CN110142299A - 一种镁合金薄带轧制张力调配装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属材料轧制加工技术领域，特别涉及一种镁合金薄带轧制张力调配装置及其方法，其特征是，在两架相邻轧机之间设置有张力调配辊组，所述张力调配辊组对经过的板带施加大小和方向可调的作用力，使相邻两机架之间的后张力大于前张力或后张力小于前张力，通过控制F阻的大小和方向，就可以达到在机架间调配张力的目的。与现有技术相比，本发明的优点是：1）在两架轧机间设置张力调配装置，改变板带前张力和后张力的大小，并使调配后的张力稳定。2）最终提高轧制效率并获得良好板型。3）本发明适用于镁合金板带的热轧、温轧、冷轧，但不限于镁合金，也适用于其它金属如钢、铜、铝等金属板带以及其它需要不同前后张力的带材应用中。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料轧制加工技术领域，特别涉及一种能提高轧制效率并获得良好板型的镁合金薄带轧制张力调配装置及其方法。
背景技术
张力是连轧过程重要的参数，合理的张力是提高轧制效率和获得良好板型的前提。在连轧过程中机架间的张力可分为前张力和后张力，前一架轧机的前张力就是后一架轧机的后张力，两个机架间的板带受到的前、后张力大小相等方向相反。在连轧机组两端的张力可由放卷机和收卷机控制，其中最后一架轧机的前张力由收卷机控制，第一架轧机的后张力由放卷机控制。轧制时前、后张力对板带的作用不同，后张力对降低轧制力和增加道次压下量作用较大，前张力对控制板型作用较大，张力一般设定为0.2~0.8倍材料的屈服强度。
可以通过各机架间的轧制速度调节机架间的张力大小，还可通过挑套器等对连轧过程进行微张力控制。中国实用新型专利CN203917404U公开了“一种冷连轧轧机机架间带钢张力控制装置”，该专利通过液压缸带动调节辊上下移动来调节两个机架间张力的大小。张力大时，调节辊上升，释放调节辊间储存的带钢长度，减小机架间带钢的张力；张力小时，调节辊下降，增加两机架间带钢的存储长度，使带钢张力增加。这种张力控制装置相当于挑套器的作用，当调节辊的行程达到极限位置时就不能继续调节张力了。采用轧机速度或活套控制张力时，处在两个机架间的带材的张力一般相等或相近。由于前、后张力在轧制中的作用不同，理想状况是控制并分配前、后张力的大小，以达到提高轧制效率和获得良好板型的目的。
镁合金密度低，热容量小，因此镁合金板带在连轧机架间的温降很快，特别是在轧制较薄的镁合金带材时温降更明显。镁合金热轧时轧件温度较高，板带出轧机后温度降低，并进入下一架连轧机架轧制。镁合金温轧时，一般轧件温度较低，而轧辊温度较高，轧件在出轧机后温度升高，进入下一架轧机时温度又降低。因此无论是热连轧还是温连轧，在两个连轧机架间的板带希望在一架轧机出口处的前张力要小一些，避免板带在轧机出口处因板带温度高、强度低而被大的张力拉窄甚至拉断，而在下一架轧机入口处的后张力要大一些，使下一架轧机在后张力大的情况下轧制，这样可以提高在该机架的压下量，使在相同的道次内获得更薄的板带产品，另外可获得良好的板型。其它金属的热连轧和冷连轧过程中也有类似的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种镁合金薄带轧制张力调配装置及其方法，克服现有技术的不足，在两架轧机之间设置可控的阻力装置，改变板带前张力和后张力的大小，以达到在机架间调配张力的目的，并能使调配后的张力保持稳定，张力调节可以采用多种形式进行，最终能提高轧制效率并获得良好板型。
为了实现上述目的，本发明的方案是这样的：
方案一：一种镁合金薄带轧制张力调配装置，在两架相邻轧机之间设置有张力调配辊组，所述张力调配辊组对经过的板带施加大小和方向可调的作用力，使相邻两机架之间的后张力大于前张力或后张力小于前张力。
所述张力调配辊组包括上辊和下辊，所述上辊和下辊的数量相同或不同。
所述张力调配辊组中上辊和下辊的数量个数差值为1。
所述上辊或下辊的驱动电机连接有力矩控制器。
所述张力调配辊组设于悬臂式或闭口式结构框架上，且上辊和下辊的间距可调。
方案二：一种镁合金薄带轧制张力调配方法，通过在两架相邻轧机之间设置张力调配辊组，对经过的板带施加大小和方向可调的作用力，使相邻两机架之间的后张力大于前张力或后张力小于前张力，当张力平衡时，F后=F前+F阻
其中：F后：机架间板带的后张力；
F前：机架间板带的前张力；
F阻：机架间板带的阻力。
公式（1）中的F阻如与轧制方向相反，机架间板带的后张力就会大于前张力；当F阻为0时，则回归到正常连轧张力状态，即前张力和后张力相等；如F阻与轧制方向相同，则前张力大于后张力，通过控制F阻的大小和方向，就可以达到在机架间调配张力的目的。
所述作用力包括张力调配辊组相对轧件的摩擦力、轧件在机架间的弯曲变形力、压下轧件的变形力、电磁力以及传动制动力中的任一种或任两种以上组合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）通过在两架轧机之间设置可控的调配装置，改变了连轧机架间板带前张力和后张力的大小，并能使调配后的张力在一定范围内保持稳定。2）张力调配装置可采用闭口式或悬臂式结构，并可以方便地从机架间移走，还原成正常张力轧制状态，最终能提高轧制效率并获得良好板型。3）本发明适用于镁合金板带的热轧、温轧、冷轧，但不限于镁合金，也适用于其它金属如钢、铜、铝等金属板带以及其它需要不同前后张力的带材应用中。
附图说明
图1是现有技术中连轧张力示意图。
图2是本发明实施例一结构示意图。
图3是本发明实施例二结构示意图。
图4是本发明实施例三结构示意图。
图5是本发明实施例四结构示意图。
图6本发明悬臂式框架张力调配辊组结构示意图。
图中：1-轧机，2-板带，3-后一架轧机，4-张力调配辊组，5-力矩控制器，6-下辊，7-上辊，8-减速机。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的制备方法作进一步说明：
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
见图1，是现有技术中连轧张力示意图，常规连轧时，机架间的板带2的前张力等于后张力，张力通过轧机1和后一架轧机3的轧制速度控制。
见图2，是本发明镁合金薄带轧制张力调配装置实施例一结构示意图，在两个连轧架之间（轧机1和后一架轧机3）设置了一组由1个上辊和1个下辊组成的张力调配辊组4，在连轧时张力调配辊组4通过对板带2施加一定的压下量，张力调配辊组4产生的轧制力矩动力由后张力提供，在张力平衡时机架间的板带2有：F后=F前+F阻
例如热轧200×1mm的镁质板带时，前一架轧机的板带出口温度为300℃，此时板带的屈服强度为100MPa，如果按照张力等于0.2倍的屈服强度在轧机1和后一架轧机3之间对板带施加张力有：
F前=F后=0.2×100×200×1=4000N
当在轧机1和后一架轧机3间设置张力调配辊组4后，上辊和下辊直径200mm，如果张力调配辊组对板带施加30000N的压力，压力辊与板带的接触弧长为2mm，则所需轧制力矩为30000×2×0.5=30000N.mm。张力调配辊组转动所需力矩由后张力提供，当张力达到平衡时有：
F后=F前+F阻
4000=F前+30000/100
F前=4000-300=3700N
1.由于两个机架间有张力调配辊组的作用，张力达到平衡时两机架间板带的前后张力分别为3700N和4000N。这种张力调配只要板带在机架间形成连轧就能够调配张力大小，不受其它条件限制。
见图3，是本发明镁合金薄带轧制张力调配装置实施例二结构示意图，该实施例一的基础上增加了力矩控制器5，力矩控制器5可施加制动或驱动力矩进行机架间的调节张力，例如力矩控制器通过施加50N.m的制动力矩，则后张力需再另外增加500N的力用于平衡制动力矩。当施加的轧制力矩和制动力矩达到张力平衡时，轧机1和后一架轧机3之间板带的前后张力分别变为3200N和4000N。力矩控制器5可调节张力调配辊组施加的驱动力矩，并带动张力调配辊组以及板带通过张力调配辊组，当板带在轧机1和后一架轧机3形成连轧后，驱动力矩改变方向，调配前后轧机的张力到达设定值，并稳定下来。
力矩控制器5为额定输出为50N.m的磁粉制动器，与张力调配辊组4相连接，力矩控制器5也可为额定输出为5N.m的磁粉制动器摩擦片或电磁制动器，经1:10的减速机8放大制动力矩后再与张力调配辊组4相连接。
见图4，是本发明镁合金薄带轧制张力调配装置实施例三结构示意图，在该系统中，张力调配辊组是由1个下辊6和上辊7交叉布置的3个辊组成，每个辊可由力矩控制器控制，施加阻力矩或动力矩。板带2在经过张力调配辊组时上下弯曲，板带与下辊6和上辊7接触面积增大，此时板带受到张力调配辊组的摩擦力方向与前进方向相反，当张力平衡时有：
F后=F前+F阻
如果张力调配辊组与板带的摩擦系数为0.1，当板带对张力调配辊组辊面的平均压力为1000N时，则板带所受的摩擦阻力为100N，3个辊时总的摩擦阻力为300N，当张力平衡时，轧机1和后一架轧机3之间板带的前后张力分别为3700N和4000N。每个辊可由力矩控制器提供制动力矩或驱动力矩，对机架间的前后张力进行调配。为方便操作，张力调配辊组可由下辊6和悬臂式可上下移动的上辊7构成，当板带2在轧机1和后一架轧机3之间形成连轧后，上辊7向下移动，调节与下辊6的间距，达到调节摩擦阻力和机架间张力的调配作用。悬臂式上辊7可以从机架间移走，转换为正常轧制状态，正常轧制时下辊6下降高度后低于轧制线，不与板带2接触。
见图5，是本发明镁合金薄带轧制张力调配装置实施例四结构示意图，在该系统中，张力调配辊组是由3个下辊4和2个上辊5组成的辊组，上辊和下辊可由力矩控制器控制，施加阻力矩或动力矩。板带2在经过辊组时上下弯曲，板带与下辊6和上辊7接触面积增大，此时板带受到辊组的摩擦力方向与前进方向相反，当张力平衡时有：
F后=F前+F阻
如果张力调配辊组与板带的摩擦系数为0.1，当板带对张力调配辊组辊面的平均压力为1000N时，则板带所受的摩擦阻力为100N，张力调配辊组为5个辊时，总摩擦阻力为500N，轧机1和后一架轧机3之间板带的前后张力分别为3500N和4000N。另外调配辊也可由力矩控制器提供制动力矩或驱动力矩，对机架间的前后张力进行调配。为方便操作，张力调配辊组可由下辊6和悬臂式可上下移动的上辊7构成，当板带2在轧机1和后一架轧机3之间形成连轧后，上辊7向下移动，调节与下辊6的间距，达到调节摩擦阻力和机架间张力的调配作用。
见图6，本发明悬臂式框架张力调配辊组结构示意图，力矩控制器5用控制上辊7，可以从机架间移走，转换为正常轧制状态，正常轧制时下辊6下降高度后低于轧制线，不与板带2接触。
见图3，本发明的轧制张力调配装置用于钢带的热连轧过程中时，当Q235钢带热连轧时，轧件宽200mm，厚2.0mm，轧机出口温度为900℃，由于轧制过程中有水冷及向空气传热，带钢进入下一架轧机时，温度降为880℃，此时带钢的屈服强度分别为65MPa和75MPa，为了获得前张力为10MPa和后张力为20MPa的张力调配，在机架间设置阻力为10000N的阻力即可。
以上实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，凡在不违背本发明的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种镁合金薄带轧制张力调配装置，其特征在于，在两架相邻轧机之间设置有张力调配辊组，所述张力调配辊组对经过的板带施加大小和方向可调的作用力，使相邻两机架之间的后张力大于前张力或后张力小于前张力。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金薄带轧制张力调配装置，其特征在于，所述张力调配辊组包括上辊和下辊，所述上辊和下辊的数量相同或不同。
3.根据权利要求2所述的一种镁合金薄带轧制张力调配装置，其特征在于，所述张力调配辊组中上辊和下辊的数量个数差值为1。
4.根据权利要求2所述的一种镁合金薄带轧制张力调配装置，其特征在于，所述上辊或下辊的驱动电机连接有力矩控制器。
5.根据权利要求1所述的一种镁合金薄带轧制张力调配装置，其特征在于，所述张力调配辊组设于闭口式或悬臂式结构框架上，且上辊和下辊的间距可调。
6.一种镁合金薄带轧制张力调配方法，其特征在于，通过在两架相邻轧机之间设置张力调配辊组，对经过的板带施加大小和方向可调的作用力，使相邻两机架之间的后张力大于前张力或后张力小于前张力，当张力平衡时，F后=F前+F阻
其中：F后：机架间板带的后张力；
F前：机架间板带的前张力；
F阻：机架间板带的阻力；
公式（1）中的F阻如与轧制方向相反，机架间板带的后张力就会大于前张力；当F阻为0时，则回归到正常连轧张力状态，即前张力和后张力相等；如F阻与轧制方向相同，则前张力大于后张力，通过控制F阻的大小和方向，就可以达到在机架间调配张力的目的。
7.根据权利要求6所述的一种镁合金薄带轧制张力调配方法，其特征在于，所述作用力包括张力调配辊组相对轧件的摩擦力、轧件在机架间的弯曲变形力、压下轧件的变形力、电磁力以及传动制动力中的任一种或任两种以上组合。
8.根据权利要求6所述的一种镁合金薄带轧制张力调配方法，其特征在于，该方法也适用于金属带材的热轧、冷轧或温轧场合的连轧张力控制环节中。
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