CN114226450A - 一种轧机和金属复合轧制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轧机和金属复合轧制方法，用于轧制复合金属坯，所述复合金属坯包括中心坯和管状坯，所述中心坯设置在所述管柱坯内，所述轧机包括多个按照工艺依次设置的第一机架，每个所述第一机架具有椭圆形的第一轧孔，相邻的两个所述第一机架的第一轧孔的长轴相互垂直。该轧机可以将多种截面形状的复合金属坯和多种目标形状的产品在一条连轧生产线上完成，并且还可以使得轧制所得的棒材或者线材的断面中心对称，使得孔型所引起的变形不均匀性最小化。

Description

一种轧机和金属复合轧制方法

技术领域

本发明属于金属棒材复合轧制技术领域，具体涉及一种轧机和金属复合轧制方法。

背景技术

对于第一材质和第二材质的金属坯，第一材质的金属坯为管状，第二材质的金属坯为实心，第一材质和第二材质不同，将第二材质的金属坯放置在第一材质的金属坯内，可以经过轧机形成复合金属的棒材或者线材。

目前，轧机的孔型均为椭圆-圆孔型系统，这样的轧机在对不同材质的金属坯进行复合轧制后，形成的棒材或者线材的截面不对称，影响复合金属棒材或者线材的使用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种轧机和金属复合轧制方法，可以使得轧制所得的棒材或者线材的断面中心对称，使得孔型所引起的变形不均匀性最小化。

本发明的技术方案为：

一方面，本发明提供了一种轧机，用于轧制复合金属坯，所述复合金属坯包括中心坯和管状坯，所述中心坯设置在所述管柱坯内，所述中心坯为第一材质，所述管状坯为第二材质，所述轧机包括：

多个按照工艺依次设置的第一机架，每个所述第一机架具有椭圆形的第一轧孔，相邻的两个所述第一机架的第一轧孔的长轴相互垂直。

进一步地，所述中心坯和所述管状坯的延伸率差值≤45％。

进一步地，所述第一机架为2-18个。

进一步地，多个所述第一机架的轧孔的长轴长度按照工艺依次减小。

进一步地，按照工艺，第一个所述第一机架的第轧孔的长轴长度为40-180mm，第一个所述第一机架的第一轧孔的短轴长度为20-120mm，最后一个所述第一机架的第一轧孔的长轴长度为10-60mm，最后一个所述第一机架的第一轧孔的短轴长度为4.5-30mm。

另一方面，本发明提供了一种金属复合轧制方法，采用上述的一种轧机进行，所述方法包括：

获得复合金属坯；所述复合金属坯包括中心坯和管状坯，所述中心坯设置在所述管柱坯内；

将所述复合金属坯进行粗轧，获得粗轧坯；

将所述粗轧坯依次通过多个第一机架的椭圆形的第一轧孔进行中轧，获得中轧坯；

将所述中轧坯进行精轧，获得具有第一材质和第二材质的金属均中心对称分布的截面的中间坯料。

进一步地，所述中轧道次为2-18次，所述中轧的变形率为20-95％。

进一步地，所述粗轧道次为2-6次，所述粗轧的变形率为20-80％。

进一步地，所述精轧道次为2-8道次，所述精轧的变形率为20-85％。

进一步地，所述粗轧在第二机架中进行，所述精轧在第三机架中进行。

本发明的有益效果至少包括：

本发明所提供的一种轧机和金属复合轧制方法，该轧机用于轧制复合金属坯，复合金属坯包括中心坯和管状坯，中心坯设置在管柱坯内，该装置包括多个按照工艺依次设置的第一机架，其中，每个所述第一机架具有椭圆形的第一轧孔，相邻的两个所述第一机架的第一轧孔的长轴相互垂直。相邻的第一机架的第一轧孔的长轴相互垂直，这样可以平立交替对复合金属坯进行中轧，由于椭圆形的第一轧孔交替设置，这样可以对复合金属坯断面的竖向和水平向分别进行均匀变形，这样中心坯以及管状坯在竖向和水平变形相同，那么可以保证中心坯以及管状坯的截面在经过偶数次的中轧后，始终处于中心对称分布的状态，因此，精轧后获得的棒材或者线材的截面也可以保证中心对称分布。

附图说明

图1为本实施例的一种复合金属坯的结构示意图；

图2为本实施例的一种轧机的结构示意图；

图3为对比例1的棒材的断面图。

附图标记说明：1-中心坯，2-管状坯，3-第一轧孔。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

图1为本实施例的一种复合金属坯的结构示意图，图2为本实施例的一种轧机的结构示意图，结合图1以及图2，一方面，本发明实施例提供了一种轧机，用于轧制复合金属坯，复合金属坯包括中心坯1和管状坯2，所述中心坯1设置在所述管柱坯2内，所述中心坯1为第一材质，所述管状坯2为第二材质，该装置包括多个按照工艺依次设置的第一机架，其中，每个所述第一机架具有椭圆形的第一轧孔3，相邻的两个所述第一机架的第一轧孔3的长轴相互垂直。

现在技术中，相邻的两个第一轧机的第一轧孔中，一个为椭圆形，另一个为圆形，且相邻的两个椭圆形的长轴互相垂直，在对复合金属坯轧制过程中，椭圆形的第一轧孔在短轴方向的对复合金属坯的压力大，那么变形量也大，而椭圆形的第一轧孔在长轴方向对复合金属坯的压力小，那么变形量也小，因此，就会形成轴对称分布而不是中心对称分布截面的第一复合金属坯，这种非中心对称截面的第一复合金属坯再进入到圆形的第一轧孔中，对第一复合金属坯的长轴方向的外周进行大加压变形，而第一复合金属坯的短轴方向的外周变形量小；第一复合金属坯再进入到圆形的第二轧孔中进行轧制，此时第一复合金属坯长轴方向的外周变形量大，短轴方向的外周变形量小，获得第二复合金属坯，由于复合金属依次椭圆形的第一轧孔和圆形的第一轧孔交替轧制后，长轴方向的外周，变形量大，短轴方向的外周变形量小，这样就会使得轧件横截面上水平和竖直两个方向的累积变形量不同，而成品的横截面要求中心对称，最终导致轧制的盘条或者棒材的横截面上的各复合层尺寸不再中心对称。

相邻的第一机架的第一轧孔3的长轴相互垂直，这样可以平立交替对复合金属坯进行中轧，由于椭圆形的第一轧孔3交替设置，这样可以对复合金属坯断面的竖向和水平向分别进行均匀变形，这样中心坯以及管状坯在竖向和水平变形相同，那么可以保证中心坯以及管状坯的截面在经过偶数次的中轧后，始终处于中心对称分布的状态，因此，精轧后获得的棒材或者线材的截面也可以保证中心对称分布。

在本发明中，椭圆形的轧孔并非表示轧孔为封闭的椭圆形，其在椭圆形的长轴方向还设置有辊缝。

进一步地，在本实施例中，中心坯和管状坯的延伸率的差值≤45％。如果中心坯与管状坯的延伸率差值过大，可能导致延伸率较小的一方承受主要的变形量，轧件整体尺寸失去控制。

进一步地，在本实施例中，所述第一机架为2-18个，也就是说中轧道次为2-18次，中轧道次可以根据变形量来确定，在此不作限定。

进一步地，在本实施例中，多个所述第一机架的轧孔的长轴长度按照工艺依次减小，这样可以将复合金属坯的断面逐渐减小。

具体地，在本实施例中，按照工艺，第一个所述第一机架的轧孔的长轴长度可以为40-180mm，第一个所述第一机架的轧孔的短轴长度可以为20-120mm，最后一个所述第一机架的轧孔的长轴长度可以为10-60mm，最后一个所述第一机架的轧孔的短轴长度可以为4.5-30mm。

进一步地，在本实施例中，所述轧机还可以包括多个第二机架，多个第二机架按照工艺依次设置，多个第二机架为粗轧组件，多个第一机架为中轧组件，粗轧组件和中轧组件按照工艺依次设置。第二机架可以具有第二轧孔，用于对复合金属坯进行粗轧。第二轧孔的形状可以根据复合金属坯的形状来进行选择，例如，第二轧孔可以是箱型、菱形、双半径椭圆形、椭圆形或者圆形中的任意一种，在此不作限定。

更进一步地，在本实施例中，所述轧机还包括多个用于形成具有成品截面形状的第三机架，多个所述第三机架按照工艺依次设置，多个第三机架为精轧组件，粗轧组件、中轧组件和精轧组件按照工艺依次设置。每个第三机架都可以具有第三轧孔，第三轧孔的形状可以根据成品棒材或者线材的断面形状进行选择，例如，相邻的两个第三机架中，其中一个为椭圆形，另一个为圆形；第三轧孔还可以是方形、矩形或六角孔中的任意一种，具体不作限定。

在实际生产中，可以通过仅简单调整粗轧和精轧的轧孔形状，来适应不同形状的复合金属坯，并获得目标形状的棒材或者线材。另一方面，本发明实施例还提供了一种金属复合轧制方法，采用上述的一种轧机进行，所述方法包括：

S1，获得复合金属坯；所述复合金属坯包括中心坯和管状坯，所述中心坯设置在所述管柱坯内；

中心坯的断面形状可以是正方形、正六边形、圆形，属于中心对称断面；管状坯的断面内部形状应该与中心坯的端面形状匹配，例如，若中心坯的断面形状为圆形，管状坯的断面内部形状也是圆形，若中心坯的断面形状为正方形，管状坯的断面形状也未正方形；管状坯的端面外侧形状可以为正方形、正六边形或者圆形，在此均不作限定。中心坯的材质为第一材质，管状坯的材质为第二材质，例如中心坯的材质可以是高碳钢，对应的管状坯可以为低碳钢；当然中心坯还可以是低合金钢，对应的管状坯可以为高合金钢，以上仅为列举，在此不作具体限定。

S2，将所述复合金属坯进行粗轧，获得粗轧坯；

粗轧在粗轧组件中进行。进一步地，在本实施例中，所述粗轧道次为2-6次，所述粗轧的变形率为20-80％。

S3，将所述粗轧坯依次通过多个第一机架的椭圆形的第一轧孔进行中轧，获得中轧坯；

进一步地，在本实施例中，所述中轧道次为2-18次，所述中轧的变形率可以为20-95％。

S4，将所述中轧坯进行精轧，获得具有第一材质和第二材质的金属均对称分布的截面的中间坯料。

进一步地，在本实施例中，所述精轧道次为2-8道次，所述精轧的变形率为20-85％。

具体地，将中间坯依次通过多个第二机架的第二轧孔中进行精轧。

对复合金属坯形状为圆坯的，粗轧采用椭圆-圆孔型系统进行，对复合金属坯为方坯或矩形的，粗轧采用箱型或双半径椭圆孔型进行。

当成品截面为圆形时，精轧采用椭圆-圆孔型；当成品截面为矩形时，精轧采用方形或矩形孔型；当成品截面为六角截面时，精轧采用六角孔型。

下面将结合具体的实施例对本发明提供的轧机和金属复合轧制方法进一步地说明。

实施例1

在实施例1中，所用复合金属坯的断面形状为方坯，该方坯由圆柱形的中心坯和环方形的管状坯组成，中心坯插设管状坯内；中心坯的尺寸为Φ75mm，材质为20MnSi，延伸率为10-20％，环方坯的尺寸为150×150mm，材质为316不锈钢，延伸率为30-40％。

1、将上述的复合金属方坯在图3所示的弧底箱孔型的机架上轧制6道次，获得尺寸为Φ90mm的粗轧坯；

2、将粗轧坯在轧孔为椭圆孔的机架上进行6道次中轧，椭圆孔平立交替，获得尺寸为Φ45mm的中轧坯；

3、将中轧坯在轧孔为圆孔的机架上进行6道次精轧，获得中心的20MnSi尺寸为Φ14mm，外形尺寸为Φ25mm的棒材。

实施例2

在实施例2中，所用复合金属坯的断面形状为圆坯，该圆坯由圆柱形的中心坯和环形的管状坯组成，中心坯插设管状坯内；中心坯的直径为Φ50mm，材质为35CrMo，延伸率为10-15％，环圆坯的外径为Φ120mm，材质为55SiMnMo，延伸率为10-15％。

1、将上述的复合金属方坯在图2孔型的机架上轧制2道次，获得尺寸为Φ95mm的粗轧坯；

2、将粗轧坯在轧孔为椭圆孔的机架上进行6道次中轧，椭圆孔平立交替，获得尺寸为Φ50mm的中轧坯；

3、将中轧坯在轧孔为圆孔的机架上进行2道次精轧，获得中心的35CrMo的尺寸为Φ16mm，外形尺寸为Φ40mm的棒材。

实施例3

在实施例3中，所用复合金属坯的断面形状为圆形，该圆坯由圆柱形的中心坯和环形的管状坯组成，中心坯插设管状坯内；中心坯的直径为35mm，材质为35CrMo，延伸率为10-15％，环方坯的外周尺寸为：边长为90mm，相邻的两个边之间的角度为90°，材质为55SiMnMo，延伸率为10-15％。

1、将上述的复合金属方坯在弧底箱孔型孔型的机架上轧制2道次，获得尺寸为70×70mm的粗轧坯；

2、将粗轧坯在轧孔为椭圆孔的机架上进行6道次中轧，椭圆孔平立交替，获得尺寸为Φ40mm的中轧坯；

3、将中轧坯在轧孔为六角孔型的机架上进行2道次精轧，获得中心的35CrMo的尺寸为Φ12mm，外形尺寸为边长为20mm的正六角形的棒材。

对比例1

对比例1与实施例1为对照，对比例1与实施例1不同的是，步骤2中，将粗轧坯在椭圆孔-圆孔形的机架上进行6道次轧制。

表1

表1为实施例1至实施例3以及对比例1提供的轧制方法，采用本发明实施例1-3提供的轧机，轧得的棒材的中心材料和外部材料均是中心对称分布；对比例1提供的棒材，由于由于截面外周的水平和竖直方向受力不均，多道次轧制之后，导致在某一个方向的累积变形远大于另一个方向，导致出现如图3所示的偏心截面。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

该轧机可以将多种截面形状的复合金属坯和多种目标形状的产品在一条连轧生产线上完成，并且还可以使得轧制所得的棒材或者线材的断面中心对称，使得孔型所引起的变形不均匀性最小化。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种轧机，用于轧制复合金属坯，所述复合金属坯包括中心坯和管状坯，所述中心坯设置在所述管柱坯内，其特征在于，所述轧机包括：

多个按照工艺依次设置的第一机架，每个所述第一机架具有椭圆形的第一轧孔，相邻的两个所述第一机架的第一轧孔的长轴相互垂直。

2.根据权利要求1所述的一种轧机，其特征在于，所述中心坯和所述管状坯的延伸率差值≤45％。

3.根据权利要求1所述的一种轧机，其特征在于，所述第一机架为2-18个。

4.根据权利要求3所述的一种轧机，其特征在于，多个所述第一机架的轧孔的长轴长度按照工艺依次减小。

5.根据权利要求4所述的一种轧机，其特征在于，按照工艺，第一个所述第一机架的第轧孔的长轴长度为40-180mm，第一个所述第一机架的第一轧孔的短轴长度为20-120mm，最后一个所述第一机架的第一轧孔的长轴长度为10-60mm，最后一个所述第一机架的第一轧孔的短轴长度为4.5-30mm。

6.一种金属复合轧制方法，采用权利要求1-5任一项所述的一种轧机进行，其特征在于，所述方法包括，

获得复合金属坯；所述复合金属坯包括中心坯和管状坯，所述中心坯设置在所述管柱坯内；

将所述复合金属坯进行粗轧，获得粗轧坯；

将所述粗轧坯依次通过多个第一机架的椭圆形的第一轧孔进行中轧，获得中轧坯；

将所述中轧坯进行精轧，获得具有第一材质和第二材质的金属均中心对称分布的截面的中间坯料。

7.根据权利要求6所述的一种金属复合轧制方法，其特征在于，所述中轧道次为2-18次，所述中轧的变形率为20-95％。

8.根据权利要求6所述的一种金属复合轧制方法，其特征在于，所述粗轧道次为2-6次，所述粗轧的变形率为20-80％。

9.根据权利要求6所述的一种金属复合轧制方法，其特征在于，所述精轧道次为2-8道次，所述精轧的变形率为20-85％。

10.根据权利要求6所述的一种金属复合轧制方法，其特征在于，所述粗轧在第二机架中进行，所述精轧在第三机架中进行。

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