新型兩輥平立軋機(jī)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(guò)程中B203是組織變形過(guò)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(gè)小時(shí)，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(zhǎng)柄鉗夾住鎢條，從鉬絲爐內(nèi)取出送入高速轉(zhuǎn)動(dòng)旋鍛機(jī)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(shí)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(shí)，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(fèi)嚴(yán)重，并且每次加工存在道次有限、加工時(shí)間長(zhǎng)、能耗大的問(wèn)題；在加工過(guò)程中全部是手動(dòng)操作，受人為因素影響效率低下。以目前我國(guó)年產(chǎn)300噸電極成品的產(chǎn)量計(jì)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(kāi)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(guó)KOCKS公司首次設(shè)計(jì)了三輥Y型軋機(jī)，70年代國(guó)外將這種軋制開(kāi)坯方式應(yīng)用于鎢鉬生產(chǎn)中，隨后國(guó)內(nèi)洛陽(yáng)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(jià)高，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，維修維護(hù)難度高，未能在國(guó)內(nèi)很好的推廣應(yīng)用。而且試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(fèi)用高等問(wèn)題。

國(guó)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(jī)，并已成功應(yīng)用。新型兩輥平立軋機(jī)穩(wěn)定、效率高、成本低、操作簡(jiǎn)單、勞動(dòng)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(jiǎn)單、軋輥維修費(fèi)用低。

1 試驗(yàn)

兩輥機(jī)架軋機(jī)共計(jì)由4組8對(duì)軋輥組成，軋制過(guò)程中，燒結(jié)好的鎢棒經(jīng)過(guò)扁-圓-扁-圓-扁-圓-扁-圓8次4組的軋制實(shí)現(xiàn)鎢棒由粗到細(xì)的加工目的，軋機(jī)如圖1所示：

圖1 兩輥機(jī)架軋機(jī)

在軋制過(guò)程中隨著變形量的增加鎢棒逐漸由粗變細(xì)，由短變長(zhǎng)，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?yàn)樵诔跏茧A段鎢棒較短，鎢棒同時(shí)只經(jīng)過(guò)2組軋輥，到最后3組軋輥時(shí)鎢棒經(jīng)過(guò)前期加工后變長(zhǎng)，一根鎢棒在3組軋輥中同時(shí)加工，因此需要3組軋輥的速度同時(shí)匹配。

本軋機(jī)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(guò)調(diào)節(jié)軋輥間的間距實(shí)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(yàn)結(jié)果分析

2.1 軋制速度對(duì)規(guī)格的影響

新型軋機(jī)軋輥的布局采用二輥平立交替，即4組共計(jì)8對(duì)軋輥，每組軋輥對(duì)角平立，實(shí)現(xiàn)對(duì)鎢條四個(gè)角度的軋制。8對(duì)軋輥分別由8臺(tái)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，因此可以實(shí)現(xiàn)每組軋輥速度的調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)節(jié)每對(duì)軋輥的速度來(lái)研究其對(duì)產(chǎn)品規(guī)格的影響，建立軋制過(guò)程中速度和尺寸的對(duì)比關(guān)系，并通過(guò)小批量實(shí)驗(yàn)摸索相應(yīng)的規(guī)律。

根據(jù)每對(duì)軋輥軋制后鎢條的長(zhǎng)度增加量，調(diào)整下一對(duì)軋輥的速度增量，可分8組實(shí)驗(yàn)，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(wú)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(lái)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?jī)蛇呌型黄穑黄鸬某叽绮坏龋畲笥羞_(dá)到1mm，突起的長(zhǎng)度也不等，但均在尾部。由此分析得出軋制速度過(guò)快，部分尾翼在軋制過(guò)程中來(lái)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(lái)越大，因此軋制速度不宜過(guò)快，保持在150m/s～160m/s均可。

2.2 軋制溫度及壓縮比對(duì)坯條密度的影響

軋制為一次性成型，中間沒(méi)有加熱過(guò)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(xiàng)目通過(guò)不斷調(diào)節(jié)軋制溫度研究其對(duì)密度的影響，保證不粘連軋輥；同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)壓縮比同樣對(duì)鎢條密度產(chǎn)生重要的影響。

本項(xiàng)目對(duì)溫度設(shè)置了4個(gè)工藝參數(shù)分別為1500℃、1550℃、1600℃和1650℃，燒料時(shí)間設(shè)置了3個(gè)工藝參數(shù)30min、40min、50min，對(duì)上述幾個(gè)工藝參數(shù)進(jìn)行正交試驗(yàn)，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(cè)試軋制坯條的密度，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 燒料溫度及燒料時(shí)間軋制影響

3 結(jié)論

國(guó)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(kāi)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(shí)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。