CN101670364B - 一种新型硬合金线材加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型硬合金线材加工工艺，采用线杆通过热轧工艺生产固溶热处理线杆制品，再经连续冷轧或拉伸后进行沉淀硬化热处理来制备合金线杆制品的工艺方法，其步骤：A.热轧工艺，线杆通过开卷、矫直、在线加热、通过冷热两用连轧机热轧、淬火、卷取或切条，生产成固溶热处理线盘卷或线杆制品；B.冷轧工艺：通过开卷、矫直、连续冷轧、时效热处理，制备成合金线杆制品。该工艺解决了硬合金线材在冷轧中出现的轧制压力过大和轧制力矩不足、轧辊磨损过快的问题；解决了铜合金、铝合金生产时，因铸造组织拉伸易产生受力不均、制品断头等严重问题。该工艺的生产线即可用于冷轧也可用于热轧，能够生产出所需的硬合金线杆、其成本低，实用性强。

Description

一种新型硬合金线材加工工艺

技术领域

本发明属于金属压力加工制造技术领域，尤其涉及到一种新型硬合金线材加工工艺。

背景技术

目前，铍青铜、铝青铜、白铜、孟乃尔、硬铝和钛及其合金等属于难以冷加工成型的金属及硬合金，它们具有弹跳性能好、变形抗力大、变形抗力随加工程度的增高而大幅度上升，延伸率迅速降低等特点，一直存在着采用挤压、热轧固溶处理或连铸后直接拉伸时拉伸力大，易折断、拉断、热处理难等生产困难。

为了解决这一难题，传统上采用轧制硬合金线材的平立辊冷连轧机。虽然这些机型可轧制硬合金线材，但由于该类机型的技术上存在一些致命弱点未得到根本解决，始终未能得到用户认可，后来先后利用引进的铜线杆连铸连轧线的技术，开发了我国的三辊冷连轧机，该设备在轧制如紫铜、纯铝等低变形抗力、延伸性好的金属可以使用，而不能用于轧制高强度硬合金线杆。

以上设备主要存在以下几个问题：

1)平立辊连轧机常采用采用菱——椭圆——圆形孔型、而国内三辊冷连轧机采用三角——圆——……——三角——圆孔型。采用这类孔型为使变形区稳定，常要采用大道次变形量——大道次变形量不仅使咬入角过大会引起轧件在轧制过程中打滑，使轧制工作处于不稳定状态，而且会因道次变形量大造成轧制压力和扭矩过大，引起传动轴和齿轮包括轴承的寿命严重降低；

2)国内几家设计时采用了国外引进三辊热连轧机的结构形式——闭式机架来设计冷连轧机。热轧闭式机架的显著特点是轧制压力和轧制力矩要求不需要太大，轧辊因热轧轧件变形抗力较小磨损也较轻；机架密封性能好，防止了轴承和齿轮受到烘烤和污染。而冷轧硬合金由于变形抗力很大需要的是大扭矩、大轧制压力，显然轧辊、轴承等寿命受到考验。

3)国外有公司曾开发了专门用于轧制硬合金线材的三辊冷连轧机，并采用了开式机架，辊环和传动齿轮裸露在机架外，暂时解决了轧辊、齿轮和轴承因位置分配不合理造成扭矩和轧制压力较小的问题。

4)以上几种工艺都存在着以下难以解决的问题：其一是采用三角——圆——……——三角——圆孔型，因变形不均匀造成轧辊磨损快，必须进行经常性的修磨；其二是修磨时必须将轧辊卸下，而齿轮和轴承也必须同时拆卸，方可卸下轧辊。其三是由于磨辊时必须多次拆卸和装配造成轧辊、轴与轴承和齿轮间配合间隙越来越大，严重降低了设备使用寿命和增加了工人的劳动强度。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种新型硬合金线材加工工艺，该工艺能解决上述存在的问题，并可降低成本、改善工人生产劳动条件，较好地生产出所需的硬合金线杆。

为实现上述发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

所述的一种新型硬合金线材加工工艺，采用坯料线杆通过热轧工艺生产固溶热处理线杆制品，再经过在线连续冷轧或拉伸后进行沉淀硬化热处理来制备合金线杆制品的工艺方法，使成本降低，且减轻劳动强度和减少拆卸轧辊造成的环境污染，其步骤如下：

A.热轧工艺

1)、先将坯料线杆通过开卷机直接连续开卷；

2)、再将线杆过矫直机矫直；

3)、通过在线加热炉将线杆加热；

4)、将加热后的线杆通过冷、热两用连轧机热轧；

5)、在轧机后和卷取机之间添置上淬火环套，将热轧过的线杆淬火，即组成热连轧淬火线杆工艺和装备；

6)、最后在线将淬火后的线杆卷取或切条，生产成固溶热处理线盘卷或线杆制品；

B.冷轧工艺

1)、将生产的固溶热处理线盘制品通过开卷机开卷；

2)、再将线杆通过矫直机矫直；

3)、将线杆通过冷、热两用连轧机连续冷轧；

4)、最后将连轧或再经拉伸工序后的线杆进行时效热处理，通过对线杆的卷取或切条制备成合金线杆制品。

所述的一种新型硬合金线材加工工艺，冷、热两用连轧机的热轧方法，其步骤如下：

1)、是采用冷、热两用连轧机的热轧机架组；

2)、每个热轧机架的轧辊设置成耐热轧辊，并可更换轧辊辊环；

3)、轧件轧制速度控制为0～10m/s；

4)、轧件通过每机架的延伸率控制在29％以内；

5)、轧件依序通过采用计算机控型设计系统设计的每个机架上的轧辊孔型：三角——三角——……——弧三角——规圆或三角——……——三角——规圆，当然最后一机架(4)的轧辊孔型也可是正六角形，并使各机架(4)间轧件所受的拉应力控制在1％以内，能解决道次压下量无法控制的问题，并减少轧辊的磨制难度；

6)、各机架前后均设置有与轧辊孔型一致的防线杆扭曲的导卫(17)孔型，导卫呈三角——三角——……——弧三角——规圆形或有三角直接规圆，甚至正六角型；

7)、采用大流量乳化工艺润滑剂，保证轧件表面质量和轧辊及传动齿轮的润滑；

8)、在轧辊和传动齿轮的结合处可设有防氧化皮溅入护盘。

所述的一种新型硬合金线材加工工艺，冷、热两用连轧机的冷轧方法，其步骤如下：

1)、是从冷、热两用连轧机的底座上取出热轧用机架，在底座上更换上冷轧用机架；冷轧用机架是将热轧用机架的耐热轧辊或辊环更换成冷轧轧辊或辊环；

2)、然后将开卷、矫直后的固溶热处理线杆制品，通过冷轧用机架组进行连续的冷轧，其冷轧用机架组的连续冷轧工艺同热轧用机架组的热轧工艺。

所述的一种新型硬合金线材加工工艺，冷、热两用连轧机的设计方法：

1)、采用可快速更换机架的结构，通过底座上的导柱滑杆，使快速插入式机架靠自重下滑入底座的定位槽，通过机架定位轴、机架定位螺丝杆、传动轴上的离合器的作用自动定位；

2)、采用同步传动机构，由拨叉气缸通过齿轮箱内传动轴上的离合器，使快速插入底座上若干个机架的传动齿盘与动力装置上对应的若干个动力齿盘啮合，通过动力装置带动每个机架的轧辊工作；

3)、机架上设置的轧辊和传动齿轮均暴露在机架之外；

4)、增大轴承的尺寸和放置空间，使最大轧制压力和轧制力矩是传统机型的2倍；

5)、采用防线杆扭曲的方法，在每个机架前后均设有导卫装置。

所述的一种新型硬合金线材加工工艺，导卫装置采用轧件在导卫盘上的导卫辅助下，导卫夹持着轧件的表面，护送入后一机架的轧辊，使轧件在轧制过程中避免翻倒扭曲，顺利进入下道轧辊辊缝，采用较小道次变形量进行正常轧制，可解决因道次变形量过大而造成的轧制压力过大、轧制扭矩超载和轧件打滑问题；导卫盘通过安全板、月牙板卡在机架上；导卫盘上的导卫形状略大于最靠近的前一机架轧辊孔型。

所述的一种新型硬合金线材加工工艺，机架上的轧辊磨削，采用将整个机架整体放在轧辊磨床上，即可通过测量精度为0.003mm的计算机测量和数字伺服控制系统，使每个轧辊的辊型，磨制出精度达0.005mm～0.01mm的平三角、弧三角或圆孔型，使轧辊的磨削不用拆卸。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

1)精确的孔型设计、前后导位的运用和精密的轧辊的磨制，保证了道次小压下量的实现，使微张力轧制变为现实；插入式结构的应用使全部换辊可在半个小时内完成。

2)解决了在硬合金线材冷轧过程中常常因辊型设计不合理出现的轧制压力过大和轧制力矩不足、轧辊磨损过快等问题。

3)实现了不用拆卸轧辊，即可整机架整体磨削轧辊辊型，大量节约人力物力，减轻了工人劳动强度。

4)可实现一直困扰着铜合金、铝合金生产时，因铸造组织拉伸易产生受力不均，制品断头等严重问题。

5)该技术组成的机列生产线即可用于冷轧，也可用于热轧淬火，可为多用途连轧机。所以该设备及轧制工艺实用性强。

6)降低了生产成本和工人劳动强度，及减少了拆卸轧辊造成的环境污染。

附图说明

图1是本发明的连轧机本体结构示意图；

图2(a.b)是机架的结构示意图；

图3为导卫装置的结构示意图；

图4是热轧时的工艺流程示意图。

图中：1-拨叉气缸；2-齿轮箱；3-离合器；4-机架；5-导柱；6-底座；7-传动轴；8-轧辊；9-传动齿轮；10-月牙板螺钉组；11-机架定位螺丝杆；12-机架定位轴；13-传动齿盘；14-安全板；15-轴承；16-导卫盘；17-导卫；18-月牙板。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示：一种新型硬合金线材加工工艺，采用坯料线杆通过热轧工艺生产固溶热处理线杆制品，即将线杆直接连续开卷-矫直-加热——热轧——淬火——卷取或切条，以达到生产固溶热处理线杆制品的目的；再经过在线连续冷轧或继续拉伸后进行沉淀硬化热处理来制备合金线杆制品的工艺方法，即将固溶热处理线杆制品开卷-矫直-冷轧-卷取或切条，后进一步时效热处理达到制备高强度硬合金线杆。本工艺能够降低生产成本，减轻工人劳动强度，是环保无污染的技术，其步骤如下：

A.热轧工艺：如将φ24mm坯料线杆加热到热轧开坯温度的线杆热轧到φ12mm线杆淬火，卷取后即成固溶热处理的线杆制品。

1、先将挤压或连铸的坯料线杆通过开卷机直接连续开卷；

2、再将线坯通过矫直机矫直；

3、通过在线加热炉将线坯加热，开坯温度为热轧温度，并以热轧过温度仍在淬火温度以上为准；

4、将加热后的线杆通过冷、热两用连轧机热轧；冷、热两用连轧机的热轧方法，其步骤如下：

1)、是采用冷、热两用连轧机的热轧机架组，也就是在该连轧机的底座(6)上更换带有热轧用辊环的机架；

2)、每个热轧机架的轧辊(8)设置成耐热轧辊；

3)、经开卷后轧件经过连轧机轧制的出口控制为0～10m/s的速度进行轧制；

4)、轧件通过每机架(4)的延伸率可控制在0到30％以内任意值；

5)、轧件依序通过采用计算机控型设计系统设计的每个机架(4)上的轧辊孔型：三角——三角——……——弧三角——规圆，或由或三角——……——三角——直接规圆，甚至是正六角型，当然最后一机架(4)的轧辊孔型也可是正六角形，并使各机架间轧件所受的拉应力控制在±1％以内，能解决道次压下量无法控制的问题，并减少轧辊的磨损，减少轧辊的磨制难度；

6)、各机架(4)前后均设置有与轧辊孔型一致的防线杆扭曲的导卫(17)孔型，导卫的形状与轧辊相一致，即导卫呈三角——三角——……——弧三角——规圆形或有三角直接规圆，甚至正六角型；

7)、采用大流量乳化工艺润滑剂，保证轧件表面质量和轧辊(8)及传动齿轮(9)的润滑；

8)、在轧辊(8)和传动齿轮(9)的结合处可设有防氧化皮溅入护盘。

5、在轧机后和卷取机之间添置上淬火环套，将热轧过的线杆在线淬火，即组成热连轧淬火线杆工艺和装备；

6、最后将淬火后的线杆卷取或切条，生产成固溶热处理线盘或线杆制品；

B.冷轧工艺：

1、将生产的固溶热处理线杆制品通过开卷机开卷；

2、再将线杆通过在线矫直机矫直；

3、将线杆通过冷、热两用连轧机连续冷轧，冷、热两用连轧机的冷轧方法，其步骤如下：

1)、是从冷、热两用连轧机的底座(6)上取出热轧用机架，在机座上更换上冷轧用机架——即取出热轧用机架，在机座上更换上冷轧用机架。也就是将热轧用机架的耐热轧辊设置成冷轧轧辊；当然也可将热轧用机架内轧辊或辊环更换成冷轧用轧辊或辊环。

2)、然后将开卷、矫直后的固溶热处理的线杆制品，通过冷轧用机架组进行连续的冷轧或拉伸，即可将固溶处理后的线杆制品坯料φ12mm的冷态线坯卷连轧到φ6mm线杆，其冷轧用机架组的连续冷轧工艺同热轧用机架组的热轧工艺。

4、最后将连轧或拉伸后的线杆进行沉淀、硬化、时效热处理，通过对线杆的卷取或切条制备成硬合金线杆制品；达到降低成本、减轻工人劳动强度和减少污染的环保技术。

该冷、热两用连轧机的设计：

1)、采用可快速更换机架的结构，通过底座(6)上的导柱(5)滑板，使快速插入式机架(4)靠自重下滑入底座(6)的定位槽，通过机架定位轴(12)、机架定位螺丝杆(11)、传动轴(7)上的离合器(3)的作用自动定位；如图1所示：底座上共8个机架也可多个机架，机架(4)靠导柱(5)固定在底座上(6)。

2)、采用同步的传动机构，由拨叉气缸(1)通过齿轮箱(2)内传动轴(7)上的离合器(3)，使快速插入底座(6)上的若干个机架的传动齿盘(13)与动力装置上对应的若干个动力齿盘啮合，通过动力装置带动每个机架(4)的轧辊(8)工作；

3)、机架上设置的轧辊(8)和传动齿轮(9)均暴露在机架(4)之外，使机架上的轧辊磨削时不用拆卸，将整个机架整体放在轧辊磨床上，即可通过测量精度为0.003mm的计算机测量和数字伺服控制系统，使每个轧辊的辊型，磨制出精度达0.005mm～0.01mm的平三角、弧三角或圆孔型。

4)、增大轴承(15)的尺寸和放置空间，使最大轧制压力和轧制力矩是传统机型的2倍以上；

5)、采用防线杆扭曲的方法，在每个机架(4)的前后均设有导卫装置，它精确的固定在机架前后两边，机前的形状与上一机架的孔型一致，机架后与该机架的孔型一致。

该导卫装置由导位盘(16)、安全板(14)、月牙板(18)构成，在导卫盘(16)的三个圆角上方卡有安全板(14)，每个安全板通过月牙板(18)由月牙板螺钉组(10)固定在机架(4)上；导卫(17)由固定在导位盘上的三个导卫块组成与轧辊辊缝相一致的孔型，导卫(17)形状略大于最靠近的前一机架(4)轧辊孔型。

轧制时，拨叉气缸通过齿轮箱内传动轴(7)上的离合器(3)，使快速插入底座上8个机架的传动齿盘(13)与动力装置上对应的动力齿盘啮合；并通过动力装置带动每个机架的轧辊(8)工作。即机架上的传动齿盘(13)通过主动轴上的传动齿轮与呈120°的两个从动轴上的传动齿轮啮合，使每个传动齿轮(9)上的轧辊转动。

当轧件在导卫盘(16)上的导卫辅助下，即导卫夹持着轧件的表面，护送进入下道机架的轧辊辊缝，采用较小道次变形量也能进行正常轧制，使轧件在轧制过程中避免翻倒扭曲，并且解决因道次变形量过大而造成的轧制压力过大、轧制扭矩超载和轧件打滑等问题，以达到降低道次压下量、减少轧制压力和轧制力矩，防止轧制时咬入角过大，打滑力大于轧件与轧辊接触面的摩擦力的几率出现。

Claims (3)

1.一种新型硬合金线材加工工艺的冷、热两用连轧机，其特征在于：

1)、采用可快速更换机架的结构，通过底座(6)上的导柱(5)滑板，使机架(4)靠自重下滑入底座(6)的定位槽，通过机架定位轴(12)、机架定位螺丝杆(11)、传动轴(7)上的离合器(3)的作用自动定位；

2)、采用同步的传动机构，由拨叉气缸(1)通过齿轮箱(2)内传动轴(7)上的离合器(3)，使快速插入底座(6)上若干个机架的传动齿盘(13)与动力装置上对应的若干个动力齿盘啮合，通过动力装置带动每个机架的轧辊(8)工作；

3)、机架上设置的轧辊(8)和传动齿轮(9)均暴露在机架之外；

4)、增大轴承(15)的尺寸和放置空间，使最大轧制压力和轧制力矩是传统机型的2倍；

5)、为防止线杆扭曲，在每个机架(4)的前后均设有导卫装置。

2.根据权利要求1所述的冷、热两用连轧机，其特征在于：导卫装置采用轧件在导卫盘(16)上的导卫(17)辅助下，导卫(17)夹持着轧件的表面，护送入后一机架的轧辊(8)，使轧件在轧制过程中避免翻倒扭曲，顺利进入下道轧辊辊缝，采用较小道次变形量进行正常轧制，可解决因道次变形量过大而造成的轧制压力过大、轧制扭矩超载和轧件打滑问题；导卫盘(16)通过安全板(14)、月牙板(18)卡在机架(4)上；导卫盘(16)上的导卫(17)形状略大于最靠近的前一机架(4)轧辊孔型。

3.根据权利要求1所述的冷、热两用连轧机，其特征在于：机架上的轧辊(8)磨削，采用将整个机架(4)整体放在轧辊磨床上，即可通过测量精度为0.003mm的计算机测量和数字伺服控制系统，使每个轧辊的辊型，磨制出精度达0.005mm～0.01mm的平三角、弧三角或圆孔型，使轧辊(8)的磨削不用拆卸。

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