專利名稱：一種鎂合金雙輥軋制設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鎂合金軋制設備，特別涉及一種鎂合金雙輥軋制設備。
背景技術：
雙輥鑄造金屬的概念不是新的，至少可以追溯到上個世紀。到目前為止雖然出現(xiàn)了一些商業(yè)用途的雙輥鑄軋方法，但應用范圍主要限制于鋁合金的鑄軋，而合適且能規(guī)模生產的鎂合金雙輥鑄軋設備還不成熟。為了實現(xiàn)雙輥鑄造鎂合金的使用方法(如連續(xù)的或半連續(xù)鑄軋)，需要克服幾個問題。其中之一是鎂合金熔化后會的氧化和著火。因為水分來源豐富，因此有潛在的爆炸危險。在以存在方法的基礎上，使用合適的助焊劑或一個合適的氣體，把水分排除在外，可以防止氧化和火災。此外鎂和鎂合金，所包含的或僅具有很低含量的鈹，會使鎂合金在熔融狀態(tài)下容易氧化，這導致常規(guī)雙輥鑄造操作期間氣體通量或氣體控制不充分。而克服這些問題又增加了雙輥鑄造的復雜性。另外的問題是，相對于鋁合金，鎂合金具有的熱容量小，很容易迅速凝結。而且，與鋁合金不同，一些鎂合金的凝結溫度范圍相當大。固相和液相熔點之間的溫度差，一般為70至100攝氏度，而鋁合金只有10至20攝氏度。對于許多鋁合金。因此冷凝溫度范圍達會使鎂合金在雙輥鑄軋時產生表面缺陷和內部的偏析缺陷。而且為了降低包括消耗品的成本和鑄造的運營成本,而使鎂合金的雙輥鑄軋成為更具有競爭力的替代技術，更靈活的短期生產期(如一天)和長期運轉(如周)會大大擴展其其應用范圍。對雙輥鑄造技術而言，這些是普遍問題。因此，本實用新型公開了一種鎂合金雙輥軋制設備，以解決上述現(xiàn)有存在的問題。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種鎂合金雙輥軋制設備，以解決上述諸多問題，能生產出所需厚度和寬度的鎂合金薄帶。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案如下:一種鎂合金雙輥軋制設備，其特征在于，它包括一用于承載熔融狀態(tài)鎂合金的爐子，在所述爐子上設置有用于輸入保護性氣體的入口連接器，所述爐子上還設置有噴嘴，在所述噴嘴處設置有雙輥的軋輥裝置。在本實用新型的一個實施例中，所述軋輥裝置包括一上部輥和一下部輥，所述上部輥和所述下部輥設置在同一垂直軸線上，在所述上部輥和所述下部輥之間設置有咬合區(qū)間。進一步，所述噴嘴向前延伸到所述上部輥和所述下部輥中的中心點。在本實用新型的一個實施例中，所述軋輥裝置的另一側設置有帶材輸送機。本實用新型的鎂合金雙輥軋制設備，與現(xiàn)有技術相比，通過入口連接器輸入稀有氣體使得在爐子里面的鎂合金不被氧化，使鎂合金表面光滑，制造周期短，降低生產成本，提高工作效率，十分實用，實現(xiàn)本實用新型的目的。本實用新型的特點可參閱本案圖式及以下較好實施方式的詳細說明而獲得清楚地了解。

圖1為本實用新型的鎂合金雙輥軋制設備的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例進一步闡述本實用新型。如圖1所示，本實用新型的鎂合金雙輥軋制設備，它包括一用于承載熔融狀態(tài)鎂合金的爐子1，在所述爐子I上設置有用于輸入保護性氣體的入口連接器2，所述爐子I上還設置有噴嘴3，在所述噴嘴3處設置有雙輥的軋輥裝置6。爐子I容納熔融狀態(tài)的鎂合金，并保持合金處于能夠流動的狀態(tài)。在本實用新型中，所述軋輥裝置6包括一上部輥6a和一下部輥6b，所述上部輥6a和所述下部輥6b設置在同一垂直軸線上，在所述上部輥6a和所述下部輥6b之間設置有咬合區(qū)間4。所述噴嘴3向前延伸到所述上部輥6a和所述下部輥6b的中心點7。 所述上部輥6a和所述下部輥6b按雙軸線P和M排列。在本實用新型中，所述軋輥裝置6的另一側設置有帶材輸送機5。在本實用新型還能夠生產所需厚度和寬度的鎂合金薄帶，可以使帶材的寬度要達到和超過300毫米左右。根據(jù)需要，在一般情況下，帶材的厚度范圍可以從約I毫米或更小，到最多約15毫米，但優(yōu)選的厚度為約3毫米至約8毫米?；具^程是:通過熔融合金供給到腔室之間形成的噴嘴和一對反向旋轉基本平行的輥子之間。鎂合金流體自然冷卻。本方法還包括通過噴嘴引入熔融鎂合金，由從中提取熱能，基本上通過兩個輥之間的縫隙來實現(xiàn)鎂合金在腔室中的冷卻。方法與鋁合金的軋制基本類似，但是本方法還提供了一個合適的工藝和設備，通過雙輥鑄造，用于生產鎂合金薄帶，該方法包括以下步驟:(a)將熔融合金從供應源傳送到出料裝置；(b)將熔融合金從噴嘴之間的細長噴嘴出口，饋送到一對隔開的基本平行的輥子之間，從而形成腔室；(c)相反方向旋轉的輥子使得合金能夠在饋送過程中緊密交合在一起。(d)流動的冷卻劑流體通過各輥的旋轉，在步驟(C)提供的輥子內部，從而在形成的腔室中接收熱能，冷卻合金，使得鎂合金基本上在腔室之前完全凝固。然后合金通過熱軋合金帶材的軋輥。鎂合金在本實用新型的過程中，可以通過所述噴嘴的入口端進入到腔室，然后通過所述噴嘴的出口端，進入到進料裝置。該方法的其特征在于，其中包括一個中間包，該合金被用作來自熔融合金的合適原料來源。然而，類似的其他進料裝置，也可以用來代替中間包。必須給進料裝置提供一個受控制的頭，用于將熔融的鎂合金熔體保持基本恒定。熔融合金的中間包內的浮箱或類似的裝置需要被保持在這樣的深度，其中該熔融合金的表面是在一個可控的基本恒定的高度。上述噴嘴(或熔化頭)的水平延伸的中心之間的交點和含有軋輥的軸線同在一個平面上。相對該交點，它基本上對應于在該平面內。上面所述的鑄造鎂合金的熔融頭，根據(jù)帶材厚度，軋輥的咬合中心線最好是在5毫米到22毫米之間。噴嘴可以是從5毫米到10毫米的鎂及鎂合金，并添加較低水平的合金元素，如商用純鎂和AZ31，添加較高水平的合金元素，如AM60和AZ91以形成7毫米到22毫米的鎂合金。5到22毫米的熔融頭是鋁合金的雙輥鑄造要求。與其相比，熔融頭一般保持約O至I毫米。這種差異，是相當顯著的，而且有很強的關聯(lián)性。在本此的過程中。供給到中間包或其他的供紙裝置的所述鎂合金，其液相線溫度以上的過熱。過熱的程度可能是到溫度約15°攝氏度。液相線以上的溫度約60°攝氏度。在一般情況下，從15°攝氏度至約35°攝氏度以下，優(yōu)選溫度范圍為約20°攝氏度到25攝氏度。這個范圍更適合于往鎂合金添加較低水平的合金元素情況。對于水平較高的合金元素添加，上端的溫度范圍，最好是控制在35°攝氏度到50-60攝氏度之間。在雙輥鑄造的鎂合金過程中，與鋁合金類似，過熱是必要的。雙輥鑄造鋁合金，過熱的水平約20°攝氏度到60攝氏度，通常約為40攝氏度，高于合金液相溫度。而鎂合金大致為15攝氏度到35攝氏度。盡管這種相似性，鋁合金與鎂合金之間還是有重要差別的。特別是鎂合金需要添加的合金元素要有更高水平的相異，這表示由各自的液相線和固相線溫度之間的溫度差距。因此，盡管通常有鋁合金液相/固相線溫度約10攝氏度的差距，但這種差距對具有較高水平的合金元素的鎂合金而言，要增加到20攝氏度以上，通常約為70攝氏度到100攝氏度。而且，即使鋁合金和鎂合金的凝固范圍是相似的，如與鎂合金與添加的合金元素同樣具有較低水平，則鎂合金具有比鋁合金更好的可鑄性。在雙輥鑄造中的鎂合金需添加高濃度的合金元素。充分凝固熔融合金，必須控制在出口噴嘴和軋輥咬合處的一個相對窄的區(qū)域之間。因此合金液相線上的顯著過熱程度是合適的?？梢岳斫?，這樣的過熱度會增加相當?shù)臒崮芰?，從而可以實現(xiàn)把完全凝固的合金熔融。而且相對寬的鎂合金液相/固相線溫度的差距，也是的可以添加更高濃度的合金元素。然而，在一般情況下，所需的控制是能夠實現(xiàn)所提供從輥排出的合金薄帶的表面溫度在所需的范圍內進行鑄造。雙輥鑄造的鎂合金，熔融合金的再次充分凝固，必須控制在噴嘴和出口之間相對狹窄的軋輥咬合區(qū)域內。這不適合較低合金元素的添加情況，而是適合于高水平的合金元素添加情況。再次加熱這些合金到一定水平，從而使得確定較窄的凝固范圍。同樣，所需的控制是實現(xiàn)鑄件進行情況下，保證從軋輥排出的帶材的表面溫度低于約400攝氏度。優(yōu)選的溫度基本上是低于400攝氏度，如從約180攝氏度到300攝氏度。如上所述，帶材表面溫度低于400攝氏度是必要的。然而一定程度上，理想的溫度是依賴于添加合金元素的水平。鎂合金具有較高水平的合金元素，因此也需要較低的表面溫度。如為使無裂紋帶鋼生產產品具有良好的表面光潔度，其表面溫度為約300到400攝氏度。對于較低的合金元素添加水平，帶材的下表面溫度需要從300攝氏度下降到約180攝氏度。此溫度范圍內是生產無裂紋的具有良好光潔度表面的帶材所必須的。如果逐步提高溫度，則裂紋的表面缺陷出現(xiàn)的概率會大大增加。因此帶材從軋輥排出后熱能提取需要非常高的水平，特別是與具有較低水平的合金元素添加的合金。如我們所理解的，熱能量提取的方法是這樣的，可以允許由于過熱，水平橋合金的液體和固相線之間的溫度有一定差距，并且所需要達到的表面溫度基本上低于固相線溫度。然而。對于一個給定的合金固相線溫度，它取決于在整體溫度180攝氏度到400攝氏度范圍內的表面溫度。如果表面溫度上升到一個合適水平，而條帶的中心處的固相線溫度低于表面溫度，則可以降低帶鋼厚度。400攝氏度是帶材表面溫度的上限。為確保帶材中心溫度是在一個合適的水平，表面溫度優(yōu)選是大于等于85攝氏度。如果表面溫度已經(jīng)在給定的合金固相線溫度以下，那么不止可以確保帶材的固化，相反它還可以保證整個厚度的合金薄帶具有足夠的強度，從而使得當根據(jù)具體情況施加一定負載到軋輥時，產品沒有開裂或表面缺陷。在鎂合金帶材生產過程中，使表面溫度在低于400攝氏度的指定范圍中，是本實用新型的一個特征。與鋁合金帶材相比，低的表面溫度是必要的。只是帶材在其整個厚度上，要確保帶材中心的溫度處于固相線溫度以下，從而能夠快速固化。在這樣的條件下合金薄帶具有足夠的強度，因而能夠進行熱軋。對鎂合金薄帶而言就更加必要，這確保帶材具有完整厚度，而且可以在固相線溫度下進行熱軋。特定的負載電平是本實用新型的進一步特征。即熱軋過程中與鋁合金帶材的生產顯著不同。在鎂合金的熱軋過程中，特定的負載施加到軋輥，壓力為從2公斤至約500公斤每平方毫米。優(yōu)選范圍是100至500公斤/平方毫米。然而，可接受范圍可為約2至約20公斤/平方毫米，因此特定的負載使得它不同于鋁合金薄帶的生產。對于鋁合金，負載通常是300至約1200公斤力/毫米。在所有情況下。熱軋合金移動并穿過軋輥的咬合區(qū)。鋁合金在熱軋過程中會導致厚度減少約20%至25%，而采用本實用新型的特定負載，鎂合金帶材的厚度只減少約4%至14%。合金薄帶表面的溫度范圍控制在180攝氏度到400攝氏度之間，且以一定水平施加載荷及所得厚度，即可生產基本上無裂紋并具有良好表面質量的鎂合金薄帶。如果以較高水平施加載荷和厚度減少，那么很難實現(xiàn)基本無裂紋的鎂合金帶材，而且表面缺陷也變得更有容易出現(xiàn)為使得液相/固相線之間必要的間隙，同時也避免偏析，從所得鎂合金在熔融和凝固階段快速提取熱能量是必要的。與合金接觸的每個軋輥表面溫度要迅速下降到固相線以下，但帶材中心溫度因為凝固需要，不能冷卻得太快。由于所形成的帶材被推進之間的兩個咬合軸輥之間確保帶材的厚度，合金的液相線溫度在帶材的前進方向即指向與從點延伸的縱向部分，要保持V型形態(tài)。這些合金的固相線截面圖的溫度線也要是一個V形形態(tài)。因此，那些線合金的液相線和固相線之間的溫度差距，隨著從各輥表面的距離的中心沿帶材行進方向是逐步增大的。有必要隨著咬合間隙的增加保持將溫度差價保持在最低限度。本實用新型所述雙輥鑄造鎂合金的特征，與標準的鋁合金做法相比，有一個實際的優(yōu)點，即鑄造周期的確定與啟動時間非常短。按照本實用新型流程，自動開始鍛造過程中，一般不超過幾分鐘的時間，如從0.5分鐘上升到3-5分鐘。而標準鋁合金鍛造方法則需要50分鐘。本實用新型設備中，平衡運作溫度可以在一個相當短的時間內達到有效狀態(tài)。通過預熱中間包或其他的供料裝置，噴嘴將優(yōu)選熱空氣吹入到腔室中，并通過預熱中間包，使得從噴嘴出口中退出的熱空氣具有足夠高的溫度。采用如此方法，中間包可以被快速加熱到接近其所需的操作溫度，大致在655攝氏度到500攝氏度之間。本實用新型流程中所用的預熱機制，使得在不超過幾分鐘的時間內，如約3-5分鐘，即可讓設備達到平衡運作溫度。因此就避免了停工過程中熔融合金的凝固以及鎂合金軋輥相互咬合咬重大風險。此外，本實用新型避免了雙輥鑄造鋁合金方法中需要大量時間完成啟動程序，因為本實用新型可以在很短的時間獲得所需的運轉溫度，從而開始接近完整的業(yè)務轉速。在雙輥鑄造過程中，根據(jù)本實用新型的方法。還可以在相當大的溫度變化范圍內，從軋輥的咬合處間隙排出寬度和厚度同樣均勻的帶材。本實用新型的設備可以容忍的溫度變化高達約70攝氏度，而一般的不能超過20攝氏度。這種低的被稱為熱線的溫度變化或可以導致由于熱應力而扭曲帶狀的表面缺陷，特別是鎂合金軋制過程中，會經(jīng)常遇到相似的溫度變化和并產生不良后果。另外在澆鑄操作期間，需要施加保護性氣體以防止火災發(fā)生的危險，這可以為鎂合金溶液提供的保護。迅速快速地建立平衡的工作溫度，并在良好的鑄造鎂合金的設備協(xié)助下，本實用新型基本上克服了鎂合金鍛造過程中過早凝固的問題。此外，高水平的鎂合金添加劑使得凝固范圍寬，也是本實用新型中的一個特征。這也有利于依據(jù)本實用新型生產的鎂合金薄帶，其物理性能的增強處理。在營運成本方面，可以理解的是，由于本設備具備在幾分鐘之內可以快速建立穩(wěn)定的凝固和生產，其優(yōu)點是特別顯著的。而在鎂合金生產過程中建立穩(wěn)定的熱分布，也能夠保證其生產過程中具有重組的保護時間和操作準備，這極其適合對成本要求很高的中小型企業(yè)。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型的范圍內。本實用新型要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
權利要求1.一種鎂合金雙輥軋制設備，其特征在于，它包括一用于承載熔融狀態(tài)鎂合金的爐子，在所述爐子上設置有用于輸入保護性氣體的入口連接器，所述爐子上還設置有噴嘴，在所述噴嘴處設置有雙輥的軋輥裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的鎂合金雙輥軋制設備，其特征在于，所述軋輥裝置包括一上部輥和一下部輥，所述上部輥和所述下部輥設置在同一垂直軸線上，在所述上部輥和所述下部輥之間設置有咬合區(qū)間。
3.根據(jù)權利要求2所述的鎂合金雙輥軋制設備，其特征在于，所述噴嘴向前延伸到所述上部輥和所述下部輥中的中心點。
4.根據(jù)權利要求1所述的鎂合金雙輥軋制設備，其特征在于，所述軋輥裝置的另一側設置有帶材輸送機。
專利摘要本實用新型提供了一種鎂合金雙輥軋制設備，它包括一用于承載熔融狀態(tài)鎂合金的爐子，在所述爐子上設置有用于輸入保護性氣體的入口連接器，所述爐子上還設置有噴嘴，在所述噴嘴處設置有雙輥的軋輥裝置。與現(xiàn)有技術相比，通過入口連接器輸入稀有氣體使得在爐子里面的鎂合金不被氧化，使鎂合金表面光滑，制造周期短，降低生產成本，提高工作效率，十分實用，實現(xiàn)本實用新型的目的。
文檔編號B21B9/00GK202951703SQ201220601190
公開日2013年5月29日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權日2012年11月14日
發(fā)明者張彥龍 申請人:張彥龍