CN113967663A - 一种镁合金板材全连续轧制生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镁合金板材全连续轧制生产工艺，其包括下列步骤：S0：将镁合金挤压板卷作为来料；S1：对镁合金板卷进行开卷，调节开卷后的镁合金板带的转向，以使其进入水平轧制方向；所述镁合金板卷为步骤S0中的镁合金挤压板卷或步骤S3结束后的镁合金板卷；S2：采用搅拌摩擦焊连接相邻的镁合金板带的首尾；S3：镁合金板带进入逆向温轧机进行轧制，调节轧制后的镁合金板带的转向以使其能够进入卷取机进行卷取；再次转至步骤S1以重复上述步骤S1‑S3，直至目标厚度。采用本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺可以有效实现镁合金板材的全连续轧制，制备出板材力学性能与成形性能兼具的镁合金板材。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产工艺，尤其涉及一种全连续轧制生产工艺。
背景技术
镁合金具有低密度(密度为1.8g/cm3)、高比强度和比刚度以及其他某些优良的物理属性(如：导热性能、电磁屏蔽性能、阻尼减震性能和对声音高频音域的响应特性)，因此，镁合金在汽车、轨道交通等运输工业和家电电子工业等诸多领域里具有良好的应用前景。
目前，市场上急需宽幅在400mm以下，厚度在0.5mm-2mm之间，具有一定的强度和优良冲压成形性能的镁合金薄板。这种规格的镁合金薄板可以有效应用于制造家电电子工业产品的零部件，例如：3C和家电产品的外壳和音像喇叭的音盆。
通常，轧制合金薄板的制备流程包括热轧与冷轧。其中，热轧工艺是将铸锭经多道次轧制成较低厚度，热轧后的板材在张力的作用下需要经过多道次轧制成目标厚度及目标板型。
然而，需要注意的是，镁合金属于密排六方晶体结构，其独立滑移系少，室温加工性能较差。相比于钢或铝，镁合金轧制板材的生产有其特殊性，这些特殊性也是阻碍镁合金轧板大量生产与应用的瓶颈。
镁合金轧制板材面临如下问题：(1)镁合金板材轧制生产效率低。一般认为镁合金的塑性会随着应变速率的提高而下降，因此轧制时通常采用的轧制速度小于5m/min，远远小于钢铁及铝、铜等有色金属，提高了镁合金板材的生产成本。考虑到镁合金板材的塑性较差，现有技术中的镁合金板材的生产制造均采用多道次且小压下量的方式在高温下进行，在现有的常规工序生产中轧制镁合金中厚板就要多达十余道次。(2)镁合金塑性较低，难以采用常规的冷轧至目标厚度及板型质量。为了提升可轧制性，常规的冷轧需要被替换成温轧工艺及对应的温轧生产线。(3)镁合金轧制板材与其竞争对手铝板材相比，通常镁合金轧制板材的综合力学性能与成形性差。
为了后续的产品应用，通常需要优化镁板的工艺流程参数，从而保证生产出具有较好综合力学性能的镁合金薄板。
温轧技术：通常在轧制前对镁板材加热，或者加热轧辊，或者两者兼而有之，其目的是提升镁板在轧制过程中的轧制温度，改善镁板的塑性，使在轧制过程中不出现或少出现边裂。同时，由于镁合金塑性提升，每道次压下量增加，也同时提升了镁板材的成形效率。
例如：公开号为CN106552823B，公开日为2018年11月6日，名称为“变形镁及镁合金板带恒温卷轧制生产方法”的中国专利文献公开描述了一个通用的恒温炉卷连续轧制流程，其包括坯料加热-轧辊预热-轧制卷取-成品精整。但需要说明的是，该专利技术并未涉及具体的工艺参数范围。
补热开卷和卷取镁板技术：补热后进行开卷和卷取板材是实现板材连续轧制常用技术。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在较高温度下长时间的保温加热均容易导致镁合金卷材出现组织长大粗化、材料性能降低，板材表面氧化等问题。另一方面，开卷与卷取速度差形成轧制张力，有对轧制板材的板型进行精整的作用，开卷与卷取速度是重要的调节参数。
例如：公开号为CN107552565A，公开日为2018年1月9日，名称为“一种镁合金带卷机前加热机构及炉卷轧制机组”的中国专利文献公开提出一种加热机构通过使待加热的镁合金带卷依次进入预热室、加热室和保温室，来依次对镁合金带卷进行预热、加热、均热，使镁合金带卷达到需要的温度，以便进行后续的轧制。
全连续轧制技术：开卷与卷取技术可以实现镁合金板材的连续轧制，但是每卷来料长度有限，为了实现连续轧制，不因为每卷来料长度的限制而停止轧制，需要换卷，并将后一卷前端与前一卷末端进行连接。这样的连接需要镁合金板卷具有足够的强度，不会因为轧制张力而被拉断。此外，镁合金热容量大，在传统的连接过程中容易出现疏松等缺陷，目前并无专利技术涉及公开来料开卷的连接问题。
例如：公开号为CN108787745A，公开日为2018年11月13日，名称为“一种控温连续轧制生产镁合金产品的生产线”的中国专利文献，为了实现全连续轧制，其生产线中包括了同步焊接装置。该生产线可以实现全连续轧制，但对匹配的来料、轧制工艺、同步焊接装置等未进行论述，主要集中在生产线，且该生产线采用多机架的方式，流程长。
综上所述可以看出，为了有效解决镁合金板材轧制过程中镁合金生产效率低、低温时塑性差和轧制板材成形性差的问题。期望获得一种镁合金板材全连续轧制生产工艺，该生产工艺技术需要全盘考虑板卷来料、镁板卷开卷、温轧、卷取、卷坯连接过程中所有涉及到镁板性能、板型质量、生产效率与成本的参数。此外，值得注意地是，工艺规范是与生产线相匹配的，该工艺技术中提出的工艺规范采用较短流程的生产线即能实现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镁合金板材全连续轧制生产工艺，该镁合金板材全连续轧制生产工艺有效实现了镁合金板材的全连续轧制，其通过规范镁合金挤压板卷来料与优化后的温轧工艺，可以有效避免轧制过程中发生边裂，仅需采用较短流程的生产线即能制备出板材力学性能与成形性能兼具的镁合金板材。
为了实现上述目的，本发明提供了一种镁合金板材全连续轧制生产工艺，其包括下列步骤：
S0：将镁合金挤压板卷作为来料；
S1：对镁合金板卷进行开卷，调节开卷后的镁合金板带的转向，以使其进入水平轧制方向；所述镁合金板卷为步骤S0中的镁合金挤压板卷或步骤S3结束后的镁合金板卷；
S2：采用搅拌摩擦焊连接相邻的镁合金板带的首尾；
S3：镁合金板带进入逆向温轧机进行轧制，调节轧制后的镁合金板带的转向以使其能够进入卷取机进行卷取；
再次转至步骤S1以重复上述步骤S1-S3，直至目标厚度。
在本发明所述的技术方案中，在步骤S0中，控制连续轧制来料为镁合金挤压板卷，相比于通过铸坯经多道次热轧后的热轧来料，镁合金挤压板卷来料通过一次挤压成型即可获得，其工艺流程和生产线较短。
此外，需要说明的是，在步骤S1和步骤S3中，为了使板材顺利开卷或卷取，在开卷和卷取时需要调节镁合金板开卷取速度以及助力开卷取的张力。在连续轧制过程中，张力的产生是由于生产线中开卷速度、轧制速度与卷取速度差造成的。在轧制时，左张力(开卷速度与轧制速度差形成)与右张力(轧制速度与卷取速度形成)可以相同，也可以不同。因此，在轧制速度一定的条件下，开卷取速度及轧制张力有一个变量是独立的。需要通过调节卷取速度使轧制张力达成目标值。在本发明中，可以通过调节板材开卷速度，使开卷/轧制张力＝板带横截面积×10％-30％板材屈服强度。张力过大会导致板材过度拉伸导致变形，张力则太小会导致板型不平整。
另外，在步骤S2中，采用搅拌摩擦焊连接相邻的镁合金板带的首尾。其中，需要说明的是，搅拌摩擦焊是一种固相焊接方式，其通过工艺参数的优化，可以实现连接处(焊缝)的抗拉强度不低于母材，连接处的厚度几乎与母材厚度一致，从而不需要进行抬辊操作。同时，连接处(焊缝)无焊渣等异物，不会影响轧辊表面质量。另外，当镁合金挤压板来料卷开卷即将完成时，在步骤S2中，可以将其末端与下一卷坯的起始端利用搅拌摩擦焊工艺进行宽度方向上的拼接，从而可以有效实现多来料卷的全连续轧制，无需停止轧制进行来料换卷操作。
相应地，在本发明所述步骤S3中，采用了可逆的逆向温轧机对镁合金板材进行轧制，可以有效减少轧制过程中的机架数量，实现短流程。
由此可见，本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺有效实现了镁板材的全连续轧制，其通过规范镁合金挤压板卷来料与优化后的温轧工艺，可以有效避免轧制过程中发生边裂，仅需采用较短流程的生产线即能制备出板材力学性能与成形性能兼具的镁合金板材。
进一步地，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，所述镁合金挤压板卷的厚度为1.5-4mm。
在本发明所述的技术方案中，将镁合金挤压板卷作为轧制来料，并控制轧制来料镁合金挤压板卷的厚度在1.5-4mm之间，通过温轧过程中板带与轧辊加热，以及轧制温度区间的严格控制，可以实现大压下量控制，仅需通过1-3道次轧制，即可生产出镁合金薄板材。
进一步地，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，所述镁合金挤压板卷的晶粒尺寸≤50μm。
上述技术方案中，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，在控制来料为镁合金挤压板卷的同时，可以进一步控制镁合金挤压板卷的平均晶粒尺寸在50μm以内，具有该组织的镁合金挤压板卷来料的成形性好，在轧制过程中不容易出现边裂，可以有效保证生产。
进一步地，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，所述镁合金挤压板卷的屈服强度为180-220MPa，抗拉强度为250-300MPa，延伸率为10％-25％。
进一步地，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，所述镁合金挤压板卷采用下述工艺制得：将镁合金棒料在200-500℃的温度下进行预热，将挤压模具在300-500℃的温度下进行预热，将预热后的镁合金棒料在挤压机内进行挤压，控制挤压出口速度为0.5-100m/min，挤压比为16：1-120：1。
在上述技术方案中，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，在控制来料为镁合金挤压板卷的同时，还可以优化镁合金挤压板卷的制造工艺，通过优化镁合金挤压板卷的挤压温度及挤压比，可以有效保证挤压出的镁合金板材无边裂，相较于易产生边裂的传统铸坯热轧过程，大大避免了浪费。
进一步地，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，在步骤S1中，控制开卷速度为2-50m/min。
进一步地，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，在步骤S1中，在开卷时对镁合金板卷进行补热，补热温度为150-250℃。
进一步地，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，采用炉内开卷机进行开卷以进行所述补热，炉内开卷机的控温范围为150-200℃，加热时间为5min-15min；或者采用感应加热方式进行所述补热，加热温度为220-250℃，加热时间为30-60s。
进一步地，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，在步骤S2中，搅拌摩擦焊的转头旋转速度为200-1500r/min，转头压下量为镁合金板带厚度的2-5％，焊接连接速度为50-250mm/min。
进一步地，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，当所述来料为厚度为2-4mm的镁合金挤压板卷时，在步骤S2中，搅拌摩擦焊的转头的旋转速度为300-400r/min，转头压下量为板材厚度的3-5％，焊接连接速度为80-100mm/min。
进一步地，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，在步骤S3中，控制轧制速度为4-60m/min；并且/或者控制卷取速度为6-80m/min。
进一步地，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，在步骤S3中，在卷取时对镁合金板带进行补热，补热温度为150-250℃。
进一步地，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，采用炉内卷取机进行卷取以进行所述补热，炉内卷取机的控温范围为150-200℃，加热时间为5-15min；或者采用感应加热方式进行所述补热，加热温度为220-250℃，加热时间为30-60s。
进一步地，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，在步骤S3中，控制轧制温度为200-250℃，控制轧辊预热温度为180-250℃。
进一步地，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，在步骤S3中，控制轧制每一道次的压下量为20-90％，其中第一道次的压下量为45-90％。
上述技术方案中，在本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中，控制优化轧制过程中镁合金板带与轧辊温度，严格控制轧制温度，并且优化压下量，尤其是第一道次的压下量，可以有效减少常规轧制过程中可能发生的边裂。
本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：
(1)本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，全盘规范了板卷来料、镁板卷开卷、温轧、卷取和卷坯连接过程中所有涉及到镁板性能、板型质量、生产效率以及成本的参数，有效实现了镁合金板材的全连续轧制。
(2)本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，采用了优化的搅拌摩擦焊进行板卷间的连接，板卷与板卷的连接(焊缝)处强度大，无需抬辊，不影响轧辊表面质量。而目前钢厂常用的是激光焊，其设备复杂且投资较大，激光焊会导致连接处有较大的厚度变化，需要检测焊缝位置，且在焊缝过轧辊时需要抬辊。优化后的搅拌摩擦焊工艺保证连接处的抗拉强度不低于母材(非连接处)，焊缝的厚度接近母材厚度，无需检测焊缝连接位置及抬辊。同时，由于搅拌摩擦焊是一种固相连接方式，焊缝处无焊渣等异物，不影响轧辊表面质量。
(3)本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，来料为镁合金挤压板卷。镁合金挤压板卷为铸锭一次性挤压而成，其作为来料，不仅制备流程较短，且挤压来料成形性高。该镁合金挤压板卷结合优化的温轧工艺，可以有效避免轧制过程中发生边裂。
(4)本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺中提出的工艺规范仅需采用较短流程的生产线即能实现。
(5)本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，通过规范镁合金挤压板卷来料与优化后的温轧工艺，可以制备出板材力学性能与成形性能兼具的镁合金板材。
附图说明
图1为实现本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺步骤的基本装置。
图2示意性地显示了本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺的步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例和说明书附图对本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
图1为实现本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺步骤的基本装置。
如图1所示，在本发明中，实现本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺步骤的基本装置可以包括：开卷(取)机1、转向辊2、夹送辊3、剪切机4、搅拌摩擦焊装置5、逆向温轧机6、夹送辊7、剪切机8、转向辊9、开卷(取)机10。其中，转向辊2设于开卷(取)机1的下游；夹送辊3设置于转向辊2的下游；剪切机4设于夹送辊3的下游；搅拌摩擦焊装置5设置于在剪切机4和逆向温轧机6中间；剪切机8设于逆向温轧机6下游；夹送辊7设置在剪切机8两侧；剪切机8下游依次设置有转向辊9和开卷(取)机10。
需要说明的是，在本发明上述的装置中，开卷(取)机1和开卷(取)机10均可以实现开卷或者卷取功能。但当装置正常运行时，两台机器可以相互配合使用，其中一台可以进行卷取，另一台可以进行开卷，从而带动镁合金板带11运动。
相应地，需要说明的是，在本发明所述的装置中，夹送辊3设置于转向辊2的下游，而夹送辊7则设置在剪切机8两侧。需要注意的是，夹送辊可以在剪切卷坯与搅拌摩擦焊连接卷坯时起夹持作用，因此在本发明所述的装置中，在剪切机4、剪切机8和搅拌摩擦焊装置5的左右两侧均设置有夹送辊。
此外，在本发明所述的装置中，装置中的逆向温轧机6可以有效将镁合金板带11轧制成目标厚度，搅拌摩擦焊装置5可以通过搅拌摩擦焊进行镁合金挤压板卷质检的连接，其连接处强度大，无需抬辊，不影响轧辊表面质量。
需要注意的是，在本发明所述的装置中，装置中还可以包括有测张辊(图1中未示出)。在该装置中，测张辊可以分别安置于转向辊2下游处和转向辊9上游处。测张辊可以有效监测镁合金板带的张力，能够确保镁合金产品的质量。
当然，图1所示装置仅仅是实现本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺步骤的最基本装置，在一些其他的实施方式中，为了得到更好的实施效果，也可以该基本装置进行改进，例如：对设置于装置中的开卷(取)机1和开卷(取)机10进行改进，以用于在开卷或卷取时的进行补热。
图2示意性地显示了本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺在一种实施方式下的步骤流程图。
如图2所示，同时结合参考图1，在本实施方式中，本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺可以包括步骤：
S0：将镁合金挤压板卷作为来料；
在步骤S0中，连续轧制来料为镁合金挤压板卷，开卷(取)机设置于挤压出口处，其可以利用挤压后镁合金挤压板卷的余温进行卷曲。相较于通过铸坯经多道次热轧后的热轧来料，镁合金挤压板卷来料通过一次挤压成型即可获得，工艺流程和生产线均比较短。
此外，在本实施方式中，作为来料的镁合金挤压板卷可以采用以下工艺制得：将镁合金棒料在200-500℃的温度下进行预热，将挤压模具在300-500℃的温度下进行预热，将预热后的镁合金棒料在挤压机内进行挤压，控制挤压出口速度为0.5-100m/min，控制挤压比为16：1-120：1。上述镁合金挤压板卷制造工艺通过优化控制挤压温度及挤压比，使得挤压制得的板材无边裂现象，可以有效避免浪费。
在本实施方式中，连续轧制来料的镁合金挤压板卷厚度可以控制在1.5-4mm之间，其晶粒尺寸需要控制在50μm以内，该镁合金挤压板卷室温下的屈服强度在180-220MPa之间，抗拉强度在250-300MPa之间，延伸率在10％-25％之间，其轧制性能好，在轧制过程中，不易产生边裂。
S1：对镁合金板卷进行开卷，调节开卷后的镁合金板带的转向，以使其进入水平轧制方向；所述镁合金板卷为步骤S0中的镁合金挤压板卷或步骤S3结束后的镁合金板卷；
在本发明中，为了使板材顺利开卷或卷取，在开卷和卷取时均需要调节板材开卷取速度以及助力开卷取的张力。
在连续轧制过程中，张力是由生产线中开卷速度、轧制速度与卷取速度差造成产生的。在轧制过程中，左张力(开卷速度与轧制速度差形成)与右张力(轧制速度与卷取速度差形成)可以相同，也可以不同。因此，在轧制速度一定的情况下，开卷取速度及轧制张力有一个变量是独立的。在本实施方式中，可以通过调节控制开卷速度在2-50m/min之间，从而能够使轧制张力达成目标值。
在本实施方式中，设置在开卷机下游的测张辊可以监测镁合金板带张力，可以根据测张辊反馈的信息，调节板材开卷速度，从而使开卷/轧制张力＝板带横截面积×10％-30％板材屈服强度。需要说明的是，若上述镁合金板带张力过大，则会导致板材过度拉伸导致变形；而若镁合金板带的张力太小，则会导致板型不平整。
此外，在上述步骤S1中，为了弥补镁合金在室温下开卷可能发生的延展性不足的问题，在开卷时可以采用炉内开卷机开卷补热方式或感应加热方式对镁合金板卷进行补热。在本实施方式中，可以控制补热温度在150-250℃之间。当采用炉内开卷机进行开卷以进行所述补热时，炉内开卷机的控温范围可以控制为150-200℃，控制加热时间为5min-15min；当然，在某些实施方式中，也可以采用感应加热方式进行补热，当采用感应加热方式时，可以控制加热温度在220-250℃之间，控制加热时间在30-60s之间。
S2：采用搅拌摩擦焊连接相邻的镁合金板带的首尾；
在步骤S2中，搅拌摩擦焊是一种固相焊接方式，其通过工艺参数的优化，可以实现连接处(焊缝)的抗拉强度不低于母材，连接处的厚度几乎与母材厚度一致，从而不需要进行抬辊操作。同时，连接处(焊缝)无焊渣等异物，不会影响轧辊表面质量。
在本发明中，当镁合金挤压板来料卷开卷即将完成时，可以将其末端与下一卷坯的起始端利用搅拌摩擦焊工艺进行宽度方向上的拼接，从而实现多来料卷的全连续轧制，无需停止轧制进行来料换卷操作。
需要说明的是，搅拌摩擦焊的工艺参数，包括转头旋转速度、下压量与转头行进速度，其设置与待连接的镁合金牌号及厚度有关。在本实施方式中，可以控制搅拌摩擦焊的转头旋转速度为200-1500r/min，转头压下量为镁合金板带厚度的2-5％，焊接连接速度为50-250mm/min。其中，控制转头压下量为镁合金板带厚度的2-5％，可以保证搅拌摩擦焊连接处的厚度与非连接处几乎一致。对于常用的厚度为2-4mm的镁合金挤压板卷来料，在步骤S2中，搅拌摩擦焊的转头的旋转速度可以优选的控制在300-400r/min之间，转头压下量可以优选控制为镁合金板带厚度的3-5％，焊接连接速度可以优选控制在80-100mm/min之间。
S3：镁合金板带进入逆向温轧机进行轧制，调节轧制后的镁合金板带的转向以使其能够进入卷取机进行卷取；
再次转至步骤S1以重复上述步骤S1-S3，直至目标厚度。
需要说明的是，在步骤S3中，温轧时对即将咬入轧机板材部分进行整体控温，控制轧制温度为200-250℃，控制轧辊预热温度为180-250℃，经过预热的板材在预热的轧辊上进行控温轧制变形，控制轧制每一道次的压下量为20-90％，其中控制第一道次的压下量为45-90％，否则容易出现边裂。
需要注意的是，与步骤S1类似，在步骤S3中，进行板材卷取时，需要调节卷取机卷取速度和张力，在本实施方式中可以控制轧制速度为4-60m/min；并且/或者控制卷取速度为6-80m/min。
同样的，在步骤S3中，为了弥补镁合金在室温下卷取可能发生的延展性不足的问题，在卷取时可以采用炉内卷取机卷取补热方式或感应加热方式进行补热，在本实施方式中，可以控制补热温度在150-250℃之间。当采用炉内卷取机以进行补热时，炉内卷取机的控温范围可以控制为150-200℃，控制加热时间为5-15min；当然，也可以采用感应加热方式进行所述补热，若采用感应加热方式进行补热，可以控制加热温度在220-250℃之间，控制加热时间为30-60s。
为了更好地说明本发明的镁合金板材全连续轧制生产工艺的实施效果，下面列出了实施例1-7进行说明。
实施例1-7
在本发明所述的实施例1-7中，按照2种不同的挤压工艺进行了连续来料(镁合金挤压板卷)的制备，所制备出的来料工艺参数以及各项性能结果如表1-1、表1-2所示。
表1-1列出了两种连续轧制来料的合金成分和相关制造工艺参数。
表1-1.
将制得的两种连续轧制来料分别进行观察和各项性能测试，所得的观察和测试结果列于表1-2中
表1-2列出了两种连续轧制来料的性能测试结果。
表1-2.
应用以上获得的2种来料采用如图2所示的步骤流程进行制得镁合金板材，形成了以下描述的实施例1-实施例7。
表2列出了实施例1-7采用图2所示步骤进行镁合金板材的关键工艺参数(其余参数将在具体实施例中说明)。
表2.
注：实施例1、实施例2和实施例4均需要经过2道次温扎，上表中，实施例1第一道次轧制温度为210℃，第二道次轧制温度也为210℃；实施例2的第一道次轧制温度为210℃，第二道次轧制温度也为210℃；实施例4的第二道次轧制温度也为210℃，第二道次轧制温度为220℃；实施例3需经过3道次温扎，第一道次轧制温度为210℃，第二道次轧制温度也为210℃，第三道次轧制温度为220℃。
实施例1
步骤1：将上述表1-2所示对应的镁合金挤压板卷作为来料。
步骤2：对镁合金挤压板卷进行开卷，在开卷机下游安装测张辊，根据测张辊反馈的信息，调节板材开卷速度，使开卷/轧制张力＝板带横截面积×板材屈服强度的10％-30％。在本实施方式中，镁合金板材轧制工艺中控制轧制速度为24m/min，开卷速度为20m/min，此时的轧制张力为2.0KN＝板带横截面积×板带屈服强度的20％。卷坯采用炉内卷取机卷取补热方式进行补热，其在炉内进行加热，温度为150℃，控制加热时间15min,调节开卷后的镁合金板带的转向，以使其进入水平轧制方向，进入逆向温轧机进行第一道次的温轧。
步骤3：采用搅拌摩擦焊连接相邻的镁合金板带的首尾，当上一个卷坯快结束时，对上一卷坯末端切断，将其与第二卷坯的起始端利用搅拌摩擦焊进行连接。在对镁合金挤压板卷的搅拌摩擦焊连接中，搅拌摩擦焊的转头旋转速度为350r/min，转头压下量为镁合金板带厚度的3％，控制焊接连接速度为100mm/min。为了实现2000m长度的卷坯目标，需要将3卷来料挤压卷坯进行搅拌摩擦焊连接。
步骤4：镁合金挤压板带进入逆向温轧机进行轧制；第1道次温轧时对即将咬入轧机板材部分进行整体控温，控制轧制温度为210℃，控制轧辊预热温度为230℃，经过预热的板材在预热的轧辊上进行控温轧制变形，控制第一道次的压下量为48％，将从2.5mm的镁合金挤压板卷压下到1.3mm。
步骤5：调节镁合金板带的转向，使镁板带沿卷取机切线方向被咬入卷取。
步骤6：在轧机出口处进行卷取；在100℃温度下进行炉内卷取，控制卷取速度为28m/min。在卷取时，可以采用炉内卷取机卷取补热方式进行补热，其在炉内进行加热，控制补热温度为150℃，控制加热时间15min。
步骤7：往复轧制成目标厚度1.0mm。第一道次过后，板坯厚度为1.3mm，需要重复步骤1-步骤6，进行第2道次轧制，控制轧制压下量为23％，轧制成目标厚度1.0mm。
实施例2
在本实施方式中，实施例2的目标镁板厚度与实施例1相同，且实施与实施例1相同的温轧制步骤。
在本实施例中，实施例2的步骤基本同实施例1的步骤1-步骤7。但是，需要说明的是，与实施例1不同的是，实施例2在步骤2与步骤3上所设计的工艺参数不同，具体步骤如下：
步骤1：将上述表1-2所示对应的镁合金挤压板卷作为来料。
步骤2:对镁合金挤压板卷进行开卷，在开卷机下游安装测张辊，根据测张辊反馈的信息，调节板材开卷速度，使开卷/轧制张力＝板带横截面积×板材屈服强度的10％-30％。在本实施方式中，镁合金板材轧制工艺中控制轧制速度为24m/min，开卷速度为20m/min，此时的轧制张力为2.0KN＝板带横截面积×板带屈服强度的20％。卷坯同样采用炉内卷取机卷取补热方式进行补热，其在炉内进行加热，但是温度调节为200℃，减少加热时间至5min，调节开卷后的镁合金板带的转向，以使其进入水平轧制方向，进入逆向温轧机进行第一道次的温轧。
步骤3：采用搅拌摩擦焊连接相邻的镁合金板带的首尾，当上一个卷坯快结束时，对上一卷坯末端切断，将其与第二卷坯的起始端利用搅拌摩擦焊进行连接。在对镁合金挤压板卷的搅拌摩擦焊连接中，与实施例1不同，控制搅拌摩擦焊的转头旋转速度为300r/min，控制转头压下量为镁合金板带厚度的3％，控制焊接连接速度为80mm/min，为了实现2000m长度的卷坯目标，需要将3卷来料挤压卷坯进行搅拌摩擦焊连接。
步骤4-7：同实施例1的步骤4-7。
实施例3
在本实施方式中，实施例3的目标镁板厚度为0.5mm，实施例3在实施例1基础上，需要再次重复步骤1-步骤6，经第3道次轧制后，可以达到目标镁板厚度0.5mm获得满足厚度要求的高质量镁合金板卷。
与实施例1不同的是，上述实施例1仅往复轧制1次(轧制道次2)，而实施例2需要往复轧制2次(轧制道次3)才制成目标厚度。
步骤1：将上述表1-2所示对应的镁合金挤压板卷作为来料。
步骤2:对镁合金挤压板卷进行开卷，在开卷机下游安装测张辊，根据测张辊反馈的信息，调节板材开卷速度，使开卷/轧制张力＝板带横截面积×板材屈服强度的10％-30％。在本实施方式中，镁合金板材轧制工艺中控制轧制速度为60m/min，开卷速度为50m/min，此时的轧制张力为2.0KN＝板带横截面积×板带屈服强度的20％，卷坯同样采用炉内卷取机卷取补热方式进行补热，其在炉内进行加热，温度为150℃，控制加热时间15min,调节开卷后的镁合金板带的转向，以使其进入水平轧制方向，进入逆向温轧机进行第一道次的温轧。
步骤3:采用搅拌摩擦焊连接相邻的镁合金板带的首尾，当上一个卷坯快结束时，对上一卷坯末端切断，将其与第二卷坯的起始端利用搅拌摩擦焊进行连接。在对镁合金挤压板卷的搅拌摩擦焊连接中，控制搅拌摩擦焊的转头旋转速度为400r/min，控制转头压下量为镁合金板带厚度的4％，控制焊接连接速度为80mm/min，为了实现4000m长度的卷坯目标，需要将3卷来料挤压卷坯进行搅拌摩擦焊连接。
步骤4-步骤5：同实施例1中的步骤4-5。
步骤6:在轧机出口处进行卷取，在100℃温度下进行炉内卷取，控制卷取速度随变为80m/min。在卷取时，可以采用炉内卷取机卷取补热方式进行补热，其在炉内进行加热，控制补热温度为150℃，控制加热时间15min。
步骤7：同实施例1中的步骤7。
步骤8：往复轧制成目标厚度0.5mm。第2道次过后，板坯厚度为1.0mm，需要再次重复步骤1-步骤6，进行第3道次轧制，第3道次轧制过程中，控制轧制温度为220℃，轧辊预热温度为250℃，控制轧制压下量为50％，将板坯从1.0mm轧制到目标厚度0.5mm。
实施例4
步骤1：将上述表1-2所示对应的镁合金挤压板卷作为来料。
步骤2：对镁合金挤压板卷进行开卷，在开卷机下游安装测张辊，根据测张辊反馈的信息，调节板材开卷速度，使开卷/轧制张力＝板带横截面积×板材屈服强度的10％-30％。在本实施方式中，镁合金板材轧制工艺中较好的轧制速度在40m/min，开卷速度为35m/min，此时的轧制张力为2.0KN＝板带横截面积×板带屈服强度的20％，卷坯采用炉内卷取机卷取补热方式进行补热，其在炉内进行加热，温度为180℃，控制加热时间为12min。调节开卷后的镁合金板带的转向，以使其进入水平轧制方向，进入逆向温轧机进行第一道次的温轧。
步骤3：采用搅拌摩擦焊连接相邻的镁合金板带的首尾，当上一个卷坯快结束时，对上一卷坯末端切断，将其与第二卷坯的起始端利用搅拌摩擦焊进行连接。在对镁合金挤压板卷的搅拌摩擦焊连接中，搅拌摩擦焊的转头旋转速度为200r/min，转头压下量为镁合金板带厚度的5％，控制焊接连接速度为100mm/min。为了实现4000m长度的卷坯目标，需要将3卷来料挤压卷坯进行搅拌摩擦焊连接。
步骤4：镁合金挤压板带进入逆向温轧机进行轧制；第1道次温轧时对即将咬入轧机板材部分进行整体控温，控制轧制温度为210℃，控制轧辊预热温度为250℃，经过预热的板材在预热的轧辊上进行控温轧制变形，控制第一道次的压下量为50％，将从2.5mm的镁合金挤压板卷压下到1.26mm。
步骤5：调节镁合金板带的转向，使镁板带沿卷取机切线方向被咬入卷取。
步骤6：在轧机出口处进行卷取；在100℃温度下进行炉内卷取，控制卷取速度为45m/min。在卷取时，可以采用炉内卷取机卷取补热方式进行补热，其在炉内进行加热，控制补热温度为180℃，控制加热时间为12min。
步骤7：往复轧制成目标厚度0.5mm。第一道次过后，板坯厚度为1.26mm，需要重复步骤1-步骤6，进行第2道次轧制。第2道次轧制过程中，控制轧制温度为220℃，轧辊预热温度为230℃，控制轧制压下量为60％，轧制成目标厚度0.5mm。
实施例5
步骤1：将上述表1-2所示对应的镁合金挤压板卷作为来料。
步骤2：对镁合金挤压板卷进行开卷，在开卷机下游安装测张辊，根据测张辊反馈的信息，调节板材开卷速度，使开卷/轧制张力＝板带横截面积×板材屈服强度的10％-30％。在本实施方式中，镁合金板材轧制工艺中较好的轧制速度在4m/min，开卷速度为3m/min，此时的轧制张力为2.0KN＝板带横截面积×板带屈服强度的30％，卷坯采用感应加热方式进行补热，温度为220℃，控制加热时间1min。调节开卷后的镁合金板带的转向，以使其进入水平轧制方向，进入逆向温轧机进行第一道次的温轧。
步骤3：采用搅拌摩擦焊连接相邻的镁合金板带的首尾，当上一个卷坯快结束时，对上一卷坯末端切断，将其与第二卷坯的起始端利用搅拌摩擦焊进行连接。在对镁合金挤压板卷的搅拌摩擦焊连接中，搅拌摩擦焊的转头旋转速度为400r/min，转头压下量为镁合金板带厚度的3％，控制焊接连接速度为80mm/min。为了实现3000m长度的卷坯目标，需要将2卷来料挤压卷坯进行搅拌摩擦焊连接。
步骤4：镁合金挤压板带进入逆向温轧机进行轧制；第1道次温轧时对即将咬入轧机板材部分进行整体控温，控制轧制温度为250℃，控制轧辊预热温度为250℃，经过预热的板材在预热的轧辊上进行控温轧制变形，控制第一道次的压下量为80％，将2.5mm的镁合金挤压板卷压下到目标厚度0.5mm。
步骤5：调节镁合金板带的转向，使镁板带沿卷取机切线方向被咬入卷取。
步骤6：在轧机出口处进行卷取；在100℃温度下进行炉内卷取，控制卷取速度为6m/min。在卷取时，可以采用感应加热方式进行补热，控制补热温度为220℃，控制加热时间1min。
实施例5仅需一道次温轧，便可将1.5mm的镁合金挤压板卷压下到目标厚度0.5mm，不需要再重复步骤1-步骤6。
实施例6
步骤1：将上述表1-2所示对应的镁合金挤压板卷作为来料。
步骤2：对镁合金挤压板卷进行开卷，在开卷机下游安装测张辊，根据测张辊反馈的信息，调节板材开卷速度，使开卷/轧制张力＝板带横截面积×板材屈服强度的10％-30％。在本实施方式中，镁合金板材轧制工艺中较好的轧制速度在40m/min，开卷速度为35m/min，此时的轧制张力为2.0KN＝板带横截面积×板带屈服强度的20％，卷坯采用感应补热方式进行补热，温度为250℃，控制加热时间为0.5min。调节开卷后的镁合金板带的转向，以使其进入水平轧制方向，进入逆向温轧机进行第一道次的温轧。
步骤3：采用搅拌摩擦焊连接相邻的镁合金板带的首尾，当上一个卷坯快结束时，对上一卷坯末端切断，将其与第二卷坯的起始端利用搅拌摩擦焊进行连接。在对镁合金挤压板卷的搅拌摩擦焊连接中，搅拌摩擦焊的转头旋转速度为800r/min，转头压下量为镁合金板带厚度的4％，控制焊接连接速度为60mm/min。为了实现4000m长度的卷坯目标，需要将5卷来料挤压卷坯进行搅拌摩擦焊连接。
步骤4：镁合金挤压板带进入逆向温轧机进行轧制；第1道次温轧时对即将咬入轧机板材部分进行整体控温，控制轧制温度为200℃，控制轧辊预热温度为180℃，经过预热的板材在预热的轧辊上进行控温轧制变形，控制第一道次的压下量为67％，将从1.5mm的镁合金挤压板卷压下到0.5mm。
步骤5：调节镁合金板带的转向，使镁板带沿卷取机切线方向被咬入卷取。
步骤6：在轧机出口处进行卷取；在100℃温度下进行炉内卷取，控制卷取速度为47m/min。在卷取时，可以采用感应加热方式进行补热，控制补热温度为250℃，控制加热时间为0.5min。
实施例6仅需一道次温轧，便可将1.5mm的镁合金挤压板卷压下到目标厚度0.5mm，不需要再重复步骤1-步骤6。
实施例7
步骤1：将上述表1-2所示对应的镁合金挤压板卷作为来料。
步骤2：对镁合金挤压板卷进行开卷，在开卷机下游安装测张辊，根据测张辊反馈的信息，调节板材开卷速度，使开卷/轧制张力＝板带横截面积×板材屈服强度的10％-30％。在本实施方式中，镁合金板材轧制工艺中较好的轧制速度在50m/min，开卷速度为42m/min，此时的轧制张力为2.0KN＝板带横截面积×板带屈服强度的20％，卷坯采用感应补热方式进行补热，温度为250℃，控制加热时间为0.6min。调节开卷后的镁合金板带的转向，以使其进入水平轧制方向，进入逆向温轧机进行第一道次的温轧。
步骤3：采用搅拌摩擦焊连接相邻的镁合金板带的首尾，当上一个卷坯快结束时，对上一卷坯末端切断，将其与第二卷坯的起始端利用搅拌摩擦焊进行连接。在对镁合金挤压板卷的搅拌摩擦焊连接中，搅拌摩擦焊的转头旋转速度为800r/min，转头压下量为镁合金板带厚度的4％，控制焊接连接速度为60mm/min。为了实现3000m长度的卷坯目标，需要将4卷来料挤压卷坯进行搅拌摩擦焊连接。
步骤4：镁合金挤压板带进入逆向温轧机进行轧制；第1道次温轧时对即将咬入轧机板材部分进行整体控温，控制轧制温度为230℃，控制轧辊预热温度为220℃，经过预热的板材在预热的轧辊上进行控温轧制变形，控制第一道次的压下量为67％，将从1.5mm的镁合金挤压板卷压下到0.5mm。
步骤5：调节镁合金板带的转向，使镁板带沿卷取机切线方向被咬入卷取。
步骤6：在轧机出口处进行卷取；在100℃温度下进行炉内卷取，控制卷取速度为60m/min。在卷取时，可以采用感应加热方式进行补热，控制补热温度为250℃，控制加热时间为0.6min。
实施例7仅需一道次温轧，便可将1.5mm的镁合金挤压板卷压下到目标厚度0.5mm，不需要再重复步骤1-步骤6。
将本发明制得的实施例1-7的镁合金板材进行各项测量以及力学性能测试，所得的测试结果列于表1-4中。
表1-4列出了实施例1-4的镁合金板材的性能测试结果。
表1-4
由表1-4可以看出，采用本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，可以有效连续轧制制得目标镁合金板材，制备出的镁合金板材兼具力学性能与成形性能。
综上所述可以看出，本发明所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺全盘规范了板卷来料、镁板卷开卷、温轧、卷取、卷坯连接过程中所有涉及到镁板性能、板型质量和生产效率与成本的参数，有效实现了镁合金板材的全连续轧制其通过规范镁合金挤压板卷来料与优化后的温轧工艺，可以有效避免轧制过程中发生边裂，仅需采用较短流程的生产线即能制备出板材力学性能与成形性能兼具的镁合金板材。
此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。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形，均应属于本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种镁合金板材全连续轧制生产工艺，其特征在于，包括下列步骤：
S0：将镁合金挤压板卷作为来料；
S1：对镁合金板卷进行开卷，调节开卷后的镁合金板带的转向，以使其进入水平轧制方向；所述镁合金板卷为步骤S0中的镁合金挤压板卷或步骤S3结束后的镁合金板卷；
S2：采用搅拌摩擦焊连接相邻的镁合金板带的首尾；
S3：镁合金板带进入逆向温轧机进行轧制，调节轧制后的镁合金板带的转向以使其能够进入卷取机进行卷取；
再次转至步骤S1以重复上述步骤S1-S3，直至目标厚度。
2.如权利要求1所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，其特征在于，所述镁合金挤压板卷的厚度为1.5-4mm。
3.如权利要求1所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，其特征在于，所述镁合金挤压板卷的晶粒尺寸≤50μm。
4.如权利要求1所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，其特征在于，所述镁合金挤压板卷的屈服强度为180-220MPa，抗拉强度为250-300MPa，延伸率为10％-25％。
5.如权利要求1所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，其特征在于，所述镁合金挤压板卷采用下述工艺制得：将镁合金棒料在200-500℃的温度下进行预热，将挤压模具在300-500℃的温度下进行预热，将预热后的镁合金棒料在挤压机内进行挤压，控制挤压出口速度为0.5-100m/min，挤压比为16：1-120：1。
6.如权利要求1所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，其特征在于，在步骤S1中，控制开卷速度为2-50m/min。
7.如权利要求1所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，其特征在于，在步骤S1中，在开卷时对镁合金板卷进行补热，补热温度为150-250℃。
8.如权利要求7所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，其特征在于，采用炉内开卷机进行开卷以进行所述补热，炉内开卷机的控温范围为150-200℃，加热时间为5min-15min；或者采用感应加热方式进行所述补热，加热温度为220-250℃，加热时间为30-60s。
9.如权利要求1所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，其特征在于，在步骤S2中，搅拌摩擦焊的转头旋转速度为200-1500r/min，转头压下量为镁合金板带厚度的2-5％，焊接连接速度为50-250mm/min。
10.如权利要求9所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，其特征在于，当所述来料为厚度为2-4mm的镁合金挤压板卷时，在步骤S2中，搅拌摩擦焊的转头的旋转速度为300-400r/min，转头压下量为板材厚度的3-5％，焊接连接速度为80-100mm/min。
11.如权利要求1所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，其特征在于，在步骤S3中，控制轧制速度为4-60m/min；并且/或者控制卷取速度为6-80m/min。
12.如权利要求1所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，其特征在于，在步骤S3中，在卷取时对镁合金板带进行补热，补热温度为150-250℃。
13.如权利要求12所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，其特征在于，采用炉内卷取机进行卷取以进行所述补热，炉内卷取机的控温范围为150-200℃，加热时间为5-15min；或者采用感应加热方式进行所述补热，加热温度为220-250℃，加热时间为30-60s。
14.如权利要求1所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，其特征在于，在步骤S3中，控制轧制温度为200-250℃，控制轧辊预热温度为180-250℃。
15.如权利要求1所述的镁合金板材全连续轧制生产工艺，其特征在于，在步骤S3中，控制轧制每一道次的压下量为20-90％，其中第一道次的压下量为45-90％。
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