CN1264497A - 超导体段的轧制方法和轧机 - Google Patents

Abstract

一种尤其是轧制超导体的方法和轧机,其中使用的轧机包括两个对置的辊体,这两个轴体由此构成了对置的辊体表面平面;布置用于驱动这两个辊体绕其对称轴线以下述方式转动的装置,即待轧制件由在待轧制件与辊体表面平面之间产生的摩擦力拉入这两个辊体的辊体表面平面之间。根据本发明,如此地设计轧机,即采用了至少两个环形或管形的辊体;该环形或管形辊体进一步设有构成一环形轨道的表面;在所述轧机中有一加压装置,将该加压装置布置成以这样一种方式抵靠在环形轨道上,即将辊体表面平面压向彼此;加压装置是如此设计和布置的,即它只抵靠在环形或管形辊体上的一段环形轨道上。由此可以用非常大的辊径进行轧制而随后没有带来辊体在轧制时不理想地变形的严重危险。尤其是对于轧制超导体来说,实验已经证明了轧制的超导体获得了改善的性能。

Description

超导体段的轧制方法和轧机

本发明涉及一种利用轧机轧制超导体段的方法，所述轧机具有两个如此工作的对置辊体，即超导体段被牵引地穿过辊体之间并由此受到轧制。

在制造超导体段时，通常使用由金属基底材料制成的管，在这种管中充填了超导性粉末材料如陶瓷粉末，这些粉末在某种工艺后被制成金属管中的超导材料芯。作为制造工艺的一部分，尤其是为获得足够的密度，通常实施金属管变形以便获得薄带或细丝，在超导性粉末材料中的各晶粒被定向成允许最佳地利用粉末材料的超导性能。

实验证明，在制造短超导体段时，如果超导体段通过专用的压制活塞受到基本上是平面的压制作用，则这样的变形产生了最佳效果，因为这没有明显造成材料在压制过程中在超导体段内不理想地移动。

但是当超导体段的长度使其不能在单个压制过程中受压时，这意味着，超导体段的各部分必须接受连续压制，于是出现了一个平面压制所遇到的问题。这在位于压制活塞边缘处的超导体段的那些区域内造成了不理想的边角效应，这种边角效应可能导致超导性能下降。

为减轻或避免这样的不理想的边角效应，人们研制出了一种设备，它代替使用上述平面活塞地使用了一个其弧形活塞表面具有非常大的曲率半径的活塞，通过使用专门的驱动机构使所述设备做带动活塞表面分步横穿导体段的运动。使用这种设备减轻了不理想的边角效应并同时完成了利用基本为平面压制的变形过程。

但是，上述方法的一个缺点是，它们尤其容易被用于生产长长的超导体段，加工过程因此如上所述地是不连续的。

因此，目前人们正在致力于使用传统轧辊来轧制如前序部分所述的超导体段。由于由此完成了连续进行的导体段变形，所以与上述方法相比，显然产生了一种更适用于大规模生产长导体段的方法。

但是实践证明，此轧制方法可能导致超导粉末在导体段的纵向上不均匀地分布，这是因为超导粉末材料在某些情况下且尤其是在生产管径比较大的管时具有分散倾向，从而尽管导体段的外横截面在整段导体范围内都是完全均匀的，但仍然沿导体段发现了大量的粉末材料和很少的粉末材料交替出现。这种不利影响用技术术语表示就是“香肠束段(sausaging)”，因为超导材料基本上象一串香肠那样分布。当然，抛开这样的本身导致粉末容量减少的超导材料的不均匀分布不谈，这种不理想的效果也可能意味着，各晶粒在粉末材料中的定向不会几乎同样程度地一致，这进一步减少了导体的粉末容量并破坏了其机械强度。

有鉴于此，本发明的目的是提供一种轧制超导体段的方法，由此可以在一台给定的轧机中并在连续轧制的过程中加工导体段，该加工过程同时生产出了超导性能得到提高的超导体段。

如权利要求1所述的方法实现了上述目的。使用至少两个环形或管形的辊体，这两个环形或管形的辊体通过用于压合它们的加压装置被相互压靠在一起，所述加压装置抵靠在设置在各辊体上的相应轨道上，加压装置是如此设计和布置的，即它只沿一段轨道接触辊体，这些措施意味着，在其他条件都相同时，与其尺寸与上述尺寸相同的传统轧机相比获得了比较大的曲率半径。

由此获得了这样的变形过程，即它是连续的并且与平面轧制过程相似，因为可以由此获得均匀的横截面以及在整个导体段内获得均匀的材料分布。应该注意的是，完全没有出现与其他不连续变形过程有关的上述类型的边角效应地获得了上述优点。

与具有粗实的辊子的传统轧机相比，本文的轧机就有效辊径而论是灵活多变的。具有高达三倍的半径变化的大半径变化可以简单地通过更换环形辊体来获得。在传统轧机中，这样的变化将造成显著的结构改动。辊子半径的小变化可以通过使环形辊体弹性变形成椭圆形而获得。这可以通过安装附加辊实现(见图3)。这不是在传统轧机中可得到的选择。

环形辊体系统的另一个优点是，可以通过选择用于环形辊体或用于完成轧制效果的加压装置的材料来提高系统的刚性。

与具有相同辊径的传统轧机相比，上述环形辊体系统的刚性也可以提高很多。这是因为明显缩小了两个用以完成轧制效果的加压装置之间的距离。

当在辊体表面平面处环形辊体的外径大于200毫米且压辊明显小于所述外径时，实践检验获得了良好的结果。

根据本发明的一个优选实施例，所用的加压装置是至少一个抵靠在轨道上的压辊，其中轨道面向辊体的转动轴线。

在本文中，很有利地启动至少一个加压装置以便驱动抵靠加压装置的辊体转动，因为加压装置也因此用作驱动环形或管形辊体的驱动轮。

根据本发明，加压装置可以根据环形或管形辊体上的轨道以不同的方式布置。但是，为每个辊体设置一个加压装置是特别有利的，所述加压装置被布置成在辊体表面平面高度上抵靠着辊体上的轨道，所述辊体表面平面在轧制过程本身中压在超导体段上。这使得使用这样的传统轧机成为可能，即可以容易地使所述轧机适用于与环形或管形辊体配合使用。

另外，本发明涉及一种尤其适用于轧制厚度均匀的工件并由此特别适用于上述方法的轧机，其中轧机包括两个对置的辊体，辊体由此形成了对置的辊体表面平面，并且驱动这两个辊体如此地转动，即由在待轧工件与辊体表面平面之间产生的摩擦力将待轧工件拉入辊体表面平面之间。

GB专利No.1251916披露了一种用于轧制厚度变化的工件的轧辊配置。该轧机使用了其辊体表面平面相对辊环的转动点偏心的辊环，这使得这样的轧辊配置没有资格用于轧制厚度均匀的工件。

已知的用于轧制厚度均匀的工件的轧辊配置的问题是，比较难于与如上述类型的超导体的轧制结合起来地同时获得大轧制直径和高接触压力而又没有象不希望的辊体变形这样的负面影响。不理想的辊体变形因此可以是比较粗的辊子的弯曲，由此存在着辊表面平面在获得令人满意的轧制力前就接触了的危险，或者在比较短的、大致为圆盘形的辊子的情况下，有辊子侧向弯曲并弯离圆盘平面的危险。由于它使控制轧制过程更加困难而是不适当的，而且尤其是它可能致使正在轧制的工件在其两个侧边处出现不均匀的厚度。

本发明如此地解决了这个问题，即本发明的辊体包括至少两个厚度基本一致的环形或管形辊体，该环形或管形辊体还具有形成一个环形轨道的表面平面，所述轨道与辊体表面平面同心，轧机具有一个被布置成如此地抵靠在轨道上的加压装置，即辊体表面平面被相互压近，并且加压装置被设计和布置成加压装置只抵靠在位于环形或管形辊体上的一段轨道上。

由此，可以使用长度很短的辊体而同时获得很大的轧制直径，同时，离传动轴中心的距离仍然可以比辊体的半径小许多。由于考虑到在辊体本身中的不希望出现的变形而由此获得了提高许多的刚性，所以在加工好的超导体中获得了更均匀的材料分布。

另外，本发明还实现了可以简单地在轧机中更换辊体以便用不同直径、不同表面性质等的辊体进行轧制，并且同时可以在这样的轧制过程中简单地使用传统的轧机而不用考虑这样的轧机通常配有直径较小的轧辊并且只能从结构上改动或调整轧机而难于用直径较大的轧辊进行轧制的事实。而实际上，更换环形或管形的辊体是经常可以无需调节轧机地进行的。

根据本发明的一个特别优选的实施例，轧机可以被设计成环形或管形的辊体在辊体表面平面处的外径至少比辊体表面平面的宽度大二倍。因此，轧机提供了通过长辊体以及短圆盘形辊体获得的优点，并且没有上述那些辊型的缺点地获得了上述优点。

另外，该环形或管形辊体可以在辊体表面平面处具有这样的外径，即它至少比加压装置的外径大二倍。

现在将参见附图来具体描述本发明，其中：

图1是本发明的轧机的示意侧视图；

图2是图1所示轧机的示意主视图；以及

图3是表示本发明的一个替换实施例的说明性草图。

因此，图1示出了一台包括一个电机罩2的轧机1，在所述电机罩中装有一台电动机来驱动轧机1工作。

另外，轧机包括一个其中装有齿轮的齿轮箱3，电机罩2内的电动机驱动所述齿轮工作并由此驱动两个传动轴4、5转动。传动轴与两个压辊6、7相连，这两个压辊可绕对称轴线19、20转动地嵌置在两个机架构件8、9内，所述机架构件永久地固定在轧机1上。

上述结构基本上对应于传统轧机的原理，因此这些部分没有被具体地示出。根据本发明，还以截面图示出了上、下环形辊体10、11，这些辊体是圆环形的并且具有用参考标号12、13表示的对称轴线。环形辊体因此环绕压辊6、7并且它们在其内圆周上具有轨道14、15，由此假设一个待轧制件被引入限定辊隙区16的辊体表面平面17、18之间，则压辊6、7将在被传动轴4、5驱动而转动时被迫抵靠在轨道14、15上。

这样一来，就实现了在辊体表面平面17、18以及压辊6、7的对称轴线19、20之间的间距相对环形辊体10、11的直径来说很小，但同时可以使用很短的环形辊体，而且在轧制力增大的情况下，没有在辊体中出现不利变形的重大危险。

现在，图2仅以主视图示出了与图1相同的轧辊配置，从中将清楚地看到，在此实施例中，只为每个环形辊体10、11设置了一个压辊6、7。这种配置特别方便，因为它允许使用整个传统的轧机1，它可以没有改动结构地配置两个环形辊体10、11。由此可以认识到，压辊6、7可以是传统的压辊并且环型辊体10、11上的轨道14、15可以是基本光滑的表面。

应该注意的是，根据本发明，已经配置有环形辊体10、11的传统轧机基本上没有限制地保留了惯常的调节选择方案且尤其是与调节辊体表面平面之间的距离有关的调节方案。

对于熟悉本领域的技术人员来说，如果在环形辊体上的轨道14、15配有适当的表面以便抵靠在压辊6、7上，则显然压辊6、7可以配置例如齿轮或其他驱动轮。

现在，图3示出了一个替代实施例，其中几个压辊6、7布置在每个环形辊体10、11上。但是，这预先假定了要改动传统的轧机，所述轧机当然配有用于额外压辊的适当连接辊颈装置。

利用图3所示的实施例，实现了环形辊体10、11将在轧制过程中与图2所示的实施例相比更高程度地固定到位。于是，尽管例如由于可能造成轧制力不稳定的待轧工件尺寸的不均匀性而引起了轧制过程中的变动，但仍然获得了更一致的例如超导体的轧制。

另外，对熟悉本领域的普通技术人员来说，考虑到要将环形辊体压向待轧工件，或者考虑到要驱动环形辊体转动，或者为支撑辊体，显然可以布置几个压辊。此外，考虑到驱动环形辊体转动并且将环形辊体压向待轧工件，显然可以布置独立的压辊。

对于技术人员来说，显然也可以为各压辊以及环形辊体上的轨道提供其它位置。

Claims (12)

1.一种用于轧制超导体段的方法，所述导体段包括至少一个填充有超导性粉末状基底材料的金属管，其中使用了一台轧机，该轧机具有彼此对置的辊体，这两个辊体由此构成了对置的辊体表面平面，驱动这两个辊体绕转动轴线如此地转动，即超导体段由在超导体段与辊体表面平面之间的摩擦力拉入这两个辊体的辊体表面平面之间，其特征在于，使用了至少两个环形或管形的辊体，这两个环形或管形的辊体通过用于压合它们的加压装置被相互压靠在一起，所述加压装置抵靠在一设置在每个辊体上的轨道上，所述加压装置是如此设计和布置的，即它只沿一段轨道接触辊体。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所用的加压装置呈至少一个压辊的形式，它抵靠在轨道上，并且轨道面向辊体的转动轴线。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为使抵靠在加压装置上的辊体转动，操作至少一个加压装置。

4.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为每个辊体设置至少一个加压装置，该加压装置被布置成它在辊体表面平面的高度上抵靠在辊体的轨道上，该辊体表平面在轧制过程本身中压在超导体段上。

5.一种轧机，它包括两个彼此对置的辊体，由此辊体形成了对置的且基本上成圆柱形的辊体表面平面，所述轧机还设置了用于驱动这两个辊体绕其对称轴线如此转动的装置，即待轧工件由产生于待轧工件与辊体表面平面之间的摩擦力拉入辊体表面平面之间，其特征在于，辊体包括至少两个厚度基本一致的环形或管形辊体，环形或管形的辊体还具有形成一个环形轨道的平面，所述轨道相对基本上成圆柱形的辊体表面平面成同心的圆柱形，并且轧机具有一个被布置成如此地抵靠在环形轨道上的加压装置，即辊体表面平面被相互压近，该加压装置被设计和布置成加压装置只抵靠在环形或管形辊体上的一段环形轨道上。

6.如权利要求5所述的轧机，其特征在于，加压装置由至少一个辊构成，它具有被设计成滚压过环形或管形辊体上的轨道的外径，加压装置可绕其对称轴线转动地相对轧机固定。

7.如权利要求5或6所述的轧机，其特征在于，在每个辊体上的轨道被布置成面向环形或管形辊体的中心。

8.如权利要求7所述的轧机，其特征在于，它只有一个用于每个辊体的加压装置。

9.如权利要求6-8之一所述的轧机，其特征在于，用于驱动辊体绕其对称轴线转动的装置包括一个与至少一个加压装置相连以便驱动加压装置绕其对称轴线转动的电动机，由此加压装置将在抵靠于其中一个环形或管形辊体的轨道上时驱动该辊体转动。

10.如权利要求6-9所述的轧机，其特征在于，这些环形或管形辊体在辊体表面平面处具有这样的外径，即所述外径至少是辊体表面平面的宽度的三倍。

11.如权利要求6-10之一所述的轧机，其特征在于，所述环形或管形辊体在辊体表面平面处具有这样的外径，即它至少比加压装置的外径大二倍。

12.使用如权利要求5-11之一或更多所述的轧机来轧制超导体段或者用于轧制形成超导体段用的预制坯。

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