熱軋鉬板質(zhì)量影響因素分析

韓強(qiáng)，安耿

（1.金堆城鉬業(yè)股份有限公司科技信息部，陜西西安710077）

（2.金堆城鉬業(yè)股份有限公司技術(shù)中心，陜西西安710077）

0 前言

鉬金屬具有高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高電導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)低、耐腐蝕性能好等特點(diǎn)。鉬及鉬合金板材、帶材是非常重要的鉬深加工終端產(chǎn)品和沖壓結(jié)構(gòu)件原材料，是鉬金屬的原料制備技術(shù)和后續(xù)成形加工技術(shù)的綜合體現(xiàn)。鉬板帶材的質(zhì)量直接代表著鉬加工企業(yè)的技術(shù)水平，也是綜合型鉬企業(yè)發(fā)展必須關(guān)注的內(nèi)容［1－2］。

熱軋鉬板材廣泛應(yīng)用于高溫爐、電子元器件、發(fā)熱體等領(lǐng)域，電子行業(yè)平面顯示器和光伏行業(yè)太陽能電池用鉬濺射靶材全部以熱軋板為主，經(jīng)過后續(xù)機(jī)加工處理而成，其年需求量在2 000 t左右，且消費(fèi)量年增長率為20％～40％［3］。熱軋鉬板軋制過程中的不均勻延伸和熱裂等情況直接影響著成品鉬板及其后續(xù)加工產(chǎn)品的質(zhì)量。在實(shí)際生產(chǎn)中，了解鉬板軋制過程的影響因素并采取針對性的措施，提高現(xiàn)場熱軋鉬板材的質(zhì)量合格率，對提高客戶滿意度、提高資源利用率、提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益等工作有現(xiàn)實(shí)意義。

1 試驗(yàn)

試驗(yàn)用軋制設(shè)備為四輥可逆板材熱軋機(jī)，輥寬750 mm，最大軋制厚度 60 mm，最大軋制力7 000 kN。試驗(yàn)用軋制板坯厚度20 mm，單重7 kg，板坯的理化指標(biāo)符合國家《GBT 3462－2007鉬條和鉬板坯標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

表1是鉬板的軋制工藝流程，最終成品鉬板的厚度為1.3 mm。

表1 鉬板的軋制工藝流程

2 熱軋鉬板質(zhì)量影響因素分析［4－8］

通過對上述鉬板熱軋過程的跟蹤，發(fā)現(xiàn)翹曲、側(cè)彎、波浪與瓢曲以及熱裂等問題是鉬板軋制表現(xiàn)出的主要現(xiàn)象，顯然，這些問題的存在極大程度上影響著后續(xù)軋制及最終鉬板的質(zhì)量。

2.1 翹曲

軋制過程中鉬板離開軋輥出口后會出現(xiàn)向上或向下的弧形彎曲，如果處理不及時(shí)，則會在后續(xù)的軋制過程中出現(xiàn)斷裂，影響整個(gè)軋制過程。軋制過程中出現(xiàn)翹曲的主要原因有：

（1）板坯加熱時(shí)上、下表面受熱不均；

（2）上輥直徑若大于下輥直徑，由于上壓力出現(xiàn)下翹；下輥直徑若大于上輥直徑，由于下壓力出現(xiàn)上翹；

（3）上下輥出現(xiàn)軸向錯(cuò)動(dòng)；

（4）上下輥的轉(zhuǎn)速不一致；

（5）變形制度不合理，一般情況下，壓下量太小易上翹，壓下量過大易下翹。

針對以上原因，首先要保證板坯整體加熱均勻，并在實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)板坯及軋機(jī)設(shè)備的實(shí)際情況確定合理的軋制工藝及道次變形量；此外，要保證軋機(jī)設(shè)備的使用穩(wěn)定性，軋制前做好設(shè)備的檢查維護(hù)，在軋制過程中出現(xiàn)鉬板的異常翹曲應(yīng)及時(shí)停車并處理。

2.2 側(cè)彎

側(cè)彎是指鉬板離開軋輥出口后向一側(cè)彎曲，這主要是由于軋制過程中鉬板寬向上的一邊延伸大于另一邊所致。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因如下：

（1）鉬板坯斷面呈斜楔形，一邊厚另一邊??；

（2）軋輥中心線不平行及歪斜，或軋制時(shí)軋輥竄動(dòng)；

（3）鉬板寬向兩側(cè)加熱不均；

（4）鉬板送入軋輥時(shí)未對準(zhǔn)軋輥中心，或側(cè)向?qū)О灏惭b不正確；

（5）輥身兩邊溫度不一致，或一側(cè)輥頸發(fā)熱；

（6）兩邊壓下不一致，輥縫呈斜楔形。

軋制過程中出現(xiàn)輕微的鐮刀彎及跑偏時(shí)，可以及時(shí)調(diào)整兩邊壓下來糾正。鉬板向右出現(xiàn)跑偏，可以采用降落右邊壓下螺絲或抬起左邊壓下螺絲兩種辦法調(diào)整，根據(jù)情況可以采用其中一種，也可以同時(shí)采用。

2.3 波浪與瓢曲

波浪與瓢曲最常見于熱軋的最后幾道次，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因有：

（1）軋前鉬板坯橫斷面超差，不規(guī)整，或已有鐮刀彎；

（2）輥身溫度不均勻，中部與邊部溫差太大；

（3）軋輥磨損不均勻；

（4）前后道次的加工率分配不合理。

因此，要避免軋制過程中鉬板出現(xiàn)的波浪與瓢曲，在生產(chǎn)中對照上述幾種原因，及時(shí)采取對應(yīng)的改正措施。

2.4 熱裂

鉬板由于脆性破裂出現(xiàn)在表面或內(nèi)部的缺陷，使完整的鉬板出現(xiàn)不同程度的損壞，鉬板坯品質(zhì)是熱軋產(chǎn)品質(zhì)量的內(nèi)因。熱軋過程中的脆裂形式較多，如表面裂紋、層裂、內(nèi)部裂紋、裂邊及全部碎裂等。表面裂紋、橫向裂紋大多在熱軋的頭幾道次出現(xiàn)，而裂邊大多在熱軋較后的道次中出現(xiàn)。鉬板軋制過程中出現(xiàn)熱裂的主要原因如下：

2.4.1 鉬板坯質(zhì)量不合格

板坯中裂紋、氣泡、夾雜、疏松等缺陷及結(jié)晶組織粗大常常是導(dǎo)致熱裂的主要原因，導(dǎo)致熱軋時(shí)脆裂越易發(fā)生。生產(chǎn)中表面質(zhì)量較差的板坯，熱軋前大多進(jìn)行車皮銑面；有的先進(jìn)行鍛造。

2.4.2 熱軋前加熱工藝不正確

熱軋前加熱不均易于在熱軋時(shí)延伸不均出現(xiàn)拉裂；由于加熱溫度過高及時(shí)間過長出現(xiàn)晶粒粗大，熱軋時(shí)會出現(xiàn)內(nèi)部裂紋及全部碎裂。尤其當(dāng)板坯重量較大時(shí)，如加熱速度過快及保溫時(shí)間不足，由于加熱不均勻出現(xiàn)的熱應(yīng)力過大也會出現(xiàn)熱裂。

2.4.3 熱軋開始時(shí)內(nèi)外層延伸不均

熱軋開始時(shí)，鉬板坯溫度高而強(qiáng)度低，鉬板與軋輥的表面摩擦大，出現(xiàn)表面粘著，內(nèi)層變形的情況，由于鉬板是一個(gè)整體，表層受縱向拉應(yīng)力，內(nèi)層受縱向壓應(yīng)力，當(dāng)強(qiáng)度不足時(shí)鉬板表面出現(xiàn)較深的橫向裂紋，由于表面摩擦過大而撕裂鉬板表面出現(xiàn)表面裂紋。

熱軋時(shí)如果軋輥表面網(wǎng)紋越嚴(yán)重，板坯表面疏松越嚴(yán)重，加熱的內(nèi)外層溫度越不均勻，熱軋時(shí)越易出現(xiàn)表面裂紋和橫向裂紋。為防止表面裂紋應(yīng)經(jīng)常打磨輥面，輥面龜裂嚴(yán)重時(shí)應(yīng)及時(shí)換輥，必要時(shí)澆潤滑油，使鉬板與軋輥之間增加滑動(dòng)，減小拉應(yīng)力。對于熱軋中出現(xiàn)輕微表面裂紋的坯料，熱軋后要銑削表面消除裂紋。

2.4.4 軋制時(shí)壓下量小使變形未深入到鉬板中心層

熱軋開始階段由于鉬板坯厚及壓下量小，接觸弧短，鉬板內(nèi)層變形不均勻，出現(xiàn)中心層未變形或延伸最小的情況，鉬板邊部斷面呈現(xiàn)雙腰形，鉬板的中心層受拉應(yīng)力，尤其當(dāng)板坯中心層疏松嚴(yán)重及晶粒粗大時(shí)，由于表面摩擦大出現(xiàn)粘著，鉬板上表面繞上軋輥彎曲，下表面繞下軋輥彎曲，沿鉬板中心層分成兩半，出現(xiàn)中心層開裂張嘴，生產(chǎn)中為了使變形滲透到鉬板中心層及板坯內(nèi)部的疏松良好焊合，在軋機(jī)能力允許的條件下，應(yīng)適當(dāng)加大開坯道次壓下量，或者用直徑較大的軋輥，有時(shí)只好減小板坯的厚度。

2.4.5 寬展

熱軋時(shí)由于寬展使邊部縱向延伸小出現(xiàn)拉應(yīng)力，而且由于邊部溫降快，塑性降低，在熱軋后期常出現(xiàn)裂邊。熱軋時(shí)寬展越大，終軋溫度越低，最后幾道次壓下量越大，裂邊越易發(fā)生。

3 結(jié)論

（1）鉬板坯厚度不均總是存在的，但過大的橫向厚度不均對板形的影響往往比軋制壓力等工藝參數(shù)波動(dòng)的影響大得多。

（2）影響板形的設(shè)備因素很多，軋輥直徑越大，軋機(jī)的剛度越大，越有利于提高軋制產(chǎn)品的尺寸精度和平直度。

（3）不均勻延伸與鉬板形狀有關(guān)系，產(chǎn)品越寬，厚度越薄，不均勻延伸越敏感。

（4）熱軋時(shí)的脆裂往往是幾種原因的綜合作用，要根據(jù)具體的軋制條件具體分析。例如熱軋時(shí)出現(xiàn)全部碎裂常與鉬板坯質(zhì)量和加熱時(shí)過燒有關(guān)；熱軋時(shí)終軋溫度太低，由于鉬金屬溫降大，會加劇裂邊；厚板坯由于組織、加熱、變形的不均勻程度比薄板坯更顯著，也易于熱裂。

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