CN115401071B - 一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轧制设备技术领域，特别是涉及一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置及使用方法，装置包括机架，机架中部转动连接有传送辊组件，机架底部固接有升降组件，升降组件顶部固接有辊盒，辊盒位于传送辊组件上方，辊盒相对的内壁转动连接有分段式导电辊和支撑辊组件，机架侧壁固接有若干脉冲电源，脉冲电源与分段式导电辊电性连接，机架上方设有监测组件。本发明可以达到提升板材基体电流和温度场分布均匀性的目的。

Description

一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置及使用方法
技术领域
本发明涉及轧制设备技术领域，特别是涉及一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置及使用方法。
背景技术
随着社会的发展和科技的进步，新产业和技术不断涌现，对材料的种类、规格和性能提出了新的要求，尤其是在航空航天、交通、船舶、家电以及建筑等行业，镁合金、钛合金、高强钢以及高熵合金等新金属材料由于强度高、韧性差等原因，其轧制成形面临着严峻的挑战。此外，传统钢、铝、铜等金属材料朝着极薄带材的方向发展。但是，传统轧制工艺很难满足以上材料的成形要求。合理控制轧制温度、改善板材组织以及能场辅助可以有效提升金属材料的成形性能和轧后力学性能。
高频脉冲电流辅助加热技术是一种在金属板带材两端通高频脉冲电流，利用脉冲电流的电致塑性效应提升金属板材的塑性变形能力，实现难变形材料的形性一体化协调控制。但是，目前现有的对板材施加脉冲电流的方式存在一定缺陷。第一，传统通电方式通过整辊对板材施加电流，但是由于受到脉冲电流集肤效应的影响，施加电流过程中电流在板材上分布不均匀，导致板材组织和温度场呈现出不均匀分布的现象。第二，对于极薄带和特厚板材，导电辊施加电流时需要在导电辊和板带材间施加较大的压靠力，以实现导电辊和板带材间的全面贴合，保证电流的均匀、全面施加。但是，传统导电辊在施加较大压靠力时容易发生挠曲，导致板材中部和导电辊无法接触，板材只形成局部通电，从而降低了板材的成形性。因此亟需一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置及使用方法来解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置及使用方法，以解决上述问题，达到提升板材基体电流和温度场分布均匀性的目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置，包括机架，所述机架中部转动连接有传送辊组件，所述机架底部固接有升降组件，所述升降组件顶部固接有辊盒，所述辊盒位于所述传送辊组件上方，所述辊盒相对的内壁转动连接有分段式导电辊和支撑辊组件，所述机架侧壁固接有若干脉冲电源，所述脉冲电源与所述分段式导电辊电性连接，所述机架上方设有监测组件。
优选的，所述分段式导电辊包括若干导电辊，若干所述导电辊同轴设置，两端的所述导电辊与所述辊盒侧壁转动连接，相邻的所述导电辊之间固接有绝缘辊，所述脉冲电源与所述导电辊电性连接。
优选的，所述支撑辊组件包括两中间辊，两所述中间辊端部与所述辊盒侧壁转动连接，两所述中间辊位于所述分段式导电辊两侧，所述分段式导电辊侧壁与所述中间辊侧壁相接触，所述辊盒两侧边部分别转动有两支撑部。
优选的，所述支撑部包括若干支撑辊，若干所述支撑辊同轴设置，所述支撑辊两端均与所述辊盒边部转动连接，所述支撑辊侧壁与所述中间辊侧壁相接触。
优选的，所述传送辊组件包括若干导电传送辊，所述导电传送辊两端分别与所述机架转动连接，若干所述导电传送辊位于同一水平高度，所述导电传送辊两侧分别设有传送部。
优选的，所述传送部包括若干绝缘传送辊，所述绝缘传送辊两端分别与所述机架转动连接，若干所述绝缘传送辊位于同一水平高度。
优选的，所述升降组件包括若干升降液压缸，所述升降液压缸顶部与所述辊盒底部固接，所述升降液压缸底部与所述机架固接。
优选的，所述监测组件包括红外测温仪，所述红外测温仪与所述机架上方固接。
一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置的用方法，包括以下步骤：
步骤一，通过所述升降组件使分段式导电辊与金属板紧密贴合；
步骤二，若干脉冲电源通过分段式导电辊同时对金属板开始联合通电，所述监测组件对金属板温度进行监测，并反馈给脉冲电源控制系统，使加热过程形成闭环控制，直至金属板达到成品要求。
本发明具有如下技术效果：传送辊组件用于金属板的传送，升降组件用于带动辊盒的上下移动，升降组件向下移动的过程中带动分段式导电辊将金属板压紧，分段式导电辊和传送辊组件将金属板压紧，脉冲电源与分段式导电辊接通，分段式导电辊可降低由于高频脉冲电流集肤效应引起的电流分布不均匀现象，保证金属板横向通电的均匀性，同时配合监测组件，实现金属板温度的监测与控制。传统单一整体式导电辊对金属板带材施加电流时，板材内部电流分布不均匀，而本发明既可以增加导电辊与板材的有效接触通电面积，又能提升板材内部电流的均匀性。通过多组脉冲电源联合与监测组件形成闭环控制，可有效提升板材温度的控制精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明图1中部分结构示意图；
图3为本发明金属板位置示意图；
图4为本发明导电辊结构示意图；
图5为本发明传统通电方式电流分布图；
图6为本发明通电方式电流分布图；
图7为本发明中间辊、分段式导电辊、支撑辊结构示意图；
图8为本发明导电辊和绝缘辊组装结构示意图；
图9为本发明导电辊和绝缘辊爆炸结构示意图；
其中，1、机架；2、导电传送辊；3、金属板；4、绝缘传送辊；5、升降液压缸；6、脉冲电源；7、导线管；8、红外测温仪；9、中间辊；10、分段式导电辊；11、支撑辊；12、辊盒；13、导电辊；14、绝缘辊；15、导线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-9，本实施例提供一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置，包括机架1，机架1中部转动连接有传送辊组件，机架1底部固接有升降组件，升降组件顶部固接有辊盒12，辊盒12位于传送辊组件上方，辊盒12相对的内壁转动连接有分段式导电辊10和支撑辊组件，机架1侧壁固接有若干脉冲电源6，脉冲电源6通过导线15与分段式导电辊10电性连接，导线15外壁套设有导线管7，机架1上方设有监测组件。
传送辊组件用于金属板3的传送，升降组件用于带动辊盒12的上下移动，升降组件向下移动的过程中带动分段式导电辊10将金属板3压紧，分段式导电辊10和传送辊组件将金属板3压紧，脉冲电源6与分段式导电辊10接通，分段式导电辊10可降低由于高频脉冲电流集肤效应引起的电流分布不均匀现象，保证金属板3横向通电的均匀性，同时配合监测组件，实现金属板3温度的监测与控制。
进一步优化方案，分段式导电辊10包括若干导电辊13，若干导电辊13同轴设置，两端的导电辊13与辊盒12侧壁转动连接，相邻的导电辊13之间固接有绝缘辊14，脉冲电源6与导电辊13电性连接。绝缘辊14与导电辊13通过螺纹进行固定连接，脉冲电源6与导电辊13一一对应电性连接，脉冲电源6提供的电流通过导电辊13传递到金属板3上，实现辅助加热的作用。
进一步优化方案，支撑辊组件包括两中间辊9，两中间辊9端部与辊盒12侧壁转动连接，两中间辊9位于分段式导电辊10两侧，分段式导电辊10侧壁与中间辊9侧壁相接触，辊盒12两侧边部分别转动有两支撑部。两中间辊9起到加强装置刚度的作用，防止工作过程中导电辊13变形。
进一步优化方案，支撑部包括若干支撑辊11，若干支撑辊11同轴设置，支撑辊11两端均与辊盒12边部转动连接，支撑辊11侧壁与中间辊9侧壁相接触。支撑辊11的长度小于中间辊9的长度，支撑辊11具有一定的刚度，通过与中间辊9的接触，间接的起到支撑分段式导电辊10的作用，增强整体装置的刚度。
进一步优化方案，传送辊组件包括若干导电传送辊2，导电传送辊2两端分别与机架1转动连接，若干导电传送辊2位于同一水平高度，导电传送辊2进料侧和出料侧分别设有传送部。导电传送辊2可导电，电流通过导电辊13、金属板3和导电传送辊2形成回路。
进一步优化方案，传送部包括若干绝缘传送辊4，绝缘传送辊4两端分别与机架1转动连接，若干绝缘传送辊4位于同一水平高度。绝缘传送辊4用于支撑金属板3。绝缘传送辊4采用绝缘性能好的陶瓷材质。
进一步优化方案，升降组件包括若干升降液压缸5，升降液压缸5顶部与辊盒12底部固接，升降液压缸5底部与机架1固接。升降液压缸5的伸缩控制辊盒12的上升和下降，从而使电流通过导电辊13将金属板3压紧。
进一步优化方案，监测组件包括红外测温仪8，红外测温仪8与机架1上方固接。红外测温仪8用于监测金属板3的温度。
一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置的用方法，包括以下步骤：
步骤一，通过升降组件使分段式导电辊10与金属板3紧密贴合；升降液压缸5缩短带动辊盒12下移，辊盒12内部的导电辊13下移，使金属板3顶部与导电辊13紧密接触，同时使金属板3底部和导电传送辊2、绝缘传送辊4紧密接触。
步骤二，若干脉冲电源6通过分段式导电辊10中的导电辊13同时对金属板3开始联合通电，红外测温仪8对金属板3温度进行监测，并反馈给脉冲电源6控制系统，使加热过程形成闭环控制，直至金属板3达到成品要求。
与传统单一整体式导电辊相比，本申请的装置大幅降低了导电辊给金属板带材施加压力时的挠曲程度，有效提升导电辊与金属板材的贴合度，保证金属板材横向通电的均匀性。本申请的装置可安装在轧机的前端和后端，其中轧机前的装置起到加热金属板带的效果，轧机后的装置可以对轧后金属板带材进行热处理优化板带材的组织性能。
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。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，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 (6)

1.一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置，其特征在于：包括机架(1)，所述机架(1)中部转动连接有传送辊组件，所述机架(1)底部固接有升降组件，所述升降组件顶部固接有辊盒(12)，所述辊盒(12)位于所述传送辊组件上方，所述辊盒(12)相对的内壁转动连接有分段式导电辊(10)和支撑辊组件，所述机架(1)侧壁固接有若干脉冲电源(6)，所述脉冲电源(6)与所述分段式导电辊(10)电性连接，所述机架(1)上方设有监测组件；
所述分段式导电辊(10)包括若干导电辊(13)，若干所述导电辊(13)同轴设置，两端的所述导电辊(13)与所述辊盒(12)侧壁转动连接，相邻的所述导电辊(13)之间固接有绝缘辊(14)，所述脉冲电源(6)与所述导电辊(13)电性连接；
所述支撑辊组件包括两中间辊(9)，两所述中间辊(9)端部与所述辊盒(12)侧壁转动连接，两所述中间辊(9)位于所述分段式导电辊(10)两侧，所述分段式导电辊(10)侧壁与所述中间辊(9)侧壁相接触，所述辊盒(12)两侧边部分别转动有两支撑部；
所述支撑部包括若干支撑辊(11)，若干所述支撑辊(11)同轴设置，所述支撑辊(11)两端均与所述辊盒(12)边部转动连接，所述支撑辊(11)侧壁与所述中间辊(9)侧壁相接触。
2.根据权利要求1所述一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置，其特征在于：所述传送辊组件包括若干导电传送辊(2)，所述导电传送辊(2)两端分别与所述机架(1)转动连接，若干所述导电传送辊(2)位于同一水平高度，所述导电传送辊(2)两侧分别设有传送部。
3.根据权利要求2所述一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置，其特征在于：所述传送部包括若干绝缘传送辊(4)，所述绝缘传送辊(4)两端分别与所述机架(1)转动连接，若干所述绝缘传送辊(4)位于同一水平高度。
4.根据权利要求1所述一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置，其特征在于：所述升降组件包括若干升降液压缸(5)，所述升降液压缸(5)顶部与所述辊盒(12)底部固接，所述升降液压缸(5)底部与所述机架(1)固接。
5.根据权利要求1所述一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置，其特征在于：所述监测组件包括红外测温仪(8)，所述红外测温仪(8)与所述机架(1)上方固接。
6.一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置的使用方法，基于权利要求1-5任一项所述的一种电流分段辅助加热金属板带材轧制的装置，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，通过所述升降组件使分段式导电辊(10)与金属板(3)紧密贴合；
步骤二，若干脉冲电源(6)通过分段式导电辊(10)同时对金属板(3)开始联合通电，所述监测组件对金属板(3)温度进行监测，并反馈给脉冲电源(6)控制系统，使加热过程形成闭环控制，直至金属板(3)达到成品要求。
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