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钛包铜(钛铜复合棒)加工工艺的改进措施

发布时间 :2020-03-13 21:45:53 浏览次数 :

钛铜复合棒自20世纪60年代以来,得到迅速发展。它作为金属阳极的主要部件,将铜良好的导电性能和钛的强耐腐蚀性融为一体,成功取代了石墨电极继而投入工业化生产。特别是近年来它用于电解铜行业,不仅提高了电极使用寿命及其导电性能和电流效率,而且也减少了电能消耗降低了对设备的维修成本。不难看到,优化钛铜复合棒加工工艺和新产品研发是适应市场经济下,我们企业应适时发展的主导方向。以下主要分享钛包铜加工工艺方面的改进措施:

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1、坯料准备

首先对钛管内表面和铜棒外表面进行处理,经干燥为保证冷拔状态下钛铜组装成坯后,钛铜组装成坯的一端能顺利咬入配模的情况下,再放入炭炉中烘烤,在热状态下易于公称容量为1600kN的双盘摩擦机挤压做头,使钛管和铜棒组合不致松动后再进行冷拔作业。

这样的缺点是在轧制之前放入箱式电阻炉加热,钛层和铜棒虽已进行拉拔作业,很可能钛管和铜棒贴合强度不够的地方,钛层内表面和铜棒外表面被氧化成黑色氧化膜,严重时会发生“脱壳”现象,轻微的也会增加接触电阻,使电解槽电压逐渐上升从而缩短电极使用寿命,影响活性层使用寿命并增加电能消耗。所以在箱式电阻炉加热之前应给钛铜组合坯未烘烤的一端用1~3mm的钛板封焊,以防止加热时复合面产生氧化层。

2、冷拔作业

在冷拔之前对经处理的钛层外表面涂以MoS2润滑剂。由于MoS2良好的附着性能、抗压性能和减摩性能,可对钛层起到润滑保护作用,以保证冷拔时钛层的均匀性防止钛层产生划伤裂纹等。其实冷拔作业的作用是使钛铜紧密贴合,保证钛层铜棒之间参透层有一定的宽度

由于冷拔拉伸用于小断面坯料,而对于较大断面的坯料效果不稳定。原因是因为经拉拔后金属内部组织结构变形量较大即变形程序增加,拉拔应力越大,使拉拔效果不好。如果配合多道次拉拔效果可能好些。另外咱们公司钛管塑性不稳定性,经拉拔作业后导致钛管和铜棒不平整性,基本钛管长于铜棒20cm左右,浪费材料增加成本。所以购置钛管和铜棒时要把重点放到对表面光洁度方面,应该对其强度塑性测试,常做拉伸试验即材料性能试验中的一种。大体步骤:

1)一批料随机抽取两个样来测试其强度(抗拉强度σb和屈服强度σ0.2)和塑性(伸长率δ5和断面收缩率ψ);

2)机加成标准试样GB;

3)拉伸速率控制:根据电脑显示拉伸曲线判断材料性能得出数据。

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3、箱式电阻炉加热、保温

先将钛铜组装坯放入型号RX-90-10、额定功率为90千瓦的箱式电阻炉中加热,到设定温度后至少保持10分钟。

要严格意义上不允许有两层,由于加热过程中炉内为微氧化气氛,以减少吸氢。加热温度时间应以坯料表面温度达到要求的加热温度开始计算,而不是以仪表指示或炉子到温的时间计算。

4、轧制工艺

将钛铜复合坯料生产成钛铜复合棒要遵循:充分利用钛的塑性,尽量减少中间退火和减少轧制道次。由于热轧是金属再结晶温度以上的轧制过程,此时金属具有较高塑性和较低的变形抗力,这样可以用较少的能量得到较大的塑性变形。

热轧过程中的总加工率,道次加工率与热轧温降是板带材轧制最基本的变形依据,它直接影响产品质量和轧制产量。我浅谈一下道次加工率的分配问题:第一道次首先要满足顺利咬入的问题,根据自然咬入条件当咬入角≤摩擦角金属才能进入轧辊完成轧制工艺,因此没道次压下梁有最大咬入角αmax所决定最大压下量Δhmax即

Δh≤Δhmax=D(1-cosαmax)

而目前最常用咬入角为20~25度,咬入角咬入困难时,常对坯料施加后推力。开轧阶段,道次加工率及轧机速度不宜过大,在坯料组织允许条件下,应适当逐道次增加压下量。中间道次,轧制温度有所降低,而塑性较好,变性抗力却不高,所以应采用大压下量的方法轧制。最后道次,一般采用较小的道次加工率,为获得理想的产品尺寸,应在最后的一两个道次用较小的压缩率,才能获得平整的钛铜复合棒。

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5、热矫直方面

钛铜复合棒半成品放入型号YBS-8的矫直机进行热矫,由于矫直机长为3.5m,有效长度为2m,对于长尺寸的棒材矫直效果不好,主要是复合材车间轧制区域:生产节奏较快;热矫设备能力不足;扁材精整条件限制;扁材热处理方面。

对于热矫设备能力不足方面:由于断面较大的扁材温降较慢而且尺寸较长,在矫直机有效部位易部分矫直,而不能全部矫直。对于去增大设备有效长度或购置大型矫直机,我经过综合考虑认为不可取,所以从改进现有矫直设备入手,既能使矫直机的有效长度迅速降温,也不至于使不能被一次矫直的部位迅速冷却,就是在矫直机内安装几个小的送风装置,不仅能节省开支,又能达到热矫目的。因为厂房现有的冷矫设备包括母线矫直机、油压机和简易矫直机,对公司以后将发展更大断面的扁材能力远远不够。

热矫后的坯料精整方面:现有厂房无精整区域,导致坯料热矫后随意放置,在不平整的地上使热矫后原本可能平整的坯料变得不平整,不仅降低坯料质量,也影响其它工种作业,希望新厂房在这方面给予重视。

热处理方面:对于大断面复合棒由于设备原因矫直难度较大,我们应该在矫直之前的工序找原因。一是坯料本身是否保持平整;二是箱式电阻炉内底部耐火砖是否平整;三是在电阻炉内底部耐火砖不平整的情况下不允许坯料装两层。这几点建议有待今后继续探讨。

6、冷矫直方面

对于矫直厚度小的扁材,可选择张力矫直机,它可矫直厚度小于0.3~0.6mm的扁材,它矫直过程中扁材在小于屈服强度拉应力的作用下,通过弯曲辊组被剧烈弯曲,将扁材边缘波浪中间瓢曲等缺陷消除后,通过矫平辊把剩余瓢曲部分矫平,而此法缺点是材料损失大,易产生偏径等缺陷。

现有应用较好的是悬臂架材辊式矫直机,它具有成型的装配式矫直辊,每个辊子有方形、宫灯形孔槽,由于辊数多,矫直反复弯曲次数多,可使矫直后的坯料平直度提高。

最佳方法是对已使用的矫直设备的厂家和生产厂家进行调研、综合评估后制定购置方案。

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