CN115058560B - 一种用于板带脉冲电流的后处理装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于板带脉冲电流的后处理装置及方法，包括两组加电装置、测温装置，板材放置在所述加电装置上压紧，一组所述加电装置与外接的电源正极连接，另一组所述加电装置与外接电源的负极连接，用于施加脉冲电流，根据所述测温装置测得的温度调整脉冲电流的参数。该装置能够有效保证脉冲电流稳定施加，实现脉冲电流辅助短时后处理，极大缩短了后处理时间，保证脉冲电流均匀施加，提升了金属材料的力学性能，并改善了微观组织，同时节约了能源，降低了生产成本，为其大规模工业化应用提供了可能。
Description
技术领域
本发明属于轧制设备技术与工艺技术领域，特别是涉及一种用于板带脉冲电流的后处理装置及方法。
背景技术
研究表明电致塑性效应可以大幅提高材料的成形极限，并且电流辅助成形工艺已经在很多领域取得较好的应用效果。电致塑性效应在材料成形过程中不仅对力学性能有影响，而且对回复、再结晶也有影响，可以达到改善材料微观组织的目的。大量学者将脉冲电流引入到了板带轧制过程，取得了良好的效果。然而对于轧后后处理却依然停留在常规加后炉退火处理，尤其是对于双金属复合板，常规退火耗时长达数小时，效率低下且效果不佳。因此，急需一种用于板带脉冲电流的后处理装置及方法解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于板带脉冲电流的后处理装置及方法，将脉冲电流应用于轧后后处理过程，并设计了与此工艺相匹配的电流施加装置，并通过实验验证了该方法的可行性，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，一方面本发明提供了一种用于板带脉冲电流的后处理装置，包括两组加电装置、测温装置，板材放置在所述加电装置上压紧，一组所述加电装置与外接的电源正极连接，另一组所述加电装置与外接电源的负极连接，用于施加脉冲电流，根据所述测温装置测得的温度调整脉冲电流的参数。
可选地，所述加电装置包括摩擦部件、上压件，板材放置在所述摩擦部件与所述上压件之间。
可选地，所述加电装置设置在支撑板上，所述支撑板下滑动连接有第一滑轨、滑台，所述滑台与所述第一滑轨平行设置，所述滑台电性连接有驱动电机。
可选地，所述第一滑轨的上方设置有测温装置，所述测温装置可上下移动。
可选地，所述支撑板上固定有第二滑轨，所述加电装置与所述第二滑轨滑动连接。
可选地，所述上压件包括第二架体，所述第二架体的下部安装有摩擦部件，所述摩擦部件的上方设置有压板，所述第二架体的上部安装有调整装置。
可选地，所述测温装置包括升降板、测温仪、第一架体，所述第一架体设置在第一滑轨的两侧，所述升降板与第一架体，所述测温仪固定安装在所述升降板上。
可选地，所述脉冲电流的参数范围为电流密度：10-200A/mm2，占空比5％-50％，频率50-500Hz。
为了实现上述目的，另一方面本发明还提供了一种用于板带脉冲电流的后处理装置的使用方法，包括如下步骤：
根据待处理板材的尺寸，通过滑台、第一滑轨调整支撑板的位置；将待处理板材放置在加电装置上，使待处理的板材的下表面与加电装置贴紧，待处理板材的每个角对应一组加电装置，放置好板材后，通过螺母调整压板压紧板材，使板材和加电装置紧密接触；
将其中一组加电装置外接电源正极，另一组外接电源负极，同时根据板材厚度通过调整升降板改变测温装置位置并固定，然后开始施加脉冲电流，根据测温装置反馈的温度调整脉冲电流参数。
本发明的技术效果为：本发明提供了一种用于金属板带方便、快捷、稳定施加脉冲电流的退火装置及方法，可以用于不同尺寸、形状的单板、复合板、薄带以及复合薄带后带轧后处理过程的脉冲电流施加，填补目前尚未拥有该种专有加载装置的空白。该发明装置能够有效保证脉冲电流稳定施加，实现脉冲电流辅助短时后处理，极大缩短了后处理时间，保证脉冲电流均匀施加，提升了金属材料的力学性能，并改善了微观组织，同时节约了能源，降低了生产成本，为其大规模工业化应用提供了可能。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例一中的结构示意图；
图2为本发明实施例一中的侧视图；
图3本发明实施例一中的仰视图；
图4本发明实施例一中的仰视图的局部图；
图5本发明实施例一中的加电装置的结构示意图；
图6为本发明实施例一中第二架体上的通孔示意图；
图7为本发明实施例二中脉冲电流处理后304/TA1复合板界面的EBSD测试结果图；
图8为本发明实施例二中脉冲电流处理与常规退火处理后304/TA1复合板的拉伸曲线图；
图9为本发明实施例一种脉冲电流处理逻辑图。
其中，1-加电装置，2-升降板，3-测温仪，4-支撑板，5-底座，6-第一滑块，7-第一滑轨，8-第一架体，9-驱动电机，10-滑台，11-螺母，12-第二架体，13-摩擦部件，14-压板，15-弹性部件，16-第二滑块，17-第二滑轨，18-第三滑块，19-螺杆，20-导向柱，21-底板,22-第二通孔,23-第一通孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例一
如图1-6，9所示，本实施例中提供一种用于板带脉冲电流的后处理装置，包括两组加电装置1、测温装置，板材放置在所述加电装置1上压紧，一组所述加电装置1与外接的电源正极连接，另一组所述加电装置1与外接电源的负极连接，对所述加电装置1施加脉冲电流，根据所述测温装置测得的温度调整脉冲电流的参数。
进一步优化方案，板材的每个角分别对应一组加电装置，所述加电装置1包括摩擦部件13、上压件，板材放置在所述摩擦部件13与所述上压件之间。
进一步优化方案，每个所述加电装置1设置在支撑板4上，所述支撑板4下滑动连接有第一滑轨7、滑台10，所述滑台10与所述第一滑轨7平行设置，滑台10与第一滑轨7通过第二滑块滑动连接，所述滑台10电性连接有驱动电机9。
本实施例中，每块支撑板4通过第一滑块6与第一滑轨7滑动连接。根据板材的长短，通过驱动电机驱动滑台10左右滑动，带动支撑板4在第一滑轨上左右滑动，用来调整两组支撑板4之间的间距。第一滑块6优选为两个，第一滑轨7的每条轨道上各设置一个。
第一滑轨7安装在底座5上，第一滑轨7的轨道为两条。
进一步优化方案，所述第一滑轨7的上方设置有测温装置，所述测温装置可上下移动。
进一步优化方案，所述支撑板4固定有第二滑轨17，所述加电装置1与所述第二滑轨17滑动连接。本实施例中,加电装置1通过第二滑块16与第二滑轨17滑动连接，第二滑块16优选为2个，第一滑轨12的每条轨道上各设置一个。
进一步优化方案，所述上压件包括第二架体12，所述第二架体12的下部安装有摩擦部件13，所述摩擦部件13的上方设置有压板14，所述第二架体12的上部安装有调整装置。
本实施例中，所述第二架体12的上部开设有第一通孔23，所述调整装置包括螺母11、螺杆19、中间结构件，所述螺杆19插入第一通孔23内，所述螺杆19与所述中间结构件固定连接，所述螺母11与所述螺杆19配套设置，通过上下旋动螺母11，螺母11带动所述中间结构件压紧压板。
可选地，所述中间结构件与所述压板14通过弹性部件15连接，实现柔性压紧，避免电流处理过程板材温度过高、同时避免压紧力过大时导致板料变形。其中，弹性部件15优选为若干个相同的弹簧，所述弹簧均匀布设在中间结构件的下表面。当弹簧与压板14接触时，使其受力处在一个比较均匀的状态。
可选地，所述中间结构件包括若干个导向柱20、底板21，所述第二架体12的上部还开设有若干个第二通孔22，所述第二通孔22均匀布设在所述第一通孔的周围，所述导向柱20的一端与所述底板21固定连接，所述导向柱20的另一端伸出第二通孔22。当向下旋动螺母时，导向柱可以起到导向作用。
可选地，第二架体12采用陶瓷绝缘材料制备，用于隔绝电流，避免电流流经下方的第二滑轨17等结构损坏装置。
可选地，摩擦部件13采用加电滚轮用于脉冲电流的施加，加电滚轮的个数优选为8组，每组两个，均匀布设。
进一步优化方案，所述测温装置包括升降板2、测温仪3、第一架体8，所述第一架体8设置在第一滑轨7的两侧，所述升降板2与第一架体8固定连接，所述测温仪3固定安装在所述升降板2上。
本实施例中，测温仪3优选为2个。
进一步优化方案，所述脉冲电流的参数范围为电流密度：10-200A/mm2，占空比5％-50％，频率50-500Hz。
如图9所示，测温装置具体工作过程为:根据板材厚度调整升降板2,使测温仪3处于安全距离后固定，开始施加脉冲电流，测温装置根据反馈的温度，进行脉冲电流参数微调，使温度始终保持在合适的区间范围。
首先通过有限元仿真，获得不同尺寸、不同脉冲电流参数下板材的温度分布规律，建立温度T与板材长度l，宽度d，厚度h以及电流大小I、占空比D、频率f的映射关系：
T＝φ(l,d,h,I,D,f)
将建立的映射关系嵌入脉冲处理模型，在脉冲处理开始前输入相关材料尺寸，模型调用映射关系自行调整电流参数，并根据测温装置反馈的温度进行参数微调，保证板材处于最优温度范围。
工作过程：根据待处理板材的尺寸，通过滑台10、第一滑轨7调整支撑板4的位置；然后将待处理板材放置在加电滚轮上，使待处理的板材的下表面与滚轮贴紧，以长方向板材为例，待处理板材的每个角对应一组加电装置，放置好板材后，通过螺母调整压板，通过压板压紧板材，使板材和滚轮紧密接触；将其中一组加电装置上的滚轮外接电源正极，另一组外接电源负极，开始施加脉冲电流，同时根据板材厚度通过调整升降板改变测温装置位置，根据测温装置反馈的温度调整脉冲电流参数。
实施例二
一种用于板带脉冲电流的后处理装置的使用方法，包括如下步骤：
根据待处理板材的尺寸，通过滑台10、第一滑轨7调整支撑板4的位置；
将待处理板材放置在加电装置1上，使待处理的板材的下表面与加电装置1贴紧，待处理板材的每个角对应一组加电装置1，放置好板材后，通过螺母11调整压板14压紧板材，使板材和加电装置1紧密接触；
将其中一组加电装置1外接电源正极，另一组外接电源负极，开始施加脉冲电流，同时根据板材厚度通过调整升降板2改变测温装置位置，根据测温装置反馈的温度调整脉冲电流参数。
实施例三
如图7所示，其中，(a–c)IPF图,(d–f)晶粒图,(g–i)KAM图，经过12min，25.30A/mm2的脉冲电流处理后，钛侧与304不锈钢侧均发生了明显的再结晶，材料组织更加均匀，且力学性能显著提高。相较传统加后炉后处理，需要花费数小时才能达到此效果，且过长的时间会导致复合板界面化合物急剧增长，严重削弱复合板结合性能。可见脉冲电流后处理拥有显著优势。
如图8所示，610℃下常规退火后复合板拉伸性能变化不大，脉冲电流处理后屈服强度显著降低，且延伸率增加。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种用于板带脉冲电流的后处理装置，其特征在于，包括两组加电装置（1）、测温装置，板材放置在所述加电装置（1）上压紧，一组所述加电装置（1）与外接的电源正极连接，另一组所述加电装置（1）与外接电源的负极连接，用于施加脉冲电流，根据所述测温装置测得的温度调整脉冲电流的参数；
所述加电装置（1）设置在支撑板（4）上，所述支撑板（4）下滑动连接有第一滑轨（7）、滑台（10），所述滑台（10）与所述第一滑轨（7）平行设置，所述滑台（10）电性连接有驱动电机（9）；所述支撑板（4）上固定有第二滑轨（17），所述加电装置（1）与所述第二滑轨（17）滑动连接；
所述第一滑轨（7）的上方设置有测温装置，所述测温装置可上下移动，所述测温装置包括升降板（2）、测温仪（3）、第一架体（8），所述第一架体（8）设置在第一滑轨（7）的两侧，所述升降板（2）与第一架体（8）固定连接，所述测温仪（3）固定安装在所述升降板（2）上。
2.根据权利要求1所述的用于板带脉冲电流的后处理装置，其特征在于，所述加电装置（1）包括摩擦部件（13）、上压件，板材放置在所述摩擦部件（13）与所述上压件之间。
3.根据权利要求2所述的用于板带脉冲电流的后处理装置，其特征在于，所述上压件包括第二架体（12），所述摩擦部件（13）安装在所述第二架体（12）的下部，所述摩擦部件（13）的上方设置有压板（14），所述第二架体（12）的上部安装有调整装置。
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