专利名称：一种镁合金双辊轧制设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种镁合金轧制设备，特别涉及一种镁合金双辊轧制设备。
背景技术：
双辊铸造金属的概念不是新的，至少可以追溯到上个世纪。到目前为止虽然出现了一些商业用途的双辊铸轧方法，但应用范围主要限制于铝合金的铸轧，而合适且能规模生产的镁合金双辊铸轧设备还不成熟。为了实现双辊铸造镁合金的使用方法(如连续的或半连续铸轧)，需要克服几个问题。其中之一是镁合金熔化后会的氧化和着火。因为水分来源丰富，因此有潜在的爆炸危险。在以存在方法的基础上，使用合适的助焊剂或一个合适的气体，把水分排除在外，可以防止氧化和火灾。此外镁和镁合金，所包含的或仅具有很低含量的铍，会使镁合金在熔融状态下容易氧化，这导致常规双辊铸造操作期间气体通量或气体控制不充分。而克服这些问题又增加了双辊铸造的复杂性。另外的问题是，相对于铝合金，镁合金具有的热容量小，很容易迅速凝结。而且，与铝合金不同，一些镁合金的凝结温度范围相当大。固相和液相熔点之间的温度差，一般为70至100摄氏度，而铝合金只有10至20摄氏度。对于许多铝合金。因此冷凝温度范围达会使镁合金在双辊铸轧时产生表面缺陷和内部的偏析缺陷。而且为了降低包括消耗品的成本和铸造的运营成本,而使镁合金的双辊铸轧成为更具有竞争力的替代技术，更灵活的短期生产期(如一天)和长期运转(如周)会大大扩展其其应用范围。对双辊铸造技术而言，这些是普遍问题。因此，本实用新型公开了一种镁合金双辊轧制设备，以解决上述现有存在的问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种镁合金双辊轧制设备，以解决上述诸多问题，能生产出所需厚度和宽度的镁合金薄带。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:一种镁合金双辊轧制设备，其特征在于，它包括一用于承载熔融状态镁合金的炉子，在所述炉子上设置有用于输入保护性气体的入口连接器，所述炉子上还设置有喷嘴，在所述喷嘴处设置有双辊的轧辊装置。在本实用新型的一个实施例中，所述轧辊装置包括一上部辊和一下部辊，所述上部辊和所述下部辊设置在同一垂直轴线上，在所述上部辊和所述下部辊之间设置有咬合区间。进一步，所述喷嘴向前延伸到所述上部辊和所述下部辊中的中心点。在本实用新型的一个实施例中，所述轧辊装置的另一侧设置有带材输送机。本实用新型的镁合金双辊轧制设备，与现有技术相比，通过入口连接器输入稀有气体使得在炉子里面的镁合金不被氧化，使镁合金表面光滑，制造周期短，降低生产成本，提高工作效率，十分实用，实现本实用新型的目的。本实用新型的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
图1为本实用新型的镁合金双辊轧制设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本实用新型。如图1所示，本实用新型的镁合金双辊轧制设备，它包括一用于承载熔融状态镁合金的炉子1，在所述炉子I上设置有用于输入保护性气体的入口连接器2，所述炉子I上还设置有喷嘴3，在所述喷嘴3处设置有双辊的轧辊装置6。炉子I容纳熔融状态的镁合金，并保持合金处于能够流动的状态。在本实用新型中，所述轧辊装置6包括一上部辊6a和一下部辊6b，所述上部辊6a和所述下部辊6b设置在同一垂直轴线上，在所述上部辊6a和所述下部辊6b之间设置有咬合区间4。所述喷嘴3向前延伸到所述上部辊6a和所述下部辊6b的中心点7。 所述上部辊6a和所述下部辊6b按双轴线P和M排列。在本实用新型中，所述轧辊装置6的另一侧设置有带材输送机5。在本实用新型还能够生产所需厚度和宽度的镁合金薄带，可以使带材的宽度要达到和超过300毫米左右。根据需要，在一般情况下，带材的厚度范围可以从约I毫米或更小，到最多约15毫米，但优选的厚度为约3毫米至约8毫米。基本过程是:通过熔融合金供给到腔室之间形成的喷嘴和一对反向旋转基本平行的辊子之间。镁合金流体自然冷却。本方法还包括通过喷嘴引入熔融镁合金，由从中提取热能，基本上通过两个辊之间的缝隙来实现镁合金在腔室中的冷却。方法与铝合金的轧制基本类似，但是本方法还提供了一个合适的工艺和设备，通过双辊铸造，用于生产镁合金薄带，该方法包括以下步骤:(a)将熔融合金从供应源传送到出料装置；(b)将熔融合金从喷嘴之间的细长喷嘴出口，馈送到一对隔开的基本平行的辊子之间，从而形成腔室；(c)相反方向旋转的辊子使得合金能够在馈送过程中紧密交合在一起。(d)流动的冷却剂流体通过各辊的旋转，在步骤(C)提供的辊子内部，从而在形成的腔室中接收热能，冷却合金，使得镁合金基本上在腔室之前完全凝固。然后合金通过热轧合金带材的轧辊。镁合金在本实用新型的过程中，可以通过所述喷嘴的入口端进入到腔室，然后通过所述喷嘴的出口端，进入到进料装置。该方法的其特征在于，其中包括一个中间包，该合金被用作来自熔融合金的合适原料来源。然而，类似的其他进料装置，也可以用来代替中间包。必须给进料装置提供一个受控制的头，用于将熔融的镁合金熔体保持基本恒定。熔融合金的中间包内的浮箱或类似的装置需要被保持在这样的深度，其中该熔融合金的表面是在一个可控的基本恒定的高度。上述喷嘴(或熔化头)的水平延伸的中心之间的交点和含有轧辊的轴线同在一个平面上。相对该交点，它基本上对应于在该平面内。上面所述的铸造镁合金的熔融头，根据带材厚度，轧辊的咬合中心线最好是在5毫米到22毫米之间。喷嘴可以是从5毫米到10毫米的镁及镁合金，并添加较低水平的合金元素，如商用纯镁和AZ31，添加较高水平的合金元素，如AM60和AZ91以形成7毫米到22毫米的镁合金。5到22毫米的熔融头是铝合金的双辊铸造要求。与其相比，熔融头一般保持约O至I毫米。这种差异，是相当显着的，而且有很强的关联性。在本此的过程中。供给到中间包或其他的供纸装置的所述镁合金，其液相线温度以上的过热。过热的程度可能是到温度约15°摄氏度。液相线以上的温度约60°摄氏度。在一般情况下，从15°摄氏度至约35°摄氏度以下，优选温度范围为约20°摄氏度到25摄氏度。这个范围更适合于往镁合金添加较低水平的合金元素情况。对于水平较高的合金元素添加，上端的温度范围，最好是控制在35°摄氏度到50-60摄氏度之间。在双辊铸造的镁合金过程中，与铝合金类似，过热是必要的。双辊铸造铝合金，过热的水平约20°摄氏度到60摄氏度，通常约为40摄氏度，高于合金液相温度。而镁合金大致为15摄氏度到35摄氏度。尽管这种相似性，铝合金与镁合金之间还是有重要差别的。特别是镁合金需要添加的合金元素要有更高水平的相异，这表示由各自的液相线和固相线温度之间的温度差距。因此，尽管通常有铝合金液相/固相线温度约10摄氏度的差距，但这种差距对具有较高水平的合金元素的镁合金而言，要增加到20摄氏度以上，通常约为70摄氏度到100摄氏度。而且，即使铝合金和镁合金的凝固范围是相似的，如与镁合金与添加的合金元素同样具有较低水平，则镁合金具有比铝合金更好的可铸性。在双辊铸造中的镁合金需添加高浓度的合金元素。充分凝固熔融合金，必须控制在出口喷嘴和轧辊咬合处的一个相对窄的区域之间。因此合金液相线上的显着过热程度是合适的。可以理解，这样的过热度会增加相当的热能量，从而可以实现把完全凝固的合金熔融。而且相对宽的镁合金液相/固相线温度的差距，也是的可以添加更高浓度的合金元素。然而，在一般情况下，所需的控制是能够实现所提供从辊排出的合金薄带的表面温度在所需的范围内进行铸造。双辊铸造的镁合金，熔融合金的再次充分凝固，必须控制在喷嘴和出口之间相对狭窄的轧辊咬合区域内。这不适合较低合金元素的添加情况，而是适合于高水平的合金元素添加情况。再次加热这些合金到一定水平，从而使得确定较窄的凝固范围。同样，所需的控制是实现铸件进行情况下，保证从轧辊排出的带材的表面温度低于约400摄氏度。优选的温度基本上是低于400摄氏度，如从约180摄氏度到300摄氏度。如上所述，带材表面温度低于400摄氏度是必要的。然而一定程度上，理想的温度是依赖于添加合金元素的水平。镁合金具有较高水平的合金元素，因此也需要较低的表面温度。如为使无裂纹带钢生产产品具有良好的表面光洁度，其表面温度为约300到400摄氏度。对于较低的合金元素添加水平，带材的下表面温度需要从300摄氏度下降到约180摄氏度。此温度范围内是生产无裂纹的具有良好光洁度表面的带材所必须的。如果逐步提高温度，则裂纹的表面缺陷出现的概率会大大增加。因此带材从轧辊排出后热能提取需要非常高的水平，特别是与具有较低水平的合金元素添加的合金。如我们所理解的，热能量提取的方法是这样的，可以允许由于过热，水平桥合金的液体和固相线之间的温度有一定差距，并且所需要达到的表面温度基本上低于固相线温度。然而。对于一个给定的合金固相线温度，它取决于在整体温度180摄氏度到400摄氏度范围内的表面温度。如果表面温度上升到一个合适水平，而条带的中心处的固相线温度低于表面温度，则可以降低带钢厚度。400摄氏度是带材表面温度的上限。为确保带材中心温度是在一个合适的水平，表面温度优选是大于等于85摄氏度。如果表面温度已经在给定的合金固相线温度以下，那么不止可以确保带材的固化，相反它还可以保证整个厚度的合金薄带具有足够的强度，从而使得当根据具体情况施加一定负载到轧辊时，产品没有开裂或表面缺陷。在镁合金带材生产过程中，使表面温度在低于400摄氏度的指定范围中，是本实用新型的一个特征。与铝合金带材相比，低的表面温度是必要的。只是带材在其整个厚度上，要确保带材中心的温度处于固相线温度以下，从而能够快速固化。在这样的条件下合金薄带具有足够的强度，因而能够进行热轧。对镁合金薄带而言就更加必要，这确保带材具有完整厚度，而且可以在固相线温度下进行热轧。特定的负载电平是本实用新型的进一步特征。即热轧过程中与铝合金带材的生产显着不同。在镁合金的热轧过程中，特定的负载施加到轧辊，压力为从2公斤至约500公斤每平方毫米。优选范围是100至500公斤/平方毫米。然而，可接受范围可为约2至约20公斤/平方毫米，因此特定的负载使得它不同于铝合金薄带的生产。对于铝合金，负载通常是300至约1200公斤力/毫米。在所有情况下。热轧合金移动并穿过轧辊的咬合区。铝合金在热轧过程中会导致厚度减少约20%至25%，而采用本实用新型的特定负载，镁合金带材的厚度只减少约4%至14%。合金薄带表面的温度范围控制在180摄氏度到400摄氏度之间，且以一定水平施加载荷及所得厚度，即可生产基本上无裂纹并具有良好表面质量的镁合金薄带。如果以较高水平施加载荷和厚度减少，那么很难实现基本无裂纹的镁合金带材，而且表面缺陷也变得更有容易出现为使得液相/固相线之间必要的间隙，同时也避免偏析，从所得镁合金在熔融和凝固阶段快速提取热能量是必要的。与合金接触的每个轧辊表面温度要迅速下降到固相线以下，但带材中心温度因为凝固需要，不能冷却得太快。由于所形成的带材被推进之间的两个咬合轴辊之间确保带材的厚度，合金的液相线温度在带材的前进方向即指向与从点延伸的纵向部分，要保持V型形态。这些合金的固相线截面图的温度线也要是一个V形形态。因此，那些线合金的液相线和固相线之间的温度差距，随着从各辊表面的距离的中心沿带材行进方向是逐步增大的。有必要随着咬合间隙的增加保持将温度差价保持在最低限度。本实用新型所述双辊铸造镁合金的特征，与标准的铝合金做法相比，有一个实际的优点，即铸造周期的确定与启动时间非常短。按照本实用新型流程，自动开始锻造过程中，一般不超过几分钟的时间，如从0.5分钟上升到3-5分钟。而标准铝合金锻造方法则需要50分钟。本实用新型设备中，平衡运作温度可以在一个相当短的时间内达到有效状态。通过预热中间包或其他的供料装置，喷嘴将优选热空气吹入到腔室中，并通过预热中间包，使得从喷嘴出口中退出的热空气具有足够高的温度。采用如此方法，中间包可以被快速加热到接近其所需的操作温度，大致在655摄氏度到500摄氏度之间。本实用新型流程中所用的预热机制，使得在不超过几分钟的时间内，如约3-5分钟，即可让设备达到平衡运作温度。因此就避免了停工过程中熔融合金的凝固以及镁合金轧辊相互咬合咬重大风险。此外，本实用新型避免了双辊铸造铝合金方法中需要大量时间完成启动程序，因为本实用新型可以在很短的时间获得所需的运转温度，从而开始接近完整的业务转速。在双辊铸造过程中，根据本实用新型的方法。还可以在相当大的温度变化范围内，从轧辊的咬合处间隙排出宽度和厚度同样均匀的带材。本实用新型的设备可以容忍的温度变化高达约70摄氏度，而一般的不能超过20摄氏度。这种低的被称为热线的温度变化或可以导致由于热应力而扭曲带状的表面缺陷，特别是镁合金轧制过程中，会经常遇到相似的温度变化和并产生不良后果。另外在浇铸操作期间，需要施加保护性气体以防止火灾发生的危险，这可以为镁合金溶液提供的保护。迅速快速地建立平衡的工作温度，并在良好的铸造镁合金的设备协助下，本实用新型基本上克服了镁合金锻造过程中过早凝固的问题。此外，高水平的镁合金添加剂使得凝固范围宽，也是本实用新型中的一个特征。这也有利于依据本实用新型生产的镁合金薄带，其物理性能的增强处理。在营运成本方面，可以理解的是，由于本设备具备在几分钟之内可以快速建立稳定的凝固和生产，其优点是特别显着的。而在镁合金生产过程中建立稳定的热分布，也能够保证其生产过程中具有重组的保护时间和操作准备，这极其适合对成本要求很高的中小型企业。以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求1.一种镁合金双辊轧制设备，其特征在于，它包括一用于承载熔融状态镁合金的炉子，在所述炉子上设置有用于输入保护性气体的入口连接器，所述炉子上还设置有喷嘴，在所述喷嘴处设置有双辊的轧辊装置。
2.根据权利要求1所述的镁合金双辊轧制设备，其特征在于，所述轧辊装置包括一上部辊和一下部辊，所述上部辊和所述下部辊设置在同一垂直轴线上，在所述上部辊和所述下部辊之间设置有咬合区间。
3.根据权利要求2所述的镁合金双辊轧制设备，其特征在于，所述喷嘴向前延伸到所述上部辊和所述下部辊中的中心点。
4.根据权利要求1所述的镁合金双辊轧制设备，其特征在于，所述轧辊装置的另一侧设置有带材输送机。
专利摘要本实用新型提供了一种镁合金双辊轧制设备，它包括一用于承载熔融状态镁合金的炉子，在所述炉子上设置有用于输入保护性气体的入口连接器，所述炉子上还设置有喷嘴，在所述喷嘴处设置有双辊的轧辊装置。与现有技术相比，通过入口连接器输入稀有气体使得在炉子里面的镁合金不被氧化，使镁合金表面光滑，制造周期短，降低生产成本，提高工作效率，十分实用，实现本实用新型的目的。
文档编号B21B9/00GK202951703SQ201220601190
公开日2013年5月29日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者张彦龙 申请人:张彦龙