CN101294263A - 大单重钼、钨、钛棒和线盘坯 - Google Patents

Abstract

一种大单重钼、钨、钛棒和线盘坯。本发明采用了大锭开坯、加工过程中不停止而采取在线连续化加热和轧制、精轧过程中长线拉伸的生产方法，主要有棒坯自动上料机、中频感应烧结棒坯加热炉、上料加送机构、三辊Y型10机架粗轧机组、管式送料机构、在线三段超音频感应加热炉、三辊Y型12机架精轧机组、管式送料机构、卷取机、电控和烟雾回收***构成，其主要是电光源、汽车工业、玻璃工业和机械制造的重要原材料。

Description

大单重钼、钨、钛棒和线盘坯

技术领域

金属压力加工制造

背景技术

钼、钨棒、线材是电光源、汽车工业、玻璃工业和机械制造的重要原材料。国内和国外现在最高生产出单重为12公斤左右的产品，而且由产品金相组织图可以看出产品质量不能达到理想要求，至今，国内外生产钼、钨和钛棒、线材的工艺主要采用旋锻-拉伸或轧制-拉伸两种制作方法。

旋锻-拉伸是传统的钼、钨和钛棒、线材生产方法。这种方法：所用设备简单、投资少，但由于受旋转式锻造机性能和操作的限制，一般只能加工单重1公斤左右的小烧结坯条；再由于旋锻加工是靠锻锤分散多次的快速锻打，道次变形量小，变形不易深入，变形温度不一致，致使加工材的组织结构不均匀、易产生表面裂纹和内部缺陷；也正是由于每火变形量小，需要多次加热和多次旋锻，能耗高，生产效率低，噪音、振动大，工人劳动强度大。为了加大钼、钨和钛棒、线材的坯重，以满足用户对产品单重的需要，个别企业也有将多根旋锻后的线坯焊接在一起，经拉伸成长线后，供用户使用。

为了有效地提高钨和钛棒、线材的生产效率，扩大产品品种、加大产品的单重、降低生产成本、提高产品质量，发达国家于二十世纪五十年代后期成功的使用连续式线材轧机轧出精度高、性能均一、盘重大的钼线杆。

国内钨钼材料厂，大都是七十年代起步的，至今还有许多厂仍然沿用五六十年代的工艺和设备。目前，钼、钨和钛棒、线材生产大都采用传统的旋锻-拉伸方法，工艺陈旧、装备水平低，产品单重约1~2公斤、手工送料劳动强度大，生产效率低，产品品种少、质量差(晶粒度详见图a和图b，图a为横向金相组织，图b为纵向金相组织)。

我国于二十世纪七十年代开始使用横列式轧机经过多道次穿梭轧制轧出盘重达5公斤左右、直径为7.5-14毫米的钼线杆。这种轧机结构简单，投资少，轧出的线材表面光滑均匀、内部缺陷少，但由于轧速低、轧件温降和头尾温差大、变形不均匀，致使轧件精度差、性能不均一、金属氧化严重、损耗大、在轧制中易“劈头”、成材率低、盘重受限制、操作人员多、劳动强度大、环境污染较重。也有采用复二重式轧机生产钼线，盘重虽有所增加、轧件温降有所减少，轧件精度、性能及成材率略有改善，但总体指标没有根本改变。

二十世纪八十和九十年代，国内先后从德国KOCKS公司引进两台Φ250毫米八机架三辊Y型线材连轧机，采用两次加热、两次换机架轧制的方式，将Φ17毫米的钨或钼线杆先轧成内切圆直径约为12毫米冷却到常温，再成批加热轧制成5.8毫米的六角形线材。这种方式轧件精度好、性能均一，但用于轧制铝线时，由于钼丝加热炉必须24小时供水、供电、供气，显得能耗大、生产效率和成材率偏低；六角形坯条直接卷取易产生角部断裂，直条式放置占地面积大，收尘困难，污染车间；同时轧材受到二次加热炉长度的限制，单重一般小于10公斤。

1996年为了给引进的Φ250毫米三辊8机架Y型线材连轧机提供钼线坯。洛阳有色金属加工设计研究院成功的研制出Φ370毫米三辊Y型线材连轧机，可将加热后Φ53毫米烧结钼条轧制成为Φ17毫米的钼线坯解决为Φ250毫米三辊8机架连轧机供坯问题。2003年我们对精轧工艺进行改进，在钼丝加热炉内经40分钟次加热后供给Φ250毫米三辊8机架Y型线材连轧机直接轧制出Φ6毫米线条，使该生产线生产出的产品条重12公斤的钼线杆。但单重、和产品质量不令人满意。

发明内容

为了解决目前市场生产出的钼、钨、钛棒和线盘坯单重小，质量差等不足，本发明最终采用了大锭开坯、在线连续化加热和轧制、长线拉伸的生产而得到产品，实现产品大盘重、高精度、表面光滑、性能均一的钼线卷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：钼、钨属于难熔金属，熔点高、密度大、变形温度高、导电导热性好、温降快、变形抗力大，并随温度下降急剧升高，塑-脆转变温度随变形程度的增加而不断下降和在高温下易吸气、易氧化等特点。

要将Φ50×1300毫米的烧结钼棒坯在2分钟左右热轧至Φ5.8-6毫米钼线盘，断面减缩率高达98％，需经过二十几个轧制道次才能完成。根据高温钼及钼合金温降过快，以及便于对孔型中轧件断面形状的控制和轧机的调整和维修，本研究确定实施分段连轧，即：轧件顺序通过前后两个连轧机组：粗轧机组和精轧机组，以获得所需规格的钼线。

为确保轧件在必要的轧制温度下进行轧制，本研究在粗轧机组前设置一座中频感应加热炉加热烧结棒坯；在两个连轧机组之间设置一组在线快速二次感应加热炉，以完成充分利用粗轧后余温加热，使轧件快速加热到适合热轧的温度范围内，继续轧制到终轧尺寸，使晶粒避免了在二次加热过程中因加热时间长产生晶粒长大(本研究成功后Φ5.2毫米制品的晶粒度详见图c和图d，图c为横向金相组织，图d为纵向金相组织)。

为确保轧出的线杆成盘和减少轧材氧化及车间污染，机列中输送轧件采用管材密封式保护和收尘***，在机列尾部设有带收尘罩卷取机。

本发明的有益效果是：大单重、高质量(内部金相组织紧密)的钼、钨、钛棒和线盘坯产品极大的提高了生产效率以及产品质量。使钼、钨、钛棒和线盘坯的再应用得以扩展。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是第七二五研究所力学试验报告

图2是金相分析试验报告

图3是发明产品制作过程示意图

本研究的设备组成为：棒坯自动上料机、中频感应烧结棒坯加热炉、上料加送机构、三辊Y型10机架粗轧机组、管式送料机构、在线三段超音频感应加热炉、三辊Y型12机架精轧机组、管式送料机构、卷取机、电控和烟雾回收***，详见机列示意图。

具体实施方式

由坯棒上料机构将Φ50~53×1300毫米净重25公斤的烧结钼棒坯，放置到炉前推料杆前，推入感应加热炉(炉内无料时电流为零)；炉内可放置两个棒坯，经光电温度计反馈控制料温，每3分钟可推出一个(每个钼坯棒加热时间为6分钟)；由机前夹送机构将加热后的钼棒坯以0.15~0.25米/秒钟的速度从炉口拉出，迅速送进粗轧机轧制，粗轧开轧温度为1400-1500℃；经过Φ370毫米三辊Y型粗连轧机10个道次轧制后，轧成尺寸为内接圆直径16.2毫米六角形或圆线杆，温度降至1150-1200℃。其变形抗力也由开轧时的50MPa增高至220MPa，最大伸长系数也从60％降到7～8％。如果再以25％的道次伸长率继续加工，由于轧制压力和脆性的增加以及变形组织的无法恢复再结晶使继续加工难以进行。

为解决因温度降低无法进行连轧这一问题，我们提出在粗连轧机出口后增设在线二次加热装置，使轧件温度增加到1300-1400℃，伸长系数增加到55～60％；为使二次加热速度与精轧机速度匹配，在线二次加热装置采用了三段超音频感应加热炉加热方案，为防止材料加热速度过快易产生内外不均，每两段之间又增设了均热炉均热，以确保轧件能以与Φ265毫米12机架三辊Y型钼线连轧机相匹配的速度，如0.15~0.25米/秒钟的送料速度，均匀升温到1370℃左右。

粗轧机终轧速度约为2m/s，无法与二次加热炉和精轧机入口速度相匹配，我们采用粗轧机出口后直接进入机后夹送装置，为防止氧化升华和污染，夹送装置为间断不锈钢管道式。精轧机轧制到一定的内接圆直径后，经3个机架逐步规圆成Φ5.8毫米。

精轧到Φ5.8毫米时的料温仍在1000℃左右，会造成制品表面急速氧化升华，严重污染环境，本研究在轧机与卷取机间采用不锈钢管作输送管道，使线坯在密封缺氧的条件下在线冷却到700~800℃，并在半密封状态下卷取成Φ1800毫米的盘圆。

如果需要各种直径半成品，如Φ25毫米、Φ20毫米……Φ10毫米等等，本生产线只需对接近制品直径的前两三道机架改为本研究的规圆机架即可满足要求。

本机列设计时同时考虑了钛坯和3公斤烧结钨坯轧制的可能性，设备中增加有坯料中间出料的出料***、润滑***、设备与成品的水冷却***等。

钛金属热轧时的宽展量较大，平三角孔型***更适应于轧制钛及钛合金材料，最后规圆技术也满足了卷取和后道拉伸的要求。只是把热轧开坯温度根据成分不同加热到820~1010℃。成品卷成盘圆。

对于3公斤重Φ17毫米的烧结钨坯条热轧，将坯条在加热炉内加热到1600~1700℃，直接由Φ265毫米12机架三辊Y型钼线连轧机轧到Φ5.8毫米，落到落料架上即可。

Claims (4)

1、一种大单重钼、钨、钛棒和线盘坯，其特征是：采用在线加热方式，使在制品利用热加工后余热，在制品运行过程中快速加热到可继续加工的温度继续加工，以达到降低能耗和减少因在制品粗加工后冷却和二次加热所产生的晶粒粗大现象，提高成品率和金属所得率。

2、根据权利要求1所述的一种大单重钼、钨、钛棒和线盘坯，其特征是：采用三辊Y型轧机采用平三角、斜三角等，直到最后三道次或两道次，甚至一道次规圆以便在线卷取的孔型设计技术。

3、根据权利要求1所述的一种大单重钼、钨、钛棒和线盘坯，其特征是：采用流程封闭措施，以减少温降、烧损和氧化，达到保证轧制温度、降低金属损耗和减少污染的目的。

4、根据权利要求1所述的一种大单重钼、钨、钛棒和线盘坯，其特征是：单重大和成品质量高(内部金相组织紧密)。

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