一种带张力的单片带材智能深冷实验轧机及轧制方法技术

一种带张力的单片带材智能深冷实验轧机，包括轧机机架和恒温箱，轧件为单片带材，以轧件的运行方向为左右方向，恒温箱的左侧箱体和右侧箱体从左右两侧对称扣合在轧机机架上，使轧机的支撑辊和工作辊位于箱内，左侧箱体中设置左侧工作平台，左侧工作平台上设置有液压夹具一，右侧箱体中设置右侧工作平台，左侧工作平台上设置有液压夹具二，轧件的两端分别被液压夹具一和液压夹具二夹持，左侧箱体和右侧箱体上均设置有管道入口及放气口，冷却气体和润滑液输入管道从管道入口及放气口进入箱内，连接位于辊缝出入口处的冷却气体和润滑液喷嘴，本发明专利技术可有效减少液氮或者冷却氮气的使用量，同时可实现带张力深冷轧制，并保证轧辊工作一直处于深冷状态。

Intelligent cryogenic experimental rolling mill and rolling method for single strip with tension

An intelligent deep-cooling experimental rolling mill for single strip with tension consists of a rolling mill stand and a thermostat. The rolling piece is a single strip. The running direction of the rolling piece is the left and right directions. The left side box and the right side box of the thermostat box are symmetrically fastened to the mill stand from the left and right sides, so that the supporting roll and the working roll of the rolling mill are located in the box, and the left side working platform is set in the left side box. A hydraulic clamp is installed on the platform, a right working platform is installed in the right box body, and a hydraulic clamp is installed on the left working platform. The two ends of the rolled piece are clamped by hydraulic clamp 1 and hydraulic clamp 2 respectively. The left box body and the right box body are both equipped with a pipeline inlet and an air outlet. The cooling gas and lubricant input pipeline enters the box from the pipeline inlet and the air outlet, and is connected to the box. The cooling gas and lubricant nozzle at the entrance and exit of the roll gap can effectively reduce the use of liquid nitrogen or cooling nitrogen, realize deep cold rolling with tension, and ensure that the roll works in a deep cold state.

【技术实现步骤摘要】
一种带张力的单片带材智能深冷实验轧机及轧制方法
本专利技术属于金属材料轧制
，特别涉及一种带张力的单片带材智能深冷实验轧机及轧制方法。
技术介绍
超细晶金属材料在过去20多年间得到学术界和工程界的广泛关注，人们开放了大量的大塑性变形方法去研究和制备超细晶金属材料。其中，深冷轧制是其中方法之一。深冷轧制采用液氮或者氮气对轧件进行冷却，然后马上进行轧制。同时，采用氮气对轧辊进行冷却。然而，现在在大气环境下直接采用氮气进行冷却过程中，氮气马上挥发，造成能源大量浪费，极大地增加了深冷轧制的制造成本。另外，随着深冷轧制实验传统采用卷材进行轧制，这对于实验室研究而言，造成较大的浪费。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种带张力的单片带材智能深冷实验轧机及轧制方法，可以有效地减少液氮或者冷却氮气的使用量，同样可以实现带张力轧制，并保证轧辊工作一直处于深冷状态。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种带张力的单片带材智能深冷实验轧机，包括轧机机架11和恒温箱，其特征在于，轧件5为单片带材，以轧件5的运行方向为左右方向，所述恒温箱包括左侧箱体2和右侧箱体12，左侧箱体2和右侧箱体12从左右两侧对称扣合在轧机机架11上，使轧机的上支撑辊7、上工作辊8、下工作辊9和下支撑辊10均位于箱内，所述左侧箱体2中设置左侧工作平台3，左侧工作平台3上设置有液压夹具一4，所述右侧箱体12中设置右侧工作平台15，左侧工作平台15上设置有液压夹具二14，所述轧件5的两端分别被液压夹具一4和液压夹具二14夹持，所述左侧箱体2和右侧箱体12上均设置有管道入口及放气口，冷却气体和润滑液输入管道从管道入口及放气口进入箱内，连接位于辊缝出入口处的冷却气体和润滑液喷嘴。所述管道入口及放气口包括设置在左侧箱体2左侧面的管道入口及放气口一1和设置在右侧箱体12右侧面的管道入口及放气口二16。所述冷却气体和润滑液喷嘴包括冷却气体和润滑液喷嘴一6及冷却气体和润滑液喷嘴二13，冷却气体和润滑液喷嘴一6有两个，分别位于辊缝左侧出入口的轧件上下侧，向辊缝左侧上下工作辊喷射冷却气体和润滑液，冷却气体和润滑液喷嘴二14也有两个，分别位于辊缝右侧出入口的轧件上下侧，向辊缝右侧上下工作辊喷射冷却气体和润滑液。所述单片带材的材料为铝、铝合金、铜、铜合金、钛或钛合金。所述单片带材厚度为0.5～5mm，宽度为50～500mm，长度约等于轧机支撑辊直径。所述液压夹具一4和液压夹具二14均采用液压系统控制的可移动液压夹具，可以实现在恒定张力下进行移动。本专利技术还提供了利用所述带张力的单片带材智能深冷实验轧机的深冷轧制方法，步骤如下：第一步：将轧件5固定在液压夹具一4上，穿过工作辊，另一头固定在液压夹具二14上；第二步：将左侧箱体2和右侧箱体12通过螺丝固定在轧机机架11两侧；第三步：通过液氮和润滑液导入泵将冷却气体和润滑液导入冷却气体和润滑液喷嘴，对轧辊即上工作辊8和下工作辊9实现冷却和润滑；第四步：开启轧辊，实现零载荷轮转，实现轧辊及轧件被均匀冷却到-190℃～-50℃；第五步：通过液压装置调整轧辊辊缝，实现深冷轧制。采用液压控制系统，通过液压夹具一4和液压夹具二14调节轧件5轧制过程的前后张力，当轧制快结束时，提前停止轧制，防止将液压夹具一4卷入轧辊，造成损坏；第六步：转换轧制方向，调整下压量，完成下一道次实验；第七步：重复第六步3-10次，完成单片带材带张力深冷轧制。。所述第五步深冷轧制之前，可开启温度检测装置，当温度达到设定值时停止输入冷却气体，当温度未低于设定值，继续输入冷却气体。所述第五步和第六步轧制过程中轧制压下率可均控制在10％～35％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术可节约深冷轧制过程中冷却轧辊用的液氮或者冷却氮气使用量，降低能耗，同时实现单片带材带张力深冷轧制。本专利技术深冷实验轧机目前适用于铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金等单片材料的深冷轧制中试试验。附图说明图1是本专利技术轧机结构示意图(主视图)。图2是本专利技术轧机结构示意图(左视图)。具体实施方式下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。如图1和图2所示，一种带张力的单片带材智能深冷实验轧机，包括轧机机架11和恒温箱，轧件5为单片带材，其材料可为铝、铝合金、铜、铜合金、钛或钛合金等。以轧件5的运行方向为左右方向，恒温箱包括左侧箱体2和右侧箱体12，左侧箱体2和右侧箱体12从左右两侧对称扣合在轧机机架11上，使轧机的上支撑辊7、上工作辊8、下工作辊9和下支撑辊10均位于箱内。电机19通过电机联动轴18以及齿轮箱17输出动力，带动轧辊转动。左侧箱体2中设置左侧工作平台3，左侧工作平台3上设置有液压夹具一4，所述右侧箱体12中设置右侧工作平台15，左侧工作平台15上设置有液压夹具二14，轧件5的两端分别被液压夹具一4和液压夹具二14夹持。液压夹具一4和液压夹具二14均为全自动可移动液压夹具。左侧箱体2的左侧面设置有管道入口及放气口一1，右侧箱体12的右侧面设置有管道入口及放气口二16，两路冷却气体和润滑液输入管道分别从管道入口及放气口一1和管道入口及放气口二16进入箱内，连接位于辊缝出入口处的冷却气体和润滑液喷嘴一6及冷却气体和润滑液喷嘴二13。冷却气体和润滑液喷嘴一6有两个，分别位于辊缝左侧出入口的轧件上下侧，向辊缝左侧上下工作辊喷射冷却气体和润滑液，冷却气体和润滑液喷嘴二14也有两个，分别位于辊缝右侧出入口的轧件上下侧，向辊缝右侧上下工作辊喷射冷却气体和润滑液。本专利技术的主要原理为在轧机机架上增加保温箱，实现轧制过程中轧辊与外界大气环境隔绝，从而减少液氮或者其他冷却气体使用量，实现能源消耗大幅降低。同时，在实验轧机内部增加轨道，实现带材自动送样并实现带张力轧制，其轧制方法的具体步骤如下：第一步：将材料加工成一定的尺寸得到单片带材，即轧件5，带材厚度为0.5～5mm，宽度为50～500mm，长度约等于轧机支撑辊直径。第二步：打开恒温箱，将单片带材一端固定在液压夹具一4上，穿过工作辊，另一端固定在液压夹具二14上。第三步：将恒温箱通过螺丝固定在轧机机架11两侧，实现轧辊、夹具、轧件5等完全处于恒温箱中。第四步：通过液氮和润滑液导入泵将冷却气体和润滑液导入冷却气体和润滑液喷嘴一6及冷却气体和润滑液喷嘴二13，对轧辊实现冷却和润滑。第五步：开启轧辊，实现零载荷轮转，实现轧辊及轧件被均匀冷却到-190℃～-50℃。第六步：开启温度检测装置，当温度达到设定值时停止输入冷却气体。当温度未低于设定值，继续输入冷却气体。第七步：通过液压装置调整轧辊辊缝，实现深冷轧制。其中采用液压控制系统，通过液压夹具一4和液压夹具二14调节轧件轧制过程的前后张力。当轧制快结束时，提前停止轧制，防止将液压夹具一4卷入轧辊，造成损坏。轧制过程中轧制压下率控制在10％～35％。第八步：转换轧制方向，调整下压量，完成下一道次实验。轧制过程中轧制压下率控制在10％～35％。第九步：重复第八步3-10次，完成单片带材带张力深冷轧制。在本专利技术的一个具体实施例中，以铝合金6061单片带材作为原材料，加工所得单片带材的厚度为3mm，宽度为200mm，长度为500mm，深冷轧制时轧辊及轧件被均匀冷却到-100℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带张力的单片带材智能深冷实验轧机，包括轧机机架(11)和恒温箱，其特征在于，轧件(5)为单片带材，以轧件(5)的运行方向为左右方向，所述恒温箱包括左侧箱体(2)和右侧箱体(12)，左侧箱体(2)和右侧箱体(12)从左右两侧对称扣合在轧机机架(11)上，使轧机的上支撑辊(7)、上工作辊(8)、下工作辊(9)和下支撑辊(10)均位于箱内，所述左侧箱体(2)中设置左侧工作平台(3)，左侧工作平台(3)上设置有液压夹具一(4)，所述右侧箱体(12)中设置右侧工作平台(15)，左侧工作平台(15)上设置有液压夹具二(14)，所述轧件(5)的两端分别被液压夹具一(4)和液压夹具二(14)夹持，所述左侧箱体(2)和右侧箱体(12)上均设置有管道入口及放气口，冷却气体和润滑液输入管道从管道入口及放气口进入箱内，连接位于辊缝出入口处的冷却气体和润滑液喷嘴。

【技术特征摘要】
1.一种带张力的单片带材智能深冷实验轧机，包括轧机机架(11)和恒温箱，其特征在于，轧件(5)为单片带材，以轧件(5)的运行方向为左右方向，所述恒温箱包括左侧箱体(2)和右侧箱体(12)，左侧箱体(2)和右侧箱体(12)从左右两侧对称扣合在轧机机架(11)上，使轧机的上支撑辊(7)、上工作辊(8)、下工作辊(9)和下支撑辊(10)均位于箱内，所述左侧箱体(2)中设置左侧工作平台(3)，左侧工作平台(3)上设置有液压夹具一(4)，所述右侧箱体(12)中设置右侧工作平台(15)，左侧工作平台(15)上设置有液压夹具二(14)，所述轧件(5)的两端分别被液压夹具一(4)和液压夹具二(14)夹持，所述左侧箱体(2)和右侧箱体(12)上均设置有管道入口及放气口，冷却气体和润滑液输入管道从管道入口及放气口进入箱内，连接位于辊缝出入口处的冷却气体和润滑液喷嘴。2.根据权利要求1所述带张力的单片带材智能深冷实验轧机，其特征在于，所述管道入口及放气口包括设置在左侧箱体(2)左侧面的管道入口及放气口一(1)和设置在右侧箱体(12)右侧面的管道入口及放气口二(16)。3.根据权利要求1所述带张力的单片带材智能深冷实验轧机，其特征在于，所述冷却气体和润滑液喷嘴包括冷却气体和润滑液喷嘴一(6)及冷却气体和润滑液喷嘴二(13)，冷却气体和润滑液喷嘴一(6)有两个，分别位于辊缝左侧出入口的轧件上下侧，向辊缝左侧上下工作辊喷射冷却气体和润滑液，冷却气体和润滑液喷嘴二(14)也有两个，分别位于辊缝右侧出入口的轧件上下侧，向辊缝右侧上下工作辊喷射冷却气体和润滑液。4.根据权利要求1所述带张力的单片带材智能深冷实验轧机，其特征在于，所述单片带材...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻海良，张朝阳，崔晓辉，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43