空氣噴射器，從而加熱所述鎂質(zhì)片材或鎂質(zhì)板材。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī)，還包括輥軋機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述工作輥是被獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)的，從而對(duì)所述鎂質(zhì)片材進(jìn)行非對(duì)稱軋制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輥軋機(jī)，其中每個(gè)工作輥被獨(dú)立的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輥軋機(jī)，其中一個(gè)工作輥被主獨(dú)立馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，而另一個(gè)工作輥被差動(dòng)齒輪系統(tǒng)和輔助馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī)，其中，所述工作輥由分區(qū)式感應(yīng)器從外部加熱，從而允許橫跨輥的寬度具有溫度差，使得產(chǎn)生了受控制的熱輥凸度，從而進(jìn)行鎂質(zhì)片材的帶材形狀或輪廓的修正。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī)，其中，所述工作輥具有在所述輥的芯內(nèi)的內(nèi)部加熱元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī)，還包括至少一個(gè)供給臺(tái)和夾送輥。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī),還包括熱卷材加載和開卷站。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī)，還包括用于所述鎂質(zhì)片材的最終卷繞的冷卻系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī)，還包括雙重功能的開卷機(jī)和重卷站。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī)，還包括雙行程熱卷取機(jī)導(dǎo)輥，從而將所述熱卷取機(jī)密封。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī)，還包括熱卷取機(jī)螺紋裙板，所述熱卷取機(jī)螺紋裙板具有由熱空氣噴射器供給的一體的熱空氣噴嘴。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī)，其中，所述熱卷取機(jī)還包括位于供給所述絕緣的殼體的管道系統(tǒng)中的凸緣，以便通往所述絕緣的殼體的內(nèi)部。
18.—種鎂材熱棍軋機(jī)系統(tǒng),包括: 反向輥軋機(jī)，所述反向輥軋機(jī)具有至少兩個(gè)工作輥，所述至少兩個(gè)工作輥用于軋制鎂質(zhì)片材或鎂質(zhì)板材； 定位在所述輥軋機(jī)的任一側(cè)的用于加熱被所述輥軋機(jī)軋制的所述鎂質(zhì)片材或鎂質(zhì)板材的裝置； 空氣噴嘴，所述空氣噴嘴用于向所述鎂質(zhì)片材或鎂質(zhì)板材引導(dǎo)熱空氣； 輥軋機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述工作輥被獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)，從而對(duì)所述鎂質(zhì)片材或鎂質(zhì)板材進(jìn)行非對(duì)稱軋制； 外部和內(nèi)部的工作輥加熱器； 至少一個(gè)供給臺(tái)和夾送輥；以及 熱卷材加載和開卷站。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，用于加熱被所述輥軋機(jī)軋制的所述鎂質(zhì)片材或鎂質(zhì)板材的裝置是定位在所述輥軋機(jī)的任一側(cè)的熱卷取機(jī)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，用于加熱所述鎂質(zhì)片材或鎂質(zhì)板材的裝置是定位在所述輥軋 機(jī)的任一側(cè)的活性熱輥道。
【文檔編號(hào)】C22F1/06GK103890216SQ201280012874
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月11日
【發(fā)明者】羅伯托·帕索尼, 克里斯托弗·A·羅曼諾夫斯基 申請(qǐng)人:法塔亨特公司