专利名称：道次间电磁感应加热辊弯成形方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种型材道次间电磁感应加热辊弯成形方法及其装置，属于辊弯成形技术及设备领域。
背景技术：
辊弯成形是一种高效、节能、节材、先进适用的板金属成形工艺技术。其通过顺序配置的多道次成形轧辊，把卷材、带材等金属板带不断地进行横向弯曲，以制成特定断面型材。用辊弯成形工艺生产的产品叫辊弯型材。目前，我国国民经济持续快速发展，辊弯型材市场需求日趋增多，应用范围不断扩大，市场前景十分广阔。但是，传统的辊弯成形的产品由于在加工时会产生加工硬化现象， 经常会导致断面各部分机械性能不均勻，容易出现裂纹。在采用低塑性高强度材质时，这一状况更加突出。另外，对于断面厚度不同，局部带有尖角的型钢品种，用冷弯成形工艺是难以生产的。专利号为CN 2010102736的发明专利中公开了一种辊心加热式辊弯成形方法及其装置，包括辊弯成形机、计算机系统、加热系统、冷却系统、气体保护罩。板坯开卷之后，先由加热装置对板坯加热到一定温度，再由送料辊送入辊子机组进行轧制。该发明专利可以对部分高强度的金属板坯进行加工，但是也存在一些问题其所述辊弯成形机加热装置位置固定，只能在辊子机组前将板坯一次性加热到较高温度。随着型材的变形，板坯进入较后道次的工序时温度降低较大，成形效果较差。另外，由于其加热装置是对整个辊子机组进行加热，使得加工功耗高，辊组温升大、刚度下降明显，整体可靠性低。
发明内容
针对上述辊弯成形方法的不足，本发明旨在提供一种道次间电磁感应加热辊弯成形方法及其装置，用以解决高强度难加工金属型材的辊弯成形问题，同时生产线功耗低，可
靠性高。为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下—种道次间电磁感应加热辊弯成形方法，其特征在于，在保护气氛中对相邻两辊弯道次间的金属型材逐次进行感应加热。由温度传感器对型材的加热温度进行检测，并反馈控制感应线圈的功率。被加热到预定温度的型材，由轧辊进行辊弯成形。成型完毕之后， 型材由冷却装置对其进行冷却。对金属型材进行的加热、辊弯和冷却过程是在保护气氛中进行的。送出气体保护罩的型材按照设定的长度进行裁剪、堆垛。根据上述方法实现的一种道次间电磁感应加热辊弯成形装置，包括感应加热辊弯成形机、型材冷却系统、气体保护罩等。所述感应加热辊弯成形机包括开卷机、板带矫平机、 板料导向装置、砂封装置、保护气体进气管、感应加热辊组、辊弯成形机架、型材导向装置、 切断装置、出料台；所述型材冷却系统包括冷却装置，设置在感应加热辊组之后；所述气体保护罩分别与保护气体进气管和保护气体排气管联接，并在型材通过处设置有两个砂封装置进行密封。所述感应加热辊弯成形机中的感应加热辊组是由若干感应加热单元组成，每个感应加热单元包括一个感应加热器、一个温度测量装置和一组辊弯成形轧辊。感应加热辊组所包含的感应加热单元数目不定，主要取决于被加工型材所要成形的截面复杂度和加工工艺要求。每个感应加热器中都要安装一个整体与感应线圈相绝缘的厚壁套管。当型材进入气体保护罩待加工时，由计算机系统控制各个感应加热器中感应线圈功率，对型材进行逐道次加热、辊弯。在每个感应加热器的后边均设有一个温度检测装置，包括温度传感器和相关导线等。温度检测装置主要用于检测被加热型材的实时温度，并反馈给计算机系统来修正感应加热线圈的功率大小，从而稳定型材的加热温度。根据实际生产的需要，在加热温度较高时，温度检测装置宜使用辐射高温计等非接触式温度传感器；当加热温度较低时，温度检测装置宜使用热电偶等接触式传感器。这样，每个感应加热单元都可以实现对加热温度的闭环控制。所述冷却系统包括一个冷却装置，安装在感应加热辊组之后。金属型材在通过感应加热辊组成形结束之后，需要由冷却系统对其进行冷却。所述冷却系统的冷却装置可以选用水冷、油冷等装置，冷却速度应参照被冷却金属的热处理温度相关标准。所述气体保护罩固定在辊弯成形机架上，分别与保护气体进气管、排气管相连接。 在实现上述技术方案时，气体保护罩在加工前即先行充满防止型材氧化的保护气体。保护气体的成分可以是氮气等。金属型材经过开卷矫平之后的感应加热、辊弯成形、冷却等工序是在气体保护罩中进行的。这样，在加热辊弯的整个过程中可以保证型材不被氧化，表面光洁；同时气体保护罩还对被加工型材起到一定的保温的作用。加工过程中，为了保证气体保护罩中不渗入空气，应当通过保护气体进气管向气体保护罩中缓慢输送保护气体，并让其内保护气体缓慢通过保护气体排气管和砂封装置向外排出，保持气体保护罩中气压略大于外界大气压。本发明与现有辊弯成形技术相比，具有以下突出优点和效果1.经感应加热处理过的金属型材成形性好，加工硬化现象减少，材料硬度低、韧性和延展性优良。2.加热装置分别设置在各个辊弯道次间，可以精确地调节型材不同辊弯道次的加热温度，更有利于型材的成形，同时显著降低加热功耗。3.加热装置仅对型材进行感应加热，热量传导范围较小，轧机除辊子之外其他部分温升较低，对轧辊机组整体的刚度影响小，提高加工过程中整套设备的稳定性。
图1是本发明所提供的一种道次间电磁感应加热辊弯成形装置的结构示意图；图2是所述感应加热辊组中一个感应加热单元的结构示意图；图3是一种可供感应加热器使用的平面型线圈；图4是一种可供感应加热器使用的螺线型线圈；图5是本发明的实施例1和实施例2中被加工型材的轴测图。图中所示标号为1开卷机、2金属型材、3板带矫平机、4板料导向装置、5砂封装置、6保护气体进气管、7气体保护罩、8感应加热辊组、9辊弯成形机架、10保护气体排气管、11冷却装置、12型材导向装置、13切断装置、14出料台、15感应加热器、16温度测量装置、 17辊弯成形轧辊。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明所提供的装置做进一步的详细描述本发明所提供的装置包括感应加热辊弯成形机、型材冷却系统、气体保护罩等。如图1所示，所述感应加热辊弯成形机包括开卷机1、板带矫平机3、板料导向装置4、砂封装置 5、保护气体进气管6、感应加热辊组8、辊弯成形机架9、型材导向装置12、切断装置13、出料台14 ；所述型材冷却系统包括冷却装置11，设置在感应加热辊组之后；所述气体保护罩7 分别与保护气体进气管6和保护气体排气管10联接，并在型材通过处设置有两个砂封装置 5进行密封。实际生产中，待加工型材先由开卷机1开卷，接着进入板料矫平机3进行矫平，随后由板带导向装置4送入提前充满保护气体的气体保护罩7内。进入气体保护罩之后，由各个感应加热单元依次对其进行辊弯。辊弯过程中，温度检测装置16实时检测被加热型材的温度，并反馈给计算机系统来修正感应加热线圈的功率大小，从而稳定型材的加热温度。成形后的型材在经过冷却装置11的冷却处理之后由型材导向装置12送出气体保护罩，进入切断装置13进行冲裁、切断等后续工艺。最终的产品由出料台14送出生产线进行堆叠。所述设备中的整个感应加热辊组8是由若干个相互独立的感应加热单元(如图2 所示)所组成的，感应加热单元的总数量不固定，主要取决于被加工型材所要成形的截面复杂度和加工工艺要求。如图2所示，每个独立的感应加热单元均含有一个感应加热器15， 一个温度测量装置16和一组辊弯成形轧辊17。每个感应加热器15都是由一个感应加热线圈和若干支架等组成。当设计加热功率较大时，宜采用空心铜管作为感应加热线圈的材料。空心铜管在通电后，被加工金属材料内部会相应产生感应电流从而达到加热的效果。由于空心铜管通电感应加热时，会因为电流热效应在铜管内部积累热能，所以通电过程中须对铜管管芯内通入冷却水对其进行冷却。当加热功率比较小时，感应加热器可以用包覆PVC塑料的铜线绕制成，然后再浇筑在耐火水泥中以省下空心铜管的制造成本。感应加热器15中线圈的形状并不固定，而是依照相应道次被加工金属型材的截面形状确定。当一些比较薄的金属板带开卷时，若应用传统的螺线型线圈则加热效果会很差。此时，该道次的感应加热器15可以采用图3所示的一种平面型线圈对型材进行加工； 当型材经过若干道次变形之后，形成较为复杂的截面形状之后，相关道次感应加热器15宜采用图4所示的一种螺线型线圈进行加热。在每个感应加热器15的后边均设有一个温度测量装置16，包括温度传感器和相关导线等。感应加热器15在通电感应加热的过程中，温度测量装置16实时检测被加热型材的温度，并反馈给计算机系统来修正感应加热线圈的功率大小，从而稳定型材的加热温度。根据实际生产的需要，在加热温度较高时，温度检测装置宜使用辐射高温计等非接触式温度传感器；当加热温度较低时，温度检测装置宜使用热电偶等接触式传感器。本发明中气体保护罩7分别与保护气体进气管6、排气管10相连接，在供金属型材通过的开口处设置有砂封装置5。气体保护罩内始终充满保护气体，保证型材在加工过程中不被氧化，表面光洁；同时气体保护罩还对被加工型材起到一定的保温的作用。实施例1 采用本发明所述道次间电磁感应加热辊弯成形装置，成形截面如图5所示。所使用型材为0T4-1型号的钛合金型材，成形厚度约为1. 5mm，成形速度为25mm/s。设计感应加热辊组中感应加热单元总数为15个。经过矫平的钛型材进入第一个感应加热单元时，感应加热温度为650°C，其温度测量装置使用辐射高温计作为温度传感器；剩余感应加热单元的感应加热温度控制在300 350°C，使用热电偶型温度传感器。钛型材经过感应加热辊弯成形之后，由冷却设备冷却至室温并送出气体保护罩进行切断等后续工序。辊弯成形后得到如图5所示截面形状的钛型材。实施例2 采用道次间电磁感应加热辊弯成形装置，成形截面如图5所示。所使用型材为446 铁素体不锈钢，成形厚度约为1.5mm，成形速度为25mm/s。设计感应加热辊组中感应加热单元总数为15个。经过矫平的钛型材进入第一个感应加热单元时，感应加热温度为950°C， 其温度测量装置使用辐射高温计作为温度传感器；剩余感应加热单元的感应加热温度控制在450 500°C，使用热电偶型温度传感器。型材经过感应加热辊弯成形之后，由冷却设备冷却至室温并送出气体保护罩进行切断等后续工序。辊弯成形后得到如图5所示截面形状的型材。综上所述，本发明所述的一种道次间电磁感应加热辊弯成形方法及其装置，将加热装置分别设置在各个道次间，可以精确地调节型材不同辊弯道次的加热温度，更有利于型材的成形，且降低加热功耗。整套感应加热系统对轧辊机组的刚度影响小，显著提高加工过程中整套设备的稳定性。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此。 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种道次间电磁感应加热辊弯成形装置，包括感应加热辊弯成形机、型材冷却系统、 气体保护罩等，所述感应加热辊弯成形机包括开卷机(1)、板带矫平机(3)、板料导向装置 (4)、砂封装置( 、保护气体进气管(6)、感应加热辊组(8)、辊弯成形机架(9)、型材导向装置(12)、切断装置(13)、出料台(14)；所述型材冷却系统包括冷却装置(11)，设置在感应加热辊组之后；所述气体保护罩(7)分别与保护气体进气管(6)和保护气体排气管(10)联接，并在型材通过处设置有两个砂封装置( 进行密封。
2.采用权利要求1所述的道次间电磁感应加热辊弯成形方法，其特征在于，在保护气氛中对相邻两辊弯道次间的金属型材逐次进行感应加热，由温度传感器对型材的加热温度进行检测，并反馈控制感应线圈的功率，被加热到预定温度的型材，由轧辊进行辊弯成形。
3.根据权利要求1所述的道次间电磁感应加热辊弯成形装置，其特征在于，感应加热辊弯成形机中的感应加热辊组是由若干感应加热单元组成，每个感应加热单元包括一个感应加热器、一个温度测量装置和一组辊弯成形轧辊。
全文摘要
本发明涉及一种型材道次间电磁感应加热辊弯成形方法及其装置，属于辊弯成形技术及设备领域，用于解决一些难加工材料不易辊弯成型的问题。其特征在于，在保护气氛中对相邻两辊弯道次间的金属型材进行感应加热，由温度传感器对型材的加热温度进行检测，并反馈控制感应线圈的功率。被加热到预定温度的型材由轧辊进行辊弯成形，并由冷却装置对辊弯成形完毕的型材进行冷却。对金属型材进行的加热、辊弯和冷却过程是在保护气氛中进行的，送出气体保护罩的型材按照设定的长度进行裁剪、堆垛。经感应加热处理过的金属型材成形性好，机械性能优良。
文档编号B21D5/14GK102527786SQ20121000489
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者王世鹏, 韩飞 申请人:北方工业大学