CN111360065A - 一种感应加热板材多道次边部增厚轧制成形装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种感应加热板材多道次边部增厚轧制成形装置与方法，属于金属材料加工技术领域，该种装置主要包括开卷机、矫平机、对中装置、剪切机等，其特征是还包括由3～6个成形机架组成的成形机组，每一成形机架的前方设有一组感应加热器，工件通过感应加热器时其边部被加热到700～1000℃，然后在每一成型机架上的水平辊的作用下按照水平辊和立辊所形成的孔型实现逐渐变形。采用此装置进行异型钢材的生产，可节约设备投资，减少热轧烧损，免酸洗，经济和社会效益明显。

Description

一种感应加热板材多道次边部增厚轧制成形装置与方法

技术领域

本项技术属于金属材料加工技术领域，具体为一种感应加热板材局部增厚多道次轧制成形装置与方法。

背景技术

目前，随着工业及民用各类工程的深入进行，简单的板带管类建筑用钢已经无法充分满足各类建设项目与制品加工的要求，各种复杂断面的异型钢材正应运而生，其中比较典型的异型材料为各种槽钢、工字钢和槽道钢等。然而这些异型钢材在其传统制造工艺中，大部分都要对板材进行整体加热，通过热轧方式进行生产，带来的问题除了成本增加以外，也同样影响到钢材质量和能源消耗以及钢材成材率等，另一问题通常需要酸洗，污染环境。

为了改变前述的生产技术状况，进行技术创新，在材料制造过程中努力节能减排、节材减重，人们发明了横向变厚度生产加工工艺。按照横向变厚度的工艺制取前述的异型钢材能够根据负载情况、服役条件和结构需求改变板材的厚度，与等厚度板相比，使结构重量大为减轻。

制作变厚度板时，工件不可避免地要承受很大的不均匀变形，导致板形不良、尺寸偏差大甚至出现裂纹等。为了解决这些问题，现提出本专利申请。

发明内容

本项专利申请的发明目的在于：

1)利用差温感应加热，使工件局部变形抗力降低、塑性提高，承受不均匀变形的能力增强；

2)利用集中传动的成形机组，通过多道次逐步成形将工件加工成需要的断面形状，得到横向变厚度板。

根据上述发明目的，通过带有感应加热装置生产装置，并通过特定的孔型设计，以此保证本项发明目的的正确实现。实际实施时利用多个轧制机架，采用以轧制机架的立辊压下为主对钢材两边进行局部增厚的生产装置进行钢材的复杂断面轧制成形，即设计出“一种感应加热板材多道次边部增厚轧制成形装置”，该种装置主要包括开卷机、矫平机、对中装置、剪切机、收集台、动力传动装置，其特征是还包括3～6组感应加热器和3～6个成形机组，其中开卷机、矫平机、对中装置、感应加热器、成形机组、剪切机、收集台等按照所述的顺序摆在一条中心线上，并且每一成形机组的前方都设有一组感应加热器，整个设备由动力装置进行集中统一驱动，其中：

(1)成形机组由n个成形机架组成，其中n>2，在每个成形机组前均布置有与之配套的感应加热器，感应加热器由感应加热电源供电；

(2)成形机组采用集中传动方式，其动力装置由传动电机、减速机、传动分配箱组合在一起，彼此通过传动轴和联轴器连接到一起，传动分配箱同各个成形机架相连接；

(3)各感应加热器分别设置在各成形机组的前方，每组感应加热器均有2～4 感应加热装置组成，对称布置在被加工工件两侧，对工件边端部进行局部加热；

(4)每个成形机架由一对水平辊和一对立辊构成，由水平辊的中部压紧工件，带动工件沿着轧制方向向前运动；两个水平辊的边部留有工件增厚的空间，工件在立辊和水平辊构成的孔型内，在每一对立辊的压力作用下按照被加工工件的设计要求逐步发生增厚变形。

利用上述设备，进行相应操作，从而形成了这种感应加热板材多道次边部增厚轧制成形的操作方法，具体内容如下：

(1)以成卷的等厚度板材为原料，启动设备中的动力装置，然后将原料放置到开卷机上，经矫平、对中等操作后，进入成形机中；

(2)启动感应加热器，对需要进行挤压增厚的钢材两边进行局部感应加热到700-1000℃，然后进入到成形机架中；

(3)根据工件的最终厚度，调整各成形机架水平辊的辊缝大小，水平辊的中部将工件压紧，并通过自身转动带动工件沿着轧制方向向前运动；

(4)调整每一成形机架立辊辊缝大小，使得立辊的边部对已经加热到 700-1000℃的工件两侧进行压制成形；

(5)控制传动电机的速度，保证整条生产线在合理的速度区间内协调运行。

(6)调整每对立辊辊缝，使工件在立辊和水平辊构成的孔型内逐步变形，随着轧制道次的增加，在每对立辊的逐步挤压下，促使工件边部逐渐增厚，直到达到目标尺寸。

采用上述装置进行生产，可以获得非常好的经济效果，其中包括：

1、节约设备投资，避免热轧工艺所必须钢材整体加热、高温轧制、浪费能源、造成钢材烧损等生产弊端的发生；

2、设备投资少，省去了加热炉、酸洗车间的建造，占地面积小，节约土地资源。

3、优化环境，用电做能源，没有燃烧废气产生；消除酸洗，节约用水，同时没有酸气排放，不产生废酸和含酸污泥。利于环境保护和人们生活健康。

附图说明

图1为感应加热板材多道次边部增厚轧制成形装置的结构示意图；

图2为工件两边端部局部加热示意图；

图3为边部增厚轧制成形装置水平辊与立辊组合孔型示意图；

图4为边部增厚轧制成形装置的立辊压下边部增厚结果示意图；

图5为水平辊压下增厚槽型孔型示意图；

图6为水平辊压下增厚工字形孔型示意图；

图7为横截面形状关于水平轴-垂直轴均对称的变厚度板截面图；

图8为横截面形状关于垂直轴均对称的变厚度板截面图；

图9为横截面形状关于水平轴对称的变厚度板截面图；

图10为横截面形状水平轴-垂直轴均不对称的变厚度板截面图；

图11为横截面形状端部为圆柱形的变厚度板截面图；

图12为横截面形状曲线型的变厚度板截面图。

附图中：1为传动电机，2为减速机，3为传动分配箱，4为成型机，5为感应加热器，6为感应加热电源，7为开卷机，8为矫平机，9为对中装置，10为剪切机，11为收集台，12为水平辊，13为立辊，14为工件，15为工件被感应加热区。

具体实施方式

本项发明创造所完成的感应加热板材多道次边部增厚轧制成形装置已经得到实施，其形式如图1所示，主要包括开卷机7、矫平机8、对中装置9、剪切机10、收集台11、动力传动装置中的传动电机1，减速机2，传动分配箱3组成，其特征是还包括3～6组感应加热器5和3～6个成形机架4，其中开卷机7、矫平机8、对中装置9、感应加热器5、成形机架4、剪切机10、收集台11按照所述的顺序摆在一条中心线上，根据需要，每一成形机架4的前方都设有一组感应加热器5，整个设备由动力装置进行集中统一驱动，其中：

(1)成形机组由3个成形机架4组成，在各成形机架4中布置有与之配套的单组感应加热器5，感应加热器5由感应加热电源6供电；

(2)各成形机架4采用集中传动方式，其动力装置由传动电机1、减速机2、传动分配箱3组合在一起，彼此通过传动轴和联轴器连接到一起，传动分配箱3同各个成形机架4相连接。

(3)各感应加热器5分别设置在各成形机架4前方的工件14边端部两侧，由感应加热电源为其供电，对工件边端部进行局部加热，形成了感应加热区15，如图2所示；

(4)每个成形机架4由一对水平辊12和一对立辊13构成，水平辊与立辊组合出的孔型如图3所示，另有：图5为水平辊压下增厚槽型孔型示意图；图6 为水平辊压下增厚工字形孔型示意图；工作时由水平辊12的中部压紧工件14，带动工件14沿着轧制方向向前运动；两个水平辊12的边部留有工件增厚的空间，工件14在立辊13和水平辊12构成的孔形内，在每一对立辊13的轧制力作用下，按照被加工工件的设计要求逐步发生增厚变形。

利用上述设备，进行如下操作：

(1)以成卷的等厚度板材为原料工件，启动设备中的动力装置，然后将原料放置到开卷机上，进行矫平、对中；

(2)启动感应加热器5，对需要进行挤压增厚的等厚度板原料工件14两边进行局部感应加热，使之温度达到700-100℃，然后进入到成形机架4中；

(3)根据工件的最终厚度，调整各成形机架4水平辊12的辊缝大小，水平辊12的中部将工件14压紧，并通过自身转动带动工件14沿着轧制方向向前运动；

(4)初次确定每一成形机架4的立辊辊缝大小，使得立辊13的边部对已经加热到700-1000℃的工件14两侧进行压制成形；

(5)控制传动电机1的速度，保证整条生产线在合理的速度区间内协调运行。

(6)再次调整每对立辊13的辊缝，使工件在立辊和水平辊构成的孔型内逐步变形，随着轧制道次的增加，在每对立辊的逐步挤压下，促使工件边部逐渐增厚，直到达到目标尺寸。

(7)最后一个成形机架4所形成的轧制孔型为成品孔，以此为工件定型，定型后的工件横向截面：既可以是关于水平轴对称、也可以是关于垂直轴对称；也可以成形为关于水平轴对称、关于垂直轴不对称的横向截面，或者关于水平轴不对称、关于垂直轴对称；或者关于水平轴不对称、关于垂直轴也不对称，具体形状如图7～图12所示。

Claims (2)

1.一种感应加热板材多道次边部增厚轧制成形装置，该种装置主要包括开卷机、矫平机、对中装置、剪切机、收集台、动力传动装置，其特征是还包括3～6组感应加热器和3～6个成形机组，其中开卷机、矫平机、对中装置、感应加热器、成形机组、剪切机、收集台等按照所述的顺序摆在一条中心线上，每一成形机组的前方都设有一组感应加热器，整个设备由动力装置进行集中统一驱动，其中：

(1)成形机组由n个成形机架组成，其中n≥3，在每个成形机组前均布置有与之配套的一组感应加热器，感应加热器由感应加热电源供电；

(2)成形机组采用集中传动方式，其动力装置由传动电机、减速机、传动分配箱组合在一起，彼此通过传动轴和联轴器连接到一起，传动分配箱同各个成形机架相连接；

(3)每组感应加热器均有2～4感应加热装置组成，对称布置在被加工工件两侧，对工件边端部进行局部加热；

(4)每个成形机架由一对水平辊和一对立辊构成，由水平辊的中部压紧工件，带动工件沿着轧制方向向前运动；两个水平辊的边部留有工件增厚的空间，工件在立辊和水平辊构成的孔型内，在每一对立辊的压力作用下按照被加工工件的设计要求逐步发生增厚变形。

2.一种利用权力要求1说述的装置进行感应加热板材多道次边部增厚轧制成形的操作方法，具体内容如下：

(1)以成卷的等厚度板材为原料，启动设备中的动力装置，然后将原料放置到开卷机上，经矫平、对中等操作后，进入成形机中；

(2)启动感应加热器，对需要进行挤压增厚的钢材两边进行局部感应加热到700-1000℃，然后进入到成形机架中；

(3)根据工件的最终厚度，调整各成形机架水平辊的辊缝大小，水平辊的中部将工件压紧，并通过自身转动带动工件沿着轧制方向向前运动；

(4)调整每一成形机架立辊辊缝大小，使得立辊的边部对已经加热到700-1000℃的工件两侧进行压制成形；

(5)控制传动电机的速度，保证整条生产线在合理的速度区间内协调运行。

(6)调整每对立辊辊缝，使工件在立辊和水平辊构成的孔型内逐步变形，随着轧制道次的增加，在每对立辊的逐步挤压下，促使工件边部逐渐增厚，直到达到目标尺寸。

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