CN113333468B - 一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺，具体涉及挤压工艺技术领域，本发明中对圆筒件的展平过程采用真空热轧机，可保证挤压壁板在进行热轧展开过程中不会出现挤压壁板内外残余应力差异过大的情况，保证挤压壁板展开过程的顺利稳定，且采用热轧的方式完成对挤压壁板的展开，可保证实现对挤压壁板各壁厚不同位置的调整定型，且可在高温环境下进行轧制，可在一定程度上减小内部应力，使挤压壁板在完成展开后的内部应力达到平衡状态，在挤压壁板缓慢降温完成展平后，对其进行矫形，且矫形过程挤压壁板的温度与室温差距较小，可避免矫形过程由于温度导致的应力平衡被打破情况，使挤压壁板的展开和矫形过程顺利精准进行。
Description
技术领域
本发明涉及挤压工艺技术领域，更具体地说，本发明涉及一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺。
背景技术
高温状态下完成矫直的高强钢板形（尤指高强薄板）及尺寸精度的保持性较差，热态下矫正合格的钢板冷却后常会发生板形劣化——出现弓背、瓢曲、脱方等缺陷，甚至由此导致产品降级、判废。这一问题在钢厂开平工序目前普遍仍未形成正确认识，出现的板形缺陷常会被误认为是由钢板在码垛、吊装、运输等环节的外力造成。
温度对板形的负面影响在高强薄板上体现得尤为明显，其可能原因有二：一是存在显著的冷却不均；二是钢材力学性能随温度的非线性变化破坏应力平衡造成平面结构失稳。在200℃以下碳钢、低合金钢力学性能参数与温度之间即表现出明显的非线性关系而高强钢矫直压下量大，钢板强力矫直后还要升温10～20℃，故热矫温度可达220C左右，冷却到室温的过程中，材料力学性能随温度的非线性变化对薄规格钢板内部应力平衡状态的影响不能被忽略，部分板型在热状态矫平后其内部应力往往处于临界平衡状态，而内应力服从基本材料力学定律，热态下的应力平衡不代表冷态下也能平衡，小幅的力学性能非线性变化也可能破坏整体或局部区域的临界应力平衡而产生不平衡力，薄规格高强钢板作为一个薄壁大平面结构，其本身稳定性差，易发生失稳，而引发结构失稳的应力可远低于材料弹塑性变形极限，因此，这种在不平衡力作用下引发的平面结构失稳是热矫冷却后板形劣化的一个重要原因。
现有技术中圆筒件在挤压成型过程中由于金属的流动性，导致圆筒件在挤压成型后其内部存在应力不平衡和壁厚不均匀现象，同时圆筒件展平后的矫形过程部分采用加热降低其内部应力后，进行矫形，但是热状态矫形后的圆筒件在进入冷却状态后，圆筒件内部的应力平衡状态会被打破，导致冷却后的圆筒件出现一定的形变，影响挤压壁板的展开和矫形效果，因此需要一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺来解决上述问题。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺，本发明所要解决的技术问题是：圆筒件在挤压成型后其内部存在应力不平衡和壁厚不均匀现象，同时圆筒件展平后的矫形过程部分采用加热降低其内部应力后，进行矫形，但是热状态矫形后的圆筒件在进入冷却状态后，圆筒件内部的应力平衡状态会被打破，导致冷却后的圆筒件出现一定的形变，影响挤压壁板的展开和矫形效果的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺，包括以下步骤：
S1、精整剖开：将挤压成型后的圆筒件进行表面清理，精整处理，然后将圆筒件进行加热至650℃，将得到的圆筒件沿轴线剖开，随后进行自然冷却；
S2、表面处理；首先对剖开后的圆筒件进行除磷，将圆筒件放入除磷机内部，控制高压水对圆筒件表面进行冲洗，将圆筒件表面氧化皮全部去除；
S3、展平：将真空热轧机内部抽真空至≤Pa，向真空热轧机中通入氩气，然后将剖开后的圆筒件放入真空热轧机中，对剖开后的圆筒件轧制展平，随后控制温度保持在650℃，并保温14-18min，随后进行冷却，得到展开后的挤压壁板；
S4、矫形：将挤压壁板放入强力矫直机中进行矫直处理，最后即可得到矫直后的挤压壁板。
作为本发明的进一步方案：所述S2中高压水对圆筒件表面进行冲洗时，高压水压力为330bar。
作为本发明的进一步方案：所述S3中的冷却过程中，降温速度保持在25℃/min。
作为本发明的进一步方案：所述S4中挤压壁板自身温度与强力矫直机工作环境温度的温差越小越好。
作为本发明的进一步方案：所述S3中真空热轧机在通入氩气后，真空热轧机需要进行加热，真空热轧机的加热过程中温度升高的速度为10-25℃/min，保持较慢的升温速度可避免挤压壁板的内外部温差较大。
本发明的有益效果在于：
1、本发明中对圆筒件的展平过程采用真空热轧机，同时真空热轧机在抽真空后通入氩气，可避免圆筒件在高温环境下进行展开热轧成挤压壁板的过程出现剧烈的氧化现象，温度升高，挤压壁板本身变形抗力会随之减小，挤压壁板生产过程中产生应力逐渐消除，使圆筒件更加容易被展开矫形，同时冷却过程采取较为缓慢的降温速度，可避免出现快速降温导致的挤压壁板出现内外温度差过大的情况，可保证挤压壁板在进行热轧展开过程中不会出现挤压壁板内外残余应力差异过大的情况，保证挤压壁板展开过程的顺利稳定，且采用热轧的方式完成对挤压壁板的展开，可保证实现对挤压壁板各壁厚不同位置的调整定型，且可在高温环境下进行轧制，可在一定程度上减小内部应力，使挤压壁板在完成展开后的内部应力达到平衡状态，在挤压壁板缓慢降温完成展平后，对其进行矫形，且矫形过程挤压壁板的温度与室温差距较小，可避免矫形过程由于温度导致的应力平衡被打破情况，使挤压壁板的展开和矫形过程顺利精准进行；
2、本发明中剖开的圆筒件进行展开之前进行除磷操作，除磷过程使用除磷机控制水压在330bar对圆筒件表面氧化皮进行冲洗清理，可有效降低圆筒件表面氧化皮，避免在后续圆筒件热轧展开过程中氧化皮被挤压进入挤压壁板内部的情况出现，降低氧化皮对挤压壁板加工过程的影响。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺，包括以下步骤：
S1、精整剖开：将挤压成型后的圆筒件进行表面清理，精整处理，然后将圆筒件进行加热至650℃，将得到的圆筒件沿轴线剖开，随后进行自然冷却；
S2、表面处理；首先对剖开后的圆筒件进行除磷，将圆筒件放入除磷机内部，控制高压水对圆筒件表面进行冲洗，将圆筒件表面氧化皮全部去除；
S3、展平：将真空热轧机内部抽真空至≤Pa，向真空热轧机中通入氩气，然后将剖开后的圆筒件放入真空热轧机中，对剖开后的圆筒件轧制展平，随后控制温度保持在650℃，并保温14min，随后进行冷却，得到展开后的挤压壁板；
S4、矫形：将挤压壁板放入强力矫直机中进行矫直处理，最后即可得到矫直后的挤压壁板。
S2中高压水对圆筒件表面进行冲洗时，高压水压力为330bar。
S3中的冷却过程中，降温速度保持在25℃/min。
S4中挤压壁板自身温度与强力矫直机工作环境温度的温差越小越好。
S3中真空热轧机在通入氩气后，真空热轧机需要进行加热，真空热轧机的加热过程中温度升高的速度为10-25℃/min，保持较慢的升温速度可避免挤压壁板的内外部温差较大。
实施例2：一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺，包括以下步骤：
S1、精整剖开：将挤压成型后的圆筒件进行表面清理，精整处理，然后将圆筒件进行加热至650℃，将得到的圆筒件沿轴线剖开，随后进行自然冷却；
S2、表面处理；首先对剖开后的圆筒件进行除磷，将圆筒件放入除磷机内部，控制高压水对圆筒件表面进行冲洗，将圆筒件表面氧化皮全部去除；
S3、展平：将真空热轧机内部抽真空至≤Pa，向真空热轧机中通入氩气，然后将剖开后的圆筒件放入真空热轧机中，对剖开后的圆筒件轧制展平，随后控制温度保持在650℃，并保温15min，随后进行冷却，得到展开后的挤压壁板；
S4、矫形：将挤压壁板放入强力矫直机中进行矫直处理，最后即可得到矫直后的挤压壁板。
S2中高压水对圆筒件表面进行冲洗时，高压水压力为330bar。
S3中的冷却过程中，降温速度保持在25℃/min。
S4中挤压壁板自身温度与强力矫直机工作环境温度的温差越小越好。
S3中真空热轧机在通入氩气后，真空热轧机需要进行加热，真空热轧机的加热过程中温度升高的速度为10-25℃/min，保持较慢的升温速度可避免挤压壁板的内外部温差较大。
实施例3：一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺，包括以下步骤：
S1、精整剖开：将挤压成型后的圆筒件进行表面清理，精整处理，然后将圆筒件进行加热至650℃，将得到的圆筒件沿轴线剖开，随后进行自然冷却；
S2、表面处理；首先对剖开后的圆筒件进行除磷，将圆筒件放入除磷机内部，控制高压水对圆筒件表面进行冲洗，将圆筒件表面氧化皮全部去除；
S3、展平：将真空热轧机内部抽真空至≤Pa，向真空热轧机中通入氩气，然后将剖开后的圆筒件放入真空热轧机中，对剖开后的圆筒件轧制展平，随后控制温度保持在650℃，并保温16min，随后进行冷却，得到展开后的挤压壁板；
S4、矫形：将挤压壁板放入强力矫直机中进行矫直处理，最后即可得到矫直后的挤压壁板。
S2中高压水对圆筒件表面进行冲洗时，高压水压力为330bar。
S3中的冷却过程中，降温速度保持在25℃/min。
S4中挤压壁板自身温度与强力矫直机工作环境温度的温差越小越好。
S3中真空热轧机在通入氩气后，真空热轧机需要进行加热，真空热轧机的加热过程中温度升高的速度为10-25℃/min，保持较慢的升温速度可避免挤压壁板的内外部温差较大。
实施例4：一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺，包括以下步骤：
S1、精整剖开：将挤压成型后的圆筒件进行表面清理，精整处理，然后将圆筒件进行加热至650℃，将得到的圆筒件沿轴线剖开，随后进行自然冷却；
S2、表面处理；首先对剖开后的圆筒件进行除磷，将圆筒件放入除磷机内部，控制高压水对圆筒件表面进行冲洗，将圆筒件表面氧化皮全部去除；
S3、展平：将真空热轧机内部抽真空至≤Pa，向真空热轧机中通入氩气，然后将剖开后的圆筒件放入真空热轧机中，对剖开后的圆筒件轧制展平，随后控制温度保持在650℃，并保温17min，随后进行冷却，得到展开后的挤压壁板；
S4、矫形：将挤压壁板放入强力矫直机中进行矫直处理，最后即可得到矫直后的挤压壁板。
S2中高压水对圆筒件表面进行冲洗时，高压水压力为330bar。
S3中的冷却过程中，降温速度保持在25℃/min。
S4中挤压壁板自身温度与强力矫直机工作环境温度的温差越小越好。
S3中真空热轧机在通入氩气后，真空热轧机需要进行加热，真空热轧机的加热过程中温度升高的速度为10-25℃/min，保持较慢的升温速度可避免挤压壁板的内外部温差较大。
实施例5：一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺，包括以下步骤：
S1、精整剖开：将挤压成型后的圆筒件进行表面清理，精整处理，然后将圆筒件进行加热至650℃，将得到的圆筒件沿轴线剖开，随后进行自然冷却；
S2、表面处理；首先对剖开后的圆筒件进行除磷，将圆筒件放入除磷机内部，控制高压水对圆筒件表面进行冲洗，将圆筒件表面氧化皮全部去除；
S3、展平：将真空热轧机内部抽真空至≤Pa，向真空热轧机中通入氩气，然后将剖开后的圆筒件放入真空热轧机中，对剖开后的圆筒件轧制展平，随后控制温度保持在650℃，并保温18min，随后进行冷却，得到展开后的挤压壁板；
S4、矫形：将挤压壁板放入强力矫直机中进行矫直处理，最后即可得到矫直后的挤压壁板。
S2中高压水对圆筒件表面进行冲洗时，高压水压力为330bar。
S3中的冷却过程中，降温速度保持在25℃/min。
S4中挤压壁板自身温度与强力矫直机工作环境温度的温差越小越好。
S3中真空热轧机在通入氩气后，真空热轧机需要进行加热，真空热轧机的加热过程中温度升高的速度为10-25℃/min，保持较慢的升温速度可避免挤压壁板的内外部温差较大。
根据实施例1-5得出下表：
| 保温时间（min） | 回弹量（mm） | 残余应力（MPa） | |
| 实施例1 | 14 | 3.1 | 4.8 |
| 实施例2 | 15 | 1.8 | 3.2 |
| 实施例3 | 16 | 0.6 | 2.3 |
| 实施例4 | 17 | 0 | 1.6 |
| 实施例5 | 18 | 0 | 1.5 |
由上表中的对比可知：在热轧展开过程稳定保温阶段，保持温度在650℃，随保温时间的增加，挤压壁板的回弹量逐渐减小，在保温时间为17min时，挤压壁板的回弹量为0mm，且随着保温时间的增加挤压壁板截断面的残余应力逐渐降低，在保温时间为17min时，挤压壁板残余应力降低速度已经极慢，在继续保温其残余应力的消除速率与能量消耗不成正比，因此可判断在保温温度为650℃时，保温时间为17min，挤压壁板的回弹量和残余应力状态最为理想。
综上可得：本发明中，
本发明中对圆筒件的展平过程采用真空热轧机，同时真空热轧机在抽真空后通入氩气，可避免圆筒件在高温环境下进行展开热轧呈挤压壁板的过程出现剧烈的氧化现象，温度升高，挤压壁板本身变形抗力会随之减小，挤压壁板生产过程中产生应力逐渐消除，使合金更加容易被展开矫形，同时冷却过程采取较为缓慢的降温速度，可避免出现快速降温导致的挤压壁板出现内外温度差过大的情况，可保证挤压壁板在进行热轧展开过程中不会出现挤压壁板内外残余应力差异过大的情况，保证挤压壁板展开过程的顺利稳定，且采用热轧的方式完成对挤压壁板的展开，可保证实现对挤压壁板各壁厚不同位置的调整定型，且可在高温环境下进行轧制，可在一定程度上减小内部应力，使挤压壁板在完成展开后的内部应力达到平衡状态，在挤压壁板缓慢降温完成展平后，对其进行矫形，且矫形过程挤压壁板的温度与室温差距较小，可避免矫形过程由于温度导致的应力平衡被打破情况，使挤压壁板的展开和矫形过程顺利精准进行。
本发明中剖开的圆筒件进行展开之前进行除磷操作，除磷过程使用除磷机控制水压在330bar对圆筒件表面氧化皮进行冲洗清理，可有效降低圆筒件表面氧化皮，避免在后续圆筒件热轧展开过程中氧化皮被挤压进入挤压壁板内部的情况出现，降低氧化皮对挤压壁板加工过程的影响。
最后应说明的几点是：虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明的基础上，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、精整剖开：将挤压成型后的圆筒件进行表面清理，精整处理，然后将圆筒件进行加热至650℃，将得到的圆筒件沿轴线剖开，随后进行自然冷却；
S2、表面处理；首先对剖开后的圆筒件进行除磷，将圆筒件放入除磷机内部，控制高压水对圆筒件表面进行冲洗，将圆筒件表面氧化皮全部去除；
S3、展平：将真空热轧机内部抽真空至≤Pa，向真空热轧机中通入氩气，然后将剖开后的圆筒件放入真空热轧机中，对剖开后的圆筒件轧制展平，随后控制温度保持在650℃，并保温14-18min，随后进行冷却，得到展开后的挤压壁板；
S4、矫形：将挤压壁板放入强力矫直机中进行矫直处理，最后即可得到矫直后的挤压壁板。
2.根据权利要求1所述的一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺，其特征在于：所述S2中高压水对圆筒件表面进行冲洗时，高压水压力为330bar。
3.根据权利要求1所述的一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺，其特征在于：所述S3中的冷却过程中，降温速度保持在25℃/min。
4.根据权利要求1所述的一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺，其特征在于：所述S4挤压壁板自身温度与强力矫直机工作环境温度的温差越小越好。
5.根据权利要求1所述的一种圆筒形挤压壁板的展开与矫形工艺，其特征在于：所述S3中真空热轧机在通入氩气后，真空热轧机需要进行加热，真空热轧机的加热过程中温度升高的速度为10-25℃/min，保持较慢的升温速度可避免挤压壁板的内外部温差较大。
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