权利要求
1.一种协同提高镁合金可轧性和轧板强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、镁合金锭坯低温均匀化处理：将镁合金锭坯置于加热炉中，在低于常规轧制加热温度的条件下进行保温，直至所述锭坯在厚度方向上的温度场达到均匀;
步骤S2、镁合金锭坯表层选择性加热：将经S1处理后的锭坯输送至轧机入口侧，在轧制前，采用感应加热方式对所述锭坯的表层进行选择性加热;控制感应加热参数，使得加热能量主要作用于所述锭坯表层至预设深度，并使加热后所述锭坯的表层温度高于芯部温度，形成外热内冷的温度梯度;
步骤S3、镁合金锭坯梯度温度场轧制：立即将具有所述外热内冷温度梯度的锭坯送入轧机进行轧制变形，获得镁合金轧板。
2.如权利要求1所述的协同提高镁合金可轧性和轧板强度的方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述感应加热的参数控制满足：加热后，所述锭坯表层与芯部的温度差为30℃至150℃。
3.如权利要求1所述的协同提高镁合金可轧性和轧板强度的方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述预设深度为所述锭坯总厚度的10%至35%。
4.如权利要求1所述的协同提高镁合金可轧性和轧板强度的方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述加热炉的保温温度为200℃至350℃;和/或，在步骤S2中，通过所述感应加热，使所述锭坯的表层温度升至350℃至450℃。
5.如权利要求1所述的协同提高镁合金可轧性和轧板强度的方法，其特征在于：在步骤S2中，采用红外测温仪或热电偶实时监测所述锭坯表层和芯部的温度，并根据监测结果动态调节所述感应加热的参数。
6.实现权利要求1—5任一项所述协同提高镁合金可轧性和轧板强度方法的装置，其特征在于，包括：
支撑平台，其高度可调，用于承载和输送镁合金锭坯;支撑平台的一端设置在轧机的轧辊入口侧，支撑平台的另一端设有加热炉;所述加热炉用以对镁合金锭坯加热和保温，直至所述锭坯在厚度方向上的温度场达到均匀;
输送模块，设置在所述支撑平台上，用于驱动所述锭坯沿进给方向移动;
感应加热模块，设置在所述支撑平台的上方和/或下方，且位于所述输送模块的输送路径上，用于对经过的所述锭坯的表层进行选择性加热;
测温单元，用于监测所述锭坯在加热前后的温度;
隔热模块，设置在所述感应加热模块与所述轧机的轧辊之间，用于阻隔所述感应加热模块对所述轧辊的影响。
7.如权利要求6所述协同提高镁合金可轧性和轧板强度方法的装置，其特征在于：所述测温单元包括用于监测锭坯表层温度的加热前第一测温仪和用于监测锭坯芯部温度的加热前第二测温仪;还包括用于监测锭坯表层温度的加热后第一测温仪和用于监测锭坯芯部温度的加热后第二测温仪，所述加热前第一测温仪、加热后第一测温仪、加热前第二测温仪和加热后第二测温仪均与所述感应加热模块的控制系统通信连接。
8.如权利要求6所述协同提高镁合金可轧性和轧板强度方法的装置，其特征在于：所述输送模块包括若干嵌入所述支撑平台内的驱动滚轴，以及驱动所述驱动滚轴转动的动力系统，所述动力系统的动力源为电机。
9.如权利要求1所述协同提高镁合金可轧性和轧板强度方法的装置，其特征在于：所述隔热模块由非磁性、耐高温的材料制成，其为设置于所述感应加热模块与轧辊之间的物理隔板。
10.如权利要求1所述协同提高镁合金可轧性和轧板强度方法的装置，其特征在于：所述感应加热模块为中频或高频的电磁感应加热器，其功率和频率可调。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及金属材料加工技术领域，具体涉及一种协同提高镁合金可轧性和轧板强度的方法和装置。
背景技术
[0002]镁合金作为最轻的金属结构材料，在航空航天、交通运输及3C电子产品等领域具有广阔的应用前景。轧制是获得高性能镁合金板材的关键塑性加工技术。然而，镁合金属于密排六方晶体结构，室温下独立滑移系少，塑性变形能力差，导致其可轧性不良，尤其是在低温下极易开裂。目前，工业生产中为提高镁合金的可轧性，普遍采用在轧制前对锭坯进行整体高温加热保温的工艺。该传统方法主要存在以下固有缺陷：
(1)表面开裂与芯部软化之间的矛盾难以调和：在轧制过程中，锭坯表面与温度较低的轧辊及空气直接接触，散热极快，容易形成“外冷内热”的温度分布。这种温度场与轧制应力场(表面受拉应力、芯部受压应力)叠加，导致工艺窗口狭窄。若为确保表层塑性、防止开裂而采用更高的加热温度，则芯部将因温度过高而在轧制后发生晶粒粗化或过度软化，损害板材的整体强度;反之，若为保持芯部强度而采用较低的加热温度，则表层会因温度不足、塑性差而引发裂纹。
[0003](2)能耗高且组织性能均一性差：整体高温加热不仅能耗大，而且容易导致板材沿厚度方向组织与性能不均。表层因高温和较大变形可能发生动态再结晶，晶粒细化;而芯部在高温下经历较小变形，晶粒可能保持粗大状态，形成明显的性能梯度，影响板材的综合使用性能。
[0004](3)工艺控制灵活性不足：传统加热炉保温后的温度场在轧制开始前即已固定，无法根据轧制过程的实时状态进行动态调整，难以精准应对不同合金成分、不同规格锭坯的轧制需求。
[0005]因此，开发一种能够协同改善镁合金可轧性并同步提升轧板整体强度的新方法与装置，对推动高性能镁合金板材的制备与应用具有重要意义。
发明内容
[0006]本发明的目的是提供一种协同提高镁合金可轧性和轧板强度的方法和装置。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种协同提高镁合金可轧性和轧板强度的方法，包括以下步骤：
步骤S1、镁合金锭坯低温均匀化处理：将镁合金锭坯置于加热炉中，在低于常规轧制加热温度的条件下进行保温，直至所述锭坯在厚度方向上的温度场达到均匀;
步骤S2、镁合金锭坯表层选择性加热：将经S1处理后的锭坯输送至轧机入口侧，在轧制前，采用感应加热方式对所述锭坯的表层进行选择性加热;控制感应加热参数，使得加热能量主要作用于所述锭坯表层至预设深度，并使加热后所述锭坯的表层温度高于芯部温度，形成外热内冷的温度梯度;
步骤S3、镁合金锭坯梯度温度场轧制：立即将具有所述外热内冷温度梯度的锭坯送入轧机进行轧制变形，获得镁合金轧板。
[0008]进一步地，所述步骤S2中，所述感应加热的参数控制满足：加热后，所述锭坯表层与芯部的温度差为30℃至150℃。
[0009]进一步地，所述步骤S2中，所述预设深度为所述锭坯总厚度的10%至35%。
[0010]进一步地，所述步骤S1中，所述加热炉的保温温度为200℃至350℃;和/或，在步骤S2中，通过所述感应加热，使所述锭坯的表层温度升至350℃至450℃。
[0011]进一步地，在步骤S2中，采用红外测温仪或热电偶实时监测所述锭坯表层和芯部的温度，并根据监测结果动态调节所述感应加热的参数。
[0012]一种协同提高镁合金可轧性和轧板强度方法的装置，包括
支撑平台，其高度可调，用于承载和输送镁合金锭坯;支撑平台的一端设置在轧机的轧辊入口侧，支撑平台的另一端设有加热炉;所述加热炉用以对镁合金锭坯加热和保温，直至所述锭坯在厚度方向上的温度场达到均匀;
输送模块，设置在所述支撑平台上，用于驱动所述锭坯沿进给方向移动;
感应加热模块，设置在所述支撑平台的上方和/或下方，且位于所述输送模块的输送路径上，用于对经过的所述锭坯的表层进行选择性加热;
测温单元，用于监测所述锭坯在加热前后的温度;
隔热模块，设置在所述感应加热模块与所述轧机的轧辊之间，用于阻隔所述感应加热模块对所述轧辊的影响。
[0013]进一步地，所述测温单元包括用于监测锭坯表层温度的加热前第一测温仪和用于监测锭坯芯部温度的加热前第二测温仪;还包括用于监测锭坯表层温度的加热后第一测温仪和用于监测锭坯芯部温度的加热后第二测温仪，所述加热前第一测温仪、加热后第一测温仪、加热前第二测温仪和加热后第二测温仪均与所述感应加热模块的控制系统通信连接。
[0014]进一步地，所述输送模块包括若干嵌入所述支撑平台内的驱动滚轴，以及驱动所述驱动滚轴转动的动力系统，所述动力系统的动力源为电机。
[0015]进一步地，所述隔热模块由非磁性、耐高温的材料制成，其为设置于所述感应加热模块与轧辊之间的物理隔板。
[0016]进一步地，所述感应加热模块为中频或高频的电磁感应加热器，其功率和频率可调。
[0017]本发明的有益效果：
本申请方法通过“低温均匀化预处理”与“轧前表层感应加热”的协同工艺，在轧制瞬间主动构建“外热内冷”的理想温度梯度。该方法既能保证表层高温塑性以防止开裂，又能确保芯部低温强度，并通过热力耦合实现整体组织的显著细化，从而协同提高轧制过程的稳定性和轧后板材的综合强度。
附图说明
[0018]图1为本发明方法的流程图;
图2为本发明装置的结构示意图。
[0019]图中：1、支撑平台;2、输送模块;3、感应加热模块;4、测温单元;5、隔热模块;6、轧机;7、加热炉;41、加热前第一测温仪;42、加热前第二测温仪;43、加热后第一测温仪;44、加热后第二测温仪;45、控制系统。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0021]以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0022]如图1所示，一种协同提高镁合金可轧性和轧板强度的方法，包括以下步骤：
步骤S1、镁合金锭坯低温均匀化处理：将镁合金锭坯置于加热炉中，在低于常规轧制加热温度的条件下进行保温，直至所述锭坯在厚度方向上的温度场达到均匀;所述加热炉的保温温度为200℃至350℃。
[0023]步骤S2、镁合金锭坯表层选择性加热：将经S1处理后的锭坯输送至轧机入口侧，在轧制前，采用感应加热方式对所述锭坯的表层进行选择性加热;控制感应加热参数，使得加热能量主要作用于所述锭坯表层至预设深度，并使加热后所述锭坯的表层温度高于芯部温度，形成外热内冷的温度梯度;所述感应加热的参数控制满足：加热后，所述锭坯表层与芯部的温度差为30℃至150℃。所述预设深度为所述锭坯总厚度的10%至35%。采用红外测温仪或热电偶实时监测所述锭坯表层和芯部的温度，并根据监测结果动态调节所述感应加热的参数。通过所述感应加热，使所述锭坯的表层温度升至350℃至450℃。
[0024]步骤S3、镁合金锭坯梯度温度场轧制：立即将具有所述外热内冷温度梯度的锭坯送入轧机进行轧制变形，获得镁合金轧板。
[0025]本方法通过“低温均匀化预处理”与“轧前表层感应加热”的协同工艺，在轧制瞬间主动构建“外热内冷”的理想温度梯度。该方法既能保证表层高温塑性以防止开裂，又能确保芯部低温强度，并通过热力耦合实现整体组织的显著细化，从而协同提高轧制过程的稳定性和轧后板材的综合强度。
[0026]如图2所示，一种协同提高镁合金可轧性和轧板强度方法的装置，包括
支撑平台1，其高度可调，用于承载和输送镁合金锭坯;支撑平台1的一端设置在轧机6的轧辊入口侧，支撑平台1的另一端设有加热炉7;所述加热炉7用以对镁合金锭坯加热和保温，直至所述锭坯在厚度方向上的温度场达到均匀。
[0027]输送模块2，设置在所述支撑平台上，用于驱动所述锭坯沿进给方向移动;所述输送模块2包括若干嵌入所述支撑平台内的驱动滚轴，若干驱动滚轴排成一排，还包括驱动所述驱动滚轴转动的动力系统，所述动力系统的动力源为电机。
[0028]感应加热模块3，设置在所述支撑平台的上方和/或下方，且位于所述输送模块的输送路径上，用于对经过的所述锭坯的表层进行选择性加热;所述感应加热模块为中频或高频的电磁感应加热器，其功率和频率可调。
[0029]测温单元4，用于监测所述锭坯在加热前后的温度;所述测温单元4包括用于监测锭坯表层温度的加热前第一测温仪41和用于监测锭坯芯部温度的加热前第二测温仪42;还包括用于监测锭坯表层温度的加热后第一测温仪43和用于监测锭坯芯部温度的加热后第二测温仪44，所述加热前第一测温仪41、加热后第一测温仪43、加热前第二测温仪42和加热后第二测温仪44均与所述感应加热模块的控制系统45通信连接。
[0030]隔热模块5，设置在所述感应加热模块与所述轧机的轧辊之间，用于阻隔所述感应加热模块对所述轧辊的影响。所述隔热模块5由非磁性、耐高温的材料制成，其为设置于所述感应加热模块与轧辊之间的物理隔板。
[0031]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”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，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本发明的限制。
[0032]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0033]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0034]以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
说明书附图(2)
