CN104741375A - 线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备，包括送线机构、张力控制机构、至少一组加热轧延机构、电磁感应加热系统及四辊式近净型轧延机构。送线机构用以输送一胚材；张力控制机构用以控制胚材保持适当的输送速度及输送张力；加热轧延机构包含电磁感应加热系统和四辊式近净型轧延机构，电磁感应加热系统包含有温度回授控制装置和频率与功率控制系统，温度回授控制装置用以侦测胚材表面温度，频率与功率控制系统用以加热胚材并控制胚材保持于适合轧延温度；四辊式近净型轧延机构用以对胚材轧延塑性加工，其包含四只行星式排列的轧辊同时轧延该胚材的截面周围。本发明的轧延设备可连续性大量生产，并大幅地减少制造时间、降低制造成本。

Description

线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备
技术领域
本发明有关于一种线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备，特别是有关于一种四辊式轧延塑性加工的线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备。
背景技术
目前常见的线性滑轨素材的抽线拉拔制造流程详如图1所示，首先将钢线或棒材进行球化热处理如图2的球化组织(spheroidite)，以避免眼模抽线或轧辊拉拔过程中，因加工硬化造成滑轨内部产生微裂痕，图3为碳钢的时间-温度-相变态曲线(time-temperature-transformation diagram)，球化温度约700℃左右，由图3得知变态完成所需时间需时18~24小时左右。钢线或棒材球化处理完成后，进行矫直、清洁除锈、抽线或拉拔制程，重复上述步骤三次以上，将钢线或棒材塑性加工成线性滑轨素材，再重新加热进行正常化处理，以消除线性滑轨内部的球化组织，由于加热过程没有拘束力，线性滑轨容易产生翘曲或扭转，因此正常化热处理后，必须再进行一次线性滑轨素材矫直加工。
上述线性滑轨素材加工繁复，且每一次球化时间需时18~24小时左右，造成工时过非常长且加工成本太高。此外，球化时间非常长，容易造成表面发生脱碳情形，导致滑轨素材质量不良。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够大幅地减少制造时间、降低制造成本，并且可以制造出高质量线性滑轨素材的连续式近净型轧延相关设备。
本发明的线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备，包括：
一送线机构，用以输送一胚材；
一张力控制机构，用以控制该胚材保持适当的输送速度及输送张力；以及
至少一组加热轧延机构，设置于该送线机构与该张力控制机构之间，该加热轧延机构包含；
一电磁感应加热系统，包含温度回授控制装置和频率与功率控制系统，该温度回授控制装置用以侦测该胚材表面温度，该频率与功率控制系统用以根据该温度回授控制装置所回馈的温度数据加热该胚材并控制该胚材保持于该适合轧延温度；及
一四辊式近净型轧延机构，对该胚材轧延塑性加工，其包含四只行星式排列的轧辊，以其四个轧延面组构成一轧延塑形面的四个边，以同时轧延该胚材的截面周围。
作为优选技术方案，该加热轧延机构为三组，该些加热轧延机构是连续串接排列设置。
作为优选技术方案，该胚材为一线材或棒材。
作为优选技术方案，该轧延塑形面包括标准型、微型、宽轨型、交叉滚珠与交叉滚柱型。
作为优选技术方案，该四辊式近净型轧延机构的该四只行星式排列的轧辊，包含一主动轮组及一从动轮组，该主动轮组具有相对配置的相同直径、相同转速但相反方向转动的轧辊，以将胚材咬入轧辊中，该从动轮组同样为相同直径、相对配置，但可不受拘束地自由转动的轧辊。
作为优选技术方案，该四辊式近净型轧延机构的轧延开度为可调或不可调式。
作为优选技术方案，该四辊式近净型轧延机构具有冷却系统提供轧辊强制冷却。
作为优选技术方案，该至少三组加热轧延机构之后更包含一冷却机构，以对该加工完的胚材进行冷却。
作为优选技术方案，该张力控制机构之后，还包含一裁切机构，以对该冷却完的胚材进行裁切。
本发明的特点包含：本发明的线性滑轨素材的连续式近净型热轧制造可连接成单一制造流程，从钢线或棒材加热到轧延塑性加工过程可全部于同一条产在线完成，达到连续性大量生产，大幅地减少制造时间、降低制造成本。本发明采用电磁感应加热方式加热盘元状的钢线或棒材钢线，具有温度回授控制系统、频率与功率控制系统，可精确控制温度，由于电磁感应加热时间非常短，且完全不需进行球化退火与正常化热处理，不会造成表面发生脱碳情形。钢线或棒材加热后，降伏强度大幅度地下降且具有极佳的可塑性，制造过程不会造成材料内部产生裂痕，因此可制造出高质量线性滑轨素材。
附图说明
图1为先前技术的线性滑轨素材的抽线拉拔制程的流程方块图；
图2为碳钢的球化金相组织图；
图3为碳钢的时间-温度的相变态图；
图4为本发明一实施例的线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备示意图；
图5为图4的沿着5-5切剖线的剖面图；
图6为本发明一实施例的标准型轧延塑形面示意图；
图7为本发明一实施例的微型轧延塑形面示意图；
图8为本发明一实施例的宽轨型轧延塑形面示意图；
图9为本发明一实施例的交叉滚柱型轧延塑形面示意图；以及
图10为本发明一实施例的交叉滚珠型轧延塑形面示意图。
附图标记说明：
10、线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备；
20、送线机构；
21、胚材；
30、张力控制机构；
40、加热轧延机构；
41、电磁感应加热系统；
411、温度回授控制装置；
412、频率与功率控制系统；
42、四辊式近净型轧延机构；
420、轧辊；
421、轧延面；
422、轧延塑形面；
423、主动轮组；
424、从动轮组；
425、轧辊冷却系统；
426、动力分配装置；
427、张力与速度控制系统；
50、冷却机构；
60、裁切机构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
兹配合图式说明本发明的实施例如下。
请参照图4及图5所示，本实施例的线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备10包含：送线机构20、张力控制机构30及至少一组加热轧延机构40。
送线机构20用以输送一胚材21，该胚材21可来向线材/棒材盘元（图中未示出），且在轧延前可在胚材21输送在线进行矫直、清洁或除锈等预处理。
张力控制机构30用以控制该胚材21保持适当的输送速度及输送张力，以利轧辊作业的进行。
至少一组加热轧延机构40设置于该送线机构20与该张力控制机构30之间，其包含有一电磁感应加热(induction heating)系统41和一四辊式近净型轧延机构42，该系统包含温度回授控制装置411和频率与功率控制系统412，该温度回授控制装置411用以侦测该胚材21表面的温度，该频率与功率控制系统412用以根据该温度回授控制装置411所回馈的该胚材21表面温度数据，进行加热该胚材21或停止加热，并控制该胚材21的温度，使保持在适合轧延温度。当然，前述的至少一组加热轧延机构40的前段可搭配数组的二辊式轧延机（此二辊式轧延机为现有机构，图中未示出），以重复加热与轧延塑性加工数次。另外，值得一提的是，在一实施例中，该加热轧延机构可设为三组（或三组以上），且该些加热轧延机构系连续串接排列设置，以重复加热与轧延塑性加工。
如图5所示，四辊式近净型轧延机构42用以对该胚材21轧延塑性加工，其包含四只行星式排列的轧辊420，以其四个轧延面421组构成一轧延塑形面422的四个边，以同时轧延该胚材21的截面周围。在一实施例中，该四辊式近净型轧延机构42中的该四只行星式排列的轧辊420，包含一主动轮组423及一从动轮组424，该主动轮组423具有相对配置的相同直径、相同转速但相反方向转动的轧辊420，以将胚材21咬入二轧辊420中，该从动轮组424同样为相同直径、相对配置，但可不受拘束地自由转动的轧辊420，借以随着钢线或棒材的胚材21咬入后通过摩擦力而自行转动。而该动力分配机构驱动主动轮组423以动力分配装置426驱动该主动轮组423。另外，该四辊式近净型轧延机构42的轧延开度为可调或不可调式。
进一步而言，该四辊式近净型轧延机构42具有轧辊冷却系统425提供轧辊420强制冷却。另外，前述的轧延塑形面422包括标准型（如图6所示）、微型（如图7所示）、宽轨型（如图8所示）、交叉滚柱型（如图9所示）和交叉滚珠型（如图10所示），因此可生产的产品种类与外形包括：标准型、微型、宽轨型、交叉滚珠与交叉滚柱型。
借由上述结构，首先以加热轧延机构40的电磁感应加热系统41将盘元状的钢线或棒材钢线等胚材21加热，再以温度回授控制装置侦测钢线或棒材等胚材21表面温度，回馈给频率与功率控制系统412进行频率与功率调整，可达到准确控制温度之效，由于电磁感应加热时间非常短，不会造成表面发生脱碳情形，胚材21（钢线或棒材）加热至适当温度，再以四辊式近净型轧延机构42进行胚材21（钢线或棒材）轧延塑性加工，胚材21（钢线或棒材）加热后，降伏强度大幅度地下降且具有极佳的可塑性，制造过程不会造成材料内部产生裂痕，轧延塑性加工过程中，该四辊式近净型轧延机构42皆通过张力与速度控制系统427进行张力与速度控制，防止轧延过程线性滑轨素材发生变形或扭曲现象，并达到所需的尺寸精度。重复上述加热与轧延塑性加工三次(含)以上，将圆形钢线或棒材胚材21塑性加工成线性滑轨素材后，以接续在加热轧延机构40的冷却机构50一进行冲水冷却定型，再以该冷却机构50后续的裁切机构60裁切成所需的尺寸（如图4所示）。
承上所述，本发明可获得如下优点：(1)本发明所有设备与机构皆连接成单一制造流程，从钢线或棒材的胚材加热到轧延塑性加工过程可全部于同一条产在线完成，达到连续性大量生产，大幅地减少制造时间、降低制造成本。(2)本发明采用电磁感应加热方式加热盘元状的胚材（钢线或棒材钢线），其具有温度回授控制系统、频率与功率控制系统，可精确控制温度，由于电磁感应加热时间非常短，且完全不需进行球化退火与正常化热处理，不会造成表面发生脱碳情形。钢线或棒材等胚材加热后，降伏强度大幅度地下降且具有极佳的可塑性，制造过程不会造成材料内部产生裂痕，因此可制造出高质量线性滑轨素材。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备，其特征在于，包括：
一送线机构，用以输送一胚材；
一张力控制机构，用以控制该胚材保持适当的输送速度及输送张力；以及
至少一组加热轧延机构，设置于该送线机构与该张力控制机构之间，该加热轧延机构包含；
一电磁感应加热系统，包含温度回授控制装置和频率与功率控制系统，该温度回授控制装置用以侦测该胚材表面温度，该频率与功率控制系统用以根据该温度回授控制装置所回馈的温度数据加热该胚材并控制该胚材保持于该适合轧延温度；及
一四辊式近净型轧延机构，对该胚材轧延塑性加工，其包含四只行星式排列的轧辊，以其四个轧延面组构成一轧延塑形面的四个边，以同时轧延该胚材的截面周围。
2.如权利要求1所述线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备，其特征在于，该加热轧延机构为三组，该些加热轧延机构是连续串接排列设置。
3.如权利要求1或2所述线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备，其特征在于，该胚材为一线材或棒材。
4.如权利要求1或2所述线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备，其特征在于，该轧延塑形面包括标准型、微型、宽轨型、交叉滚珠与交叉滚柱型。
5.如权利要求1或2所述线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备，其特征在于，该四辊式近净型轧延机构的该四只行星式排列的轧辊，包含一主动轮组及一从动轮组，该主动轮组具有相对配置的相同直径、相同转速但相反方向转动的轧辊，以将胚材咬入轧辊中，该从动轮组同样为相同直径、相对配置，但可不受拘束地自由转动的轧辊。
6.如权利要求1或2所述线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备，其特征在于，该四辊式近净型轧延机构的轧延开度为可调或不可调式。
7.如权利要求1或2所述线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备，其特征在于，该四辊式近净型轧延机构具有冷却系统提供轧辊强制冷却。
8.如权利要求1或2所述线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备，其特征在于，该至少三组加热轧延机构之后更包含一冷却机构，以对该加工完的胚材进行冷却。
9.如权利要求8所述线性滑轨素材的连续式近净型轧延设备，其特征在于，该张力控制机构之后，还包含一裁切机构，以对该冷却完的胚材进行裁切。
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