新型兩輥平立軋機在B203旋鍛中的應用

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品質量、提高生產效率及降低能耗的關鍵工序，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，產生2%的廢料，是目前產生廢料最為集中的工序，能耗占整體加工生產線的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，從鉬絲爐內取出送入高速轉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，如此反復旋錘鍛打，由于鎢條加熱頻次多導致熱量浪費嚴重，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300噸電極成品的產量計算B203旋鍛需要24人，人工成本高，培養一名優秀的B203旋鍛工人往往要2～3年。

B203旋鍛開坯是引進于前蘇聯的傳統鎢電極加工工藝，1959年德國KOCKS公司首次設計了三輥Y型軋機，70年代國外將這種軋制開坯方式應用于鎢鉬生產中，隨后國內洛陽鉬都、廈鎢、成都虹波等少數幾家公司嘗試進行技術引進，但由于該設備造價高，結構較為復雜，維修維護難度高，未能在國內很好的推廣應用。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，且技術成熟度低。90年代北京鎢鉬材料廠進行了Y型軋制技術的實驗，通過實驗研究發現Y型軋制技術存在軋制速度不可調、軋輥輥縫不可調、采用的是Y型軋輥軋制的不圓度高、軋輥拆卸復雜、軋輥維修費用高等問題。

國內有設備廠家與鎢鉬企業合作，借鑒了銅加工行業設備研制了鎢鉬用兩輥平立軋機，并已成功應用。新型兩輥平立軋機穩定、效率高、成本低、操作簡單、勞動量小、軋制的產品密度高、產品纖維組織結構好、軋制速度可調、軋輥可調、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，燒結好的鎢棒經過扁-圓-扁-圓-扁-圓-扁-圓8次4組的軋制實現鎢棒由粗到細的加工目的，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，由短變長，因此軋輥的速度應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，鎢棒同時只經過2組軋輥，到最后3組軋輥時鎢棒經過前期加工后變長，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，范圍為0mm～1mm；通過調節軋輥間的間距實現改變每道次軋制的壓縮比。輥縫尺寸及軋輥速度設置如表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 試驗結果分析

2.1 軋制速度對規格的影響

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，實現對鎢條四個角度的軋制。8對軋輥分別由8臺電機單獨驅動，因此可以實現每組軋輥速度的調節。通過調節每對軋輥的速度來研究其對產品規格的影響，建立軋制過程中速度和尺寸的對比關系，并通過小批量實驗摸索相應的規律。

根據每對軋輥軋制后鎢條的長度增加量，調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。從軋制結果來看隨著軋制速度的增加部分物料在尾部出現尾翼或軋制飛邊，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束導致尾翼的出現，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B203的加熱溫度。本項目通過不斷調節軋制溫度研究其對密度的影響，保證不粘連軋輥；同時，研究發現壓縮比同樣對鎢條密度產生重要的影響。

本項目對溫度設置了4個工藝參數分別為1500℃、1550℃、1600℃和1650℃，燒料時間設置了3個工藝參數30min、40min、50min，對上述幾個工藝參數進行正交試驗，軋制結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，試驗結果如表4所示。

表4 燒料溫度及燒料時間軋制影響

3 結論

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