[发明专利]一种镁或镁合金板带材输送辊道补温方法和装置

说明书

本发明提供一种镁或镁合金板带材输送辊道补温方法和装置。本发明目的在于解决镁或镁合金板带材在输送过程中上、下表面因接触介质不同而造成的上下表面温差问题，最终提高镁合金板带材的塑性加工能力。本发明方法是采用电加热输送辊，配备温度测试装置、温度控制和反馈系统，通过调节输送辊的温度，使镁或镁合金板带材的上下表面在输送过程中的接触环境温度相同，将镁或镁合金板带材在输送辊道输送过程中上下表面温差控制在5℃以内。本发明方法使镁或镁合金板带材的上下表面在输送过程中的散热一致，达到沿厚向温度均匀的目的。轧制后获得了极好的显微组织和力学性能。可极大拓展镁或镁合金板带材在市场上的规模化应用。

技术领域

本发明涉及镁或镁合金板带材加工技术领域，具体是一种镁或镁合金板带材输送辊道补温方法和装置。

背景技术

镁合金作为最轻的金属结构材料，具有较高的比强度和比刚度，是轻量化领域中最具潜力的轻量化材料，广泛应用于汽车、电子、国防及航空航天等众多领域。当前镁合金产品多以压铸件为主。然而，受制于铸造工艺的特点，铸造镁合金往往表现出晶粒粗大、组织缺陷严重和综合力学性能不理想等问题，这极大限制了镁合金产品在市场上的规模化应用。与铸造镁合金不同，变形镁合金可通过塑性加工和热处理合理调控其组织，使其具有良好的力学性能。但镁合金的密排六方晶体结构，使其在室温下仅有基面滑移易于开动，塑性加工能力较差，因此变形镁合金的应用未得到规模化发展。

变形温度升高对镁合金非基面滑移的开动具有显著地积极作用，可使镁合金像铝合金那样依靠多种滑移系协调外界变形，塑性加工能力得到极大改善，是目前改善镁合金塑性加工能力最有效的手段之一。然而，镁合金比热容低和散热快的特点又使其在塑变过程中温度降幅大且快，变形温度难以控制，塑性加工产品的形性稳定性差，因此镁合金塑变过程中的控温至关重要。更为关键的是，适宜镁合金变形的温度区间较窄，较小的温度变化就会影响镁合金的显微组织和力学性能，甚至同一镁合金变形材中的温度差异还会引起其形状和力学性能的不稳定。上述形状和力学性能的不稳定极大限制着变形镁合金板带材在市场上的规模化应用。

因此，如何控制镁或镁合金板带材在塑性加工中的温度是本领域一直以来研究的热点。目前，本领域针对变形镁合金制备过程中的控温方法及装置已有相关专利报道，但均集中在调节系统温度、控制镁合金板带材的轧制温度方面。如中国专利ZL201410407171.6《一种镁及镁合金板带温轧控温系统》通过镁及镁合金板带轧前预热加热、轧辊在线控温、带卷在线补温、环境保温隔热及整套控温设备预热等多项措施来实现控温保温，但该技术仅仅是提高了整个系统的环境温度，且该技术中涉及的隔热保护罩，导致维修成本提高、维修不便利，且采用的辅助工装设计繁杂，成本较高，占用空间大，与轧机设备易于造成干涉等问题。中国专利ZL201510640182.3《变形镁合金板带材在线补温、恒温轧制与卷取的方法》通过在轧制流程中设置多个阶段用于镁或镁带材轧制过程中的保温，包括链式铸锭加热炉预热、天然气或电磁感应加热预热轧辊、辊底加热炉预热。虽然该技术能在线、连续、安全、有效地加热、补热，提高生产效率和产品质量，但该技术所涉及的保温措施难以精确控制温度，变形温度波动大，且配备的工装繁多、成本高、占用空间大、与主机设备易于干涉等诸多问题。

与上述现有技术改进措施均集中在如何调节系统温度、控制镁合金板带材的轧制温度等方面显著不同，本发明人在长期实验过程中发现在变形镁合金制备工序中，输送辊道上的镁合金热量散失最为严重、其温度也最难控制，特别是镁合金板带材的上表面和下表面在输送过程中因接触介质不同而造成上下表面不同的散热能力，最终表现出上下表面较大的温度差。这种温度差异导致板材上下表面在进入变形区时产生不同的塑变行为，表现出不同的塑性流动，使变形后板材内部极易形成残余应力，致使变形后板带材发生严重翘曲，同时上下表面的显微组织因其温度差异而形成梯度显微组织，造成板材力学性能不稳定。因此，解决镁合金板带材上下表面因接触介质不同而造成的上下表面温差问题是提高镁合金带材的塑性加工能力的关键。