镁合金板卷的控温轧制工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种镁合金板卷的控温轧制工艺，其步骤是：（1）镁卷板材补热并开卷；（2）板材补热并调节镁合金板材的转向方向；（3）测板材张力并控制卷曲力大小；（4）对即将咬入板材部分进行整体控温；（5）对即将咬入板材部分的宽度方向进行梯度控温；（6）板材经控温轧辊进行精轧变形；（7）测板材张力并控制卷曲力；（8）板材补热并调节镁合金板材的转向方向；（9）板材补热并卷曲成卷；（10）若此镁板卷板材厚度未达到目标镁板厚度（t0）时，把镁板卷按工艺步骤在可逆控温轧机上逆向重复步骤（1）-（9），进行下一道控温精轧加工；（11）若轧制后镁板材厚度达到目标镁板厚度（t0）时，即获得满足厚度要求的镁合金板卷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种板卷轧制生产工艺
，特别涉及一种成卷镁合金薄带和极薄带的控温轧制生产工艺。
技术介绍
航空航天、汽车和轨交等领域轻量化技术的发展对传统钢铁之外的金属材料，特别是铝合金、钛合金、镁合金、高硅钢等金属材料的薄带和极薄带的需求在不断加大。然而这些材料由于其本身组织和晶体结构的特性，板卷生产所需要的轧制工艺和设备与传统的钢铁材料有很大的差异。镁合金材料由于其密排六方结构，与传统的钢铁材料不同，其变形温度一般在200℃以上、550℃以下，介于钢铁的室温冷轧和热轧之间；其开卷、轧制和卷取所要求的温度区间较窄，必须进行“温轧”，否则就容易开裂。同时，变形镁合金的组织对变形温度比较敏感，当变形温度波动较大时，镁合金的再结晶晶粒尺寸和分布、第二相的种类-尺寸-密度、基面织构的种类和强弱等显微组织的差异巨大，导致变形后镁合金的各种性能波动也较大。获得优良性能的金属镁板卷的关键是精确控制轧制变形区的温度以及开卷和卷取的温度，因此主要涉及如何精确控制轧制变形区的温度和镁板卷曲成卷过程中的温度这两方面的工艺技术。镁板温轧的轧板加热及控温技术。常用的镁合金板带材温轧工艺是先将轧件离线加热，再快速送往轧机进行轧制。然而由于板带材一般较薄，热容量较小，轧制过程中其散热速度较快，特别是镁合金的导热系数比一般的钢铁材料还高（例如高强钢（B510L）的室温导热系数为42W/mK，而纯镁室温下的导热系数约为157W/m*K，商业镁合金Mg-3Al-1Zn（AZ31）的室温导热系数约为78W/m*K（Magnesium，Magnesium Alloys，and MagnesiumComposites，by Manoj Gupta and Nai Mui Ling，Sharon)），因此在镁合金轧件和轧辊之间的热传导将使得变形温度难以控制，镁合金板带材的温度分布难以保证，导致在轧制过程中，板材变形不均匀，容易开裂，特别是边裂，因此无法获得质量好的板材。这也是工业生产时镁合金板带材成品率较低、价格昂贵且无法获得宽幅镁合金薄板的一个重要原因，严重限制了镁合金板带材的大规模工业化应用。针对上述问题，某单位提出了一种单张直拉式轧制模拟实验机，将金属板带当成电阻，对碳钢轧件的在线加热，能比较精确的控制轧件温度，但是轧辊未考虑加热功能，板材在接触轧辊后的实际温度已发生变化，并不能实现真正的控温轧制；另外，由于镁合金的导电性能好，其电阻与通电铜排非常接近，采用该种电加热方式导致变压器输出的大部分功率实际上加热了导线，造成了极大能源浪费的同时，也降低了设备的使用寿命，因此该工艺技术并不适合于镁合金板带材的轧制，特别是无法实现成卷镁材的连续生产，有很大的局限性。轧辊加热及控温技术。简单的提升轧辊表面的温度有两种方法：第一种方法是通过燃烧热源对轧辊表面进行直接加热，当加热到一定温度时撤掉燃烧装置，然后进行温轧。这种工艺方法的缺点是：能源利用率低，不能保证在轧制过程中对轧辊的持续控温；效率低，每隔一段时间就要停止轧制以对轧辊表面进行再次加热；很难均匀控制轧辊表面的宽度方向上的温度分布。另外，由于镁合金等材料的燃点较低（特别是镁合金的碎屑极易燃烧），这种燃烧加热法在实际工业应用中存在着一定的危险性。另一种办法是先轧制几块其它的高温金属材料，把辊道和轧辊表面烫热，再进行镁合金轧制，这种方法的缺点与前一种方法一样，同样无法实现控温轧制，难于满足精细化控温生产的要求。上述两种轧辊加热的工艺方法由于都无法实现轧辊温度的精确控制，因此都不是真正意义上的控温轧制。中国专利2011100661204.1公开了一种金属板带材的热辊温轧装置及方法，以及与其近似的中国专利201110349952.0公开了一种热辊温轧金属薄带和极薄带的装置及方法，该专利提出了一种在轧辊的圆周方向包裹金属管架并通电，以感应加热的方式实现轧辊在线加热的方法，但该方法未考虑轧辊辊面沿板宽方向上的温度均匀性和温度梯度控制；该方法中轧件也不预加热，只是通过接受轧辊的传热来实现温轧，因为轧件的预热温度无法控制，因此也无法实现真正的控温轧制工艺。炉卷开卷和卷曲镁板技术。炉卷轧机实现开卷和卷曲镁板是现有技术，但炉内卷取机热容量大、炉内温度难以控制，卷取温度偏低，成品卷取温度不易控制；另一方面，相对于钢铁等材料，镁合金更容易发生再结晶和晶粒长大，因此，过高的加热温度或是长时间的保温加热也容易导致镁合金卷材的组织长大粗化、材料性能降低，板材表面氧化等问题。同时，该种炉卷轧机的加热方式也不能实现板带宽度方向上的温度梯度控制，无法解决镁合金板材边沿容易开裂的问题。因此需要对炉卷开卷和卷曲的连续轧制工艺进行优化，实现控温轧制工艺过程。综上所述，现有工艺技术没有能全盘考虑镁板卷开卷、连续轧制和卷曲过程中所要解决的精确控温轧制工艺技术问题，都只针对镁合金板材生产过程中的个别问题、部分地解决了镁合金温轧相关的技术问题，没能综合解决镁合金板带连续轧制过程中的关键工艺技术问题，缺乏实现成卷生产镁合金板带的控温轧制工艺技术方案。若要获得表面质量良好、性能稳定的镁合金成卷板材，需要解决上述工艺技术中存在的问题，发展出一种在镁合金的开卷、轧制和卷曲成卷工艺过程中可“控温轧制”的成套变形工艺，利用特殊设计的轧制及其辅助装置，精确控制镁板在各个变形区的温度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种镁合金板卷的控温轧制工艺，该控温轧制工艺适用于生产高质量镁合金板卷。为了实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种镁合金板卷的控温轧制工艺，其步骤是：（1）镁卷板材补热并开卷：补热温度为100～350℃，根据测张辊反馈的信息，调节板材卷曲速度，开卷速度范围为0.1～10000mm/s；（2）板材补热并调节镁合金板材的转向方向：补热温度为100～350℃，调节方向范围为0～90°；（3）测板材张力并控制卷曲力大小：通过测量板材的张力并反馈给开卷装置，调节卷曲力，实现微张力控制在1～1000kN范围内；（4）对即将咬入板材部分进行整体控温：温度范围为200～600℃；（5）对即将咬入板材部分的宽度方向进行梯度控温：温度分布范围为200～600℃，边部和中间区域的温度分布存在0～200℃差异；（6）板材经控温轧辊进行精轧变形：轧辊预热温度范围为50～300℃，经过预热的板材在预热的轧辊上进行控温轧制变形，单道次压下量为1～90%；（7）测板材张力并控制卷曲力：通过测量板材的张力并反馈给板材卷曲装置，调节卷曲速度和卷曲力，把微张力控制在1～1000kN范围内；（8）板材补热并调节镁合金板材的转向方向：补热温度为100～300℃，调节方向范围为0～90°；（9）板材补热并卷曲成卷：补热温度为100～300℃，根据测张辊反馈的信息，调节板材卷曲速度，速度范围为0.1～10000mm/s；（10）若此镁板卷板材厚度未达到目标镁板厚度（t0）时，把镁板卷按工艺步骤在可逆控温轧机上逆向重复步骤（1-9），进行下一道控温精轧加工；（11）若轧制后的镁板材厚度达到目标镁板厚度（t0）时，即获得满足厚度要求的镁合金板卷。所述步骤1开卷和步骤9成卷处理时，补热首选感应加热，加热板带时，板材宽度方向上的温度分布，是边部和中间区域温度相同，或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金板卷的控温轧制工艺，其特征是：（1）镁卷板材补热并开卷：补热温度为100～350℃，根据测张辊反馈的信息，调节板材卷曲速度，开卷速度范围为0.1～10000mm/s；（2）板材补热并调节镁合金板材的转向方向：补热温度为100～350℃，调节方向范围为0～90°；（3）测板材张力并控制卷曲力大小：通过测量板材的张力并反馈给开卷装置，调节卷曲力，实现微张力控制在1～1000kN范围内；（4）对即将咬入板材部分进行整体控温：温度范围为200～600℃；（5）对即将咬入板材部分的宽度方向进行梯度控温：温度分布范围为200～600℃，边部和中间区域的温度分布存在0～200℃差异；（6）板材经控温轧辊进行精轧变形：轧辊预热温度范围为50～300℃，经过预热的板材在预热的轧辊上进行控温轧制变形，单道次压下量为1～90%；（7）测板材张力并控制卷曲力：通过测量板材的张力并反馈给板材卷曲装置，调节卷曲速度和卷曲力，把微张力控制在1～1000kN范围内；（8）板材补热并调节镁合金板材的转向方向：补热温度为100～300℃，调节方向范围为0～90°；（9）板材补热并卷曲成卷：补热温度为100～300℃，根据测张辊反馈的信息，调节板材卷曲速度，速度范围为0.1～10000mm/s；（10）若此镁板卷板材厚度未达到目标镁板厚度（t0）时，把镁板卷按工艺步骤在可逆控温轧机上逆向重复步骤（1‑9），进行下一道控温精轧加工；（11）若轧制后的镁板材厚度达到目标镁板厚度（t0）时，即获得满足厚度要求的镁合金板卷。...

【技术特征摘要】
1.一种镁合金板卷的控温轧制工艺，其特征是：（1）镁卷板材补热并开卷：补热温度为100～350℃，根据测张辊反馈的信息，调节板材卷曲速度，开卷速度范围为0.1～10000mm/s；（2）板材补热并调节镁合金板材的转向方向：补热温度为100～350℃，调节方向范围为0～90°；（3）测板材张力并控制卷曲力大小：通过测量板材的张力并反馈给开卷装置，调节卷曲力，实现微张力控制在1～1000kN范围内；（4）对即将咬入板材部分进行整体控温：温度范围为200～600℃；（5）对即将咬入板材部分的宽度方向进行梯度控温：温度分布范围为200～600℃，边部和中间区域的温度分布存在0～200℃差异；（6）板材经控温轧辊进行精轧变形：轧辊预热温度范围为50～300℃，经过预热的板材在预热的轧辊上进行控温轧制变形，单道次压下量为1～90%；（7）测板材张力并控制卷曲力：通过测量板材的张力并反馈给板材卷曲装置，调节卷曲速度和卷曲力，把微张力控制在1～1000kN范围内；（8）板材补热并调节镁合金板材的转向方向：补热温度为100～300℃，调节方向范围为0～90°；（9）板材补热并卷曲成卷：补热温度为100～300℃，根据测张辊反馈的信息，调节板材卷曲速度，速度范围为0.1～10000mm/s；（10）若此镁板卷板材厚度未达到目标镁板厚度（t0）时，把镁板卷按工艺步骤在可逆控温轧机上逆向重复步骤（1-9），进行下一道控温精轧加工；（11）若轧制后的镁板材厚度达到目标镁板厚度（t0）时，即获得满足厚度要求的镁合金板卷。2.根据权利要求1所述的镁合金板卷的控温轧制工艺，其特征是：所述步骤1开卷和步骤9成卷处理时，补热首选感应加热，加热板带时，板材宽度方向上的温度分布，是边部和中间区域温度相同，或边部与中间区域不同。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世伟，唐伟能，秦云，张春伟，周月明，朱健桦，蒋浩民，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31