一種板材熱軋設備與方法
【專利摘要】一種板材熱軋方法：其特征在于按以下步驟進行：（1）通過交流電源對金屬管架施加交流電，使兩個軋輥上的金屬管架產生磁場，啟動軋輥，通過磁場感應將軋輥表面加熱至200～900℃；同時并向金屬管架的各圓弧形金屬管內通入水并保持水流動；（2）將金屬板帶材送入軋輥中進行軋制，軋輥轉速為10～4800rpm，軋制力為200～20000kN，軋制時通過磁場感應保持軋輥表面溫度為200～900℃，向金屬管架的各圓弧形金屬管內通入水并保持水流動。
【專利說明】ー種板材熱乳設備與方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于軋鋼【技術領域】，特別涉及ー種板材熱輥溫軋裝置及方法。
【背景技術】
[0002]隨著軋鋼裝備制造水平的提高,軋制技術正向著自動化、高速化和智能化方向發展，軋鋼生產效率和產品質量控制水平越來越高。普通鋼和鐵素體不銹鋼、低硅無取向硅鋼等特殊鋼的連續化生產エ藝技術問題已經得到解決；針對某些金屬材料在冷軋過程中存在變形抗力大和塑性差的問題，目前采用傳統的溫軋エ藝方法；傳統的溫軋エ藝方法是在熱軋機或冷軋機上對軋件加熱至再結晶溫度以下，再進行軋制的方法；由于加熱軋件內部原子熱運動速度加快，金屬晶粒產生回復，軋制過程中變形金屬在滑移變形機制作用下，軋件克服了位錯增值和柯氏氣團等阻礙作用，金屬內部組織產生軟化，軋制變形容易實現。但是由于傳統溫軋エ藝方法軋制板帶材的厚度一般較薄，板帶材的熱容量較小，板帶材的加熱和散熱速度較快，軋制過程溫度板帶材不均勻，容易造成軋制過程的穩定性控制等問題還難以解決，該方法的應用受到一定限制。開發ー種金屬板帶材的軋制裝置及方法是目前急需解決的問題。

【發明內容】

[0003]針對現有金屬板帶材在軋制技術上的問題，本發明提供ー種金屬板帶材的熱輥溫軋裝置及方法，通過對軋輥加熱，使軋制過程處于升溫狀態并更容易控制，尤其在難加工金屬板帶材的加工過程中提高塑性變形能力和穩定性。
[0004]本發明的金屬板帶材的熱輥溫軋裝置包括雙輥軋機，其特征在于:在雙輥軋機的每個軋輥近距離處設置一個加熱裝置，該加熱裝置為金屬管架，金屬管架由兩個對稱設置的金屬管組和ー個連接管構成；每個金屬管架上的兩個金屬管組通過連接管互相連通；每個金屬管組由上匯總管、下匯總管和多個圓弧形金屬管構成，每個圓弧形金屬管的上下兩端分別與上匯總管和下匯總管連通；每個金屬管架中，其中ー個金屬管組上設有進水口與進水管連通，另ー個金屬管組上設有出水ロ與出水管連通，兩個金屬管組分別連接交流電源的兩極；各圓弧形金屬管與軋輥之間的距離為2?10mm，各圓弧形金屬管的弧度為120
。?130。，金屬管組的寬度至少為軋輥軸向長度的90%。
[0005]上述裝置中，每個軋輥上的金屬管架上的兩個金屬管組通過連接管互相連通，連接管的兩端分別連接兩個金屬管組的上匯總管或下匯總管上；其中當連接管的兩端分別連接兩個金屬管組的上匯總管時，兩個金屬管組的下匯總管上分別設有進水口和出水ロ，并且電源的兩極分別設置在兩個金屬管組的下匯總管上；當連接管的兩端分別連接兩個金屬管組的下匯總管時，兩個金屬管組的上匯總管上分別設有進水口和出水ロ，并且電源的兩極分別設置在兩個金屬管組的上匯總管上。
[0006]上述裝置中，每個金屬管組的進水口和進水管之間設有絕緣墊，每個金屬管組的出水口和出水管之間設有絕緣墊。[0007]上述的圓弧形金屬管選用銅管，圓弧形金屬管的內徑為10?12mm,壁厚為I?
1.5mm ;在同一金屬管組中相鄰的圓弧形金屬管的間距為2?10mm。
[0008]本發明的采用上述裝置進行金屬板帶材的熱輥溫軋方法按以下步驟進行:
[0009]1、通過交流電源對金屬管架施加交流電，使兩個軋輥上的金屬管架產生磁場，啟動軋棍，通過磁場感應將軋棍表面加熱至200?900°C ;同時并向金屬管架的各圓弧形金屬管內通入水并保持水流動；
[0010]2、將金屬板帶材送入軋輥中進行軋制，軋輥轉速為10?4800rpm，軋制カ為200?20000kN，軋制時通過磁場感應保持軋輥表面溫度為200?900°C。
[0011]上述方法中，施加交流電時交流電的工作頻率為30?lOOOkHZ。
[0012]上述方法中，金屬板帶材送入軋輥前的溫度為常溫。
[0013]上述方法中，金屬板帶材進入軋制后脫離軋機前的溫度為180?680°C。
[0014]上述方法中，金屬板帶材厚度為1.5?2.55mm，軋制后變形率為33?95%。
[0015]本發明的原理是，采用金屬管架裝置設置在軋輥表面，軋制前先將軋輥加熱，并在圓弧形金屬管中通入水進行冷卻，然后對金屬板帶材進行軋制，金屬板帶材進入輥縫后被加熱導致組織軟化，并發生晶粒回復，晶粒晶界產生滑移或孿晶變形，位錯等組織缺陷減少，能夠保證軋制的順利進行；實驗表明，本發明的裝置及方法尤其適用于軋制難加工金屬材料；難加工金屬板帶材是指材質為高硅鋼、鎂、鎂合金、鈦、鈦合金、鑰、鑰合金或馬氏體不銹鋼的板帶材，采用本發明的裝置和方法對上述材質的板帶材軋制可取得良好效果。本發明的方法成本較低，操作方便，具有良好的應用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發明實施例中的金屬板帶材的熱輥溫軋裝置結構示意圖；
[0017]圖中1、上軋輥，2、下軋輥，3、金屬板帶材，4-1、上軋輥第一上匯總管，4-2、上軋輥第一下匯總管，4-3、上軋輥第一圓弧形金屬管，5-1、上軋輥第二上匯總管，5-2、上軋輥第二下匯總管，5-3、上軋輥第二圓弧形金屬管，6-1、下軋輥第一下匯總管，6-2、下軋輥第一上匯總管，6-3、下軋輥第一圓弧形金屬管，7-1、下軋輥第二下匯總管，7-2、下軋輥第二上匯總管，7-3、下軋輥第二圓弧形金屬管，8、第一絕緣墊，9、第二絕緣墊，10、第三絕緣墊，11、第四絕緣墊，12、上軋輥進水管，13、下軋輥進水管，14、下軋輥出水管，15、上軋輥出水管，16、上軋輥連接管，17、下軋輥連接管，18、交流電源，19、水箱，20、水泵。
【具體實施方式】
[0018]本發明實施例中采用的軋機為ニ輥板帶軋機，傳動方式為ニ輥傳動，エ作輥直徑OlOO?1500mm，工作輥軸向長度:150?2000mm，工作輥材質為9Cr2Mo鍛鋼或冷硬鑄鐵，軋輥電機功率為20?2000kW。
[0019]本發明實施例中采用的交流電源的工作頻率為30?lOOOkHZ，最大輸出功率為10?IlOkW,輸入功率為11?120kVA，供電電源為50Hz/3<j5 380V。
[0020]本發明實施例中圓弧形金屬管、上匯總管、下匯總管和連接管均采用銅管。
[0021]本發明實施例中采用的Fe-6.5wt%Si高硅鋼的成分按重量百分比為Si6.4?
6.5%, C0.03 ?0.05%, Mn0.065 ?0.075%, S0.02 ?0.035%, Als0.023 ?0.03%, N0.007 ?0.009%, Cu0.08?0.1%,余量為Fe ;采用的AZ31鎂合金的成分按重量百分比為A12.7?
2.9%, Zn0.94 ?1.14%, Mn0.311 ?0.331%, Si0.0163 ?0.0195%, Cu0.0017 ?0.0021%,Fe0.0023?0.0028%, Ni0.0006?0.0009%,余量為Mg ;采用的TC4鈦合金的成分按重量百分比為 Al5.5 ?6.75%, V3.5 ?4.5%, Fe0.3 ?0.4%, C0.07 ?0.08%, N0.012 ?0.015%,H0.012?0.015%，00.18?0.2%，余量為Ti ;采用的Mo-1鑰的成分按重量百分比為C0.002 ?0.003%, 00.003 ?0.004%, Si0.002 ?0.0025%, Fe0.003 ?0.004%, A10.001 ?
0.002%, Ni0.008 ?0.009%, Ca0.001 ?0.0018%,余量為 Mo ;采用的 9Crl8Mo 馬氏體不銹鋼的成分按重量百分比為C0.95?1.1%，Cr 16?18%，Mo0.4?0.7%，余量為Fe。
[0022]實施例1
[0023]采用的ニ輥板帶軋機的上下軋輥尺寸均為O 180mmX 300mm，軋輥材質為9Cr2Mo鍛鋼，軋機的軋制カ為50噸，軋制速度可控；
[0024]金屬板帶材的熱輥溫軋裝置結構如圖1所示，雙輥軋機包括上軋輥I和下軋輥2 ；兩個軋輥近距離處分別設有ー個金屬管架，金屬管架由兩個對稱設置的金屬管組和ー個連接管構成；每個金屬管組由上匯總管、下匯總管和多個圓弧形金屬管構成；
[0025]上軋輥I上方外側的金屬管架中，上軋輥第一圓弧形金屬管4-3、上軋輥第一上匯總管4-1和上軋棍第一下匯總管4-2構成ー個金屬管組,上軋棍第一圓弧形金屬管4-3上下兩端分別與上軋輥第一上匯總管4-1和上軋輥第一下匯總管4-2連通；
[0026]上軋輥第二圓弧形金屬管5-3、上軋輥第二上匯總管5-1和上軋輥第二下匯總管
5-2構成另ー個金屬管組，上軋輥第二圓弧形金屬管5-3的上下兩端分別與上軋輥第二上匯總管5-1和上軋輥第二下匯總管5-2連通；
[0027]上軋輥第一下匯總管4-2和上軋輥第二下匯總管5-2通過上軋輥連接管16連通；
[0028]上軋輥第一上匯總管4-1和上軋輥第二上匯總管5-1上分別設有ー個進水口和一個出水口，進水口和出水ロ分別與上軋輥進水管12和上軋輥出水管15連通；進水ロ與上軋輥進水管12之間設有第四絕緣墊11，出水ロ與上軋輥出水管15之間設有第三絕緣墊10 ；
[0029]上軋輥第一上匯總管4-1和上軋輥第二上匯總管5-1上分別與交流電源18的兩極通過導線連接；
[0030]上軋棍第一圓弧形金屬管4-3和上軋棍第二圓弧形金屬管5-3均為多個圓弧形金屬管，各圓弧形金屬管的弧度為120。，各圓弧形金屬管與上軋棍表面的距離為5_ ;圓弧形金屬管的內徑為IOmm,壁厚為Imm ;姆個金屬排管中的各相鄰圓弧形金屬管的間距為2mm ；
[0031]下軋輥2外側的金屬管架中，下軋輥第一圓弧形金屬管6-3、下軋輥第一下匯總管
6-1和下軋輥第一上匯總管6-2構成ー個金屬管組；下軋輥第一圓弧形金屬管6-3的上下兩端分別與下軋輥第一上匯總管6-2和下軋輥第一下匯總管6-1 ；
[0032]下軋輥第二圓弧形金屬管7-3、下軋輥第二下匯總管7-1和下軋輥第二上匯總管
7-2構成另ー個金屬管組；下軋輥第二圓弧形金屬管7-3的上下兩端分別與下軋輥第二上匯總管7-2和下軋輥第二下匯總管7-1連通；
[0033]下軋輥第一上匯總管6-2和下軋輥第二上匯總管7-2通過下軋輥連接管17連通；
[0034]下軋輥第一下匯總管6-1和下軋輥第二下匯總管7-1下分別設有ー個出水口和一個進水ロ，出水ロ和進水ロ分別與下軋輥出水管14和下軋輥進水管13連通；進水ロ與下軋輥進水管13之間設有第二絕緣墊9，出水ロ與下軋輥出水管14之間設有第一絕緣墊8 ；
[0035]下軋輥第一下匯總管6-1和下軋輥第二下匯總管7-1下分別通過導線與交流電源18的兩極連接；
[0036]下軋棍第一圓弧形金屬管6-3和下軋棍第二圓弧形金屬管7-3均為多個圓弧形金屬管，各圓弧形金屬管的弧度為120。，各圓弧形金屬管與上軋棍表面的距離為5mm ;圓弧形金屬管的內徑為IOmm,壁厚為Imm ;姆個金屬排管中的各相鄰圓弧形金屬管的間距為2mm ；
[0037]各金屬管組的寬度為軋輥的軸向長度的105%;
[0038]采用上述裝置進行金屬板帶材的熱輥溫軋；采用的金屬板帶材原料的材質分別為Fe-6.5wt%Si高硅鋼和AZ31鎂合金；兩種材料的厚度均為2.55mm,寬度為140mm，長度為300mm ；
[0039]通過交流電源對各圓弧形金屬管施加交流電，使圓弧形金屬管產生磁場，同時啟動軋輥，通過磁場感應對軋輥表面進行感應加熱，將金屬板帶材送入軋輥中進行軋制；向金屬管架的各圓弧形金屬管內通入水并保持水流動；軋制共進行5道次；
[0040]軋制高硅鋼時，保持軋輥表面溫度855±5°C，第一道次軋制后的高硅鋼厚度為
2.0mm，壓下率21.6%，軋輥轉速lOrpm，軋制カ420kN，高硅鋼溫度為470°C;第二道次軋制的高硅鋼厚度為1.5mm，壓下率25%，軋輥轉速lOrpm，軋制カ475kN，高硅鋼溫度為485°C ;第三道次軋制后的高硅鋼厚度為1.15mm，壓下率23.3%，軋輥轉速12rpm，軋制カ455kN，高硅鋼溫度為490°C;第四道次軋制后的高硅鋼厚度為0.9mm，壓下率21.7%，軋輥轉速15rpm，軋制力430kN，高硅鋼溫度為490°C ;第五道次軋制后的高硅鋼厚度為0.72mm，壓下率20%，軋輥轉速20rpm，軋制カ380kN，高硅鋼溫度為495°C;第五道次軋制后高硅鋼寬度為153mm，長度為972_ ；
[0041]軋制AZ31鎂合金時,保持軋棍表面溫度655 ±5 °C,第一道次軋制后的AZ31鎂合金厚度為2.0mm，壓下率21.6%，軋輥轉速lOrpm，軋制カ357kN，AZ31鎂合金溫度為280°C ;第二道次軋制的AZ31鎂合金厚度為1.5mm，壓下率25%，軋輥轉速lOrpm，軋制カ410kN，AZ31鎂合金溫度為285°C ;第三道次軋制后的AZ31鎂合金厚度為1.15mm，壓下率23.3%，軋輥轉速12rpm，軋制カ391kN，AZ31鎂合金溫度為290°C ;第四道次軋制后的AZ31鎂合金厚度為
0.9mm，壓下率21.7%，軋輥轉速15rpm，軋制カ371kN，AZ31鎂合金溫度為295°C ;第五道次軋制后的AZ31鎂合金厚度為0.72mm，壓下率20%，軋輥轉速20rpm，軋制カ329kN，AZ31鎂合金溫度為300°C ;第五道次軋制后AZ31鎂合金寬度為149mm，長度為998mm。
[0042]實施例2
[0043]采用的ニ輥板帶軋機的軋輥材質為冷硬鑄鐵；
[0044]金屬板帶材的熱輥溫軋裝置結構同實施例1，不同點在于:
[0045](I)各圓弧形金屬管的弧度為125。，每個金屬管組中的各相鄰圓弧形金屬管的間距為4mm ;金屬管組與軋棍表面的距離為IOmm ;圓弧形金屬管的內徑為12mm,壁厚為
丄.5mm ；
[0046](2)各金屬管組的寬度為軋輥的軸向長度的90% ；
[0047]采用上述裝置進行金屬板帶材的熱輥溫軋；采用的金屬板帶材原料的材質為TC4鈦合金，材料的厚度為2.5mm，寬度為130mm，長度為300mm ；[0048]軋制TC4鈦合金時，軋棍表面溫度865±5°C,第一道次軋制后的鈦合金厚度為2.1mm，壓下率16%，軋輥轉速lOrpm，軋制カ445kN，鈦合金溫度為460°C;第二道次軋制的鈦合金厚度為1.7mm，壓下率19%，軋輥轉速lOrpm，軋制カ485kN，鈦合金溫度為465°C ?,第三道次軋制后的鈦合金厚度為1.4mm,壓下率17.6%，軋輥轉速12rpm，軋制カ455kN，鈦合金溫度為470°C ;第四道次軋制后的鈦合金厚度為1.15mm，壓下率17.9%，軋輥轉速15rpm，軋制力430kN，鈦合金溫度為470°C;第五道次軋制后的鈦合金厚度為1.0mm，壓下率13%，軋輥轉速20rpm，軋制カ380kN，鈦合金溫度為475°C;第五道次軋制后鈦合金寬度為151mm，長度為646mm。
[0049]實施例3
[0050]采用的二輥板帶軋機同實施例1，
[0051]金屬板帶材的熱輥溫軋裝置結構同實施例1，不同點在于:
[0052](I)各圓弧形金屬管的弧度為130。，每個金屬管組中各相鄰圓弧形金屬管的間距為5mm ;各圓弧形金屬管與軋棍表面的距離為20mm ;圓弧形金屬管的內徑為12mm,壁厚為
1.0mm ；
[0053](2)各金屬管組的寬度等于軋輥的軸向長度；
[0054]采用上述裝置進行金屬板帶材的熱輥溫軋；采用的金屬板帶材原料的材質為Mo-1鑰；材料的厚度為2.5mm,寬度為135mm,長度為300mm ；
[0055]軋制鑰時，軋棍表面溫度835±5°C,第一道次軋制后的鑰厚度為2.0mm,壓下率20%，軋輥轉速lOrpm，軋制カ430kN，鑰溫度為440°C;第二道次軋制的鑰厚度為1.6mm，壓下率20%，軋輥轉速lOrpm，軋制カ485kN，鑰溫度為455°C;第三道次軋制后的鑰厚度為1.3mm,壓下率18.8%，軋輥轉速12rpm，軋制カ465kN，鑰溫度為460°C;第四道次軋制后的鑰厚度為
1.1mm，壓下率15.4%，軋輥轉速15rpm，軋制カ438kN，鑰溫度為460°C;第5道次軋制后的鑰厚度為0.95mm，壓下率13.6%，軋輥轉速20rpm，軋制カ386kN，鑰溫度為465°C ;第五道次軋制后鑰寬度為162mm,長度為658mm。
[0056]實施例4
[0057]采用的二輥板帶軋機同實施例1，
[0058]熱輥溫軋裝置結構同實施例1，不同點在于:
[0059]( I)上軋輥外側的金屬管架中，兩個上匯總管通過連接管連通，兩個下匯總管分別設有進水口和出水ロ，兩個下匯總管分別通過導線連接交流電源的兩極；
[0060](2)下軋輥外側的金屬管架中，兩個下匯總管通過連接管連通；兩個上匯總管分別設有進水口和出水ロ，兩個上匯總管分別通過導線連接交流電源的兩極；
[0061](3)各圓弧形金屬管的弧度為130。，每個金屬管組中的各相鄰圓弧形金屬管的間距為IOmm ;各圓弧形金屬管與軋棍表面的距離為15mm ;圓弧形金屬管的內徑為12mm,壁厚為1.5mm ；
[0062](4)各金屬管組的寬度為軋輥軸向長度的110% ；
[0063]采用上述裝置進行金屬板帶材的熱輥溫軋；采用的金屬板帶材原料的材質為9Crl8Mo馬氏體不銹鋼；
[0064]材料的厚度為2.5mm,寬度為120mm,長度為200mm ；
[0065]軋制馬氏體不銹鋼時，軋輥表面溫度655±5°C，第一道次軋制后的馬氏體不銹鋼厚度為2.0mm,壓下率21.6%，軋輥轉速lOrpm，軋制力277kN，馬氏體不銹鋼溫度為280°C ;第二道次軋制的馬氏體不銹鋼厚度為1.5mm，壓下率25%，軋輥轉速lOrpm，軋制力330kN，馬氏體不銹鋼溫度為285°C ;第三道次軋制后的馬氏體不銹鋼厚度為1.15mm，壓下率23.3%，軋輥轉速12rpm，軋制力308kN，馬氏體不銹鋼溫度為290°C ;第四道次軋制后的馬氏體不銹鋼厚度為0.9mm，壓下率21.7%，軋輥轉速15rpm，軋制力293kN，馬氏體不銹鋼溫度為2950C ;第五道次軋制后的馬氏體不銹鋼厚度為0.72mm，壓下率20%，軋輥轉速20rpm，軋制力262kN，馬氏體不銹鋼溫度為300°C ;第五道次軋制后馬氏體不銹鋼寬度為143mm，長度為592mm。
【權利要求】
1.ー種板材熱軋方法:其特征在于按以下步驟進行:(I)通過交流電源對金屬管架施加交流電，使兩個軋輥上的金屬管架產生磁場，啟動軋輥，通過磁場感應將軋輥表面加熱至200?900°C ;同時并向金屬管架的各圓弧形金屬管內通入水并保持水流動；(2)將金屬板帶材送入軋輥中進行軋制，軋輥轉速為10?4800rpm，軋制カ為200?20000kN，軋制時通過磁場感應保持軋輥表面溫度為200?900°C，向金屬管架的各圓弧形金屬管內通入水并保持水流動。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的施加交流電，交流電的工作頻率為30 ?IOOOkHZ。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于金屬板帶材送入軋輥前的溫度為常溫。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于金屬板帶材進入軋制后脫離軋機前的溫度為 180 ?680°C。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于金屬板帶材厚度為1.5?2.55mm，軋制后變形率為33?95%。
6.ー種板材熱軋設備，包括雙輥軋機，其特征在于:在雙輥軋機的每個軋輥近距離處設置ー個加熱裝置，該加熱裝置為金屬管架，由兩個對稱設置的金屬管組和ー個連接管構成；每個金屬管架上的兩個金屬管組通過連接管互相連通；每個金屬管組由上匯總管、下匯總管和多個圓弧形金屬管構成，每個圓弧形金屬管的上下兩端分別與上匯總管和下匯總管連通；每個金屬管架中，其中ー個金屬管組上設有進水口與進水管連通，另ー個金屬管組上設有出水ロ與出水管連通，兩個金屬管組分別連接交流電源的兩極；各圓弧形金屬管與軋棍之間的距離為2?IOmm,各圓弧形金屬管的弧度為120。?130。，金屬管組的寬度至少為軋輥軸向長度的90%。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于所述的每個金屬管架上的兩個金屬管組通過連接管互相連通，連接管的兩端分別連接兩個金屬管組的上匯總管或下匯總管上；其中當連接管的兩端分別連接兩個金屬管組的上匯總管時，兩個金屬管組的下匯總管上分別設有進水口和出水ロ，并且電源的兩極分別設置在兩個金屬管組的下匯總管上；當連接管的兩端分別連接兩個金屬管組的下匯總管時，兩個金屬管組的上匯總管上分別設有進水口和出水ロ，并且電源的兩極分別設置在兩個金屬管組的上匯總管上。
8.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于每個金屬管組的進水口和進水管之間設有絕緣墊，每個金屬管組的出水口和出水管之間設有絕緣墊。
9.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于所述的圓弧形金屬管選用銅管，圓弧形金屬管的內徑為10?12mm,壁厚為I?1.5mm ;在同一金屬管組中相鄰的圓弧形金屬管的間距為2?10mnin
【文檔編號】B21B27/10GK103495605SQ201310362479
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】顧鈺霞 申請人:張家港保稅區金企鵝貿易有限公司