CN101444791A

CN101444791A - 大单重钼板热轧加热工艺

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Publication number: CN101444791A
Application number: CNA2007101897156A
Authority: CN
Inventors: 刘劲波; 吴维治; 毕琳; 赵宏宇
Original assignee: China Nonferrous Metals Processing Technology Co Ltd
Current assignee: China Nonferrous Metals Processing Technology Co Ltd
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2009-06-03

Abstract

涉及稀有金属压力加工制造领域的大单钼板热扎加热工艺。由混料、压制、烧结、加热、热轧组成的工艺，将需要的合金成份粉料装入大型混料机中混料，将混好的粉料装入带有支撑架的塑胶套内并将塑胶套口密封；在大型等静压机内将塑胶套及支撑架压成板坯；在大型烧结炉内烧结出热轧坯料，在炉内先进行预烧结，后进行高温烧结；选用耗氧气体保护的感应加热炉、带进出料装置的辐射加热炉、耗氧气体保护辊底式加热炉三种不同炉型依序加热；采用四辊及二、四辊式特殊液压厚度自动控制可逆热轧机热轧。该发明不仅能有效解决生产大型大单重的钼板材困难的问题，并且成本低、耗能小及环保。主要由于大单重钼、钨、钛板板材的轧制设备。

Description

大单重钼板热轧加热工艺

技术领域

本发明涉及稀有金属压力加工制造领域，主要是指大单重钼板热轧加热工艺。

背景技术

钼属于难熔金属，具有熔点高、变形温度高、温降快、变形抗力大且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以及在高温下易吸气、易氧化等特点。

钼板带及其深加工产品广泛用于航天、化工、冶金等工业部门。其深加工产品包括：电子溅射靶、可控硅用钼圆片等电子产品。钼及钼合金属属于稀有难熔金属，热加工温度要求很高，因此世界上具有丰富加工经验的厂家很少。国际上一般可生产厚度在1.5mm以下，宽度规格在600mm以上及厚度在2mm以上宽度规格可达到500mm的板材，以上两种板材的长度都均在2000mm的范围以内。因此这样也就远远不能满足国际上对大单重钼的需求。

目前我国国内生产钼板带常用的工艺是把混好料的钼粉，在压力机上压制成板坯，然后放入氢气保护烧结炉内进行烧结，烧结后的钼板坯再送入氢气保护钼丝加热炉内加热到1350～1500℃后进行热轧，每两道回炉加热一次。热轧完后再将其放入500～600℃的95％NaHO+5％KNO₄溶液槽内碱煮1.5～3分钟以去除表面氧化皮，然后急速取出放入冷水中冲洗——碱爆；再放入90％HCl+10H₂NO₄溶液中进行酸洗，取出干燥后即为白钼板。干燥后之后再对钼板进行温轧——冷轧——退火直到达到成品厚度。采用这种传统工艺主要存在以下问题：

(1)在大型钼坯锭的压制和烧结的过程中存在的钼坯锭因经装粉、压制和烧结致使密度的不均等；

(2)在加热过程中存在的钼坯锭加热的不可行性及温度的不均匀性；

(3)钼金属瞬时降温快，在高温下屈服强度高，并随温度稍微降低其强度值增加快、塑性急剧下降而产生的影响钼板质量；

(4)成本高及严重污染环境；

发明内容

为了改善现有技术存在的缺点，本发明提供一种热轧加热工艺，该工艺不仅能解决上述存在的问题从而生产出所需的钼板，而且成本底、环保。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

采用混料——压制——烧结——加热——热轧工艺；

将需要的合金成份粉料装入大型混料机中混料，将混好的粉料装入带有支撑架的塑胶套内并将塑胶套口密封；在大型等静压机内将塑胶套及支撑架压成板坯；在大型烧结炉内烧结出热轧坯料，在炉内先进行预烧结，后进行高温烧结；选用感应加热炉、辐射加热炉、辊底式加热炉三种不同炉型依序加热；采用四辊及二、四辊式特殊液压厚度自动控制可逆热轧机热轧。

所述感应加热炉采用耗氧气体保护。

所述感应加热炉的耗氧气体保护的气体为氢气。

所述辐射加热炉带有带进出料装置。

所述带进出料装置采用液压方式传动。

所述采用液压方式传动是采用叉架式结构。

所述带进出料装置采用机械方式传动。

所述带进出料装置采用气动方式传动。

所述辊底式加热炉的辊底采用燃气式耗氧保护。

所述辊底式加热炉耗氧气体保护采用的气体是氢气。

本发明的有益效果是，(1)解决了在大型钼坯锭的压制和烧结过程中存在的钼坯锭因经装粉、压制和烧结致使密度的不均等的问题。

(2)实现了大规格轧件加热的可行性和温度均匀性，满足热轧大钼板坯温度的需求。

(3)解决了由于钼金属瞬时降温快，高温屈服强度高，并随温度稍微降低强度值增加快、塑性急剧下降而产生的影响钼板质量的问题，使热轧顺利进行，并且投资省、见效快，达到一机多用，提高了设备利用率。

(4)降低了成本及减少了环境污染。

附图说明

图1是大钼板生产车间工艺平面图；

图中 1-1 感应加热炉，1-2 辐射加热炉，1-3 辊底式加热炉，1-4 二四辊热/温轧机，1-5 表面连续抛丸处理机组，1-6 卷取机。

图2是感应加热炉结构示意图；

图3是辐射加热炉及带进出料装置结构示意图；

图中 1.2号炉 2.坯料 3.炉门 4.叉支撑 5.液压缸 6.叉 7.叉式架

图4是辊底式加热炉结构示意图；

图5是辐射加热炉准备抬起坯料的结构示意图；

图6是辐射加热炉完成抬起坯料过程的结构示意图；

图7是辐射加热炉完成抬起坯料的结构结构示意图；

具体实施方式

本发明的工艺流程如下：

混料——压制——烧结——加热——热轧。

混料是将需要各种的合金成分粉装入大型混料机中进行混料，并把混好的粉料装入带有支撑架的塑胶套内，并将塑胶套口密封；

压制是在大型等静压机中完成的。将塑胶套连同支撑架一起放入大型等静压机内压成板坯；

烧结是在大型烧结炉内烧结出热轧坯料，在炉内先进行预烧结，后进行高温烧结；

为了满足大块钼坯的开坯及热轧对温度的要求，选用1号、2号和3号三种不同炉型在线加热以满足热轧工作所需的温度。

钼板烧结坯从常温加热到1400～1500℃，如果采用传统的钼丝氢气炉，则加热时间长，氢气和电能也耗费大。1号炉选用了感应加热炉，炉内采用氢气作为保护气体，在20分钟之内即可快速将烧结坯锭从常温加热到1350～1500±10℃，然后通过自动上料装置将均匀加热的锭坯推到热轧机辊道，进入热轧机开坯；当在热轧机上轧2～5道次时，温度已降到1150～1200℃，轧件塑性显著降低，必须进行再次加热，方能继续轧制。

2号炉采用气体加热方式进行加热，在几分钟之内即可把轧件温度从第一次的终轧温度提高到1350℃左右。轧件可在入炉前进行换向，从而可进行两次加热从而使材料的各向受热均匀；气体加热炉可利用高氢、天然气、高热值煤气等气体的不完全燃烧以防止钼坯的氧化。由于加热时间较短，钼坯氧化少，从而减轻了不良化合物污染金属表面；2号炉的进出炉机构我们采用了叉车式机构：在热轧的辊道上架一叉式架，可根据最终加热的坯料长度选用3～9个叉，将叉固定在辊道传动机构的叉架上，轧制时每个叉架实际是辊道间的护板，叉为直条式结构，每个叉可在叉架后的液压缸带动下同步水平进出炉膛，将坯料抬出辊道上平面送入炉膛或将坯料从炉膛内取出放入辊道上。为了使进出料时能把坯料高高抬起，每只叉的下面均有一带有小型滑轮组的叉支撑，可由液压缸推动支撑将叉架平衡抬起。

2号炉实际操作如下：热轧时，当轧件温降后，采用计算机程序控制，将轧件运行到叉架正上方的辊道段，停止轧件运动，叉下方的液压缸通过带有滑轮组台架的机构将叉从辊道间举起，叉支撑起轧件，同时离开辊道升高到高处炉底承料台30到50mm的高度；炉门打开，叉架后的液压缸将已升起的带料叉架，靠叉下滑轮组的支撑，沿滑轮组将料送入炉膛；滑轮组台架下的液压缸下降50到80mm，将料平稳放在炉底的加热承料台上，迅速退出炉膛，关闭炉门。由于叉放置在辊道辊之间，和其他辊道护板一样，起到防止轧件头尾下钻辊道之下的作用。以上操作由于全部计算机程序控制，整个过程时间很短，保证了炉膛的温度均匀性和低能耗性以及减少了被加热轧件的烧损。

在经2号炉反复加热几次热轧后，按照轧件的变形量计算可进入温轧阶段，我们选用热轧辊道后端加辊底式加热炉作为3号炉。

3号炉加热轧件温度为600～1250±10℃，炉底为水冷式辊道，并有上下烧嘴以加热轧件。温轧时轧件每轧制两道可在3号炉内加热一次，保证了轧制温度和降低了变形抗力；轧机辊道下采用燃气喷嘴加热减少了轧件的温降。下限温度主要用于板材矫平，以提高板材平直度。

热轧轧制可以采用两种机型：当是150公斤到700公斤的坯锭时，即产品宽度是在650到1650毫米宽度产品，热轧坯锭厚度在70～160毫米的烧结坯料时，轧机可采用二、四辊式液压厚度自动控制可逆热轧机；产品宽度小于650毫米，坯锭重量在170到200公斤的，轧机选用四辊式液压厚度自动控制可逆热轧机。

热轧开轧温度为1400～1500℃，经过几个道次轧制后，轧件温度将降至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％。当坯锭是150公斤到700公斤时，由于钼轧制粗轧第一道次变形程度要求应超过25％，最好达到30％，为了防止轧制时轧件劈裂，粗轧就采用二辊轧制，这样就可以保证第一道次大压下量时有足够的咬入角，增大压下量，经过1号炉1道次和2号炉1～5次加热和多道次热轧，轧件可轧到8～50毫米厚；

轧件温轧时在3号炉内加热，轧机换辊成四辊轧机。轧机采用较细的工作辊用以减少轧件与轧辊的接触弧长度、从而减少轧制时的总轧制压力，使轧机参数不用选的过大，减少轧机的制造难度。轧件每轧制两道可在3号炉内加热一次，保证了轧制温度和轧制质量；轧机辊道下和轧辊上采用燃气喷嘴局部加热减少了轧件的温降，减少了轧辊龟裂和轧件氧化速度。

四辊特殊式液压厚度自动控制可逆热轧机主要应用于50～100毫米厚度的重量在170到200公斤的烧结钼坯锭热轧开坯。此时主要由于第一道次的压下量达25～30毫米，在保证咬入角、轧制力和板型的情况下，工作辊径就可选择较小的尺寸，如550毫米，从而减少对轧机设计的复杂程度。

上述两种轧机的工作辊在温轧时，由于钼在600～1200℃下随着温度的降低变形抗力增加很快。工作辊直径大时，如用550毫米工作辊轧制4毫米以下轧件容易因轧辊弹性压扁产生压靠，使轧制力显著增加，造成温轧到可卷取理想厚度1.5毫米的轧制难以进行。

为了保证可轧到最小可轧厚度，我们对轧机结构进行了改进：依据轧制时轧辊受金属压力的接触面为轧件宽度与接触弧长度的乘积，而接触弧长等于压下量与工作辊半径乘积的平方根，所以采用减少工作辊轧辊直径的方案是达到继续轧制到较薄厚度的理想方案，它能使轧制时压扁弧长度得以减少，所需轧制压力明显降低。

大坯重钼板带用热轧机开坯时扭矩很大，因此轧机万向节轴也很大，使在一台靠工作辊传动的轧机上换成较小直径的工作辊造成工作辊轴径与万向节轴严重不匹配，使轧辊传动难以实现。

为此我们采用了上工作辊直径不变，只把下工作辊换成被动小辊径工作辊，如250～300毫米左右(同时加大了轧辊轧制线调整系统的行程)，大大减少了轧辊压靠时轧件厚度，降低了轧制压力，使温轧到1.5毫米得以实现。考虑轧件有向辊径小的方向翘起的趋势，我们采用了特殊辊道设计方案确保轧件不翘起。

以上两种轧机均带有液压弯辊等功能，确保了轧件的板型平直。

热轧或温轧到制品规格后，进入表面处理机。我们对钼板表面处理进行了大量试验，采用喷砂处理虽然能将氧化皮进行去除，但喷砂需装罐不适用于连续化生产，大量的氧化皮粉末很难从沙中分离，造成金属损耗，喷沙速度无法控制，产品发热和硬化随厚度不同变化很大。在这我们选用了变速抛丸处理工艺，由于抛丸速度可任意改变，料的行进速度也可随需要改变，从而保证了制品表面质量。也保证抛丸由返回和过滤系统循环中，氧化皮粉尘从丸中顺利的分离出来，提高了工人的劳动条件及回收了稀有金属。

表面处理后的金属，作为带坯用的在机后卷取成卷，送往退火炉退火共冷轧机冷轧；表面要求高的处理后进3号炉加热到400～600℃，用二辊轧机矫平。

该工艺不仅适用与大单重钼板，还适用于大单重钨、钛板。

Claims

1.大单钼板热扎加热工艺，即由混料、压制、烧结、加热、热轧组成的工艺，其特征是：将需要的合金成份粉料装入大型混料机中混料，将混好的粉料装入带有支撑架的塑胶套内并将塑胶套口密封；在大型等静压机内将塑胶套及支撑架压成板坯；在大型烧结炉内烧结出热轧坯料，在炉内先进行预烧结，后进行高温烧结；选用耗氧气体保护的感应加热炉、带进出料装置的辐射加热炉、耗氧气体保护辊底式加热炉三种不同炉型依序加热；采用四辊及二、四辊式特殊液压厚度自动控制可逆热轧机热轧。

2.根据权利要求1所述的大单钼板热扎加热工艺，其特征是：所述感应加热炉耗氧气体保护的气体是氢气。

3.根据权利要求1所述的大单钼板热扎加热工艺，其特征是：所述带进出料装置采用液压方式传动。

4.根据权利要求3所述的大单钼板热扎加热工艺，其特征是：所述液压方式传动采用的是叉架式结构。

5.根据权利要求4所述的大单钼板热扎加热工艺，其特征是：所述叉架式结构是指由三至九个叉头和驱动叉头运动的杠杆组成。

6.根据权利要求1所述的大单钼板热扎加热工艺，其特征是：所述带进出料装置采用机械方式传动。

7.根据权利要求1所述的大单钼板热扎加热工艺，其特征是：所述带进出料装置采用气动方式传动。

8.根据权利要求1所述的大单钼板热扎加热工艺，其特征是：所述辊底式加热炉耗氧气体保护的气体是氢气。

9.根据权利要求1所述的大单钼板热扎加热工艺，其特征是：表面处理采用无水物理方法即变速抛丸处理工艺，并采用精密自循环环保系统。