一种镁合金带材热辊加热轧制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种镁合金带材热辊加热轧制装置及方法，包括，运输辊道，所述运输辊道由至少一个运输辊组成；至少一个轧机机架，至少一组轧辊，所述轧辊之间设有镁合金带材；第一红外测温仪和第二红外测温仪；感应线圈；PLC控制器；轧制参数操作台等，在镁合金带材轧制时，基于镁合金导热系数高、传热快以及高频感应加热效率高的优点，利用轧辊对轧件传热从而实现镁合金的在线加热轧制技术，通过控制轧辊表面感应加热温度实现轧件出口温度的精确控制，不仅可以对常温带材进行加热轧制，也可以对热带材进行补温轧制，降低带材轧制过程中的温降速度，减少边裂产生几率，提高成品质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于镁合金带材加工
，尤其涉及一种镁合金带材热辊加热轧制装置及方法。
技术介绍
镁合金作为先进轻质金属结构材料，具备高比强度和良好的抗冲击性，能满足航空航天、汽车及电子产品轻量化要求，减少能源消耗和环境污染，已成为欧美、日本等国家与地区工业应用增长最快的材料之一。但密排六方的晶格结构决定了镁合金室温塑性变形能力较差，极大限制了其应用范围。轧制作为镁合金的重要加工变形方式受到了广泛的关注，由于镁合金的室温变形能力差，因此常用的轧制工艺为温轧和热轧。但在轧制过程中镁合金板材表面粗糙，氧化严重，同时，温降过快，容易导致裂纹产生，且温度降低使镁合金板材的基面织构强度增加，存在严重的各向异性，极大降低了塑性，影响后续加工。为了弥补轧制过程中的温降，一个公开的日本专利中(专利号：2003-521863)，采用轧机两侧施加两个加热炉，利用加热炉对镁合金带材进行往复加热和轧制，该方法一定程度上起到了补热作用，但明显降低了效率，增加了能耗。另一个授权的中国专利(专利号：201310246053.7)中，申请人提出了通过加热棒加热上下轧辊到不同温度从而实现镁合金异步轧制技术，弱化基面织构，提高镁合金变形塑性，该方法中，加热棒加热效率低，轧件带走热量后，轧辊难以快速达到预想温度，另外，加热孔的存在导致轧辊弹性极限降低，难以精确控制轧辊温度和轧制过程辊缝。在授权的一种镁合金热轧装置及轧制加热的方法(专利号：201010591333.8)专利中，申请人基于硅碳棒加热法设计了一套运输辊道和轧辊加热器，从而实现镁合金加热轧制，但该方法轧辊加热温度较低(低于200℃)，难以大幅度提高镁合金变形塑性，且能耗大，加热效率低。上述的几个专利均利用测温和反馈系统控制温度，没有明确的温度变化控制模型，难以实现轧制过程温度的精确控制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对上述现有镁合金带材轧制过程温降快导致的塑性变形能力低，加热炉离线加热效率低，轧制间隙退火能耗高的缺点，本专利技术的目的是提供一种结构简单、制作和维护成本低、能够很好实现镁合金在线加热轧制的装置及方法。本专利技术其中一个技术主题采用的技术方案是：一种镁合金带材热辊加热轧制装置，包括，运输辊道，所述运输辊道由至少一个运输辊组成；至少一个轧机机架，所述轧机机架设于所述运输辊道上；至少一组轧辊，所述轧辊设于轧机机架上，所述轧辊之间设有待轧制的镁合金带材；第一红外测温仪，所述第一红外测温仪设于轧机机架的轧辊侧面，所述第一红外测温仪通过第二接线箱与PLC控制器电连接；所述第一红外测温仪用于检测轧辊出口和入口端温度参数，所述PLC控制器响应来自第一红外测温仪的温度信息；第二红外测温仪，所述第二红外测温仪设于轧机机架的轧辊侧面，所述第二红外测温仪通过第二接线箱与PLC控制器电连接；所述第二红外测温仪用于检测轧辊之间镁合金带材的出口和入口端温度信息，所述PLC控制器响应来自第二红外测温仪的温度信息；感应线圈，所述感应线圈设于轧辊一侧，用于加热该轧辊；所述感应线圈一端通过第三接线箱与PLC控制器电连接，另一端与高频感应加热控制器电连接；所述高频感应加热控制器设于该装置一侧，通过第一接线箱与PLC控制器通讯连接；轧制参数操作台，所述轧制参数操作台设于该加热轧制装置一侧，与PLC控制器通讯连接；卷取机，所述卷取机设于运输辊道一个端部，将轧辊处理后的镁合金带材卷取；冷却水箱，所述冷却水箱设于运输辊道一侧，所述冷却水箱中的冷却水通过冷却水管对感应线圈进行冷却。本专利技术另外一个技术主题采用的技术方案是：一种镁合金带材热辊加热轧制方法，该方法包括以下步骤，a.冷却水循环打开感应电源的冷却水，冷却水箱中的冷却水通过冷却水管对感应线圈进行循环冷却；b.轧制参数设定打开轧制参数设定操作台，设定轧制速度为0.01-0.5m/s，设定辊缝为0.3-5mm，设定轧制温度为0-500℃；PLC控制器响应来自轧制参数设定操作台的轧制速度、辊缝和轧制温度信息；c.计算轧辊设定温度并设定感应加热参数根据轧制温度要求以及轧件温度和轧辊表面温度的关系模型计算轧辊设定温度；根据轧辊需要的目标温度设定感应加热参数，并计算感应加热时间；d.轧辊在线加热以及轧辊温度监测利用感应线圈对轧辊进行加热，到达设定的感应加热时间后，第一红外测温仪每隔5-10s测试一次轧辊温度信息，并将温度信息传递给PLC控制器，当测试的轧辊表面温度达到要求后转入步骤e；当测试的轧辊表面温度未达到要求后转入步骤f；e.对镁合金带材进行轧制；f.如果到达预定加热时间后，轧辊表面温度低于预设定温度，通过轧辊温度闭环控制系统自动调节感应加热参数，继续对轧辊表面进行加热，直至第一红外测温仪测定值达到工艺要求，转入步骤e；g.轧制过程的修正为避免轧制过程中轧件带走热量导致的轧辊温降，将感应加热电流修正为满足目标要求的1.05-1.1倍；h.轧制过程温度监测开始轧制后，第一红外测温仪和第二红外测温仪分别对轧辊和轧制件的出口端和入口端每隔5s进行一次测温，当轧件温度满足要求时转入步骤I；当轧件温度不满足设定轧制温度时，转入步骤j；i.连续轧制当轧件温度满足要求时，进行连续轧制；j.轧件温度修正当轧件温度不满足设定轧制温度时，通过温度差值修正轧辊表面设定温度，然后利用轧辊温度闭环控制系统自动调节感应加热参数，使其达到修正后的轧辊表面设定温度，转入步骤i；k.卷取轧制最后一道次时利用卷取机对轧制后带材进行卷取。优选地，上述温度控制算法如下，当轧制参数操作平台通过HMI人机界面设定轧制速度v(m/s)，轧制辊缝h1(mm)、轧制温度TD(℃)后，加热轧件到所需轧制温度与轧制参数和轧辊温度之间满足如下公式；TD=A′(1+B′·TR)(1+C′·e-v/D′)(1+E′·(h0-h1h0)+F′·(h0-h1h0)2)(1+G′·e-h0/H′)]]>式中，A′是与轧制参数有关常数，B′，C′，D′，E′，F′，G′，H′是与材料有关的常数，h0为轧制前轧件厚度；代入轧制速度、轧制前轧件厚<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金带材热辊加热轧制装置，其特征在于，包括，运输辊道(1)，所述运输辊道(1)由至少一个运输辊组成；至少一个轧机机架(9)，所述轧机机架(9)设于所述运输辊道(1)上；至少一组轧辊(8)，所述轧辊(8)设于轧机机架(9)上，所述轧辊(8)之间设有待轧制的镁合金带材；第一红外测温仪(7)，所述第一红外测温仪(7)设于轧机机架(9)的轧辊(8)侧面，所述第一红外测温仪(7)通过第二接线箱(5)与PLC控制器(16)电连接；所述第一红外测温仪(7)用于检测轧辊(8)出口和入口端温度信息，所述PLC控制器(16)响应来自第一红外测温仪(7)的温度信息；第二红外测温仪(14)，所述第二红外测温仪(14)设于轧机机架(9)的轧辊(8)侧面，所述第二红外测温仪(14)通过第二接线箱(5)与PLC控制器(16)电连接；所述第二红外测温仪(14)用于检测轧辊(8)之间镁合金带材的出口和入口端温度信息，所述PLC控制器(16)响应来自第二红外测温仪(7)的温度信息；感应线圈(11)，所述感应线圈(11)设于轧辊(8)一侧，用于加热该轧辊；所述感应线圈(11)一端通过第三接线箱(6)与PLC控制器(16)电连接，另一端与高频感应加热控制器(3)电连接；所述高频感应加热控制器(3)设于该装置一侧，通过第一接线箱(4)与PLC控制器(16)通讯连接；轧制参数操作台(15)，所述轧制参数操作台(15)设于该加热轧制装置一侧，与PLC控制器(16)通讯连接；卷取机(10)，所述卷取机(10)设于运输辊道(1)一个端部，将轧辊(8)处理后的镁合金带材卷取；冷却水箱(13)，所述冷却水箱(13)设于运输辊道(1)一侧，所述冷却水箱(13)中的冷却水通过冷却水管(12)对感应线圈(11)进行冷却。...

【技术特征摘要】
1.一种镁合金带材热辊加热轧制装置，其特征在于，包括，
运输辊道(1)，所述运输辊道(1)由至少一个运输辊组成；
至少一个轧机机架(9)，所述轧机机架(9)设于所述运输辊道(1)上；
至少一组轧辊(8)，所述轧辊(8)设于轧机机架(9)上，所述轧辊(8)
之间设有待轧制的镁合金带材；
第一红外测温仪(7)，所述第一红外测温仪(7)设于轧机机架(9)的轧
辊(8)侧面，所述第一红外测温仪(7)通过第二接线箱(5)与PLC控制器
(16)电连接；所述第一红外测温仪(7)用于检测轧辊(8)出口和入口端温
度信息，所述PLC控制器(16)响应来自第一红外测温仪(7)的温度信息；
第二红外测温仪(14)，所述第二红外测温仪(14)设于轧机机架(9)的
轧辊(8)侧面，所述第二红外测温仪(14)通过第二接线箱(5)与PLC控制
器(16)电连接；所述第二红外测温仪(14)用于检测轧辊(8)之间镁合金
带材的出口和入口端温度信息，所述PLC控制器(16)响应来自第二红外测温
仪(7)的温度信息；
感应线圈(11)，所述感应线圈(11)设于轧辊(8)一侧，用于加热该轧
辊；所述感应线圈(11)一端通过第三接线箱(6)与PLC控制器(16)电连
接，另一端与高频感应加热控制器(3)电连接；
所述高频感应加热控制器(3)设于该装置一侧，通过第一接线箱(4)与
PLC控制器(16)通讯连接；
轧制参数操作台(15)，所述轧制参数操作台(15)设于该加热轧制装置
一侧，与PLC控制器(16)通讯连接；
卷取机(10)，所述卷取机(10)设于运输辊道(1)一个端部，将轧辊(8)
处理后的镁合金带材卷取；
冷却水箱(13)，所述冷却水箱(13)设于运输辊道(1)一侧，所述冷却
水箱(13)中的冷却水通过冷却水管(12)对感应线圈(11)进行冷却。
2.一种根据权利要求1所述镁合金带材热辊加热轧制装置的方法，其特
征在于，该方法包括以下步骤，
a.冷却水循环
打开感应电源的冷却水，冷却水箱(13)中的冷却水通过冷却水管(12)
对感应线圈(11)进行循环冷却；
b.轧制参数设定
打开轧制参数设定操作台(15)，设定轧制速度为0.01-0.5m/s，设定辊
缝为0.3-5mm，设定轧制温度为0-500℃；PLC控制器(16)响应来自轧制参
数设定操作台(15)的轧制速度、辊缝和轧制温度信息；
c.计算轧辊设定温度并设定感应加热参数
根据轧制温度要求以及轧件温度和轧辊表面温度的关系模型计算轧辊设
定温度；根据轧辊需要温度设定目标感应加热参数，并计算感应加热时间；
d.轧辊在线加热以及轧辊温度监测
利用感应线圈(11)对轧辊(8)进行加热，到达设定的感应加热时间后，
第一红外测温仪(7)每隔5-10s测试一次轧辊(8)温度信息，并将温度信息
传递给PLC控制器(16)，当测试的轧辊(8)表面温度达到要求后转入步骤e；
当测试的轧辊(8)表面温度未达到要求后转入步骤f；
e.对镁合金带材进行轧制；
f...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅瑞斌，包立，张欣，蔡般，李长生，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21