钼板轧制工艺的优化

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３１卷第２期　２００７年２月　机械＿Ｔ－程材料　Ｖｏ１．３１　Ｎｏ．２　Ｆｅｂ．２００７　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｆｏｒ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　钼板轧制工艺的优化　朱爱辉　，王快社　，吕新矿　（１．西安建筑科技大学冶金工程学院，陕西西安７１００５５；２．金堆城钼业集团有限公司，陕西渭南７４１０００）　摘要：钼板轧制工艺过程难以控制，轧废现象严重、成品率低，导致生产成本增大，因而寻求适　宜的加工工艺势在必行。旧轧制工艺存在的问题是加热温度、初火次变形率等选择不当。新工艺　将加热温度控制在１　２５０℃，初火次变形率选为３７．５　９／６。结果表明：采用新工艺不仅能提高钼板的　轧制质量，还能提高钼板的综合性能。　关键词：钼板；轧制工艺；成品率　中图分类号：ＴＧ３３７　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—３７３８（２００７）０２－００２６—０３　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｒｏｌｌｉｎｇ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ　Ｓｈｅｅｔ　ＺＨＵ　Ａｉ－ｈｕｉＩ，ＷＡＮＧ　Ｋｕａｉ－ｓｈｅ＇，Ｌｔ）Ｘｉｎ－ｋｕａｎｇ２　（１．Ｘｉ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００５５，Ｃｈｉｎａ￣　２．Ｊｉｎｄｕｉｃｈｅｎｇ　Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ　Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｗｅｉｎａｎ　７４１０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅ　ｉｔ　ｉｓ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ　ｔＯ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ　ｓｈｅｅｔ，ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｍｕｃｈ　ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｆｉｎｉｓｈｅｄ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ　ｉｓ　ｃｒｕｃｉａｌ　ｔＯ　ｆｉｎｄ　ｏｕｔ　ａ　ｆｅａｓｉｂｌｅ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｈｅａｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｔｒａｉｎ　ｒａｔｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｒｕｎ　ａｒｅ　ｋｅｙ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ／ｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｃｏｎｔｍｌｌｅｄ　ａｔ　ａｂｏｕｔ　１　２５０℃。ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔｒａｉｎ　ｒａｔｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｒｕｎ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ａｂｏｕｔ　３７．５％．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｍｏ　ｓｈｅｅｔ；ｒｏｌｌｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ；ｒａｔｅ　ｏｆ　ｆｉｎｉｓｈｅｄ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　０引　言　难熔金属钼的晶体结构为体心立方，由于其高　温强度、高温硬度和刚度很大，抗震性和耐蚀性很　轧、温轧、冷轧等工序后制成厚度小于０．５　ｍｍ的钼　板。该工艺生产的钼板性能均一，其化学成分、力学　性能均能满足用户要求。但在生产过程中，板材轧　废现象严重，轧件常出现各种各样的缺陷，如头部张　嘴开裂、分层、边裂等，并且成品钼板表面有时会出　现毛刺、起皮等缺陷，致使钼板成品率较低。对于存　强，导电、导热性能良好，具有低的膨胀系数和极好　的耐热疲劳性能，所以广泛应用于舟皿、发热体、隔　热屏等方面Ｅｌｉ。　在钼材中，以板材的应用最为广泛［１］，随着航空　航天、电子等工业的迅速发展，需要大量宽而长的优　质钼板。在用于制作各种电真空器件时，要求钼板　在小缺陷的钼板，经碱洗、表面磨削后能使其质量合　格，但增加了生产工序，加大了钼板的损失量和环保　处理工作，生产成本相应提高。为了提高钼板产品　质量，作者从轧制工艺方面着手，分析钼板缺陷产生　的原因，对轧制生产工艺进行了优化。　不但塑性好、强度高、各向异性４，ｔ引，而且尺寸精度　高、板形及表面质量好。因此要求钼板表面无裂纹、　起皮、毛刺等缺陷，钼板均一性好并严格控制尺寸公　差，抗拉强度和伸长率应控制在一定范围内［３］。　近几年来，金堆城钼业集团有限公司一直在致　力于优质钼板的研发，将１２ｍｍ厚的钼坯经过热　收稿日期：２００６－０３—２２ｔ修订日期：２００６－０５—３０　１原工艺问题的分析与改进　钼板原工艺流程见图１，将１２　ｍｍ厚的烧结钼　坯（质量１　ｋｇ）经氢气保护加热炉加热至开坯温度　１　２００℃，然后直接送入二辊不可逆轧机进行一火３　道次轧制，之后再次放人氢气保护加热炉加热至所　需温度并再次进行一次３道次轧制，经过５个火次　（３道次／火次）轧制成２　ｍｍ厚的钼板，在氢气保护　作者筒介：朱爱辉（１９７８一），男，河北邢台人，硕士研究生。　导师：王快社教授　２６·　维普资讯 http://www.cqvip.com 朱爱辉，等：钼板轧制工艺的优化　加热气氛下退火后，并在同一轧机上经温轧将钼板　轧至１　ＩＴｌＩｎ￣然后经过消除应力退火、碱洗，再进行　挖一　多道次冷轧至所需规格的钼板，整个轧制过程采用　单向轧制，中间不换向。　ｓ—ｓ舢！！　笙兰　　火３　遒次　火３道次　退火　１　ｍｍ…·一冷轧一退火　图１钼板原轧制工艺流程　Ｆｉ晷１　Ｐ　ｌａｗ出ａ咖ｆｏｆ　ｍＩＩｉｎｇｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｐｌａｔｅ　热轧是钼板生产过程的第一道工序，该工序不　但要完成几何形状的变化，还要完成烧结态向加工　火（８５０℃×６０　ｍｉｎ）后的成品钼板加工成剪切拉伸　试样，用Ｉｎｓｔｒｏｎ８０４２型电子万能拉伸试验机进行　剪切拉伸试验。　态的组织转变，从而改变板坯的力学性能和工艺性　能，为后续加工奠定良好的基础／－４］。试验分析后发　现，钼板最初组织对成品性能有着显著影响。由于　钼坯加热温度低（１　２００℃）、初火次变形率（２９　Ａ）　０偏小，轧制压力不足以使变形深透到轧件中心，使得　轧件表面层与中心部位产生不均匀变形，常造成轧　件端部出现张嘴开裂、分层等缺陷。随着变形率的　增加，较大的轧制压力使得坯料内部有更多的钼原　３试验结果与分析　３．１显微组织　钼属于体心立方金属，随着变形量的增加，逐渐　趋向于形成单一的结构。但由于热轧开坯工艺的不　同，晶粒破碎的程度差异很大［２］。由图２可见，新工　子间达到金属键引力的范围，从而使晶粒间的结合　强度得到显著提高。此外，由于采用单向轧制，使得　钼板内部产生了带状晶胞组织，造成钼板具有明显　的各向异性。因此，解决问题的关健是如何改进加　热制度、初火次变形率及轧制方式，以获得理想加工　组织的钼板。　新工艺将热轧时初（第一）火次的轧制温度由　１　２００℃增至１　２５０℃，随着轧件厚度的减小，其它　火次的加热温度以５Ｏ℃递减；初火次变形率提高至　３７．５　；在进行最后二个火次轧制时进行交叉轧制，　其它工序与１日工艺相同。交叉轧制时，前３火次沿　板坯长度方向轧到需要的板宽，第４、第５火次将钼　板旋转９Ｏｏ后，沿垂直于板坯长度方向进行轧制，直　至轧到指定的厚度。　艺钼板的组织为纤维状细长晶粒且相互搭接交错，　晶粒之间排列紧凑，晶界线较平直，孔洞少，钼晶粒　间的接触面较大，从而界面结合得更紧密；而原工艺　轧制的钼板纤维组织比较粗大，且存在大量孔隙，使　得晶粒界面结合不紧凑，又由于轧制工艺的不合理　性（采用单向轧制），使得钼板沿压制变形方向有带　状组织的生成，带状组织使钼的力学性能产生各向　异性，即沿着带状纵向的强度高、韧性好，横向的强　度低、韧性差［５］。此外，带状组织的轧件热处理时易　产生变形，易使得硬度不均匀。显然新工艺钼板的　组织较优。　为了排除其它因素的影响而便于比较，新工艺　与原工艺采用同一温轧、冷轧、退火工艺，成品厚度　０．５　ｉｎｎｌ进行对比。由图３可见，新工艺轧制的钼　板的组织为纤维状细长晶粒，细小而均匀，比原工艺　更具有均匀性。经冷轧后，交叉轧制钼板的横、纵向　显微组织强化了晶粒均匀性，这种组织能使深冲压　加工的应力和应变分布均匀，特别是成品板材的晶　粒内部弥散析出第二相，起到固化和钉扎的作用，有　２试样制备与试验方法　试验设备主要有２５０　ｋＷ中频感应加热炉，４Ｏ　ｋＷ马弗炉，　３５０　ｌ＇ｎｎｌ二辊可逆式热轧机，剪板机。　试验坯料为粉末冶金烧结板坯，牌号为Ｍｏ－１，　尺寸规格均为１２　ｒａｍ￣５７　ｒａｍ￣１５０　ｉｎｌｎ，其化学成　分（质量分数／　）为：０．００３Ｃ，０．００４０，０．０２１Ｓｉ，　０．００３　４Ｆｅ，０．００２ＡＩ，０．００９Ｎｉ，０．００１　６Ｃａ，余Ｍｏ和　利于提高板材的强度。可见，新工艺优于原工艺。　３．２力学性能　由表１可见，新旧工艺轧制的０．５　ｉｎｎｌ厚钼板　经同一退火工艺退火后强度基本相近，但新工艺钼　力学性能均符合有关标准（Ｃ　ＤＣ０１６－－２００２）。　对新旧轧制工艺的钼板取样，用Ｐｌｏｖｅｒ－ＭＥＴ　光学显微镜观察试样的微观组织，并按照ＧＢ　２９７５　１９８２￣钢材力学及工艺性能实验取样规定》，将退　板的伸长率较高，且轧制过程中起皮、表面裂纹现象　大大减少，同时中间轧废现象也大大降低，成品率由　改进前的５８　提高到了６５　，达到了生产目标，产　·２７·　维普资讯 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朱爱辉，等：铝板轧制工艺的优化　ａ）旧工艺Ｉ　２００℃×６０ｒａｉｎ．￡＝２９％　ｆ　ａ】旧工艺　ｃ　ｂ｝新工艺　『ｈＩ新工艺１　２５０℃Ｘ　６０　ｒａｉｎ，ｅ＝３７．ｓ　固３新旧工艺并经冷轧与８５０℃×６０　ｍｉｎ退火后铝扳的显擞组织　ＦｉＲ．３　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　ｓｔｍａｌｃｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｍｏ　ｐｌａｔｅ　ｃｏｌｄ—ｒｏｌｌｅｄ　ａｎｄ　８５０℃￣６０　ｒａｉｎ　ａｎｎｅａｌｅｄ　【ｈ　Ｈ　ｗ　ａｎｄ　ｏｌｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　图２新旧工艺热轧态钼扳的显徽组织　Ｆｉｇ．２　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉ啦ｉ　ｓｌｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｍｏ　ｐｌａｔｅ　ｈｅａｔ—ｒ０¨ｅｄ　品质量完全满足用户需求，　表１不同工艺Ｏ．５　Ｉ硼钼板力学性能　品表面质量，而且成品率也有较大提高。　参考支献：　ｆ１］石明柱，李林，王宝芝　等高品质宽副韧板的研制［Ｊ＿Ｊ＿中国　隼Ｈ业．ｇｏｏ４．１８（２）：４６—４７　１　Ｍ。ｄｌ蚍　ｐｍｐ　ｂ　Ｍｏ　ｐ＇ｌａｔｅ　ｏｆ　ｎ．５ｍｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　２］橱吼杰　辛壹海，魏忠梅轧锕温度对铝板蛳织与性能酌影响　４结论　［Ｊ］稀有金儡与硬质台盒，１９９９．２０（２）：｛ｌ一３２．　［３］稀有金属材料加工手删｝编辑组．稀有金属材料加工手册［Ｍｌ１　＿北京：冶金‘Ｉ＝业　｝版社．１０　：｛。。一４　７０　（１）热轧温度和初火次变形率对钼板的综合性　能有重要影响．热轧温度为１　２５０　Ｃ，初火次变形率　为３７．５　时，钼板轧后的综合力学性能较佳。　（２）改进后的轧制工艺不仅有效改善了钼板产　ｌ｛］韩强．张丰目一纯铡板嫂幸Ｉ＿Ｉ☆金扳热轧工艺探讨［Ｊ　中国钼　蛆．２。。１，２　【１）：４０—４２．　：５　姜硗光．惠保卫．｛　备单根太重量喷涂钼蛙的生产研究口］．中　国钥业，２００３，２７（ｊ）：３５—３６．　（上接第２　页）　参考文献：　［】］孙勇，王秀峰．快速原型制造技术在陶瓷制件上的研究进展　ｔａｒｌａｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｒ　ｄ　ｐｒｏｔｏｔ｝ｑ￣ｉｎｇｉｔｃｏｌｉｎｇ／ｍａｎｕｈｃｔｕｒｅ［Ｊ］．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｌ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１　２ｅ０４，１４９：６０４—　６０８．　［Ｊ］．陕西科拄大学学报，２００４　２２（５）；ｌ４８—１５２．　［２３　Ｃｏｏｐｅｒ　Ａ　Ｇ．１￣ｎｏｖａｆｉｖｅ　ｐｒ。ｃ　ｔ　ａｎｄ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　ｅｒ．ｒａｍｉｃｓ　口］－Ｃｅｒａｍｉｃｓ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｒ￣ｓ　Ｉｌｌ，２００（Ｉ｝１０８：３８９—３９８．　］王秀峰，江红涛，于成－监，等　一种陶瓷零件的快速制各方法　中国　２００５［００４３１７６　６［Ｐ２．２００５　：５］Ｐａｕｌ　ｃ　ｒ　Ｍｉｃｈａｅｌ　ｃ　Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌｓ　ｆｏｒ　ｂｉｎｄｅｒ　ｈｕｌ＂ｎｏｕｔ口］．　Ｊ　Ａｍ　ｒａｍ　Ｓｏ￣，１９９０，７３（３）：５７５—５７９　［　ＪＲ毗ｈａＡ—Ｅｇｏｄａ啪ｍＫ，Ｈｍ－ｒｉｓｏｎＤＫ　Ｆｅａｓｉｈｉｉｌｔｙ咖ｄｙ　ｏｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ　ＢⅡｄ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　１　ｅｒｅｄ　ｌｍｕ　０８·