内加热轧辊对镁合金叠轧板材轧制实验的改进研究★

孙 颖， 韩 晶

（1.山西工程职业技术学院， 山西 太原 030009； 2.辽宁科技大学， 辽宁 鞍山 114051）

镁合金薄板轧制时，轧辊温度通常维持在200～250℃最佳[1]。轧辊温度过低过高，都会对板材表面质量及轧制性能造成影响，同时也给生产带来很多困难：轧辊温度超过250℃，会导致产品的组织不均和力学性能的降低；随着轧辊温度的升高，粘辊现象愈来愈严重，易造成缠辊事故；由于粘辊，不仅降低了产品的表面质量，而且增加了机械清理的麻烦；随着轧辊温度的增高，沿辊身长度的温差随之增大，从而使轧辊产生较大的凸度，保证不了板材的平直度[2]。

在镁合金薄板的叠轧实验中，由于轧辊处于常温状态下，加之板材厚度小、温降快，不可避免地产生表面缺陷，影响了板材的表面质量。本文针对在普通轧辊上进行的叠轧实验的特点，开发了一种新型的内加热轧辊，来控制轧辊的温度。

1 实验材料及方案

1.1 实验材料

本实验所用的材料为镁合金薄板，此薄板是将工业用AZ31B挤压镁合金板在四辊轧机上进行交叉轧制后所得，板材成分见表1。

表1 挤压镁合金AZ31B板成分 %

1.2 实验设备

内加热轧辊四辊轧机，在普通四辊轧机的工作辊上下辊芯部分别安装了8根电阻丝，每根电阻丝的工作功率为0.5 kW。用碳刷使其连接到热轧辊恒温控制箱，来控制轧辊的温度。其基本原理见图1，基本参数见表2。

图1 内加热辊的基本原理图

表2 内加热轧辊的基本参数

1.3 实验方案

分别在普通四辊轧机和带内加热工作辊四辊轧机上将长度为200 mm，宽度为100 mm，厚度0.5 mm的板材经过400℃×2 h退火后进行两张板材叠轧，轧制5道次，每道次压下量为10%。

2 实验结果与分析

2.1 轧制成形能力分析

2.1.1 普通四辊轧机叠轧板材的缺陷

1）板型不良。生产中，板型的优良直接关乎产品的质量及产品的性能，实验发现，叠轧板材最容易出现的不良板型就是镰刀弯，见图2。

图2 产生镰刀弯的叠轧镁合金板

2）表面裂纹。镁合金具有密排六方结构，其塑性加工性能很差，而且容易发生边裂，下页图3为表面出现严重开裂的图片。

3）边裂。与普通轧制板材相比，板材在叠轧过程中，要求上下板料必须对齐，否则，很容易产生严重的边裂，见图4。

图3 板材开裂

图4 对齐（左）和未对齐（右）的两组板出现的边裂情况

4）凹陷或压坑。在叠轧过程中，由于板材的飞边或毛刺落入板片上，或者因为上道次粘到轧辊的氧化皮未清理干净，而导致的凹陷或压坑，见图5。

图5 叠轧镁合金板表面的凹陷和压坑

2.1.2 采用内加热轧辊叠轧实验的改进

采用内加热轧辊进行叠轧实验，由于轧辊本身的温度，可以有效地减小叠轧板材的温降，基本上消除叠轧板材表面的氧化现象，板型也更好。图6为内加热轧辊制备的厚度为0.1 mm的叠轧镁合金薄板。

图6 内加热轧辊制备的厚度为0.1 mm的叠轧镁合金薄板

2.2 微观组织分析

分别对普通四辊轧机和内加热轧辊四辊轧机制备的厚度为0.1 mm的叠轧镁合金薄板进行微观组织观察，普通四辊轧机制备的板材其平均晶粒大小约为8 μm，如图7-1所示。内加热轧辊四辊轧机制备的板材其平均晶粒大小约为5 μm，如图7-2所示。同时还发现在普通四辊轧机上轧制的镁合金薄板微观组织图里有较多第二相Mg17Al12出现[3]，而内加热轧辊四辊轧机上轧制的则较少。

图7 厚度为0.1 mm的叠轧镁合金薄板微观组织图

3 结论

1）普通四辊轧机叠轧镁合金板材的缺陷是板型不良、表面裂纹、边裂及凹陷或压坑。

2）采用内加热轧辊轧机进行叠轧实验可以基本上消除叠轧板材表面的氧化现象，板型也更好。

3）内加热轧辊四辊轧机制备的板材其平均晶粒尺寸更小，第二相组织Mg17Al12较少。

[1]Chino Y，Mabuchi m，Kishihara，et al.mechanical properties and press formability at room temperature of AZ31 Mg Alloy processed by single roller drive rolling[J].Materials Transactions，2002，43:2 554-2 555.

[2]余琨，黎文献，李松瑞.变形镁合金材料的研究进展[J].轻合金加工技术，2001（29）：6.

[3]余琨，黎文献.Mg－Al－Zn系变形镁合金轧制及热处理后的组织和性能[J].金属热处理，2002（5）：8-11.