CN113814277B - 利用电磁热辅助板带轧制的装置及其轧制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用电磁热辅助板带轧制的装置及轧制方法，包括板带轧机组件、磁场发生组件和磁场位置调整组件。亥姆霍兹线圈和衔铁的第一端连接，衔铁的衔铁固定螺纹孔和连接板上的衔铁固定孔连接，燕尾滑道位于连接板上的燕尾滑槽内，燕尾滑道的第一回转中心孔和固定板的第二回转中心孔连接，燕尾滑道的摆动定位孔和固定板的弧形长条孔连接。轧制方法为：首先确定辅助脉冲电流的参数，根据相关理论进行模拟，然后将磁场导入到金属板带的塑性变形区，最后根据模拟结果调整磁场位置调整组件，控制金属板带塑性变形区中磁场的相关参数。本发明综合利用了金属的电塑性效应、磁塑性效应和电热效应，提高了金属的塑性成型能力，可控性强。

Description

利用电磁热辅助板带轧制的装置及其轧制方法

技术领域

本发明涉及金属加工领域，特别涉及一种利用电磁热辅助板带轧制的装置及其轧制方法。

背景技术

外场辅助金属塑性成型工艺已被广泛地应用于难成型金属的轧制过程中，如电塑性轧制技术、磁塑性轧制技术、电热辅助轧制技术等，相应的实验和理论研究结果也表明，外场辅助金属塑性成型技术可有助于提高金属的塑性、降低变形抗力，减免金属加工过程中的退火工序，特别是为难成型金属的塑性加工提供了很多便利。

目前，外场辅助金属塑性成型技术还存在着一些亟待解决的困难，如设备设计方面，在电塑性轧制技术中，如何有效地将电流引入到金属的塑性变形区，进而实现更多地利用电塑性轧制而不是电热轧制；在磁塑性轧制过程中，如何有效地将磁场作用到金属的塑性变形区，且实现磁场方向与金属塑性变形方向的有效配置。如理论研究方面，在电塑性轧制技术中，除了脉冲电流产生的电塑性效应为，脉冲电流所引起的磁场对于金属塑性也存在着一定的影响；在磁塑性轧制过程中，移动的金属板带切割磁力线，在金属的塑性变形区引起的电流，也会产生金属的电塑性效应。因此，如能充分利用电磁热效应，势必会为外场辅助金属塑性成型工艺提供一个更加广阔的研究方向。

基于以上研究成果和存在的问题，为难成型金属的塑性加工方法提供一个新的外场辅助金属塑性成型方法的设计思路，即将方形亥姆霍兹线圈绕组和螺线管式电磁铁相结合的磁场发生装置布置在轧辊入口和出口的两侧，向亥姆霍兹线圈中通入交变电流，利用衔铁聚磁、控磁，在轧件的塑性变形区产生交变磁场和涡流电流，实现电磁热辅助板带轧制工艺过程。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种利用电磁热辅助板带轧制的装置及轧制方法，在金属板材的轧制工艺过程中向塑性变形区施加一个交变磁场，并由该交变磁场在塑性变形区产生涡流电流和电热，使得金属板材电塑性效应、磁塑性效应和电热效应的共同作用下完成塑性变形过程。通过调整产生交变磁场的线圈内电流的大小，控制磁感应强度的大小，进而控制涡流电流和电热的大小；通过调整线圈及衔铁的方向和位置，控制交变磁场的位置，进而控制涡流电流和电热的位置。

本发明提供了一种利用电磁热辅助板带轧制的装置，其包括板带轧机组件、磁场发生组件和磁场位置调整组件。所述板带轧机组件，其包括机架、上轧辊、下轧辊和压下螺钉，所述机架，其包括第一立板、第二立板和机架连接板，所述第一立板的上端通过机架连接板和所述第二立板的上端连接，所述第一立板和所述第二立板上分别设有上轧辊安装孔和下轧辊安装孔，所述上轧辊的中部和所述下轧辊的中部接触，所述上轧辊的两端分别与所述第一立板和所述第二立板上的上轧辊安装孔固定连接，所述下轧辊的两端分别与所述第一立板和所述第二立板上的下轧辊安装孔固定连接，所述上轧辊位于所述下轧辊的上端，所述上轧辊上端靠近上轧辊安装孔的一侧设有压下螺钉。所述磁场发生组件，其包括亥姆霍兹线圈和衔铁，所述磁场位置调整组件，其包括固定板、连接板和燕尾滑道，所述衔铁的第二端上设有衔铁固定螺纹孔，所述固定板上分别设有弧形长条孔和第二回转中心孔，所述连接板上分别设有燕尾滑槽、紧定螺钉孔和衔铁固定孔，所述燕尾滑道上分别设有第一回转中心孔和摆动定位孔，所述亥姆霍兹线圈和所述衔铁的第一端连接，所述衔铁的衔铁固定螺纹孔和所述连接板上的衔铁固定孔连接，所述燕尾滑道位于所述连接板上的燕尾滑槽内，所述连接板的紧定螺钉孔和所述燕尾滑道连接，所述燕尾滑道的第一回转中心孔通过销钉和所述固定板的第二回转中心孔连接，所述燕尾滑道的摆动定位孔通过导向圆柱体和所述固定板的弧形长条孔连接，所述导向圆柱体对燕尾滑道起限位和定位的作用，所述固定板的第一端和所述机架的一侧固定连接。

可优选的是，所述磁场发生组件和所述磁场位置调整组件的数量分别为2个，分别设置在所述机架的入口侧上方和出口侧下方。

可优选的是，在所述固定板中，所述弧形长条孔的圆心和所述第二回转中心孔的圆心重合。

可优选的是，所述燕尾滑道为在厚度方向具有锥度的长条块，所述燕尾滑道的第一回转中心孔的轴线和所述固定板的第二回转中心孔的轴线在同一直线上。

可优选的是，所述燕尾滑道在所述固定板的弧形长条孔的旋转角度为0～80度。

本发明的第二方面，提供一种利用电磁热辅助板带轧制的轧制方法，其包括的操作步骤如下：

S1、根据轧件的物理参数、轧制时轧件的塑性变形量和交变磁场辅助金属塑性成型时对轧件物理性能的影响，设置所施加的辅助脉冲电流的密度、脉冲频率和脉冲宽度等参数；

S2、在辅助脉冲电流密度值的调节范围内选择合适的辅助脉冲电流密度进行模拟，得到在电塑性效应发生时拉伸轧件内部辅助脉冲电流密度的分布规律，并确定轧件塑性变形区的辅助脉冲电流密度值；

S3、将交变电流导入亥姆霍兹线圈中，带动亥姆霍兹线圈部分加热，直至控制亥姆霍兹线圈加热温度呈恒定状态；

S4、根据步骤S2的模拟分析，静止加热亥姆霍兹线圈5～10s，得到交变电流在两衔铁相对的中间区域的交变磁场；

S5、通过调整亥姆霍兹线圈内的辅助脉冲电流电流参数、衔铁位置以及连接板在燕尾滑道的滑动距离，使交变磁场集中在轧件的塑性变形区，同时辅助脉冲电流贯穿轧件的塑性变形区；

S6、往装置的上轧辊两端通入辅助脉冲电流，并从下轧辊的两端流出，同时往两个对称的磁场发生组件的亥姆霍兹线圈通入直流电流，使辅助脉冲电流在轧件塑性变形区的交变磁场中呈现梯度分布；

S7、调整装置中两衔铁的位置：旋松固定板上弧形长条孔处的螺钉，将燕尾滑道绕着固定板上的第二回转中心孔旋转至指定位置，确定交变磁场的位置，并通过固定板上弧形长条孔处的螺钉固定；

S8、在交变磁场的辅助下，轧机开始对轧件进行轧制。

可优选的是，在步骤S3中，所述磁场发生组件的实验环境决定了亥姆霍兹线圈的工作参数，所述亥姆霍兹线圈的工作参数，其包括产生规定的磁场大小和亥姆霍兹线圈的尺寸和衔铁的尺寸一致。

可优选的是，在步骤S3中，改变亥姆霍兹线圈的边长、安匝数、线圈间距和所通电流的大小来控制磁场发生轧件所产生的磁感应强度。

可优选的是，在步骤S6中，所述脉冲电流在轧件塑性变形区的交变磁场中呈现梯度分布所需磁轭的厚度为14～17mm。

可优选的是，在步骤S7中，通过调整连接板在燕尾滑道上沿滑动方向的距离进一步控制气隙间距的大小，从而改变交变磁场的位置。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明综合利用了金属的电塑性效应、磁塑性效应和电热效应，提高了金属的塑性成型能力，特别适用于难成型金属带材的轧制过程，可控性强，操作简单，适合实际工业生产。

2、本发明将亥姆霍兹线圈和螺线管式的电磁铁相结合，有效地将磁场集中分布在轧件的塑性变形区，并可通过调整通入亥姆霍兹线圈内的交变电流参数，控制金属板带的塑性变形区的磁场分布、磁感应强度、涡流电流强度和电热。

3、本发明可用来提高金属轧件的塑性成型能力，提高金属的塑性，降低变形抗力，减免退火过程，改善轧后轧件的物理性能，可控性强，操作简单，适合实际工业生产。

附图说明

图1为本发明利用电磁热辅助板带轧制的装置及轧制方法中电磁热效应的轧机主视图；

图2为本发明利用电磁热辅助板带轧制的装置及轧制方法中电磁热效应的轧机轴侧图；

图3为本发明利用电磁热辅助板带轧制的装置及轧制方法中磁场位置调整组件的示意图；

图4为本发明利用电磁热辅助板带轧制的装置及轧制方法中固定板的结构示意图；

图5为本发明利用电磁热辅助板带轧制的装置及轧制方法中连接板的结构示意图；

图6为本发明利用电磁热辅助板带轧制的装置及轧制方法中衔铁的结构示意图；

图7为本发明利用电磁热辅助板带轧制的装置及轧制方法中模拟实验过程加载矩形波脉冲电流波形图；

图8为本发明利用电磁热辅助板带轧制的装置及轧制方法中不同脉冲宽度对轧件温度场的影响关系图；

图9为本发明利用电磁热辅助板带轧制的装置及轧制方法中40A电流下不同磁轭厚度下磁场发生装置中心磁感应强度与所通电流大小的关系图；

图10为本发明利用电磁热辅助板带轧制的装置及轧制方法中不同工作气隙下磁场发生装置中心磁感应强度图；

图11为本发明利用电磁热辅助板带轧制的装置及轧制方法的方法流程图。

主要附图标记：

机架1，固定板2，亥姆霍兹线圈3，衔铁4，连接板5，燕尾滑道6，上轧辊7，下轧辊8，摆动定位孔9，第一回转中心孔10，弧形长条孔11，第二回转中心孔12，衔铁固定孔13，燕尾滑槽14，紧定螺钉孔15，机架连接板16，衔铁固定螺纹孔17，第一立板18，第二立板19，压下螺钉20，导向圆柱体21。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

本发明装置在现有传统轧机的基础上，根据金属的电塑性效应、磁塑性效应以及电热效应的理论研究结果，对现有轧机进行改造，将亥姆霍兹线圈3和衔铁4相结合的磁场发生组件设置在轧机入口上侧和出口的上侧，将磁场导入到金属板带的塑性变形区，通过调整通入亥姆霍兹线圈3内的交变电流参数，控制金属板带的塑性变形区的磁场分布、磁感应强度、涡流电流强度和电热，实现电磁热效应轧制过程，以达到提高金属轧件塑性和改善轧后轧件物理性能的目的。

利用电磁热辅助板带轧制的装置，如图1并结合图2所示，包括板带轧机组件、磁场发生组件和磁场位置调整组件，磁场发生组件和磁场位置调整组件的数量分别为2个，上下交错位置摆放，分别设置在机架1的入口侧上方和出口侧下方。

板带轧机组件，其包括机架1、上轧辊7、下轧辊8和压下螺钉20，上轧辊7和下轧辊8是结构大小完全相同的两个轧辊，轧辊呈上下对称布置安装在轧辊安装孔里。机架1由两部分完全对称的第一立板18和第二立板19通过四个螺栓与顶部机架连接板16组成，第一立板18的上端通过机架连接板16和第二立板19的上端连接，第一立板18和第二立板19上分别设有上轧辊安装孔和下轧辊安装孔，上轧辊7的中部和下轧辊8的中部接触，上轧辊7的两端分别与第一立板18和第二立板19上的上轧辊安装孔固定连接，下轧辊8的两端分别与第一立板18和第二立板19上的下轧辊安装孔固定连接，上轧辊7位于下轧辊8的上端，上轧辊7上端靠近上轧辊安装孔的一侧设有压下螺钉20，压下螺钉20旋转时将上轧辊7往下顶。

磁场发生组件，其包括亥姆霍兹线圈3和衔铁4，亥姆霍兹线圈3和衔铁4的第一端连接，衔铁4的一端部为锥面，有利于减少漏磁，达到更好的聚磁效果；磁场位置调整组件，如图3所示，其包括固定板2、连接板5和燕尾滑道6。

如图6所示，衔铁4的第二端上设有衔铁固定螺纹孔17；如图4所示，固定板2上分别设有弧形长条孔11和第二回转中心孔12，具体而言，弧形长条孔11的圆心和第二回转中心孔12的圆心重合；如图5所示，连接板5上分别设有燕尾滑槽14、紧定螺钉孔15和衔铁固定孔13，燕尾滑道6上分别设有第一回转中心孔10和摆动定位孔9。

燕尾滑道6为在厚度方向具有锥度的长条块，燕尾滑道6的第一回转中心孔10的轴线和固定板2的第二回转中心孔12的轴线在同一直线上，这样燕尾滑道6即可以固定板2上的回转中心孔为圆心进行旋转，进一步地，为了保证磁场在轧件的塑性变形区，燕尾滑道6在固定板2的弧形长条孔11的旋转角度为0～80度，其中当角度调成到40度即成对称位置时，电磁塑性效应得到显著的改善。

旋松固定板2上弧形长条孔11处的螺钉，可以调整衔铁4的摆放角度；旋松连接板5燕尾滑槽14处的紧定螺钉，可以调整衔铁4与辊缝的距离。

衔铁4的衔铁固定螺纹孔17和连接板5上的衔铁固定孔13连接，燕尾滑道6位于连接板5上的燕尾滑槽14内，燕尾滑道6可以再燕尾滑槽14内滑动，连接板5的紧定螺钉孔15通过紧定螺钉和燕尾滑道6连接，燕尾滑道6的第一回转中心孔10通过销钉和固定板2的第二回转中心孔12连接，燕尾滑道6的摆动定位孔9通过导向圆柱体21和固定板2的弧形长条孔11连接，导向圆柱体21对燕尾滑道6起限位和定位的作用，固定板2的第一端和机架1的一侧固定连接。

在本发明的一个优选具体实施中，利用电磁热辅助板带轧制的轧制方法，如图11所示，其包括以下步骤：

S1、根据金属板带的物理参数、轧制时金属板带的塑性变形量和交变磁场辅助金属塑性成型时对金属板带物理性能的影响，控制所施加的辅助脉冲电流参数，分别研究脉冲电流密度、脉冲频率和脉冲宽度对拉伸轧件加工硬化速率、微观硬度和金相组织的影响规律。

S2、在辅助脉冲电流密度值的调节范围内选择合适的辅助脉冲电流密度进行模拟，得到在电塑性效应发生时拉伸轧件内部辅助脉冲电流密度的分布规律，并确定轧件塑性变形区的辅助脉冲电流密度值。

S3、将交变电流导入亥姆霍兹线圈3中，带动亥姆霍兹线圈3部分加热，直至控制亥姆霍兹线圈3加热温度呈恒定状态，实现多亥姆霍兹线圈3直流铁芯电磁铁结构参数的设计。

具体而言，磁场发生组件的实验环境决定了亥姆霍兹线圈3的工作参数，其必须要满足以下条件：要能产生规定的磁场大小；并且亥姆霍兹线圈3的尺寸应当适合铁芯窗口的尺寸。通过改变亥姆霍兹线圈3的边长、安匝数、线圈间距及调整所通电流的大小来控制磁场发生组件所产生的磁感应强度。

S4、根据步骤S2的模拟分析，静止加热亥姆霍兹线圈35～10s，得到交变电流在两衔铁4相对的中间区域的交变磁场。

S5、通过调整亥姆霍兹线圈3内的辅助脉冲电流电流的频率、脉宽、电流强度等参数、衔铁4位置以及连接板5在燕尾滑道14的滑动距离来改变工作气隙的大小，对轧件的塑性变形区的磁场分布、磁感应强度、涡流电流强度和电热进行调整，由此来控制轧件的塑性成型性能和成型后轧件的物理性能；通过连接板5在燕尾滑道14上沿滑动方向调节距离进一步达到控制气隙间距的大小；电流参数与亥姆霍兹线圈3的匝数成正相关关系，使交变磁场集中在轧件的塑性变形区，同时辅助脉冲电流贯穿轧件的塑性变形区，并根据加工工艺要求，由金属板带的塑性和变形抗力等性质来选取所需的轧制温度。

S6、往装置的上轧辊7两端通入辅助脉冲电流，并从下轧辊8的两端流出，同时往两个对称的磁场发生组件的亥姆霍兹线圈3通入直流电流并控制直流电流的强弱，从而达到控制磁场强度的目的，使辅助脉冲电流在轧件塑性变形区的交变磁场中呈现梯度分布。

优选地，脉冲电流在轧件塑性变形区的交变磁场中呈现梯度分布所需磁轭的厚度为14～17mm。

S7、调整装置中两衔铁4的位置：

调整好感应磁场的位置：旋松固定板2上弧形长条孔11处的螺钉，将燕尾滑道14绕着固定板2上的第二回转中心孔12旋转至指定位置，确定交变磁场的位置，并通过固定板2上弧形长条孔11处的螺钉固定燕尾滑道14。

调整气隙间距：通过调整连接板5在燕尾滑道14上沿滑动方向的距离进一步控制气隙间距的大小，从而改变交变磁场的位置，两个衔铁4之间的工作气隙大小影响交变磁场的强弱，工作气隙越小，所产生的交变磁场强度越大，会达到更好的实验效果。

S8、在交变磁场的辅助下，轧机开始对轧件进行轧制，实现电磁热效应轧制过程。

在轧制过程中，将交变电流导入到缠绕在衔铁上的亥姆霍兹线圈3，亥姆霍兹线圈3中交变的电流在两衔铁4相对的中间区域产生一个交变的磁场。

以下结合实施例对本发明一种利用电磁热辅助板带轧制的装置及轧制方法做进一步描述：

本发明装置的轧制方法是这样实现地：

在满足给定的磁感应强度要求下，本着经济实用的原则，尽量减小磁场发生组件的尺寸以节省材料，对于磁场发生组件所产生的磁感应强度要留有一定的调节范围，以应对不同磁感应强度下的实验要求。亥姆霍兹线圈3结构简单、磁场区域大、而且均匀性高，相比于无线长螺线管，亥姆霍兹线圈3更贴近于实际应用，因此在在现有传统轧机的基础上，根据金属的电塑性效应、磁塑性效应以及电热效应的理论研究结果，对现有轧机进行改造，将亥姆霍兹线圈3和衔铁4相结合的磁场发生组件设置在轧机入口上侧和出口的上侧。

实验过程中使用的实验脉冲电源脉冲输出频率为0Hz～1KHz连续可调，而脉冲电流的频率对电热效应有着较大的影响，从能量守恒的角度来说，脉冲频率越高，单位时间内输入拉伸试样的电能也就越多，转化为焦耳热的能量相对越高。

S1、根据金属板带的物理参数、轧制时金属板带的塑性变形量和交变磁场辅助金属塑性成型时对金属板带物理性能的影响，控制所施加的辅助脉冲电流参数，分别研究脉冲电流密度、脉冲频率和脉冲宽度对拉伸轧件加工硬化速率、微观硬度和金相组织的影响规律。

S2、在模拟实验过程加载矩形波脉冲电流，ANSYS模拟实验中脉冲电流的加载是按照载荷步的形式实现，在确定了脉冲电流的频率和脉宽之后，利用循环命令实现对脉冲电流的循环加载，以载荷步长短确定周期内脉冲电流的加载时间，选取的脉冲电流波形如图7所示。

调节脉冲电源的脉冲宽度，调节范围在3μs～100μs之间，而实验过程中为了在减小焦耳热效应的同时达到较好的电塑性效果，分别选取脉冲宽度为40μs、60μs、100μs进行电拉伸试验模拟，分析脉冲宽度对电拉伸试样温度场的影响，并以拉伸试样塑性变形区最高温升节点的温度变化曲线为依据控制脉冲宽度的选择，以尽量降低电热的产生，如图8所示。

S3、将交变电流导入亥姆霍兹线圈3中，带动亥姆霍兹线圈3部分加热，直至控制亥姆霍兹线圈3加热温度呈恒定状态，实现多亥姆霍兹线圈3直流铁芯电磁铁结构参数的设计。

具体而言，磁场发生组件的实验环境决定了亥姆霍兹线圈3的工作参数，其必须要满足以下条件：要能产生规定的磁场大小；并且亥姆霍兹线圈3的尺寸应当适合铁芯窗口的尺寸。通过改变亥姆霍兹线圈3的边长、安匝数、线圈间距及调整所通电流的大小来控制磁场发生组件所产生的磁感应强度。

在给机架1前后两对称磁场发生组件内的亥姆霍兹线圈3通电流时，直接将直流电源接入磁场发生组件内部的绕线中，同时要确保前后两个绕线组中所通电流的强度和方向一致，使得两个磁场发生组件所产生的磁场方向和强度一致。进而得出了应尽量提高电流密度以确保电塑性效应显著，同时要尽量减小脉冲频率和脉宽以降低电热效应的电流工艺参数设定原则。

S4、根据步骤S2的模拟分析和上述设定的原则，向亥姆霍兹线圈3中通入交变电流，静止加热亥姆霍兹线圈3的时间为510s，随后利用衔铁4聚磁、控磁，在轧件的塑性变形区产生交变磁场和涡流电流。

S5、通过调整亥姆霍兹线圈3内的辅助脉冲电流电流参数、衔铁4位置以及连接板5在燕尾滑道14的滑动距离来改变工作气隙的大小，通过连接板5在燕尾滑道14上沿滑动方向调节距离进一步达到控制气隙间距的大小；电流参数与亥姆霍兹线圈3的匝数成正相关关系，使交变磁场集中在轧件的塑性变形区，同时辅助脉冲电流贯穿轧件的塑性变形区，并根据加工工艺要求，由金属板带的塑性和变形抗力等性质来选取所需的轧制温度。

线圈安匝数和所通电流不变的情况下，不同工作气隙对于磁场发生组件的中心磁感应强度以及中心磁场分布均有较大影响。图10为不同工作气隙下磁场发生组件的中心磁感应强度，线圈安匝数和所通电流不变的情况下，不同工作气隙对于磁场发生组件的中心磁感应强度以及中心磁场分布均有较大影响。从中可以看出随着工作气隙逐渐增大，中心磁感应强度会明显下降，中心磁场在工作气隙为30mm时均匀分布情况最好，这是因为相比于磁轭的磁阻，工作气隙中的空气磁阻明显要大的多，随着工作气隙的增大，整个磁路上的磁阻显著增大，导致磁场发生组件中心磁感应强度减弱；同时随着工作气隙的逐渐减小，亥姆霍兹线圈3所产生的磁场在中心区域的叠加效果也越来越明显，使得中心区域的磁感应强度逐渐趋近于磁头边缘处的磁感应强度，从而造成中心区域的磁场分布呈现逐渐均匀化的趋势。

S6、往装置的上轧辊7两端通入辅助脉冲电流，并从下轧辊8的两端流出，同时往两个对称的磁场发生组件的亥姆霍兹线圈3通入直流电流并控制直流电流的强弱，从而达到控制磁场强度的目的，使辅助脉冲电流在轧件塑性变形区的交变磁场中呈现梯度分布。

从磁场模拟实验中提取中心节点处的磁感应强度，图9为不同磁轭厚度下磁场发生组件中心磁感应强度与所通电流大小的关系。从图9中可以看到，当磁轭厚度在14～17mm之间时，相同电流强度下随着磁轭厚度的增加，中心磁场强度也在逐渐增大；而当磁轭厚度达到18mm时，中心磁场强度相比于其他磁轭厚度时明显减弱，随着电流强度的增大，其中心磁感应强度也在逐渐增大，但增长幅度逐渐减小，当电流强度增大到30A时，中心磁场强度曲线已经基本上和磁轭厚度为15mm时的中心磁场强度曲线重合，造成这种现象的原因在于当磁轭厚度为14～17mm之间时，磁轭起到了拘束磁力线的作用，随着磁轭厚度的增加，其所能拘束到的磁力线也就越多，使得电磁能的损耗减小，流经衔铁4的磁力线也就越多，造成中心磁感应强度也就越大；当磁轭厚度为18mm时，相同电流强度下此时磁轭对于磁力线的拘束能力达到了饱和状态，此时磁轭对于磁力线起到了发散作用，造成了磁能的损耗，造成中心磁感应强度降低，而随着电流的逐渐增大，亥姆霍兹线圈3本身产生的磁力线也随之密集，磁轭所能拘束到的磁力线也逐渐增多，中心磁感应强度随之增大、但是随着其逐渐接近饱和状态，对磁力线的发散作用逐渐占具主导地位，造成其中心磁感应强度的增幅逐渐减小。在考虑磁场发生组件中心磁感应强度满足实验要求的基础上，从经济实用的角度考虑，优先选取磁轭厚度为17mm，提高该装置对磁能的利用率。

通过图9和图10可以从磁场发生组件中心磁感应强度及磁场分布图上看到，电流较大的情况下，不同磁轭厚度对磁场发生组件中心区域的磁感应强度有较为明显的影响，随着电流强度的增大，磁场发生组件的中心磁感应强度逐渐增大，但所加载的电流强度受到实验用电源所允许的最大电流限制。电流强度在40A的情况下，随着磁轭厚度的增加，中心匀强磁场范围也随之变大。

S7、调整装置中两衔铁4的位置：

调整好感应磁场的位置：根据辊缝的大小，调整衔铁4的位置，使得磁感应强度最大的区域分布在金属的塑性变形区，旋松固定板2上弧形长条孔11处的螺钉，将燕尾滑道14绕着固定板2上的第二回转中心孔12旋转至指定位置，来改变衔铁4的位置从而确定交变磁场的位置，并通过固定板2上弧形长条孔11处的螺钉固定燕尾滑道14。

调整气隙间距：通过调整连接板5在燕尾滑道14上沿滑动方向的距离进一步控制气隙间距的大小，从而改变交变磁场的位置，两个衔铁4之间的工作气隙大小影响交变磁场的强弱，工作气隙越小，所产生的交变磁场强度越大，会达到更好的实验效果。

S8、将磁场导入到金属板带的塑性变形区，通过调整通入亥姆霍兹线圈内的交变电流参数，控制金属板带的塑性变形区的磁场分布、磁感应强度、涡流电流强度和电热，实现电磁热效应轧制过程，以达到提高金属轧件塑性和改善轧后轧件物理性能的目的。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种利用电磁热辅助板带轧制的装置，其包括板带轧机组件、磁场发生组件和磁场位置调整组件，其特征在于，

所述板带轧机组件，其包括机架、上轧辊、下轧辊和压下螺钉，所述机架，其包括第一立板、第二立板和机架连接板，所述第一立板的上端通过机架连接板和所述第二立板的上端连接，所述第一立板和所述第二立板上分别设有上轧辊安装孔和下轧辊安装孔，所述上轧辊的中部和所述下轧辊的中部接触，所述上轧辊的两端分别与所述第一立板和所述第二立板上的上轧辊安装孔固定连接，所述下轧辊的两端分别与所述第一立板和所述第二立板上的下轧辊安装孔固定连接，所述上轧辊位于所述下轧辊的上端，所述上轧辊上端靠近上轧辊安装孔的一侧设有压下螺钉；

所述磁场发生组件，其包括亥姆霍兹线圈和衔铁，所述磁场位置调整组件，其包括固定板、连接板和燕尾滑道，所述衔铁的第二端上设有衔铁固定螺纹孔，所述固定板上分别设有弧形长条孔和第二回转中心孔，所述连接板上分别设有燕尾滑槽、紧定螺钉孔和衔铁固定孔，所述燕尾滑道上分别设有第一回转中心孔和摆动定位孔，所述亥姆霍兹线圈和所述衔铁的第一端连接，所述衔铁的衔铁固定螺纹孔和所述连接板上的衔铁固定孔连接，所述燕尾滑道位于所述连接板上的燕尾滑槽内，所述连接板的紧定螺钉孔和所述燕尾滑道连接，所述燕尾滑道的第一回转中心孔通过销钉和所述固定板的第二回转中心孔连接，所述燕尾滑道的摆动定位孔通过导向圆柱体和所述固定板的弧形长条孔连接，所述导向圆柱体对燕尾滑道起限位和定位的作用，所述固定板的第一端和所述机架的一侧固定连接；

所述磁场发生组件和所述磁场位置调整组件的数量分别为2个，分别设置在所述机架的入口侧上方和出口侧下方。

2.根据权利要求1所述的利用电磁热辅助板带轧制的装置，其特征在于，在所述固定板中，所述弧形长条孔的圆心和所述第二回转中心孔的圆心重合。

3.根据权利要求1或者2所述的利用电磁热辅助板带轧制的装置，其特征在于，所述燕尾滑道为在厚度方向具有锥度的长条块，所述燕尾滑道的第一回转中心孔的轴线和所述固定板的第二回转中心孔的轴线在同一直线上。

4.根据权利要求1所述的利用电磁热辅助板带轧制的装置，其特征在于，所述燕尾滑道在所述固定板的弧形长条孔的旋转角度为0~80度。

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