CN209918555U - 一种感应加热和张力结合的金属板带轧制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种感应加热和张力结合的金属板带轧制装置，包括：轧机，轧机上安装有用于轧制金属板带的轧辊；卷带机，卷带机包括对应设置于轧机的前后两侧的第一卷带机和第二卷带机；感应加热装置，感应加热装置包括第一感应加热装置和第二感应加热装置；第一感应加热装置包括对轧辊进行加热的第一感应加热线圈，第二感应加热装置包括对金属板带进行加热的第二感应加热线圈，第二感应加热线圈设置于轧辊的前方，并使金属板带从第二感应加热线圈内部穿过。本实用新型的金属板带轧制装置能够减少金属板带的加工硬化，促进金属板带的动态软化，增加金属板带的极限下压率，得到精度更高、厚度更薄的轧制金属板带。

Description

一种感应加热和张力结合的金属板带轧制装置

技术领域

本实用新型涉及金属板带轧制技术领域，尤其涉及一种感应加热和张力结合的金属板带轧制装置。

背景技术

在传统的板带轧制技术中，实现热轧的加热方式为电阻丝加热，电阻丝通过自身发热然后再把热量传递到轧辊或板材上，从而起到加热效果。这种加热方式热量利用率最高只有50％，电能损失高达50％以上。

感应加热是利用电磁感应的方法使被加热的材料的内部产生电流，依靠这些涡流的能量达到加热目的。感应加热装置主要包括感应线圈，感应线圈和电源相连，电源为感应线圈提供交变电流，流过感应线圈的交变电流产生一个通过工件的交变磁场，该磁场使工件产生涡流进而实现对工件的加热。感应加热的热利用率高达90％以上。感应加热相比于传统的电阻丝加热，具有不直接接触工件、能耗低、热利用率高的优点。

公开日为2012年5月2日的中国专利文献公开了一种热辊温轧金属薄带和极薄带的装置及方法，并具体公开了“一种热辊温轧金属薄带和极薄带的装置，包括四辊轧机的上工作辊、下工作辊、上支撑辊和下支撑辊；其特征在于：每个工作辊辊面的两侧对称设置加热装置；所述的加热装置由上汇总管、下汇总管和两个汇总管之间的圆弧形金属管组构成；下汇总管的一端和上汇总管的另一端分别与进水管和出水管连通，交流电源的两极分别与加热装置的两端连接”。该专利利用感应加热的方式对工作辊实现加热，然后对金属带材进行轧制，金属带材在轧制前为常温，进入工作辊辊缝后金属带材和工作辊接触传热而被加热，金属带材在加热的同时进行轧制即温轧；由于金属带材加热后导致组织软化，并发生晶粒回复，晶粒晶界产生滑移或孪晶变形，位错等组织缺陷减少，同时由于四辊轧机的刚性较大，因此能够保证轧制金属薄带和极薄带的顺利进行。

公告日为2011年9月14日的中国专利文献公开了一种金属板带材的热辊温轧装置及方法，并具体公开了“一种金属板带材的热辊温轧装置，包括双辊轧机，在双辊轧机的每个轧辊近距离处设置一个加热装置，该加热装置为金属管架，由两个对称设置的金属管组和一个连接管构成；每个金属管架上的两个金属管组通过连接管互相连通；每个金属管组由上汇总管、下汇总管和多个圆弧形金属管构成，每个圆弧形金属管的上下两端分别与上汇总管和下汇总管连通；每个金属管架中，其中一个金属管组上设有进水口与进水管连通，另一个金属管组上设有出水口与出水管连通，两个金属管组分别连接交流电源的两极；各圆弧形金属管与轧辊之间的距离为2～10mm，各圆弧形金属管的弧度为120゜～130゜，金属管组的宽度至少为轧辊轴向长度的90％”。该专利利用感应加热的方式对工作辊实现加热，采用金属管架装置设置在轧辊表面，轧制前先将轧辊加热，并在圆弧形金属管中通入水进行冷却，然后对金属板带材进行轧制，金属板带材进入辊缝后被加热导致组织软化，并发生晶粒回复，晶粒晶界产生滑移或孪晶变形，位错等组织缺陷减少，能够保证轧制的顺利进行。

由此可见，感应加热作为一种新兴技术已经被广泛运用于金属板带轧制技术领域，并取得了良好的技术效果。

但是，现有技术将感应加热的加热方式单独运用于轧辊的预热中，金属带材从常温状态直接进入被预加热过的轧辊缝中进行轧制，不利于金属带材的动态软化。并且，现有板带轧制技术中还容易存在带材跑偏、轧制后带材弯曲、轧制后带材较厚的情形。这些情况都影响着板带的轧制工艺，导致不能得到理想的板带轧制效果。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种感应加热和张力结合的金属板带轧制装置，能够减少金属板带的加工硬化，促进金属板带的动态软化，增加金属板带的极限下压率，得到精度更高、厚度更薄的轧制金属板带。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种感应加热和张力结合的金属板带轧制装置，包括：

轧机，所述轧机上安装有用于轧制金属板带的轧辊；

卷带机，所述卷带机包括第一卷带机和第二卷带机；所述第一卷带机和所述第二卷带机对应设置于所述轧机的两侧，用于卷取所述金属板带，并使所述金属板带由所述第一卷带机经所述轧辊向所述第二卷带机输送，或由所述第二卷带机经所述轧辊向所述第一卷带机输送；

感应加热装置，所述感应加热装置包括第一感应加热装置和第二感应加热装置；

所述第一感应加热装置包括对所述轧辊进行加热的第一感应加热线圈，所述第一感应加热线圈设置于所述轧辊的一侧；所述第一感应加热线圈与感应加热机箱电连接；

所述第二感应加热装置包括对所述金属板带进行加热的第二感应加热线圈，所述第二感应加热线圈设置于所述轧辊与所述第一卷带机之间，并使所述金属板带从所述第二感应加热线圈内部穿过；所述第二感应加热线圈与感应加热机箱电连接。

为了进一步优化上述技术方案，本实用新型所采取的技术措施还包括：

进一步地，所述金属板带为金属极薄带，极薄带具体指轧制后厚度为0.2mm以下的板带。

进一步地，所述第一感应加热线圈由铜线折叠而成，呈若干个U形线段首尾相连状；所述第一感应加热线圈的U形开口方向的长度与所述轧辊的轴向长度之比为(0.9-1):1。

进一步地，所述第二感应加热线圈由铜线环绕而成，包括直线段与曲线段，所述直线段通过所述曲线段连接构成环状；所述直线段与所述金属板带所在的平面平行；所述曲线段位于所述金属板带的两侧。

进一步地，所述金属板带与所述第二感应加热线圈的直线段的距离为1-8mm。

进一步地，所述轧机为二辊轧机，所述二辊轧机上安装有用于轧制金属板带的上轧辊和下轧辊。

进一步地，所述第一感应加热线圈设置于所述上轧辊的一侧，并与所述上轧辊的距离为2-10mm。

进一步地，所述感应加热和张力结合的金属板带轧制装置还包括减速器、V带轮和电动机，所述减速器的输出端连接所述下轧辊，所述电动机的输出端通过所述V带轮连接所述减速器的输入端。

进一步地，所述减速器的输入输出传动比为100:1，所述V带轮的输入输出传动比为1.5：1。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

相比于现有技术中单独对金属板带或轧辊进行感应加热，本实用新型利用第一感应加热装置对轧辊进行预热，并利用第二感应加热装置对金属板带进行加热。本实用新型将第二感应加热装置设置于轧辊和卷带机之间，并使金属板带从第二感应加热装置的第二感应加热线圈内部穿过，然后再进入轧辊缝中进行轧制，具有以下好处：(1)轧制时对金属板带进行感应加热能减少金属板带的加工硬化，促进金属板带的动态软化，增加金属板带的极限下压率；(2)使金属板带从感应加热线圈内部穿过进行感应加热，相比于将感应加热线圈设置于金属板带的一侧，能够使金属板带受热更为均匀，有助于提高感应加热的效率，减少感应加热的能耗。本实用新型将第一感应加热线圈设置于轧辊的一侧，利用第一感应加热装置对轧辊进行预热，具有以下好处：(1)导热性好的金属板带，由于其表面积较大，因此，在经过第二感应加热装置加热后的金属板带进入轧辊缝中进行轧制的过程中，金属板带容易散失热量，通过对轧辊加热能够辅助保持金属板带的温度，实现温轧，有助于进一步减少金属板带的加工硬化，增加金属板带的极限下压率；(2)能够使轧辊保持均匀的温度，保证辊型热凸度均匀，有助于得到生产同板差和厚度精度较高、板形质量较好的金属板材；(3)能够使轧辊整个辊身长度方向、辊身表面至辊心温度均匀，防止辊面在轧制力和热应力交变作用下，发生辊面产生裂纹、辊面剥落、轧辊断裂等严重后果。

本实用新型在轧机的两侧对应设置第一卷带机和第二卷带机，金属板带穿过第二感应加热线圈及轧机轧辊辊缝后，分别卷在第一卷带机和第二卷带机的卷轴上，在轧制工作进行时，第一卷带机和第二卷带机能够配合带动金属板带来回移动，能够为金属板带给予一定的张力，实现带张力轧制。带张力轧制相比于无张力轧制主要具有以下好处：(1)防止带材在轧制过程中跑偏；(2)使所轧带材保持平直和良好的板形；(3)降低金属变形抗力，便于轧制更薄的产品；(4)能够减少宽展，增加前滑，有利于提高生产效率。

本实用新型通过将感应加热和张力结合，并将感应加热的加热方式同时作用于轧辊和金属板带，三者共同作用于金属板带的轧制工艺中，能够减少金属板带的加工硬化，促进金属板带的动态软化，增加金属板带的极限下压率，得到精度更高、厚度更薄的轧制金属板带。

附图说明

图1为本实用新型的感应加热和张力结合的金属板带轧制装置的一种结构示意图；

其中，各附图标记为：

1-二辊轧机；2-上轧辊；3-下轧辊；4-金属板带；5-第一卷带机；6-第二卷带机；7-第一感应加热线圈；8-第二感应加热线圈；9-感应加热机箱；10-减速器；11-V带轮；12-电动机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

本实施例提供一种感应加热和张力结合的金属板带轧制装置，其主要适用于实验室轧制，实验室轧制具有轧制量较少，精度要求较高的特点。

参见图1，本实施例的一种感应加热和张力结合的金属板带轧制装置包括：

轧机，本实施例中轧机选用二辊轧机1，二辊轧机1上安装有用于轧制金属板带4的上轧辊2和下轧辊3，下轧辊3作为二辊轧机1的输入辊，下轧辊3开有12*8的键槽，通过平键与齿数为88、模数为2的齿轮相连，上轧辊2上具有齿数为88、模数为2的齿轮，上轧辊2和下轧辊3通过齿轮相互啮合后实现相对转动；

减速器10，减速器10的输入输出传动比为100:1，减速器10的输出端与二辊轧机1的下轧辊3相连接；本实施例中，减速器10采用市售的减速器，具体可以采用型号为NRV110的减速器；

电动机12，电动机12为小型三相异步电机，工作转速为1400r/min；本实施例中，电动机12采用市售的电动机，具体可以采用型号为90L-4，2.2KW-4极/1400转的三相220v电机；

V带轮11，V带轮11的输入输出传动比为1.5：1，V带轮11的一端与电动机12的输出轴相连，V带轮11的另一端与减速器10的输入轴相连，以用于提供电动机12与减速器10之间的动力传递；经V带轮11、减速器10的减速后，从电动机12到下轧辊3实现近150:1的减速比，下轧辊3得到约9r/min的转速，下轧辊3与上轧辊2通过传动比为1：1的齿轮啮合连接后实现对金属板带4的轧制；

卷带机，包括第一卷带机5和第二卷带机6，第一卷带机5设置在二辊轧机1的一侧，第二卷带机6设置在二辊轧机1的另一侧，且第二卷带机6与第一卷带机5的位置相互对应，以使待轧制的金属板带4分别前后卷在第一卷带机5和第二卷带机6的卷轴上；在轧制时第一卷带机5和第二卷带机6配合带动金属板带4沿卷取方向前后移动，使金属板带4由第一卷带机5经轧辊向第二卷带机6输送，或由第二卷带机6经轧辊向第一卷带机5输送，从而为金属板带4在轧制时提供卷取方向的张力；本实施例中，卷带机采用市售的卷带机，具体可以采用朗昱机械设备有限公司的铝箔(铜箔)带复卷机；

感应加热装置，包括第一感应加热装置和第二感应加热装置；第一感应加热装置包括对轧辊进行加热的第一感应加热线圈7，本实施例中，第一感应加热线圈7设置于上轧辊2的一侧，并与上轧辊2的距离为2-10mm，第一感应加热线圈7由铜线折叠而成，呈若干个U形线段首尾相连状；第一感应加热线圈7的U形开口方向的长度与轧辊的轴向长度之比为(0.9-1)：1，第一感应加热线圈7与感应加热机箱9电连接；第二感应加热装置包括对金属板带4进行加热的第二感应加热线圈8，本实施例中，第二感应加热线圈8设置于轧辊的一侧，并位于轧辊与第一卷带机5之间，使金属板带4从第二感应加热线圈8内部穿过；第二感应加热线圈8与感应加热机箱9电连接；第二感应加热线圈8由铜线环绕而成，包括直线段与曲线段，直线段通过曲线段连接构成环状；直线段与金属板带4所在的平面平行，曲线段位于金属板带4的两侧；金属板带4从第二感应加热线圈8的相互平行的直线段中间位置穿过，且金属板带4与第二感应加热线圈8的直线段的距离为1-8mm。

可以理解的是，本实施例中，第一感应加热线圈7也可以设置于下轧辊3的一侧，并与下轧辊3的距离为2-10mm。

下轧辊3在电动机12、V带轮11和减速器10的配合作用下转动，通过与上轧辊2的啮合作用带动上轧辊2一起进行相对转动，转动的过程中，下轧辊3的热量可以传递给上轧辊2，上轧辊2的热量也可以传递给下轧辊3。

感应加热机箱9包括感应加热电源和中央控制板，感应加热电源连接感应加热线圈并提供中频或高频交流电。本实施例中，感应加热机箱9采用市售的感应加热机箱，具体可以采用型号为Gac10/220，1KHz-20KHz的中频感应加热机箱。

本实施例中，金属板带加热变形的原理为：金属板带轧制装置在金属板带轧制变形区前(即本实施例中金属板带进入辊缝前)，利用感应加热将金属板带加热到200～400℃(200～400℃一般为金属或合金常温组织发生回复的温度以上、再结晶的温度以下)进行轧制；200～400℃对少数低熔点合金而言可处于热轧范围，从而可在实验室对少数低熔点金属进行热轧研究，省去轧制前的加热及保温装置。感应加热轧制时材料的加工硬化得到一定的回复，与常规的冷轧相比，感应加热轧制材料的屈服强度及变形抗力低，塑性高，同时没有热轧的组织粗大等缺陷，客服了冷热轧各自的缺陷。一些塑性低、强度高的金属通过感应加热轧制也有可能得到精加工。感应加热轧制的延伸率约为冷轧的2～3倍。

作为一种优选的实施方式，本实施例的感应加热和张力结合的金属板带轧制装置主要适用于金属极薄带的轧制。

本实施例的感应加热和张力结合的金属板带轧制装置工作时：

首先，将金属板带4从第二感应加热线圈8内部穿过并分别前后卷在第一卷带机5和第二卷带机6的卷轴上；

然后，将金属板带4轧制装置中各设备接电，启动第一感应加热装置对轧辊进行预热；

随后，启动第二感应加热装置、电动机12、减速器10、第一卷带机5和第二卷带机6，电动机12以1400r/min的转速工作，带动下轧辊3以约9r/min的转速转动，上轧辊2作为下轧辊3的从动辊一起转动，金属板带4进入上轧辊2和下轧辊3之间的辊缝进行轧制；第一卷带机5和第二卷带机6配合带动金属板带4沿卷取方向前后移动，为金属板带4提供卷取方向的张力；在金属板带4前后移动的同时，第二感应加热装置对金属板带4进行加热。

由上述实施例可知，本实用新型的感应加热和张力结合的金属板带轧制装置相比于现有技术中单独对金属板带或轧辊进行感应加热，本实用新型利用第一感应加热装置对轧辊进行预热，并利用第二感应加热装置对金属板带进行加热。本实用新型将第二感应加热装置设置于轧辊和卷带机之间，并使金属板带从第二感应加热装置的第二感应加热线圈内部穿过，然后再进入轧辊缝中进行轧制，具有以下好处：(1)轧制时对金属板带进行感应加热能减少金属板带的加工硬化，促进金属板带的动态软化，增加金属板带的极限下压率；(2)使金属板带从感应加热线圈内部穿过进行感应加热，相比于将感应加热线圈设置于金属板带的一侧，能够使金属板带受热更为均匀，有助于提高感应加热的效率，减少感应加热的能耗。本实用新型将第一感应加热线圈设置于轧辊的一侧，利用第一感应加热装置对轧辊进行预热，具有以下好处：(1)导热性好的金属板带，由于其表面积较大，因此，在经过第二感应加热装置加热后的金属板带进进入轧辊缝中进行轧制的过程中，金属板带容易散失热量，通过对轧辊加热能够辅助保持金属板带的温度，实现温轧，有助于进一步减少金属板带的加工硬化，增加金属板带的极限下压率；(2)能够使轧辊保持均匀的温度，保证辊型热凸度均匀，有助于得到生产同板差和厚度精度较高、板形质量较好的金属板材；(3)能够使轧辊整个辊身长度方向、辊身表面至辊心温度均匀，防止辊面在轧制力和热应力交变作用下，发生辊面产生裂纹、辊面剥落、轧辊断裂等严重后果。

由上述实施例可知，本实用新型在轧机的两侧对应设置第一卷带机和第二卷带机，金属板带穿过第二感应加热线圈及轧机轧辊辊缝后，分别卷在第一卷带机和第二卷带机的卷轴上，在轧制工作进行时，第一卷带机和第二卷带机能够配合带动金属板带来回移动，能够为金属板带给予一定的张力，实现带张力轧制。带张力轧制相比于无张力轧制主要具有以下好处：(1)防止带材在轧制过程中跑偏；(2)使所轧带材保持平直和良好的板形；(3)降低金属变形抗力，便于轧制更薄的产品；(4)能够减少宽展，增加前滑，有利于提高生产效率。

由上述实施例可知，本实用新型通过将感应加热和张力结合，并将感应加热的加热方式同时作用于轧辊和金属板带，三者共同作用于金属板带的轧制工艺中，能够减少金属板带的加工硬化，促进金属板带的动态软化，增加金属板带的极限下压率，得到精度更高、厚度更薄的轧制金属板带。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

Claims (9)

1.一种感应加热和张力结合的金属板带轧制装置，其特征在于，包括：

轧机，所述轧机上安装有用于轧制金属板带的轧辊；

卷带机，所述卷带机包括第一卷带机和第二卷带机；所述第一卷带机和所述第二卷带机对应设置于所述轧机的两侧，用于卷取所述金属板带，并使所述金属板带由所述第一卷带机经所述轧辊向所述第二卷带机输送，或由所述第二卷带机经所述轧辊向所述第一卷带机输送；

感应加热装置，所述感应加热装置包括第一感应加热装置和第二感应加热装置；

所述第一感应加热装置包括对所述轧辊进行加热的第一感应加热线圈，所述第一感应加热线圈设置于所述轧辊的一侧；所述第一感应加热线圈与感应加热机箱电连接；

所述第二感应加热装置包括对所述金属板带进行加热的第二感应加热线圈，所述第二感应加热线圈设置于所述轧辊与所述第一卷带机之间，并使所述金属板带从所述第二感应加热线圈内部穿过；所述第二感应加热线圈与感应加热机箱电连接。

2.根据权利要求1所述的感应加热和张力结合的金属板带轧制装置，其特征在于，所述金属板带为金属极薄带。

3.根据权利要求1所述的感应加热和张力结合的金属板带轧制装置，其特征在于，所述第一感应加热线圈由铜线折叠而成，呈若干个U形线段首尾相连状；所述第一感应加热线圈的U形开口方向的长度与所述轧辊的轴向长度之比为(0.9-1)：1。

4.根据权利要求1所述的感应加热和张力结合的金属板带轧制装置，其特征在于，所述第二感应加热线圈由铜线环绕而成，包括直线段与曲线段，所述直线段通过所述曲线段连接构成环状；所述直线段与所述金属板带所在的平面平行；所述曲线段位于所述金属板带的两侧。

5.根据权利要求4所述的感应加热和张力结合的金属板带轧制装置，其特征在于，所述金属板带与所述第二感应加热线圈的直线段的距离为1-8mm。

6.根据权利要求1所述的感应加热和张力结合的金属板带轧制装置，其特征在于，所述轧机为二辊轧机，所述二辊轧机上安装有用于轧制金属板带的上轧辊和下轧辊。

7.根据权利要求6所述的感应加热和张力结合的金属板带轧制装置，其特征在于，所述第一感应加热线圈设置于所述上轧辊的一侧，并与所述上轧辊的距离为2-10mm。

8.根据权利要求6所述的感应加热和张力结合的金属板带轧制装置，其特征在于，还包括减速器、V带轮和电动机，所述减速器的输出端连接所述下轧辊，所述电动机的输出端通过所述V带轮连接所述减速器的输入端。

9.根据权利要求8所述的感应加热和张力结合的金属板带轧制装置，其特征在于，所述减速器的输入输出传动比为100:1，所述V带轮的输入输出传动比为1.5：1。

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