CN105834227B - 镁合金板卷的控温轧制工艺 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

镁合金板卷的控温轧制工艺

技术领域

本发明涉及一种板卷轧制生产工艺技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明采用如下技术方案：

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，或边部与中间区域不同。

所述步骤2和3中，在调节板材方向的转向时，根据板材转向调节的需要，设置补热，以确保镁卷具有一定温度，能在这两个位置顺利转向，并实现在宽度方向温度分布在边部和中间区域温度相同，或边部与中间区域不同。

所述步骤4和5中，在轧辊咬入前通过对镁板宽度方向进行梯度补热，实现板宽方向上的温度梯度分布要求；其实现的宽度方向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。

所述步骤3和7中，利用带卷咬入角调节机构调节板带进入轧辊的咬入角：倾斜角范围0～20°。

所述步骤3和7中，在轧制过程中增加在线涂抹轧制润滑材料，以提高轧板的表面质量。

所述步骤6中，对轧辊辊面加热，实现轧辊辊面的在线加热及沿板宽方向上的温度梯度控制；轧辊辊面加热方式首选感应加热方式，其中，轧辊辊面沿板宽方向的温度分布控制调节为：边部和中间温度相同，或边部与中间区域不同。

在步骤6中，采用同步轧制或采用异步轧制，其异步比为：1.0～1.3。

在步骤6中精密轧制成形工艺步骤中，所采用的轧机为：单机架四辊、单机架六辊、单机架二辊形式中的一种或者多种。

所述步骤6中精密轧制成形工艺步骤为：连续在多个机架上进行多个压下量控温轧制，所述机架数少于100个，并且在机架间选择设置补热工艺步骤和微张力控制轧制的工艺步骤。

本发明针对镁合金轧制过程由于未能精确控制其变形温度等造成的成卷镁合金板材开卷、卷曲成卷困难，以及在轧制过程中板材容易开裂、表面质量差、组织控制不佳、性能恶化、成品率低等一系列问题，为实现批量制造出高质量的成卷的镁合金板材，提出一种生产镁合金板卷的控温轧制工艺路径，发展了一种适用于高成品率生产高质量镁合金板卷的控温轧制工艺方法。

分析镁合金轧制的特点发现，生产高质量的镁合金板卷，关键在于实现制备过程中对板材各变形区域的温度进行精确调节并控制，板材的控温轧制工艺主要涉及如何精确控制轧制变形区的温度和如何控制镁板卷曲成卷时变形区的温度两方面的工艺技术，其中，

（一）精确控制轧制变形区的温度工艺，主要包括：

1、板带进入轧制变形区前整体在线加热及控制板带沿轧制方向上的温度均匀性，以保证板料各部分有适当的变形温度；

2、镁合金板带进入轧制变形区前带宽方向（即垂直于轧制方向）上，中间和边部的温度控制，以保证带宽方向上的温度分布要求，减少开裂；

3、轧辊辊面在线加热和控制辊宽方向上的温度梯度，以控制板材带宽方向上的温度梯度。

（二）精确控温轧制的镁板卷曲成卷工艺，主要包括：

1、镁合金带卷在开卷前的加热，以保证顺利开卷；

2、镁合金带卷在转向辊、测张辊位置的补热，以保证板材调整方向；

3、（轧后）金属板带进入卷取机前的补热，以保证顺利卷取；

4、精确地控温轧制过程中镁合金板卷卷曲时的微张力，以避免由于张力控制不精确而导致板材凹凸不平及其易在镁合金板材表面特别是板的边沿形成拉伸裂纹的问题，提高板材质量。

通常镁合金板材生产时边沿降温快、温度较低，轧制过程中容易开裂。

针对轧辊的加热优选使用感应加热。感应加热不仅快速高效，而且由于集肤效应将只加热辊面表层，温度精确可控；通过对感应加热元件和磁轭的特别设计，可以灵活改变轧辊辊面在板宽方向上的温度梯度，既可以沿宽度方向温度相同，也可以实现中间温度低、两侧温度高等温度分布模式：通常轧件边部比中间冷速快，通过该方法可将轧辊两侧温度提高以补偿边部温降，有效地减少“边裂”现象。精确地控制材料在轧制变形区的变形温度，能降低轧制开裂几率，还能有效细化晶粒组织、控制第二相的种类-尺寸和分布、控制基面织构的分布。

异步轧制是采用不同程度的不相等的上、下工作辊表面的线速度进行轧制的方法。不同程度的线速度差造成了被轧合金材料上下两部分在轧制变形区内的变形和流动情况完全不同，形成“搓轧”区，能显著降低轧制压力和轧制扭矩，降低能耗，减少轧制道次，增加轧薄能力，改善产品厚度精度和板形，提高轧制效率；特别是其细化晶粒的效果远胜于常规轧制。

同时，通过控制带卷的轧制咬入方式，可调节镁合金板材的变形显微组织。当改变镁带进轧辊的咬入角时，能显著改变其基面织构的种类，形成有利于提高镁合金的塑性变形能力的织构类型，获得具有更加优良二次成型性能的镁合金板材。

另外，为了能连续稳定轧制并提高轧板的表面质量，可针对镁合金材料特性的耐高温、防粘辊的轧制润滑处理，可在镁合金板材表面均匀涂上专用的耐高温、防粘连的轧制润滑材料，有效防止镁合金薄带在轧制时粘连在轧辊上。

综合上述技术分析，本案提出一种生产高质量的镁合金板卷的新型轧制工艺。

通过实施多组验证试验研究发现：应用本发明提出的生产镁板带的控温轧制工艺方法，精确地控制材料在轧制变形区的变形温度，降低了轧制开裂几率，有效细化晶粒组织、第二相的尺寸。通过该工艺将轧辊两侧温度提高以补偿边部温降，解决了通常轧件边部比中间冷速快的问题，有效地减少了“边裂”现象。实验表明，采用异步轧制变形工艺过程中形成的剪切变形促进了镁合金材料的动态再结晶，与常规轧制相比，该方法制备的镁合金板材晶粒更加细小，且晶粒尺寸分布更加均匀。通过改变镁带进轧辊的咬入角时，显著改变其基面织构的种类，提高镁合金的塑性变形能力，获得具有更加优良二次成型性能的镁合金板材。

综合来看，应用本发明的控温轧制工艺方法，镁合金在开卷时，裂纹数量明显减少，且裂纹的长度明显变短，轧制板材质量显著提高；轧制过程中组织均匀性更好；轧制成品率提高。通过综合控制带卷的轧制咬入方式、异步轧制比和单位张力调节，实现了精细化地控制板材的再结晶晶粒尺寸、分布和取向（即织构）以及析出相的种类、尺寸和分布，可获得具有优良机械性能的镁合金板材。该工艺技术有着极为广阔的市场和应用前景。

本发明与现有技术相比，其有益效果如下：

1、通过在带卷生产过程中的所有变形位置增加控温装置的方式来精确控制变形区的温度，解决了室温下开卷镁合金板材难变形，展开过程中容易产生裂纹的问题；

2、通过在线加热板带，解决了室温下镁合金板材成卷困难，容易形成卷板裂纹的问题，而且可以显著提高镁合金板材的轧制生产效率；

3、通过控制板材宽度方向的变形温度分布，减少了材料边裂，提高了成材率；

4、通过设置调节辊改变了板材咬入方向角，实现对镁合金板材组织织构的控制，在镁合金板材轧制过程中获得精细化控制的镁合金显微组织；

5、实现了高质量镁合金板材连续反复的成卷轧制，可减少轧制机架数目，降低设备投入，也提高了轧制生产效率；

6、实现了综合调节、灵活变化、精确控制镁合金带卷的轧制咬入方式、异步轧制比和单位张力，改变镁合金在轧制变形区域的受力状态分布和剪切变形量，精细化地控制镁合金板材的再结晶晶粒尺寸、分布和取向（即织构）以及析出相的尺寸和分布；

7、通过在线涂抹耐高温、防粘连、适合不同轧材特性的轧制润滑材料，实现了自动润滑，可获得更好的板材表面质量；

8、能根据各种镁合金板材单位张应力的大小，对入口侧和出口侧卷取机进行相应的张力精确控制，有利于提高镁合金轧制变形均匀性和保持较高的板形质量。

附图说明

图1a为实施例1中单机架四辊、带入口侧和出口侧卷取机的控温轧制工艺制备AZ31镁合金板卷的工艺过程流程图，图1b为结构示意图；

图2a和图2b为镁合金板带宽度方向经预热后温度分布示意图，其中：图2a为中间区域温度低于边部温度，图2b为中间区域温度高于边部温度；

图3a为实施例4中单机架四辊、转向和测张辊不加热、带入口侧和出口侧卷取机的控温轧制工艺制备AZ31镁合金板卷的工艺过程流程图，图3b为结构示意图；

图4a为实施例7中两机架带入口侧和出口侧卷取机的控温轧制工艺制备AZ31镁合金板卷的工艺过程流程图，图4b为结构示意图；

图5a为实施例10中可调节镁板带咬入角的控温轧制工艺制备AZ31镁合金板卷的工艺过程流程图，图5b为结构示意图；

图6a为实施例13中调节镁板带咬入角、并在线涂抹轧制润滑材料的控温轧制工艺制备AZ31镁合金板卷工艺过程流程图，图6b为结构示意图；

图7a为实施例16中具备异步轧制功能的控温轧制工艺制备AZ31镁合金板卷的工艺过程流程图，图7b为结构示意图；

图8a为实施例19中采用炉内热卷取机形式的控温轧制工艺制备AZ31镁合金板卷工艺过程流程图，图8b为结构示意图。

图中：11卷取机，12转向辊，13测张辊，14轧机支承辊，15轧机工作辊，17测张辊，18转向辊，19卷取机，20辊缝，21开卷加热装置，22入口侧转向辊处加热装置，23入口侧测张辊处加热装置，24进轧机辊缝前板带补热装置，25进轧机辊缝前板带边部加热装置，26轧辊辊面加热装置，3轧辊芯部冷却及轴承座冷却机构，31卷取前加热装置，32出口侧转向辊处加热装置，33出口侧测张辊处加热装置，34出轧机辊缝后板带补热装置，35出轧机辊缝后板带边部加热装置；41入口侧带卷咬入角调节机构，42出口侧带卷咬入角调节机构，51入口侧兼具带卷咬入角调节和在线涂抹轧制润滑材料机构，52出口侧兼具带卷咬入角调节和在线涂抹轧制润滑材料机构。其中：标号11至13、21至25、41、51为轧机入口侧的部件；标号17至19、31至35、42、52为出口侧部件；标号14至15、20、26、3为轧机中间处部件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的工艺技术方案作进一步说明。需要说明的是，列举的仅为本发明的有限几个具体实施例，本发明不限于以上实施例；本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变化，均应属于本发明的保护范围。

一种镁合金板卷的控温轧制工艺，是通过在镁带卷生产过程中的所有变形位置增加控温装置的方式来精确控制变形区的温度来实现的。一种镁合金板卷的控温轧制设备，参见图1a和图1b，所述控温轧制设备为轧机，轧机左右对称布置，即入口侧和出口侧对称布置，其包括：轧机支承辊14、轧机工作辊15、轧辊辊面加热装置26、轧辊芯部冷却及轴承座冷却机构3、入口侧部件和出口侧部件，轧机支承辊14支承轧机工作辊15，工作辊15轧制带材处为轧机辊缝20，轧机工作辊15的辊面安装轧辊辊面加热装置26，轧机工作辊15的芯部和轴承座安装轧辊芯部冷却及轴承座冷却机构3。轧辊芯部冷却及轴承座冷却机构3控制轧辊的热凸度，并保护机械设备，可以采用对轧辊芯部和轴承座内通冷却水的方式，实现对轧辊（辊面以外部分）和轴承座的有效冷却。

入口侧部件包括：测张辊13、转向辊12、卷取机11，各入口侧部件以轧机辊缝20为中心由内向外依次排列；还包括：开卷加热装置21、入口侧转向辊处加热装置22、入口侧测张辊处加热装置23、进轧机辊缝前板带补热装置24、进轧机辊缝前板带边部加热装置25；所述开卷加热装置21安装于入口侧卷取机11前用于开卷加热，入口侧转向辊处加热装置22安装于入口侧转向辊12处，入口侧测张辊处加热装置23安装于入口侧测张辊13处，进轧机辊缝前板带补热装置24和进轧机辊缝前板带边部加热装置25安装于入口侧轧机辊缝20前、测张辊13后。

出口侧部件为：测张辊17、转向辊18、卷取机19，各出口侧部件以轧机辊缝20为中心由内向外依次排列；还包括：出轧机辊缝后板带边部加热装置35、出轧机辊缝后板带补热装置34、出口侧测张辊处加热装置33、出口侧转向辊处加热装置32、卷取前加热装置31；所述卷取前加热装置31安装于出口侧卷取机19前对轧后带材进行补热，出口侧转向辊处加热装置32安装于出口侧转向辊18处，出口侧测张辊处加热装置33安装于出口侧测张辊17处，出轧机辊缝后板带补热装置34和出轧机辊缝后板带边部加热装置35安装于出口侧轧机辊缝20后、测张辊17前。

轧机布置为左右对称，即入口侧和出口侧对称布置（设置），各部件一一对应设置，既能实现一个方向的一次轧制，或一个方向的多道次轧制，也便于轧机进行“来回”多道次扎制。

入口侧卷取机11和出口侧卷取机19采用精确控制微转矩，实现对不同带材的微张力精确控制。根据不同材料的单位张应力特性，选择相应的电机转矩范围，通过对变频器的精确控制，实现电机转矩→带卷张力的精确控制。特别是镁材的单位张应力很小，必须进行微转矩→微张力控制，参见图1b。

在进轧机辊缝前板带补热装置24和进轧机辊缝前板带边部加热装置25前增设入口侧带卷咬入角调节机构41，在出轧机辊缝后板带边部加热装置35和出轧机辊缝后板带补热装置34后增设出口侧带卷咬入角调节机构42，参见图5b。

在进轧机辊缝前板带补热装置24和进轧机辊缝前板带边部加热装置25前增设入口侧兼具带卷咬入角调节和在线涂抹轧制润滑材料机构51，在出轧机辊缝后板带边部加热装置35和出轧机辊缝后板带补热装置34后增设出口侧兼具带卷咬入角调节和在线涂抹轧制润滑材料机构52，参见图6b。

轧机工作辊15的上下工作辊表面的线速度不相等，构成异步控温轧制方式。异步轧制是使上、下工作辊表面的线速度不相等的一种轧制方法。参见图7b。

开卷加热装置21和卷取前加热装置31也可以采用炉卷轧机的整体加热式炉内热卷取机，参见图8b。

实施例1

单机架四辊，带入口侧和出口侧卷取机的控温轧制工艺制备AZ31镁合金板卷，如图1a和图1b所示。

按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷，板厚10mm，板宽500mm；

1）镁卷补热并开卷：补热温度为250℃，开卷速度范围为10mm/s；

2）板材补热并调节方向：补热温度为250℃，可调节方向范围为0～90°；

3）补热、测板材张力并控制卷曲力大小：补热温度为250℃，通过测量板材的张力并反馈给开卷装置，调节卷曲力，张力控制在150±10kN范围内；

4）对即将咬入板材部分进行整体控温：温度范围为300℃；

5）对即将咬入板材部分的宽度方向进行控温：预热温度分布如图2a，范围为300～350℃，边部比心部的温度高50℃；

6）使用单机架四辊轧机，轧辊温度控制在250℃；板材经控温轧辊进行精轧变形，单道次变形量为25%；

7）补热、测板材张力并控制卷曲力：温度保持在250℃，通过测量轧制后的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，张力控制在150±10kN范围内：

8）板材补热并调节方向：补热温度为250℃，可调节方向范围为0～90°；

9）板材补热并卷曲成卷：补热温度为250℃，根据测张辊反馈的信息，调节板材卷曲速度；

10）若此镁板卷板材厚度未达到目标镁板厚度（1mm）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，共重复7次；

11）8道次轧制后的镁板材厚度达到目标镁板厚度1mm时，获得满足厚度要求的镁合金板卷。

实施例2

实施方案如实施例1所述，与方案1不同的是，按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷：板厚2mm，板宽500mm；其实验中工艺参数如附表1中实施例2所示；经过40道次重复步骤的轧制后，镁板材厚度达到目标镁板厚度1mm，获得满足厚度要求的高质量镁合金板卷。

实施例3

实施方案如实施例1所述，与方案1不同的是，其实验中工艺参数如附表1中实施例3所示；经过单道次轧制后，镁板材厚度达到目标镁板厚度1mm，获得满足厚度要求的高质量镁合金板卷。

实施例4

单机架四辊、转向和测张辊不加热，带入口侧和出口侧卷取机的控温轧制工艺制备AZ31镁合金板卷，如图3a和图3b所示。

按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷，板厚14mm，板宽400mm；

1）镁卷补热并开卷：补热温度为250℃，开卷速度范围为5mm/s；

2）板材调节方向：可调节方向范围为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，张力控制在200±20kN范围内；

4）使用单机架四辊，对即将咬入板材部分进行整体控温：温度范围为310℃；

5）对即将咬入板材部分的宽度方向进行控温：温度分布预热温度分布如图2b，范围为310～330℃，边部比心部的温度低20℃；

6）使用四辊轧机，轧辊温度控制在250℃；板材经控温轧辊进行精轧变形，单道次变形量为24%；

7）测板材张力并控制卷曲力：通过测量轧制后的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，张力控制在200±20kN范围内：

8）板材调节方向：补热200℃，可调节方向范围为0～90°；

9）板材卷曲成卷：根据测张辊反馈信息，调节板材卷曲速度；

10）若此镁板卷板材厚度未达到目标镁板厚度（0.9mm）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，共重复9次；

11）10道次轧制后的镁板材厚度达到目标镁板厚度0.9mm时，获得满足厚度要求的镁合金板卷。

实施例5

实施方案如实施例4所述，与方案4不同的是，按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷：板厚5mm，板宽400mm；其实验中工艺参数如附表1中实施例5所示；经过50道次重复步骤的轧制后，镁板材厚度达到目标镁板厚度3mm，获得满足厚度要求的高质量镁合金板卷。

实施例6

实施方案如实施例4所述，与方案4不同的是，按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷：板厚5mm，板宽400mm；其实验中工艺参数如附表1中实施例6所示；经过单道次轧制后，镁板材厚度达到目标镁板厚度0.5mm，获得满足厚度要求的高质量镁合金板卷。

实施例7

两机架带入口侧和出口侧卷取机的控温轧制工艺制备AZ31镁合金板卷，如图4a和图4b所示。

按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷，板厚15mm，板宽900mm；

1）镁卷补热并开卷：补热温度为250℃，开卷速度范围为9mm/s；

2）板材补热并调节方向：补热温度为250℃，可调节方向范围为0～90°；

3）测板材张力并控制卷曲力大小：补热温度为250℃，通过测量板材的张力并反馈给开卷装置，调节卷曲力，张力控制在80±10kN范围内；

4）对即将咬入板材部分进行整体控温：温度范围为300℃；

5）对即将咬入板材部分的宽度方向进行控温：预热温度分布如图2a，变化范围为300～350℃，边部比心部的温度高50℃；

6）使用四辊轧机，经机架一，轧辊温度控制在250℃；板材经控温轧辊进行精轧变形，单道次变形量为25%；

7）对即将咬入机架二的板材部分进行整体控温：温度范围为300℃；

8）对即将咬入机架二的板材部分的宽度方向进行控温：预热温度分布如图2a，范围为300～350℃，边部比心部的温度高50℃；

9）使用四辊轧机，经机架二，轧辊温度控制在250℃；板材经控温轧辊进行精轧变形，单道次变形量仍为25%；

10）测板材张力并控制卷曲力：通过测量轧制后的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，张力控制在80±10kN范围内：

11）板材补热并调节方向：补热温度为250℃，可调节方向范围为0～90°；

12）板材补热并卷曲成卷：补热温度为250℃，根据测张辊反馈的信息，调节板材卷曲速度；

13）若此镁板卷板材厚度未达到目标镁板厚度（0.5mm）时，把镁板卷按工艺步骤在可逆控温轧机上逆向重复步骤（1-12），进行下一道控温精轧加工，共重复5次；

14）6道次轧制后的镁板材厚度达到目标镁板厚度0.5mm时，获得满足厚度要求的镁合金板卷。

实施例8

实施方案如实施例7所述，与方案7不同的是，按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷：板厚6mm，板宽1500mm；其实验中工艺参数如附表1中实施例8所示；经过18道次重复步骤的轧制后，镁板材厚度达到目标镁板厚度5mm，获得满足厚度要求的高质量镁合金板卷。

实施例9

实施方案如实施例7所述，与方案7不同的是，按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷：板厚6mm，板宽900mm；其实验中工艺参数如附表1中实施例9所示；经过单道次轧制后，镁板材厚度达到目标镁板厚度0.6mm，获得满足厚度要求的高质量镁合金板卷。

实施例10

可调节镁板带咬入角的控温轧制工艺制备AZ31镁合金板卷，如图5a和图5b所示。

按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷，板厚10mm，板宽500mm；

1）镁卷补热并开卷：补热温度为250℃，开卷速度范围为20mm/s；

2）板材补热并调节方向：补热温度为250℃，可调节方向范围为0～90°；

3）补热、测板材张力并控制卷曲力大小：补热温度为250℃，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180±10kN范围内；

4）通过带卷咬入角调节机构来调节板带咬入的倾斜角：5°；

5）对即将咬入板材部分进行整体控温：温度范围为300℃；

6）对即将咬入板材部分的宽度方向进行控温：温度分布预热温度分布如图2a，范围为300～350℃，边部比心部的温度高50℃；

7）使用四辊轧机，轧辊温度控制在250℃；板材经控温轧辊进行精轧变形，单道次变形量为24%；

8）补热、测板材张力并控制卷曲力：补热温度为250℃，通过测量轧制后的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180±10kN范围内：

9）板材补热并调节方向：补热温度为250℃，可调节方向范围为0～90°；

10）板材补热并卷曲成卷：补热温度为250℃，根据测张辊反馈的信息，调节板材卷曲速度；

11）若此镁板卷板材厚度未达到目标镁板厚度（0.5mm）时，把镁板卷按工艺步骤在可逆控温轧机上逆向重复步骤（1-10），进行下一道控温精轧加工，共重复10次；

12）11道次轧制后的镁板材厚度达到目标镁板厚度0.5mm时，即获得满足厚度要求的镁合金板卷。

实施例11

实施方案如实施例10所述，与方案10不同的是，按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷：板厚4mm，板宽500mm；其实验中工艺参数如附表1中实施例11所示；经过47道次重复步骤的轧制后，镁板材厚度达到目标镁板厚度2.5mm，获得满足厚度要求的高质量镁合金板卷。

实施例12

实施方案如实施例10所述，与方案10不同的是，按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷：板厚20mm，板宽500mm；其实验中工艺参数如附表1中实施例12所示；经过单道次轧制后，镁板材厚度达到目标镁板厚度2mm，获得满足厚度要求的高质量镁合金板卷。

实施例13

调节镁板带咬入角、并在线涂抹润滑材料的控温轧制工艺制备AZ31镁合金板卷，如图6a和图6b所示。

按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷，板厚15mm，板宽1000mm；

1）镁卷补热并开卷：补热温度为250℃，开卷速度范围为15mm/s；

2）板材补热并调节方向：补热温度为250℃，可调节方向范围为0～90°；

3）补热、测板材张力并控制卷曲力大小：补热温度为250℃，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160±10kN范围内；

4）板带通过转向和自动涂抹润滑材料机构，调节板带咬入的倾斜角：5°，并在板面自动涂抹润滑材料；

5）对即将咬入板材部分进行整体控温：温度范围为340℃；

6）对即将咬入板材部分的宽度方向进行控温：温度分布预热温度分布如图2a，范围为340～350℃，边部比心部的温度高10℃；

7）使用四辊轧机，轧辊温度控制在250℃；板材经控温轧辊进行精轧变形，单道次变形量为20%；

8）测板材张力并控制卷曲力：通过测量轧制后的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160±10kN范围内：

9）板材补热并调节方向：补热温度为250℃，可调节方向范围为0～90°；

10）板材补热并卷曲成卷：补热温度为250℃，根据测张辊反馈的信息，调节板材卷曲速度；

11）若此镁板卷板材厚度未达到目标镁板厚度（2mm）时，把镁板卷按工艺步骤在可逆控温轧机上逆向重复步骤（1-10），进行下一道控温精轧加工，共重复8次；

12）9道次轧制后的镁板材厚度达到目标镁板厚度2mm时，即获得满足厚度要求的镁合金板卷。

实施例14

实施方案如实施例13所述，与方案13不同的是，按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷：板厚3mm，板宽1000mm；其实验中工艺参数如附表1中实施例14所示；经过单道次轧制后，镁板材厚度达到目标镁板厚度2mm，获得满足厚度要求的高质量镁合金板卷。

实施例15

实施方案如实施例13所述，与方案13不同的是，按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷：板厚9mm，板宽1000mm；其实验中工艺参数如附表1中实施例15所示；经过单道次轧制后，镁板材厚度达到目标镁板厚度0.9mm，获得满足厚度要求的高质量镁合金板卷。

实施例16

具备异步轧制功能的控温轧制工艺制备AZ31镁合金板卷，如图7a和图7b所示。

按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷，板厚12mm，板宽600mm；

1）镁卷补热并开卷：补热温度为250℃，开卷速度范围为50mm/s；

2）板材补热并调节方向：补热温度为250℃，可调节方向范围为0～90°；

3）补热、测板材张力并控制卷曲力大小：补热温度为250℃，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300±20kN范围内；

4）对即将咬入板材部分进行整体控温：温度范围为360℃；

5）对即将咬入板材部分的宽度方向进行控温：温度分布预热温度分布如图2a，范围为360～380℃，边部比心部的温度高20℃；

6）使用四辊轧机且异步轧制，轧辊温度控制在250℃；板材经控温轧辊进行异步轧制精轧变形，单道次变形量为25%，其异步比为：1.1；

7）补热、测板材张力并控制卷曲力：补热温度为250℃，通过测量轧制后的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300±20kN范围内：

8）板材补热并调节方向：补热温度为250℃，可调节方向范围为0～90°；

9）板材补热并卷曲成卷：补热温度为250℃，根据测张辊反馈的信息，调节板材卷曲速度；

10）若此镁板卷板材厚度未达到目标镁板厚度（0.5mm）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，共重复10次；

11）11道次轧制后的镁板材厚度达到目标镁板厚度0.5mm时，获得满足厚度要求的镁合金板卷。

实施例17

实施方案如实施例16所述，与方案16不同的是，按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷：板厚8mm，板宽600mm；其实验中工艺参数如附表1中实施例17所示；经过28道次重复步骤的轧制后，镁板材厚度达到目标镁板厚度6mm，获得满足厚度要求的高质量镁合金板卷。

实施例18

实施方案如实施例16所述，与方案16不同的是，按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷：板厚5mm，板宽600mm；其实验中工艺参数如附表1中实施例18所示；经过单道次轧制后，镁板材厚度达到目标镁板厚度0.5mm，获得满足厚度要求的高质量镁合金板卷。

实施例19

采用炉内热卷取机形式的控温轧制工艺制备AZ31镁合金板卷，如图8a和图8b所示。

按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷，板厚15mm，板宽500mm；

1）利用炉内热卷取机对镁卷补热并开卷：补热温度为250℃，开卷速度范围为20mm/s；

2）板材补热并调节方向：补热温度为250℃，可调节方向范围为0～90°；

3）补热、测板材张力并控制卷曲力大小：补热温度为250℃，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200±10kN范围内；

4）通过带卷咬入角调节机构来调节板带咬入的倾斜角：5°；

5）对即将咬入板材部分进行整体控温：温度范围为300℃；

6）对即将咬入板材部分的宽度方向进行控温：温度分布预热温度分布如图2a，范围为300～320℃，边部比心部的温度高20℃；

7）使用四辊轧机，轧辊温度控制在250℃；板材经控温轧辊进行精轧变形，单道次变形量为30%；

8）补热、测板材张力并控制卷曲力：补热温度为250℃，通过测量轧制后的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200±10kN范围内：

9）板材补热并调节方向：补热温度为250℃，板材可调节方向范围为0～90°；

10）利用炉内热卷取机对板材补热并卷曲成卷：补热温度为250℃，根据测张辊反馈的信息，调节板材卷曲速度；

11）若此镁板卷板材厚度未达到目标镁板厚度（0.6mm）时，把镁板卷按工艺步骤在可逆控温轧机上逆向重复步骤（1-10），重复进行一道次控温精轧加工，共重复8道次；

12）9道次轧制后的镁板材厚度达到目标镁板厚度0.6mm时，获得满足厚度要求的镁合金板卷。

实施例20

实施方案如实施例19所述，与方案19不同的是，按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷：板厚5mm，板宽500mm；其实验中工艺参数如附表1中实施例20所示；经过22道次重复步骤的轧制后，镁板材厚度达到目标镁板厚度4mm，获得满足厚度要求的高质量镁合金板卷。

实施例21

实施方案如实施例19所述，与方案19不同的是，按常规工艺生产的AZ31镁合金板卷：板厚15mm，板宽800mm；其实验中工艺参数如附表1中实施例21所示；经过单道次轧制后，镁板材厚度达到目标镁板厚度1.5mm，获得满足厚度要求的高质量镁合金板卷。

附表1实施例的工艺步骤参数列表。

Claims (10)

1.一种镁合金板卷的控温轧制工艺，其特征是：

（1）镁合金板卷板材补热并开卷：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）若此镁合金板卷板材厚度未达到目标镁合金板厚度（t0）时，把镁合金板卷板材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）若轧制后的镁合金板材厚度达到目标镁合金板厚度（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1所述的镁合金板卷的控温轧制工艺，其特征是：所述步骤2和3中，在调节板材方向的转向时，根据板材转向调节的需要，设置补热，以确保镁合金板卷具有一定温度，能在这两个位置顺利转向，并实现在宽度方向温度分布在边部和中间区域温度相同，或边部与中间区域不同。

4.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4和5中，在轧辊咬入前通过对镁合金板宽度方向进行梯度补热，实现板宽方向上的温度梯度分布要求；其实现的宽度方向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。

5.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3和7中，利用带卷咬入角调节机构调节板带进入轧辊的咬入角：倾斜角范围0～20°。

6.根据权利要求5所述的镁合金板卷的控温轧制工艺，其特征是：所述步骤3和7中，在轧制过程中增加在线涂抹轧制润滑材料，以提高轧板的表面质量。

7.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6中，对轧辊辊面加热，实现轧辊辊面的在线加热及沿板宽方向上的温度梯度控制；轧辊辊面加热方式首选感应加热方式，其中，轧辊辊面沿板宽方向的温度分布控制调节为：边部和中间温度相同，或边部与中间区域不同。

8.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：在步骤6中，采用同步轧制或采用异步轧制，其异步比为：1.0～1.3。

9.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：在步骤6精密轧制成形工艺步骤中，采用的轧机为：单机架四辊、单机架六辊、单机架二辊形式中的一种或者多种。

10.根据权利要求9所述的镁合金板卷的控温轧制工艺，其特征是：所述步骤6中精密轧制成形工艺步骤为：连续在多个机架上进行多个压下量控温轧制，所述机架数少于100个，并且在机架间选择设置补热工艺步骤和微张力控制轧制的工艺步骤。