CN110340153A - 一种适用于减小镁合金铸轧板材边裂的铸轧辊设计 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种适用于减小镁合金铸轧板材边裂的铸轧辊设计。针对镁合金板材铸轧所产生的边裂问题以及性能分部不均匀问题，本发明提供一种有效抑制镁合金铸轧板材边裂的铸轧辊辊形设计，用于指导生产厚度为6~10mm的铸轧板，设计分为上下轧辊以及配合孔形，上轧辊辊形为带凹槽的哑铃形，轧辊中部为圆柱形，在其两端为直径大于中心部圆柱直径的圆柱形，中部圆柱形两端各存在一个深度为H的过度圆弧面凹槽，下轧辊为圆柱形，半径与上辊中部圆柱半径相同，长度为上辊两端圆柱内侧两面距离，在圆柱两端存在与上轧辊辊形相同的深度为H的过渡圆弧面。配合时产生特殊形状轧制孔形，可以有效减少边裂的产生。

Description

一种适用于减小镁合金铸轧板材边裂的铸轧辊设计
技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种适用于减小镁合金铸轧板材边裂的铸轧辊设计。
背景技术
随着国家新能源汽车及轨道交通发展规划的出台，其相应产品对轻量化需求也进一步升级，镁合金板材以其显著的减重特性将迎来巨大的应用市场，如汽车的“四门两盖”和内衬板、列车内衬板和物品架以及手机和笔记本电脑外壳等板件对0.5~3mm的镁合金板带材的需求，已成为镁合金产业发展的重要方向；与开坯轧制生产板带材相比，铸轧仅需数秒就完成浇铸、凝固、轧制变形和出坯等一系列复杂的流变及变形过程；尽管铸轧镁合金板带具有短流程、成型性好、低或本等优点，但极易形成各种偏析、表面裂纹、边裂等损伤缺陷，其中以边裂损伤和性能不稳定等缺陷最为突出；已成为制约其规模化应用的技术瓶颈；经过检索发现，目前并没有针对铸轧边裂的针对措施，为解决上述问题，针对性的开发出一种适用于减小镁合金铸轧板材边裂的铸轧辊，可以有效的减少边裂的产生，该设计具有广阔的应用前景和重大的经济与社会效益。
发明内容
针对镁合金板材铸轧所产生的边裂问题以及性能分部不均匀问题，本发明提供一种有效抑制镁合金铸轧板材边裂的铸轧辊辊形设计，经过调研发现导致镁合金铸轧板材发生边裂的影响因素很多，其中最主要因素是以镁合金铸轧中的宽展倾向产生的侧向压力，使凝固时间短且温度较高的镁合金板坯与铸轧辊侧翼发生长时间剧烈的摩擦，导致已经成型的镁合金板材边部发生破坏，为了有效抑制镁合金板材铸轧生产中的边裂现象，本发明设计的铸轧辊特征包括带有凹槽的哑铃形上轧辊、端部带有凹槽的圆柱形下轧辊，以及二者配合所形成特殊轧制孔形，适用于铸轧板厚为6~10mm厚的铸轧镁合金板带。且给出了用于实际生产的尺寸H设计取值，
H=0.1×h (1)
式中H上、下铸轧辊凹槽深度；h为生产铸轧板目标尺寸。
具体发明过程如下：
(1) 本发明的主要思想：在铸轧某一规格的板坯时，在特定的工艺条件下，板坯边部所受的轧向摩擦力是一个定值，因此，只要有效减小边部一定宽度范围内沿轧向的拉应力，即可抑制边裂的发生。本发明设计的上铸轧辊如图1(a)所示，总体设计为哑铃形，轧辊中部为圆柱形，在其两端为直径大于中心部圆柱直径的圆柱形，中部圆柱形两端各存在一个深度为H的过度圆弧面凹槽(H取值由1式确定)，用以增加轧件边部有效承载轧向摩擦拉力的面积，以便减小边部单位面积拉应力作用，从而达到抑制边裂的目的；
(2)本发明设计的下铸轧辊如图1(b)所示，总体设计为圆柱形，其圆柱半径等于上轧辊中心部圆柱半径，长度等于上轧辊两端圆柱内侧面的距离，在圆柱两端存在与上轧辊辊形相同的深度为H的过渡圆弧面凹槽(H取值由1式确定)；
(3)设计配合孔形如图2所示，将下轧辊嵌入到上轧辊形成的倒凹字槽中，根据所要铸轧板带的目标厚度设定上下轧辊辊缝，使上下轧辊在垂直方向形成一个特殊轧制孔形。
本发明优点如下：
(1)采用本发明设计的辊形进行铸轧可以有效增加实际接触面积，基于古典摩擦理论，不同接触面积轧件在一定载荷范围内，同时间下的磨损量基本相同，但是磨损率随着面积增大而降低。体现为破坏深度的降低，即可有效减少边裂现象发生；
(2) 采用本发明设计的辊形进行铸轧可以显著降低摩擦因数，基于现代摩擦理论，摩擦系数不是材料固有特性，而是材料和条件综合的特性，通过相关实验在相同压强条件下,当接触面积增大时 , 单位面积内接触点数保持不变 , 但摩擦副之间的总的接触面积增大 , 增加了摩擦副运行的稳定性 , 从而降低了摩擦副之间偶然因素如表面膜以及表面粗糙度等对摩擦副的影响 , 表现在摩擦因数的波动减少 , 稳定性增加 , 故使得摩擦副摩擦因数随着面积增大而降低，从而提高边部表面质量；
(3) 采用本发明设计的辊形进行铸轧可以有效降低接触面温度，当接触面积增加，其对流换热面积也随之增加，使其摩擦温度降低，故可以降低粘着磨损发生。
附图说明
图1为本发明轧辊辊形设计图; 图1(a)为上轧辊辊形设计，图1(b)为下轧辊辊形设计；
图2为本发明上下轧辊孔形配合图。
具体实施方式
以轧制目标尺寸为H╳B╳L=6mm╳800mm╳500mm为例：
上轧辊中部长度L=800mm,半径R=375mm,两端圆柱长L=60mm,半径为R=395mm；
下轧辊尺寸等于上轧辊中部尺寸：长度L=800mm,半径R=375mm；
根据本发明设计，首先将上下轧布置好，中间轧制孔形高度为6mm，故上、下轧辊圆弧面凹槽深度为0.6mm，当初始熔融镁合金刚凝固不久后，开始与轧辊发生接触，首先是厚度方向上的压下，然后由于轧制变形宽展倾向，使边部与上轧辊两内侧端面发生摩擦，由于较正常铸轧增加了轧件边部与轧辊的有效接触面积，故而降低了轧件磨损率、摩擦因数，增加了轧件有效换热面积，即可以有效减少边裂的发生，同时提高轧件表面质量。

Claims (2)

1.一种适用于减小镁合金铸轧板材边裂的铸轧辊设计，铸轧辊辊形特征在于，包括带凹槽的哑铃形上轧辊以及带凹槽的圆柱形下轧辊，所述上轧辊中心为圆柱形，其两端为直径大于中心部圆柱直径的圆柱形，中部圆柱形两端各存在一个深度为H的过度圆弧面。
2.一种适用于减小镁合金铸轧板材边裂的铸轧辊设计，所述下轧辊辊形为带凹槽圆柱形，其总长度等于上轧辊两端圆柱内侧面的距离，半径等于上轧辊中部圆柱半径，在圆柱两端存在与上轧辊辊形相同的深度为H的过渡圆弧面，根据上述两轧辊辊形，工作时，将下轧辊嵌入上轧辊形成的倒凹字形槽内，上辊与下辊中部辊面有一定距离，形成特殊轧制孔形。
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