一种生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的装置及其轧制方法

摘要

本发明涉及一种生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的装置及其轧制方法，该装置分为预成形辊、减薄辊和展平辊，均由上轧辊和下轧辊组成；上轧辊和下轧辊由水平直线段、倾斜直线段组成或多段水平直线段组成；水平直线段与倾斜直线段平滑连接，通过圆角或样条曲线过度；减薄辊的水平直线段与倾斜直线段加工出具有薄区和厚区的横向变厚度异形板，经展平辊轧制后形成横向变厚度板带材；同一辊型的辊径最大和最小之差不超过最大辊径40％；辊身长度和辊径根据两辊轧机的机架窗口大小设计。本发明提供的装置可生产长度任意的厚度在0.15‑10mm的横向变厚度异形板、横向变厚度板带材。产品薄区均匀，展平后的板材表面质量优异，无压痕。

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域,特别涉及一种生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的装置及其轧制方法。

背景技术

变厚度板带材用于汽车制造、造船、桥梁等行业，具有节材减重、减少焊缝、降低成本、提高效率等优点。变厚度板材的生产方法有激光拼焊、轧制等多种；近年来，用轧制方法生产变厚度钢板因其质量好、成本低、效率高而受到重视；变厚度板带材可分为纵向变厚度板带、横向变厚度板带和三维变厚度板带材。其中纵向变厚度板带材已经开始批量生产；随着纵向差厚板在轻量化中的作用越来越明显，但横向变厚度板带轧制技术的研究却甚少；横向变厚度板带材在轻量化的同时，可以生产更大长度的板材这一优点也越来越被看好。使得其在汽车、电子领域都有广泛应用，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明提供一种生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的装置及其轧制方法，本发明的技术方案如下：

一种生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的装置，所述装置包括减薄辊和展平辊，所述减薄辊和展平辊均由上轧辊和下轧辊组成；所述上轧辊与下轧辊之间形成孔型；

所述减薄辊的辊型包括水平直线段a和倾斜直线段a；水平直线段a与倾斜直线段a平滑连接，通过圆角或样条曲线过渡；

所述减薄辊用于将待加工板带材轧制成具有薄区和厚区且两区之间具有角度的的横向变厚度异形板；

所述水平直线段a用于加工所述厚区；所述倾斜直线段a用于加工所述薄区；

所述展平辊分为展平辊一和展平辊二；

所述展平辊一的辊型由水平直线段b和倾斜直线段b组成；水平直线段b与倾斜直线段b平滑连接，通过圆角或样条曲线过渡；

所述展平辊二的辊型由多段水平直线段c组成；

所述展平辊一用于将横向变厚异形板一次展平形成横向变厚板

带材或对所述横向差厚异形板进行二次展平前的初步矫型；

所述展平辊二用于有精度要求的经过展平辊一初步矫型的所述横向变厚度异形板进行最终展平形成横向差厚板带材；

所述上轧辊、下轧辊的辊径最大和最小之差不超过最大辊径的 40％。

所述的一种生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的装置，其优选方案为横向变厚度板带材的薄区及厚区分布类型包括水平轴对称型、周期型和不规则形。

所述的一种生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的装置，其优选方案为根据横向变厚度异形板或横向变厚度板带材的薄区及厚区分布类型设计所述减薄辊的辊型水平直线段a和倾斜直线段a的形状、数量、倾角以及过渡形式；

所述的一种生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的装置，其优选方案为根据横向差厚板带材的薄区及厚区分布类型设计所述展平辊一的辊型水平直线段b和倾斜直线段b的形状、数量、倾角以及过渡形式或展平辊二的水平直线段c的数量。

所述的一种生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的装置，其优选方案为所述减薄辊的水平直线段a与倾斜直线段a之间夹角为 30°至85°；

所述展平辊一的水平直线段b与倾斜直线段b之间的夹角小于减薄辊的水平直线段a与倾斜直线段a之间夹角。

所述的一种生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的装置，其优选方案为所述将待加工板带材的规格为厚度0.15mm-10mm，宽度 10mm-1000mm。

所述的一种生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的装置，其优选方案为还包括预成形辊。

所述的一种生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的装置，其优选方案为所述预成形辊由上轧辊和下轧辊组成；所述上轧辊与下轧辊之间形成孔型；

所述预成型辊用于将待加工板带材轧制成预成形等厚异形板，适用于加工减薄辊轧制过程中无法咬入或咬入后会开裂的待加工板带材。

一种生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的装置及其轧制方法，包括下列步骤：

(1)准备厚度为0.15mm-10mm，宽度10mm-1000mm的待加工板带材；加工无法咬入或咬入后会开裂的待加工板带材时，使用所述预成形辊将待加工板带材进行辊弯轧制成预成形等厚异形板；

(2)减薄加工阶段，加工薄区及厚区分布类型简单的横向变厚板带材时，待加工板带材直接进行减薄加工；加工过程前期待加工板带材或预成形等厚异形板与所述减薄辊的上轧辊及下轧辊的最大辊径处最先接触，此时待加工板带材或预成形等厚异形板发生弯曲，待加工板带材或预成形等厚异形板两端翘起接触到辊面，随着轧制的进行，待加工板带材或预成形等厚异形板弯曲的状态会因为咬入而消除，此时待加工板带材或预成形等厚异形板发生减薄，加工成横向变厚度异形板，所述薄区与厚区的差厚比的范围为1-3之间；

(3)通过展平辊一对横向变厚异形板一次展平形成横向变厚板带材或对所述横向差厚异形板进行初步矫形，通过展平辊二对辗平辊一矫形后板进一步矫形，经过两次展平的所述横向变厚度异形板最终展平形成横向变厚度板带材。

所述的一种生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的装置及其轧制方法，其优选方案为轧制过程中，待加工板带材受拉力、压力两种力共同作用变形，或者单纯受拉力变形，或者单纯受压力变形；所述预成形辊、减薄辊、展平辊一、展平辊二在轧制过程中的轧制速度为0.05-2m/s。

本发明的有益效果为：本发明提供一种用于生产横向变厚板带材的轧机辊系装置及其轧制方法，在加工过程中同时具备轧制与冲压加工的特性，板料受拉、压两种类型的力的作用，使得板料在板料法线方向上发生延展。减薄阶段咬入，板料在拉应力为主作用下发生变形，进入变形区后，受压力作用发生厚度减薄同时又受拉力作用发生垂向延伸。此发明的方法生产的产品具有薄区均匀，形状优良的特点。此种方法生产出的产品经过展平后得到的板材表面质量优异，无压痕。无论生产横向变厚度异形板还是横向变厚度差厚板，尤为突出的是产品的纵向长度不受设备限制。具备无需频繁调整辊缝，生产速度快，效率高的特点。

附图说明

图1为实施例1的目标产品示意图；

图2为实施例1的减薄辊示意图；

图3为实施例1的展平辊一示意图；

图4为实施例1的展平辊二示意图；

图5为实施例2的目标产品示意图；

图6为实施例2的预成形辊示意图；

图7为实施例2的减薄辊示意图；

图8为实施例2的展平辊一示意图；

图9为实施例2的展平辊二示意图；

图10为横向差厚板的薄区和厚区分布类型示意图。

图中：1为减薄辊、2为展平辊一、3为展平辊二、4为水平直线段a、5为倾斜直线段a、6为水平直线b、7为倾斜直线b、8为水平直线c、9为目标产品a、10为目标产品b、11为上轧辊、12为下轧辊、13为预成形辊、14为水平直线d、15为倾斜直线d。

具体实施方式

一种生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的装置，所述装置包括减薄辊1和展平辊，所述减薄辊1和展平辊均由上轧辊11和下轧辊12组成；所述上轧辊11与下轧辊12之间形成孔型；

所述减薄辊1的辊型包括水平直线段a4和倾斜直线段a5；水平直线段a4与倾斜直线段a5平滑连接，通过圆角或样条曲线过渡；

所述减薄辊1用于将待加工板带材轧制成具有薄区和厚区且两区之间具有角度的的横向变厚度异形板；

横截面厚度不均匀且截面中线非直线的板材为横向变厚度异形板；

所述水平直线段a4用于加工所述厚区；所述倾斜直线段a5用于加工所述薄区；

所述展平辊分为展平辊一2和展平辊二3；

所述展平辊一2的辊型由水平直线段b6和倾斜直线段b7组成；水平直线段b6与倾斜直线段b7平滑连接，通过圆角或样条曲线过渡；

所述展平辊二3的辊型由多段水平直线段c8组成；

所述展平辊一2用于将横向变厚异形板一次展平形成横向变厚板带材或对所述横向差厚异形板进行二次展平前的初步矫型；

所述展平辊二3用于有精度要求的经过展平辊一初步矫型的所述横向变厚度异形板进行最终展平形成横向差厚板带材；

横截面厚度不均匀且截面中线均为直线的板带材为横向差厚板带材；

所述上轧辊11、下轧辊12的辊径最大和最小之差不超过最大辊径的40％。

横向变厚度板带材的薄区及厚区分布类型包括水平轴对称型、周期型和不规则形。

根据横向变厚度异形板或横向变厚度板带材的薄区及厚区分布类型设计所述减薄辊1的辊型水平直线段a4和倾斜直线段a5的形状、数量、倾角以及过渡形式；

根据横向差厚板带材的薄区及厚区分布类型设计所述展平辊一2 的辊型水平直线段b6和倾斜直线段b7的形状、数量、倾角以及过渡形式或展平辊二3的水平直线段c8的数量。

所述减薄辊1的水平直线段a4与倾斜直线段a5之间夹角为30 °至85°；

所述展平辊一2的水平直线段b6与倾斜直线段b7之间的夹角小于减薄辊1的水平直线段a4与倾斜直线段a5之间夹角。

所述将待加工板带材的规格为厚度0.15mm-10mm，宽度 10mm-1000mm。

还包括预成形辊13。

所述预成形辊13由上轧辊11和下轧辊13组成；所述上轧辊11 与下轧辊13之间形成孔型；

所述预成型辊13用于将待加工板带材轧制成预成形等厚异形板，适用于加工减薄辊1轧制过程中无法咬入或咬入后会开裂的待加工板带材。

一种室温条件下生产横向变厚度异形板、横向变厚度板带材的轧机辊系的轧制方法，包括下列步骤：

(1)准备厚度为0.15mm-10mm，宽度10mm-1000mm的待加工板带材；加工无法咬入或咬入后会开裂的待加工板带材时，使用所述预成形辊13将待加工板带材进行辊弯轧制成预成形等厚异形板；

(2)减薄加工阶段，加工薄区及厚区分布类型简单的横向变厚板带材时，待加工板带材直接进行减薄加工；加工过程前期待加工板带材或预成形等厚异形板与所述减薄辊的上轧辊及下轧辊的最大辊径处最先接触，此时待加工板带材或预成形等厚异形板发生弯曲，待加工板带材或预成形等厚异形板两端翘起接触到辊面，随着轧制的进行，待加工板带材或预成形等厚异形板弯曲的状态会因为咬入而消除，此时待加工板带材或预成形等厚异形板发生减薄，加工成横向变厚度异形板，所述薄区与厚区的差厚比的范围为1-3之间；

(3)通过展平辊一2对横向变厚异形板一次展平形成横向变厚板带材或对所述横向差厚异形板进行初步矫形，通过展平辊二3对辗平辊一1矫形后板进一步矫形，经过两次展平的所述横向变厚度异形板最终展平形成横向变厚度板带材。

轧制过程中，待加工板带材受拉力、压力两种力共同作用变形，或者单纯受拉力变形，或者单纯受压力变形；所述预成形辊13、减薄辊1、展平辊一2、展平辊二3在轧制过程中的轧制速度为 0.05-2m/s。

下面通过实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1-4所示，目标产品a9为一种厚区2mm，薄区1mm，宽度 130mm的横向差厚板，采用减薄辊1、展开辊一2和展开辊二3进行轧制，按照以下工艺步骤进行：

(1)不进行预成形轧制，直接进行减薄轧制，准备厚度为 2.50mm，宽度为100.0mm的等厚工业纯铝板料。该阶段1 道次完成，辊型为三段直线构成，互相圆角过渡，减薄辊1 的水平直线段a4与倾斜直线段a5夹角为79°。其中两段水平直线段a4，一段倾斜直线段a5，孔型的薄区厚度1.0mm，厚区厚度2.0mm。减薄辊辊身长度为140.0mm，最大辊径φ89.00mm，最小辊径φ49.00mm。轧制过程的工艺参数为：轧制速度为0.6m/s，经1道次完成减薄轧制，预成形板最厚度方向最高处到最低处长度为22.00mm，宽度为100.0mm。

(2)使用展平辊一2轧制。第一道次辊型为三段直线构成，两端的水平直线段b6厚度为2.0mm，中间的倾斜直线段b7的薄区厚度为1.0mm，薄区与厚区互相圆角过渡，夹角减小为 49°。展平辊一2的辊身长度为140.0mm，最大辊径φ82.43mm，最小辊径φ54.00mm；

(3)使用展平辊二3轧制。第二道次辊型为3段水平直线c8构成，轧制厚区厚度2.0mm，薄区厚度1.0mm，上下辊尺寸相同，水平直线段c8之间由曲线过渡。辊系的辊身长度为 140mm，最大辊径φ70.0mm，最小辊径φ69.0mm；轧制过程的工艺参数为：轧制速度为0.6m/s；经两道次完成展平轧制，轧制出厚区2mm，薄区1mm的横向变厚板带材。

实施例2

如图5-9目标产品b10为一种厚区0.3mm，薄区0.15mm，宽度 53mm的横向差厚板，采用预成形辊13、减薄辊1、展平辊一2、展平辊二3进行轧制，按照以下工艺步骤进行：

(1)预成形阶段

准备厚度为0.5mm，宽度为45mm的等厚工业纯铝板料。该阶段一道次完成，辊型为5段直线构成，互相圆角过渡，预成形辊13的水平直线段d14与预成形辊13的倾斜直线段d15夹角为62°。其中三段水平直d14，两段倾斜直线段d15；预成形辊13的辊身长度为 160.0mm，上辊最大辊径φ104.04mm，最小辊径φ94.26mm；下辊最大辊径φ105.06mm，最小辊径φ95.36mm。轧制过程的工艺参数为：轧制速度为0.6m/s，经一道次完成预成形轧制，该道次不发生压力轧制，仅为后续减薄轧制制备预成形板。没有发生纵向延伸，预成型板最高处到最低处长度为5.19mm，宽度为40mm。

(2)减薄阶段

进行一道次减薄轧制：辊型由五段直线构成，直线之间圆角过渡，水平直线段a4与倾斜直线段a5夹角为75°。其中三段水平直线段 a4，两段倾斜直线段a5，；减薄辊1的辊身长度为160.0mm，上辊最大辊径φ107.52mm，最小辊径φ88.10mm，下辊最大辊径φ111.30mm，最小辊径φ91.88mm；；轧制过程的工艺参数为：轧制速度为0.6m/s，该道次发生减薄加工出变厚度异形板，该道次轧制出厚区厚度为0.4mm,薄区厚度为0.2mm的横向变厚度异形板；

(3)展平一阶段

该阶段进行展平轧制，辊型由五段直线构成，互相圆角过渡，水平直线段b6与倾斜直线段b7的夹角为45°。其中三段水平直线段b6，两段倾斜直线段b7；展平辊一2的辊身长度为160.0mm，上辊最大辊径φ156.70mm，最小辊径φ100.00mm，下辊最大辊径φ120.00mm，最小辊径φ63.58mm；该道次轧制出厚区0.4mm，薄区 0.2mm的横向差厚板；

(4)展平二阶段

该道次辊型为五段水平直线c8构成，互相圆角/曲线过渡为薄厚过渡区，展平辊二3的辊身长度为160mm，上、下棍尺寸相同，最大辊径φ99.86mm，最小辊径φ99.70mm；轧制过程的工艺参数为：轧制速度为0.6m/s，经展平辊二b20轧制出厚区厚度0.3mm，薄区厚度 0.15mm的横向变厚度板带材。展平辊目的有二：板形复杂无法一次顺利展平；精度要求较高需要，故展平辊二起到精轧作用；展平一阶段有预留余量以供展平二阶段精扎。