[发明专利]一种感应加热辅助楔形槽型材轧制线及轧制工艺

说明书

本发明涉及槽型材轧制技术领域，尤其涉及一种感应加热辅助楔形槽型材轧制线及轧制工艺。沿轧制线依次设有第一水平校准轧辊组、第一高度校准轧辊组、感应加热线圈、轧辊组、第二高度校准轧辊组与第二水平校准托辊组；所述第一、二水平校准轧辊组由水平设置的左右轧辊组成，第一、二高度校准轧辊组由垂直设置的上下轧辊组成，轧辊组由垂直设置的上下轧辊组成；感应加热线圈与感应加热电源相连，感应加热线圈对楔形槽型材毛坯带料加热。降低金属毛坯带料辊轧成形过程中型材带料变形抗力，提高金属毛坯带料成型极限和工艺加工成形性能，降低金属型材毛坯带料的辊轧工艺加工成型难度。提升型材几何精度、尺寸精度、表面洁度，降低能耗。

技术领域

本发明涉及槽型材轧制技术领域，尤其涉及一种感应加热辅助楔形槽型材轧制线及轧制工艺。

背景技术

金属材质的楔形槽型材可选择的制备工艺主要有冷/温/热挤压成型工艺、冷/温/热拉拔成型工艺、铣削工艺和电火花线切割工艺。

常见的金属材质楔形槽型材主要是用屈服强度较小、变形抗力较低的金属材料制备，比如铝合金、铜合金和低碳钢。这类楔形槽型材主要采用冷/温/热挤压成型,或者冷/温/热拉拔成型工艺制备。然而，如果制备屈服强度、变形抗力和硬度较高、成形应变极限较低的金属材质楔形槽，则存在模具缩口部位磨损过快导致成本过高，以及成品型材过渡圆角半径普遍偏大的缺陷。

对于屈服强度和硬度较高、成形应变极限较低的金属材质楔形槽型材，比如中/高碳钢材质楔形槽型材，还可选择采用铣削工艺和电火花线切割工艺进行加工。但是，这两种工艺的共同缺点是切断了金属坯料本身的纤维流线，弱化了成型后的型材的整体强度。此外，铣削加工中，铣削刀杆直径必须小于楔形槽腔体短边开口宽度，细小刀杆降低了刀具铣削过程中的整体刚度，进而降低加工速度和加工过程的稳定性，降低加工精度。而且，对于楔形槽腔体细颈部位宽度和高度过小的型材，几乎无法通过铣削工艺进行加工。电火花线切割加工的不足是型材总长度受制于加工设备高度，导致型材总长度受到限制。此外，由于成形表面经过电化学腐蚀，形成表面氧化层，表面粗糙且疏松，还需后续打磨抛光处理以降低表面粗糙度以提升尺寸和形状精度。考虑到楔形槽的几何形状复杂，这种工艺显著增大了提升表面质量的难度。

相比较前三种工艺，线切割加工速度最慢，效费比最低。上述工艺在加工屈服强度和硬度较高、成形极限较低的金属楔形槽型材的过程中，不仅成材率低，生产工具/模具磨损过快，而且原料和能源浪费严重。

因此，如何在保证楔形槽型材尺寸精度、几何精度和表面粗糙度的前提下，以较高加工效率实现对屈服强度和硬度均较高的中/高碳钢带料制备楔形槽型材，已成为塑性加工领域的难点问题。

对金属材料施加脉冲电流，金属出现电热效应、电致塑性效应、集肤效应和对微小空洞和微裂纹的修复融合和止裂的能力。这可降低金属材料在成形过程中的成型抗力，提升成形极限，进而提高金属坯料的成形性、可加工性。如果采用感应线圈对毛坯带料进行加热，不仅可以产生脉冲形式的感生电流对毛坯带料浅表层进行快速加热和冷却，并且由于加热和冷却速度快速，有利于细小晶粒的形成，实现金属材质的细晶强化，综合提升金属多晶体材料的力学性能。上述优点使得感应加热在金属加工成型领域广泛使用，发展迅速。但是，如果直接通过轧辊向带料施加感应加热的电流，由于电流的趋肤效应，使得轧辊表层电流密度明显高于其他部位，这会导致金属轧辊表层温度升高明显，进而引发轧辊表层金属软化和氧化，降低轧辊表面强度、硬度、耐用性、耐磨性和服役寿命，降低轧辊加工效能等问题。这势必会增加换辊、修辊的频率，进而增加生产成本和延误工期，最终降低轧辊加工效费比。如何能进一步弱化导通脉冲电流产生的热效应带来的不良影响，但让能有效降低成型难度，成为有待解决的问题。

发明内容