新型兩輥平立軋機在B203旋鍛中的應(yīng)用

劉山宇，張宇晴，李曹兵，王蘆燕，陳 釗

（北礦新材科技有限公司，北京 102206）

B203旋鍛是保證鎢電極產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率及降低能耗的關(guān)鍵工序，在鎢電極加工過程中B203是組織變形過程中的第一道工序，也是溫度最高的一道工序，加工一批料（12kg）要1個小時，產(chǎn)生2%的廢料，是目前產(chǎn)生廢料最為集中的工序，能耗占整體加工生產(chǎn)線的40%。B203目前的工藝為：首先把鎢條用10孔鉬絲爐加熱到1500℃以上，工人用長柄鉗夾住鎢條，從鉬絲爐內(nèi)取出送入高速轉(zhuǎn)動旋鍛機加工鎢桿的一半，然后再加熱到鏇鍛鎢桿的另一半，達(dá)到整根棒料同時減徑的目的。每根條每道模要加工2次，加工完畢需要9道模，兩頭加熱鎢條總共需要加熱18次，把鎢條由Φ15.5mm加工到Φ8.0mm需要1小時，如此反復(fù)旋錘鍛打，由于鎢條加熱頻次多導(dǎo)致熱量浪費嚴(yán)重，并且每次加工存在道次有限、加工時間長、能耗大的問題；在加工過程中全部是手動操作，受人為因素影響效率低下。以目前我國年產(chǎn)300噸電極成品的產(chǎn)量計算B203旋鍛需要24人，人工成本高，培養(yǎng)一名優(yōu)秀的B203旋鍛工人往往要2～3年。

B203旋鍛開坯是引進(jìn)于前蘇聯(lián)的傳統(tǒng)鎢電極加工工藝，1959年德國KOCKS公司首次設(shè)計了三輥Y型軋機，70年代國外將這種軋制開坯方式應(yīng)用于鎢鉬生產(chǎn)中，隨后國內(nèi)洛陽鉬都、廈鎢、成都虹波等少數(shù)幾家公司嘗試進(jìn)行技術(shù)引進(jìn)，但由于該設(shè)備造價高，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，維修維護難度高，未能在國內(nèi)很好的推廣應(yīng)用。而且試驗材料種類也僅限于純鎢、純鉬，未能涉及到稀土鎢鉬材料，且技術(shù)成熟度低。90年代北京鎢鉬材料廠進(jìn)行了Y型軋制技術(shù)的實驗，通過實驗研究發(fā)現(xiàn)Y型軋制技術(shù)存在軋制速度不可調(diào)、軋輥輥縫不可調(diào)、采用的是Y型軋輥軋制的不圓度高、軋輥拆卸復(fù)雜、軋輥維修費用高等問題。

國內(nèi)有設(shè)備廠家與鎢鉬企業(yè)合作，借鑒了銅加工行業(yè)設(shè)備研制了鎢鉬用兩輥平立軋機，并已成功應(yīng)用。新型兩輥平立軋機穩(wěn)定、效率高、成本低、操作簡單、勞動量小、軋制的產(chǎn)品密度高、產(chǎn)品纖維組織結(jié)構(gòu)好、軋制速度可調(diào)、軋輥可調(diào)、兩輥軋制圓度高、軋輥換裝方便簡單、軋輥維修費用低。

1 試驗

兩輥機架軋機共計由4組8對軋輥組成，軋制過程中，燒結(jié)好的鎢棒經(jīng)過扁-圓-扁-圓-扁-圓-扁-圓8次4組的軋制實現(xiàn)鎢棒由粗到細(xì)的加工目的，軋機如圖1所示：

圖1 兩輥機架軋機

在軋制過程中隨著變形量的增加鎢棒逐漸由粗變細(xì)，由短變長，因此軋輥的速度應(yīng)該逐漸由低到高的增加，而且不同組別的軋輥速度還要匹配。因為在初始階段鎢棒較短，鎢棒同時只經(jīng)過2組軋輥，到最后3組軋輥時鎢棒經(jīng)過前期加工后變長，一根鎢棒在3組軋輥中同時加工，因此需要3組軋輥的速度同時匹配。

本軋機的軋輥安裝形式采用懸臂式，軋輥中心距可調(diào)，范圍為0mm～1mm；通過調(diào)節(jié)軋輥間的間距實現(xiàn)改變每道次軋制的壓縮比。輥縫尺寸及軋輥速度設(shè)置如表1所示，軋制尺寸如表2所示。

表1 輥縫尺寸及軋制速度

表2 軋制尺寸

2 試驗結(jié)果分析

2.1 軋制速度對規(guī)格的影響

新型軋機軋輥的布局采用二輥平立交替，即4組共計8對軋輥，每組軋輥對角平立，實現(xiàn)對鎢條四個角度的軋制。8對軋輥分別由8臺電機單獨驅(qū)動，因此可以實現(xiàn)每組軋輥速度的調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)每對軋輥的速度來研究其對產(chǎn)品規(guī)格的影響，建立軋制過程中速度和尺寸的對比關(guān)系，并通過小批量實驗摸索相應(yīng)的規(guī)律。

根據(jù)每對軋輥軋制后鎢條的長度增加量，調(diào)整下一對軋輥的速度增量，可分8組實驗，每組軋輥速度增加2%，整體軋制速度控制在:3m/s～5m/s，直徑公差±0.2mm。

表3 軋制速度影響研究

圖2 軋制有尾翼

圖3 軋制無尾翼

可以看出軋制速度主要跟軋輥輥縫有關(guān)。從軋制結(jié)果來看隨著軋制速度的增加部分物料在尾部出現(xiàn)尾翼或軋制飛邊，即在尾部兩邊有突起，突起的尺寸不等，最大有達(dá)到1mm，突起的長度也不等，但均在尾部。由此分析得出軋制速度過快，部分尾翼在軋制過程中來不急被變形即軋制結(jié)束導(dǎo)致尾翼的出現(xiàn)，從表中也可以看出，隨著軋制速度的不斷增加尾翼尺寸越來越大，因此軋制速度不宜過快，保持在150m/s～160m/s均可。

2.2 軋制溫度及壓縮比對坯條密度的影響

軋制為一次性成型，中間沒有加熱過程，因此鎢棒的加熱溫度要高于旋鍛B(tài)203的加熱溫度。本項目通過不斷調(diào)節(jié)軋制溫度研究其對密度的影響，保證不粘連軋輥；同時，研究發(fā)現(xiàn)壓縮比同樣對鎢條密度產(chǎn)生重要的影響。

本項目對溫度設(shè)置了4個工藝參數(shù)分別為1500℃、1550℃、1600℃和1650℃，燒料時間設(shè)置了3個工藝參數(shù)30min、40min、50min，對上述幾個工藝參數(shù)進(jìn)行正交試驗，軋制結(jié)束后分別觀察鎢棒是否有劈裂，尾部是否有裂紋，測試軋制坯條的密度，試驗結(jié)果如表4所示。

表4 燒料溫度及燒料時間軋制影響

3 結(jié)論

國內(nèi)所有鎢棒加工廠家均采用的旋鍛技術(shù)，效率低，成本高，采用兩輥軋制技術(shù)，8道兩輥平立軋制取代傳統(tǒng)的旋鍛開坯加工，加工速度快，人工成本低，只需要2人即可達(dá)到傳統(tǒng)B203旋鍛的加工效果，氫水電的消耗也低，同時提高了產(chǎn)品的成材率和成品率，是今后鎢棒加工行業(yè)的發(fā)展方向。