一种无缝镁合金管纵连轧工艺制造技术

一种无缝镁合金管纵连轧工艺，属于无缝镁合金管材热轧工艺技术领域，解决拉拔及挤压管现有技术中表面质量差、每一道次变形量小、易被拉断的问题，提高镁合金管材产品的精度、使生产流程短、生产节奏快且高效，并且丰富镁合金管材的规格。本发明专利技术通过如下技术方案予以实现：（一）、待轧阶段：（1）将轧辊、芯棒以及无缝镁合金毛管坯预热；（2）启动三辊纵连轧主机，将电机速度调至1500~2200r/min，第一架轧辊速度调至20 r/min~25r/min，轧制力调至4~7吨，第二、三、四机架轧辊速度调至25 r/min~30r/min，轧制力调至2.5~8吨，夹紧油缸缩回，芯棒油缸缩回，上料装置缩回，油缸缩回，下料装置夹送油缸伸出；（二）、无缝镁合金毛管坯轧制，最终获得无缝镁合金管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无缝镁合金管材热轧工艺
，特别涉及一种无缝镁合金管纵连轧工艺。
技术介绍
目前世界经济发展正面临自然资源和环境的制约，开发和制备轻质、绿色环保的材料是当前世界各国必须要解决的问题。镁合金就是致力于寻求的一种轻质和绿色环保金属材料，具有优良的综合性能。轻质和绿色环保镁合金无缝管材具有很好的发展前景，现阶段镁合金无缝管材大多数是通过拉拔、挤压方法制备出来的。对于镁合金管材拉拔工艺：西北有色金属研究院研究了用温态拉拔的方法制得一种医用薄壁细直径镁合金管材，将镁合金管坯进行多道次空芯或芯轴热拉拔，得到了外径小于Φ6mm的镁合金薄壁管；沈阳工业大学对镁合金管坯进行多道次拉拔，得到外径小于Φ10mm的镁合金薄壁管。但是，镁合金管材拉拔工艺存在如下缺陷：(1)拉拔工艺复杂，每一道次变形量小，要经过多道次拉拔才能成型；另外，成型过程中的工作条件还受镁合金管长度的制约；(2)拉拔管的表面极易产生氧化现象，导致无缝镁合金管表面质量差，无法满足工程实际的需求；(3)无缝镁合金管拉拔过程中会出现被拉断的情况，造成产品报废。对于镁合金管材挤压工艺：挤压，特别是热挤压，是主要的镁合金塑性成形方法，国内外许多专家学者进行了一系列的研究：重庆大学对AZ31镁合金挤压工艺进行研究发现，铸锭经400℃×12h的均化处理后，在挤压温度为400℃，速度为1～2.5m/min，挤压比为10～45的条件下，挤压过程中出现了动态再结晶，其抗拉强度在275～285MPa之间，屈服强度在220～225MPa之间，延伸率在15％～17％之间。但是，镁合金管材挤压工艺存在如下缺陷：(1)挤压过程中金属的流动不均匀；(2)挤压速度比较低，辅助时间较长；(3)工具损耗较大，成本比较高；(4)几何废料比较多，浪费严重。与拉拔和挤压工艺相比，轧制是一种高效的生产工艺，目前，国内外对镁合金板的轧制已经做了大量研究，但是有关无缝镁合金管材轧制工艺方面的研究鲜有报道，尤其是无缝镁合金管纵连轧方面，这主要是因为镁合金在室温下滑移系少，塑性变形能力差，变形量过大时极易出现裂纹等缺陷。纵连轧工艺具有产品形状和尺寸精度高、流程短、生产节奏快且高效、设备简单且成本较低等优点，所以如何采用纵连轧方法制备高品质无缝镁合金管材成品，成为时下亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种无缝镁合金管纵连轧工艺以解决拉拔及挤压管现有技术中的问题，用以提高镁合金管材产品的精度、使生产流程短、生产节奏快且高效，并且丰富镁合金管材的规格。本专利技术通过如下技术方案予以实现：一种无缝镁合金管纵连轧工艺，其中：(一)、待轧阶段：1)、轧辊与芯棒置于保温罩中进行预热处理，直至轧辊和芯棒的心部与表面均匀预热至150℃～200℃；无缝镁合金管管坯放入加热炉中加热至心部与表面均为300℃～400℃；预热后的轧辊、芯棒以及无缝镁合金管管坯待后步使用；2)、启动三辊纵连轧主机，将电机速度调至1500～2200r/min，第一架轧辊速度调至20r/min～25r/min，轧制力调至4～7吨，第二、三、四机架轧辊速度调至25r/min～30r/min，轧制力调至2.5～8吨，夹紧油缸缩回，芯棒油缸缩回，上料装置缩回，油缸缩回，下料装置夹送油缸伸出；相临机架之间的距离为500±10mm，轧辊中心线与轧制中心线间的距离为170mm；(二)、轧制阶段：1)、将前步预热后的无缝镁合金管坯置于上料装置的V型槽中，镁合金管管坯开轧温度为300℃～400℃，对无缝镁合金管进行四道次连续轧制；2)、夹紧油缸夹紧坯料，芯棒油缸推动顶杆座，使芯棒以140±5mm/s的速度穿入管坯中，芯棒持续运动直至进入轧辊机架孔型中；3)、由上料装置送料油缸推动夹座将管坯以200mm/s～300mm/s的咬入速度送进轧辊机架孔型中，咬入后芯棒的送进速度为40mm/s；经轧辊轧出的镁合金管行径下料装置夹紧块，当镁合金管超过夹紧块10mm时，夹紧块夹紧轧出的镁合金管，同时回退夹送油缸；当夹送油缸全部缩回后，打开夹紧油缸，人工辅助取出镁合金管置于安全处空冷后，即获得无缝镁合金管。进一步的，所述无缝镁合金管坯壁厚为5mm～7mm。进一步的，所述芯棒直径应为32mm～37mm。进一步的，所述无缝镁合金管材质为AZ31。本专利技术与现有拉拔、挤压工艺相比具有以下有益效果。1、可以解决在拉拔过程中(1)拉拔工艺复杂，拉拔道次多，且各个道次之间必须有退火工序(2)管材易被拉断，成材率较低(3)管材壁厚的均匀性不易控制，平直度达不到理想的效果(4)管材的长度受到很大程度限制等很多问题。2、可以解决在挤压过程中(1)挤压速度低，辅助时间长(3)工具损耗较大，成本较高(4)几何废料较多，浪费严重等问题。3、可以解决现有轧制工艺的空白，对现有轧制工艺易开裂、难轧制提出了可轧性研究。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。图1为本专利技术轧制过程工艺流程图。图2为本专利技术中无缝镁合金管三辊纵连轧工艺几何模型。图3为AZ31镁合金在350℃轧制温度不同应变速率条件下的真应力-应变曲线图。图4为镁合金管坯经实施例一轧前内部组织形貌图；图5为无缝镁合金管经实施例一轧后内部组织形貌图。具体实施方式本实验设备采用的三辊纵连轧轧机为交城鑫源机械设备有限公司生产的“实验型Φ50连轧机(SF02050.00)”。本具体实施方式中，采用AZ31镁合金无缝管材，其化学成份如表1所示。表1 AZ31镁合金的化学成分(质量分数,％)本具体实施方式中，热轧初始状态实验参数具体如下表2所示。表2 AZ31镁合金管材纵连轧热轧相关参数参数数值单位环境温度20℃滑动摩擦系数0.6比热容102J·(kg·℃)-1热导率35W·m-1·℃-1对流传导系数11W·m-2·℃-1初始轧制温度350℃主电机电压DC440V主电机额定转速1500r/min主电机功率11KW主减速机速比51轧辊宽度100mm轧辊理想直径340mm液压站电机功率30KW轧辊温度150℃芯棒温度150℃轧辊转速10-30r/min轧制过程中影响管材成品质量的关键参数有以下三个，分别是：芯棒速度、轧制力以及轧制力矩，其具体的计算方法如下：(1)、无缝镁合金管材三辊纵连轧工艺中的芯棒速度计算：①镁合金管材轧制时第一机架内管件速度和芯棒限动速度须满足： v m ≤ v 0 + v 1 2 ]]>式中：v0—毛管初速度m/s；v1—管件在第一机架出口处速度m/s。②管件与芯棒速度符合关系式：Δvi＝vi-vm≤4.5m/s式中：Δvi—管件进入第i机架时与芯棒速度差m/s；vi—管件在第i机架出口处轴向速度m/s；vm—芯棒速度m/s。管件在最后一机架出口速度比前面几机架出口速度大得多，且芯棒速度恒定，所以，这里保证末机架出口速度满足②就行。③芯棒速度满足如下式：式中:s管件—管件从第一机架入口至第三机架咬入时的位移mm；l毛管—毛管长度mm；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无缝镁合金管纵连轧工艺，其特征是：（一）、待轧阶段：（1）将轧辊与芯棒置于保温罩中进行预热，直至轧辊和芯棒的心部与表面均匀预热至150℃~200℃；无缝镁合金毛管坯放入加热炉中加热至心部与表面均为300℃~400℃；预热后的轧辊、芯棒以及无缝镁合金毛管坯待后步使用；（2）启动三辊纵连轧主机，将电机速度调至1500~2200r/min，第一架轧辊速度调至20 r/min~25r/min，轧制力调至4~7吨，第二、三、四机架轧辊速度调至25 r/min~30r/min，轧制力调至2.5~8吨，夹紧油缸缩回，芯棒油缸缩回，上料装置缩回，油缸缩回，下料装置夹送油缸伸出；（二）、轧制阶段：1）、将前步预热后的无缝镁合金毛管坯置于上料装置的V型辊槽中，镁合金管坯开轧温度为350±50℃，对无缝镁合金管进行四道次连续轧制；2）、夹紧油缸夹紧坯料，芯棒油缸推动顶杆座，使芯棒以140±5mm/s的速度穿入管坯中，芯棒持续运动直至进入轧辊机架孔型中；3）、由上料装置送料油缸推动夹座将管坯以200mm/s~300mm/s的咬入速度送进轧辊机架孔型中，咬入后芯棒的送进速度为40mm/s；经轧辊轧出的镁合金管行径下料装置夹紧块，当镁合金管超过夹紧块10mm时，夹紧块夹紧轧出的镁合金管，同时回退夹送油缸；当夹送油缸全部缩回后，打开夹紧油缸，人工辅助取出镁合金管置于安全处空冷后，即获得无缝镁合金管。...

【技术特征摘要】
1.一种无缝镁合金管纵连轧工艺，其特征是：（一）、待轧阶段：（1）将轧辊与芯棒置于保温罩中进行预热，直至轧辊和芯棒的心部与表面均匀预热至150℃~200℃；无缝镁合金毛管坯放入加热炉中加热至心部与表面均为300℃~400℃；预热后的轧辊、芯棒以及无缝镁合金毛管坯待后步使用；（2）启动三辊纵连轧主机，将电机速度调至1500~2200r/min，第一架轧辊速度调至20 r/min~25r/min，轧制力调至4~7吨，第二、三、四机架轧辊速度调至25 r/min~30r/min，轧制力调至2.5~8吨，夹紧油缸缩回，芯棒油缸缩回，上料装置缩回，油缸缩回，下料装置夹送油缸伸出；（二）、轧制阶段：1）、将前步预热后的无缝镁合金毛管坯置于上料装置的V型辊槽中，镁合金管坯开轧温度为350±50℃，对无缝镁合金管进行四道次连续轧制；2）、夹紧油缸夹紧坯料，芯棒油缸推动顶杆座，使芯棒以140±5mm/s的速度穿入管坯中，芯棒持续运动直至进入轧辊机架孔型中；3）、由上料装置送料油缸推动夹座将管...

【专利技术属性】
技术研发人员：双远华，代佳，苟毓俊，周研，王清华，丁晓凤，王军，毛飞龙，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西;14