阅读说明：本技术 一种在线调整铁基非晶带粗糙度的真空电轧装置及其方法 (Vacuum electric rolling device and method for online adjusting roughness of iron-based amorphous strip ) 是由 杨利坡 刘云鹏 单天仁 刘英驰 刘耕良 于 2020-04-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种在线调整铁基非晶带粗糙度的真空电轧装置及其方法,所述装置包括真空机构和设置在真空机构内部两侧并通过张力带连接的张力机构,以及分别设置在张力带上下两侧的电轧辊,所述电轧辊的外侧均设置有传动辊,且所述张力带的一侧设置有变频电源,所述张力带的另一侧设置有温控组件,所述变频电源正极与设置在电轧辊一侧的电极触点连接,所述变频电源负极与设置在电轧辊上的电极触点连接。所述方法通过在真空环境下对铁基非晶带进行连续控温轧制,不仅能改善铁基非晶带的塑性和延展性,还能调节其内部残余应力、局部应变和降低轧制压力等；利用变频电流产生的集肤效应有效软化铁基非晶带材表面毛刺,可高效降低铁基非晶带表面粗糙度。(The invention relates to a vacuum electric rolling device for adjusting the roughness of an iron-based amorphous strip on line and a method thereof. According to the method, the iron-based amorphous strip is subjected to continuous temperature control rolling in a vacuum environment, so that the plasticity and the ductility of the iron-based amorphous strip can be improved, the internal residual stress and local strain of the iron-based amorphous strip can be adjusted, the rolling pressure is reduced, and the like; the skin effect generated by the variable frequency current is utilized to effectively soften the burrs on the surface of the iron-based amorphous strip, and the surface roughness of the iron-based amorphous strip can be efficiently reduced.)

一种在线调整铁基非晶带粗糙度的真空电轧装置及其方法

技术领域

本发明涉及特殊金属材料机械制造技术领域，尤其涉及一种在线调整铁基非晶带粗糙度的真空电轧装置及其方法。

背景技术

铁基非晶合金带具有较高的强度和硬度、优异的耐蚀性和耐磨性、良好的磁特性，广泛应用于配电变压器、机械、化工、航空航天等各个领域。但是由于铁基非晶带制作方法，导致目前的铁基非晶带材的两个表面(自由面和贴辊面)的粗糙度有较大的差别，铁基非晶带材的贴辊面较自由面凹坑的尺寸明显偏大，并且铁基非晶带材具有室温高硬脆、难变形的特点。因此，需要针对此产品引入先进的增塑理论和手段，采用新型的塑性加工装置，以降低铁基非晶带表面粗糙度，满足精密、高质量、高效率的产业要求。

轧制是一种非常高效的加工手段，通过复制辊面的表面形貌来改善轧制带材的表面质量，但是针对高脆硬的铁基非晶合金，传统的轧制方法很难直接应用，需要结合铁基非晶带材特有的性能和轧制的增塑理论。

铁基非晶合金具有超高强度、硬度、出色的耐腐蚀性以及耐磨性等优良性能，其在航空航天、武器制造、微型机械以及装饰品等高端领域具备良好的应用潜力，但其在我们日常生活中并不十分常见，这是因为其存在室温脆性，致使其成形加工非常困难，严重阻碍了铁基非晶合金在常规工业方面的应用。但是铁基非晶带合金存在过冷液相区即玻璃转变温度与晶化温度的区间，在这温度区间中内具备优良变形能力的特征，对其设计适宜的变形工艺，可以使其发生超塑性变形，达到精密成形，能够完美解决铁基非晶合金机械加工困难的问题。因此对铁基非晶合金进行温控加工起着至关重要的作用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能够有效解决室温成形困难、效率低、表面精密度和质量较差等问题的一种在线调整铁基非晶带粗糙度的真空电轧装置及其方法。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的一种在线调整铁基非晶带粗糙度的真空电轧装置，所述装置包括真空机构和设置在真空机构内部左右两侧并通过张力带连接的张力机构，以及分别设置在张力带上下两侧的电轧辊，所述电轧辊的外侧均设置有传动辊，且所述张力带的一侧设置有变频电源，所述张力带的另一侧设置有与变频电源连接的温控组件，所述变频电源的正极与设置在电轧辊一侧的电极触点连接，所述变频电源的负极与设置在电轧辊上的电极触点连接。

进一步的，所述温控组件包括与变频电源连接的温度控制系统和连接在温度控制系统两侧的测温块，且所述测温块分别间隔一定距离的设置在张力带的一侧。

一种在线调整铁基非晶带粗糙度的真空电轧方法，所述方法包括以下步骤：S1、选取满足粗糙度要求的电轧辊装置于四辊轧机；S2、在四辊轧机的两侧安装一组张力机构，为铁基非晶带材提供轧制张力；S3、将需要调整粗糙度的铁基非晶带穿过轧辊装入前后张力机构，并调节轧制压下率；S4、将温控组件和变频电源连接于相应位置；S5、通过真空机构对轧制环境进行抽真空，达到真空状态；S6、运用温度控制系统和变频电源对铁基非晶带进行预热；S7、连续控温轧制：将经过预热后的铁基非晶带经温度控制系统、电轧辊、变频电源和真空机构形成闭环轧制；S8、将达到铁基非晶带粗糙度要求的成品进行入库。

进一步的，所述步骤S3中，轧制压下率应置于10％-15％之间。

进一步的，所述步骤S6中，预热温度控制在380-440℃。

进一步的，所述步骤S7中，连续控温轧制过程中的温度控制在480-540℃。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明所提出的一种在线调整铁基非晶带粗糙度的真空电轧装置，通过在真空环境下防止带材在变行时发生氧化，同时将温度控制系统与变频电源辅助相结合，根据温度控制系统准确显示带材温度，结合温度精确调节变频电流参数，利用电流焦耳热效应，获得特定和均匀分布的温度场，使得铁基非晶带材温度准确的处在其过冷液相区内，此时根据铁基非晶带的特性使其具有超高的塑性，有助于提高轧制的形貌转印率；另外通入电流还具有纯电致效应，不仅能改善铁基非晶合金的塑性和延展性，还能调节内部的残余应力、局部应变和降低轧制压力等；并且利用变频电流产生的集肤效应有效软化铁基非晶带材表面的毛刺，为高效率降低铁基非晶合金带表面粗糙度以提高表面精密度和质量提供了新的技术手段。

附图说明

图1是本发明所提出的一种在线调整铁基非晶带粗糙度的真空电轧装置一个实施例的整体结构示意图；

图2是本发明的工作原理流程示意图；

图3是铁基非晶带的结构示意图；

图4是铁基非晶带的玻璃转变和结晶过程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

参见附图1，给出了本发明所提出的一种在线调整铁基非晶带粗糙度的真空电轧装置的一个实施例的具体结构。所述装置包括真空机构1、张力机构2、电轧辊3、传动辊4、变频电源5和温控组件6。

本实施例中，所述真空机构1采用真空箱体，所述张力机构2设置有两组，分别固定安装在真空机构1内部的左右两侧，且左右两侧的张力机构2之间通过张力带21连接，所述张力带21中部的上下两侧分别对称安装电轧辊3，且所述传动辊4分别连接在电轧辊3的外侧，所述变频电源5为高能脉冲电源，且所述变频电源5安装在张力带21中部的上侧，且所述变频电源5的正极通过导线51与设置在同侧电轧辊3左侧的第一电极触点52相连接，所述变频电源5的负极则通过导线51与设置在同侧电轧辊3上的第二电极触点31相连接，所述温控组件6安装在张力带21的下侧，所述温控组件6包括温度控制系统61和分别通过导线62连接在温度控制系统61两侧的测温块63，且所述两测温块63分别间隔一定距离的设置在张力带21下方的两侧，且所述温度控制系统61连接至变频电源5，用于控制变频电源5的电流参数。

本发明的作用原理：由于目前铁基非晶合金带材制作方法大多数为单辊甩带急冷法，因此铁基非晶带材7的两个表面贴辊面71和自由面72的粗糙度有较大的差别，如附图3所示，铁基非晶带7的自由面72较贴辊面71凹坑的尺寸明显偏大，这主要是与冷却过程中两个表面的接触介质以及制带工艺有关。首先，贴辊面71是由高温熔体在与冷却辊接触时形成的表面，其表面质量主要由冷却辊表面质量以及高温熔体的物理性能决定，而自由面72表面质量主要由高温熔体冷却过程中高温熔体周围的气流及其本身物理性质决定，因此本发明的目的即是高效率改善铁基非晶带材7两个表面的粗糙度。

一种在线调整铁基非晶带粗糙度的真空电轧方法，具体包括以下步骤：

S1、选取满足粗糙度要求的电轧辊3和传动辊4装置于四辊轧机；

S2、在四辊轧机的两侧安装一组张力机构2，为铁基非晶带材7提供轧制张力；

S3、将需要调整粗糙度的铁基非晶带材7通过张力带21穿过电轧辊3装入前后张力机构2，并调节轧制压下率；由于铁基非晶带材7为高脆硬合金带，因此所述轧制压下率应设置为10％-15％，优选为12.5％；

S4、将温控组件6中的温度控制系统61与变频电源连接，并将两测温块63与温度控制系统61连接后置于铁基非晶带材7一侧的前后两端，同时将变频电源5的正负极分别连接至第一电极触点52和第二电极触点31；

S5、通过真空机构1对轧制环境进行抽真空，达到真空状态；由于铁基非晶带材7在温控轧制过程中的温度较高，因此利用真空机构1可保证轧制过程的真空条件，以减小外界环境对带材的影响，防止氧化、换热等轻快；

S6、运用温度控制系统61和变频电源5对铁基非晶带材7进行预热，因轧制过程中会放热，因此预热温度应适当低于铁基非晶带材7的过冷液相区温度，所述预热温度应控制在380-440℃，优选为410℃；

S7、连续控温轧制：将经过预热后的铁基非晶带经温度控制系统61、电轧辊3、变频电源5和真空机构1形成闭环轧制，轧制过程中的温度应控制在480-540℃，优选为510℃；

S8、将达到铁基非晶带粗糙度要求的成品进行入库。

如附图2所示，本发明在工作时，首先通过真空机构10对内部轧制空间进行抽空，保证轧制空间内部处于真空环境，防止在轧制时由于升温使得铁基非晶带材7发生氧化；铁基非晶带材7在从左向右轧制时由变频电源5提供高能连续脉冲，该变频电源5的正负极分别连接在第一电极触点52和第二电极触点31上，且其中电接触装置与轧机部分绝缘；高能脉冲电流通过电极触点对铁基非晶带材7进行通电，利用焦耳热效应使铁基非晶带材7获得特定和均匀分布的温度场，同时变频电流产生的集肤效应使得其表面的毛刺软化，提高轧制时的形貌转印率；随着铁基非晶带材7温度的变化，通过测温块63对铁基非晶带材7进行温度的实时测量并传输到温度控制系统61，温度控制系统61将温度反馈至变频电源5，随之自动调整电流参数控制铁基非晶带材7的温度置于其过冷液相区，即480-540℃的范围之内，实现电流与温度的闭环控制；所述张力机构2可保证铁基非晶带材7进行均匀、稳定的轧制，进而高效率降低铁基非晶带材7表面粗糙度。

如附图4所示，为铁基非晶带材7的玻璃转变和结晶过程对照，在冷却过程中，如果冷却速度足够慢，体系中原子或分子有足够的时间规律排列，则合金经过路径一，在熔点T_m处焓值/体积将迅速降低，最终得到周期性规则排列的晶态材料；如果冷却速度足够快，温度迅速降低到玻璃转变温度T_g，合金中原子或分子来不及规则排列，没有足够的弛豫时间形核和长大，因此，合金将经过路径二变成过冷液体，最终凝固成非晶态结构；其中玻璃转变温度T_g与熔点T_m中间即为非晶合金的过冷液相区，此区间内非晶合金成形性较高。

本发明将电塑性、铁基非晶合金过冷液相区内超塑性和变频电流所产生的集肤效应相结合，改善其温室脆性；将铁基非晶合金带固有的特性与传统轧制相结合，高效率在线调节铁基非晶带的粗糙度。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。