CN101850364B - 一种轧制黄铜管的三辊行星轧制方法 - Google Patents
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Abstract
一种轧制黄铜管的三辊行星轧制方法，其特征在于包括以下步骤：将管坯的头部制成锥面；选择芯棒，该芯棒与管坯内壁的单边间隙L不大于2.5mm；在三辊行星轧机轧制管坯前，先将管坯预热至100～500℃，然后将预热后的管坯送入三辊行星轧机进行轧制；并在轧制时对轧辊进行乳化液喷淋，乳化液的喷淋强度为0.025～0.045MPa，并通过设置于三辊行星轧机入口处的吹扫装置吹扫而防止乳化液回流，使管坯在进入轧制区之前不与乳化液接触；从三辊行星轧机的出口处轧出的管材通过拉拔加工成成品。这种方法的优点在于黄铜管在轧制时进行预热，这样在轧制黄铜管时，其轧制温度超过了400℃～600℃的中温脆性区域，即避开了中温脆性区从而实现轧后的管体品质良好。
Description
技术领域
本发明涉及一种轧制黄铜管的三辊行星轧制方法。
背景技术
黄铜中加入铝显著缩小α相区，铝含量高时会出现γ相，提高合金的强度与硬度，但大幅度降低合金的塑性；含22％～24％Zn、1.0％～3.0％Al的HAl77-2铝黄铜既有良好的加工性能、铸造性能以及较高的力学性能，同时也具有很好的热加工性能。
与紫铜相比，HAl77-2铝黄铜在400℃～600℃时塑性极低，在500℃左右的伸长率小于10％，即存在中温脆性区。因此，随着轧制温度的升高以及变形的加剧，在400℃～600℃的温度范围内，黄铜管在行星轧制过程中容易开裂，即存在″中温脆性区″。
铜管的行星轧制过程中温度逐渐升高，从最初的室温达到终轧时温度为750℃左右，要想解决黄铜行星轧制过程中管坯开裂的问题，就需要在轧制的过程中避开其″中温脆性区″。避开黄铜″中温脆性区″的方法有两种：一是，在黄铜管三辊行星轧制过程中对管坯进行冷却，使其轧制温度始终处于200℃以下。但是在一个被高速旋转的轧辊包围下且相对较短的轧制区内，同时又在较高的轧制速度下(出口速度15m/min)要实现大幅度降温(从750℃降至200℃以下)显然不太现实；即便实现了大幅度的降温，由于在温度较低的情况下铝黄铜的变形抗力较高，对轧机的力能参数提出了更高的要求；二是，在管坯进入轧制区之前对其进行加热，使其温度超过黄铜的″中温脆性区″，从而解决管坯轧制开裂的问题。但迄今为止，还没有一种能在轧制过程中控制管坯温度从而解决黄铜管轧制开裂、实现黄铜管的三辊行星轧制的技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种轧制黄铜管过程中能避开中温脆性区、同时能实现轧制具有良好品质黄铜管的一种轧制黄铜管的三辊行星轧制方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本轧制黄铜管的三辊行星轧制方法，其特征在于包括以下步骤：
a、将管坯的头部制成锥面；
b、选择芯棒，该芯棒与管坯内壁的单边间隙L不大于2.5mm；
c、在三辊行星机轧制管坯前，先将管坯预热至100-500度，然后将预热后的管坯送入三辊行星轧机的轧辊进行轧制；
d、在轧制时对轧辊进行乳化液喷淋，乳化液的喷淋强度为0.025～0.045MPa，并通过设置于三辊行星轧机入口处的吹扫装置吹扫而防止乳化液回流，使管坯在进入轧制区之前不与乳化液接触；
e、从三辊行星轧机的轧辊出口处轧出的管材通过拉拔加工成成品。
作为改进，所述管坯预热的方式可选择为：在管坯的前端放置一段紫铜管坯，三辊行星轧机先轧制紫铜管坯将产生的热量预热轧制后续的管坯，或采用加热装置直接加热；
作为改进，所述吹扫装置所用的吹扫气体优选为氮气；所述吹扫装置通过进口通入氮气，然后通过吹扫装置上的环状喷口喷出，将沿管坯倒流的乳化液吹离管坯；所述吹扫装置可选择固定于三辊行星轧机工作罩内的支架上。
再改进，所述锥面其锥角a可选择为8～16度。
与现有技术相比，本发明的方法采用以下步骤：将管坯的头部制成锥面；选择芯棒，该芯棒与管坯内壁的单边间隙L不大于2.5mm；在轧制之前先将管坯预热至100～500度，然后将预热后的管坯送入三辊行星轧机进行轧制；在轧制过程中对轧辊进行乳化液喷淋，乳化液的喷淋强度为0.025～0.045MPa，并通过设置于三辊行星轧机入口处的吹扫装置吹扫而防止乳化液回流，使管坯在进入轧制区之前不与乳化液接触；从三辊行星轧机的轧辊出口处轧出的管材为中间产品，通过后续的拉拔加工变为成品。这种方法的优点在于黄铜管坯在轧制之前进行预热，这样在轧制黄铜管时，其轧制温度超过了其400℃～600℃的″中温脆性区″，即避开了中温脆性区；又由于将管坯的头部制成锥面，管坯的前端做成锥形相当于减少了管坯的壁厚，这样内外壁金属的温度差就会相对减小，使金属在变形过程中内外壁的温度趋于均匀化，保证了内外壁变形的连续性，从而降低了轧制过程中管坯开裂的可能性；还有，芯棒与管坯内壁的单边间隙L不大于2.5mm，这样管坯内外壁的温度更容易趋于均匀化，这是因为在轧制过程中由于轧制的不平衡导致管坯端部产生晃动，从而使管坯内壁与芯棒接触，使其温度升高；管坯的外壁受到轧辊的碾压同样温度升高很快，因此管坯内外壁的温差显著降低，有利于消除管坯内外壁金属在轧制过程中的相对滑动，有效地防止了轧制过程中管坯的开裂，再有，在轧制过程中对轧辊进行乳化液喷淋，乳化液的喷淋强度为0.025～0.045MPa，能有利于控制轧制管坯的轧制温度；吹扫装置采用氮气，通过吹扫装置上的环状喷口喷出，将沿管坯倒流的乳化液吹离管坯，经吹扫装置吹扫后的管坯在进入轧制区之前不与乳化液接触，大大减少了其温度的降低，提高进入轧制区之前管坯的温度，从而使进入轧制区之前管坯的温度增加，防止了其轧制过程中的开裂。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2是图1中沿A-A线的剖视图；
图3是图1中管坯头的部视图；
图4是图2中I部的放大图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图4所示，本实施例为轧制黄铜管的三辊行星轧制工艺，包括以下步骤：
a、将管坯1的头部制成锥面11；该锥面11的锥角a选择为8～16度，本实施例优选为12度。
b、选择芯棒7，该芯棒7与管坯1内壁的单边间隙L不大于2.5mm。
c、在三辊行星轧机轧制管坯1前，先将管坯1预热至100～500度。所述管坯1预热的方法可选择为：第一种方式是采用外部加热装置直接加热；第二种方式是在管坯的前端放置一段紫铜管坯，三辊行星轧机先轧制紫铜管坯将其产生的热量预热轧制后续的管坯。
d、在三辊行星轧机轧制管坯1时对轧辊4进行乳化液51，该乳化液51为一种公知产品，是一种型号为NJG/W201的优质乳化切削油，中国石油化工股份有限公司生产，生产点在北京市海淀区安宁庄西路6号。乳化液51的喷淋强度为0.025～0.045MPa，并通过设置于三辊行星轧机的轧辊入口31处的吹扫装置2吹扫而防止乳化液51回流，使管坯1在进入轧制区之前不与乳化液接触；该吹扫装置2所用的吹扫气体为氮气22，氮气22从吹扫装置的进口21进入吹扫装置2，然后通过吹扫装置2上的环状喷口喷出，将沿管坯倒流的乳化液51吹离管坯。该吹扫装置2固定于三辊行星轧机的工作罩3内的支架6上。而乳化液51通过设置于三辊行星轧机的轧辊4出口正对处的喷淋环5中喷出，该喷淋环5的内径大于成品管体的外径。
e、从三辊行星轧机的轧辊4出口处轧出的管材为中间产品，通过后续的拉拔加工变为成品。
以下对本发明作进一步说明；
1、为了避开黄铜行星轧制过程中的″中温脆性区″，可以在轧制之前对管坯进行预热，使轧制管坯的初始温度在100℃～500℃。
管坯的预热可以采用以下方式：
第一种方式是采用外部加热装置直接加热；第二种方式是在管坯的前端放置一段紫铜管坯，三辊行星轧机先轧制紫铜管坯将其产生的热量预热轧制后续的管坯。
2、合理的控制管坯的加工量，工作过程中管坯的加工量在85％～95％之间；随着管坯加工率的降低，管坯的壁厚减小，轧制区内的金属温度更容易趋于均匀化，因此管坯内外壁的温差减小，管坯的变形更容易趋于连续化，从而导致管坯开裂的几率降低。
3、在工作罩内加一吹扫装置防止乳化液回流，提高进入轧制区之前管坯的温度。吹扫装置通过进口通入氮气，然后通过吹扫装置上的喷口环状喷出，将沿管坯倒流的乳化液吹离管坯，不至于使乳化液经过工作罩的入口流出工作罩，吹扫装置靠支架固定在工作罩内。经吹扫装置吹扫后的管坯在进入轧制区之前不与乳化液接触，大大减少了其温度降低，从而使进入轧制区之前管坯的温度增加。
4、乳化液的喷淋强度0.025MPa～0.045MPa。在行星轧制过程中，乳化液对轧辊的喷淋冷却与管坯的温度有很大的关系，喷淋强度越大，管坯的温度降低；相反，喷淋强度越小，管坯的温度越高。为了提高轧制管坯的初始温度，在轧制开始阶段乳化液的喷淋强度要小一些；在轧制稳定阶段，根据不同的工艺条件，不同的管坯，以及采用不同的工模具会对管坯的轧制温度产生影响，因此为了合理控制轧制温度，需要根据不同的条件合理的调节乳化液的喷淋强度范围在0.025MPa～0.045MPa。
5、管坯入口端形状做成锥形。在铝黄铜行星轧制过程中，由于其本身的热传导系数较低，导致变形过程的初始阶段管坯内外壁的温差较大，轧制过程中内外壁金属产生相对的滑动，致使内外壁金属的变形不连续，从而导致其变形过程中管坯开裂。为了避免这种情况，可以将管坯前端倒角做成锥形，管坯的前端做成锥形相当于减少管坯的壁厚，这样内外壁金属的温度差就会相对减小，使金属在变形过程中内外壁的温度趋于均匀化，从而保证了内外壁变形的连续性，从而降低了轧制过程中管坯开裂的可能性。
6、芯棒与管坯内径的间隙单边不大于2.5mm。这样管坯内外壁的温度更容易趋于均匀化，这是因为在轧制过程中由于轧制的不平衡导致管坯端部产生晃动，从而使管坯内壁与芯棒接触，使其温度升高；管坯的外壁受到轧辊的碾压同样温度升高很快，因此管坯内外壁的温差显著降低，有利于消除管坯内外壁金属在轧制过程中的相对滑动，有效地防止了轧制过程中管坯的开裂，行星轧制过程中芯棒与管坯内径的单边间隙L需要很好的控制，轧制过程中L取不大于2.5mm为佳。
三辊行星轧辊的工作原理如下：
轧辊在绕自身轴线转动(自转)的同时，也绕轧制中心线转动(公转)。铸坯(即铝黄铜管)在推料小车和轧辊自转的联合作用下将管坯(即铝黄铜管)咬入并通过锥形轧制变形区。调节轧辊公转速度，可以使出口管材不发生旋转(在实际操作过程中，先将公转速度升至工作速度，再把轧辊自转速度升到一定值，待管材轧出后视其旋转方向，然后再调整其速度使管材不旋转)，从而可实现管材的在线收卷。
Claims (5)
1.一种轧制黄铜管的三辊行星轧制方法，其特征在于包括以下步骤：
a、将管坯(1)的头部制成锥面(11)；
b、选择芯棒(7)，该芯棒(7)与管坯(1)内壁的单边间隙L不大于2.5mm；
c、在三辊行星轧机轧制管坯(1)前，先将管坯(1)预热至100-500度，然后将预热后的管坯(1)送入三辊行星轧机的轧辊(4)进行轧制；
d、在轧制时对轧辊(4)进行乳化液(51)喷淋，乳化液(51)的喷淋强度为0.025～0.045MPa，并通过设置于三辊行星轧机入口(31)处的吹扫装置(2)吹扫而防止乳化液(51)回流，使管坯(1)在进入轧制区之前不与乳化液接触；所述吹扫装置(2)所用的吹扫气体为氮气(22)；
e、从三辊行星轧机的轧辊(4)出口处轧出的管材通过拉拔加工成成品。
2.根据权利要求1所述的三辊行星轧制方法，其特征在于：所述管坯(1)预热的方式是：在管坯(1)的前端放置一段紫铜管坯，三辊行星轧机先轧制紫铜管坯将产生的热量预热轧制后续的管坯(1)，或采用加热装置直接加热。
3.根据权利要求2所述的三辊行星轧制方法，其特征在于：所述吹扫装置(2)通过进口(21)通入氮气(22)，然后通过吹扫装置(2)上的环状喷口喷出，将沿管坯倒流的乳化液(51)吹离管坯。
4.根据权利要求3所述的三辊行星轧制方法，其特征在于：所述吹扫装置(2)固定于三辊行星轧机工作罩(3)内的支架(6)上。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的三辊行星轧制方法，其特征在于：所述锥面(11)其锥角a为8～16度。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |