CN1740403A - 大规格钛阴极辊筒体的制造方法及复合型大电流阴极辊 - Google Patents
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Abstract
一种大规格钛阴极辊筒体的制造方法及用此材料制作的复合型大电流阴极辊，其制造方法是：将钛板两端加热后模压使之成型出一定高度的凸缘；将钛板卷制成圆筒使模压成型出的凸缘对接，并对接缝处焊满；将焊缝处加热后进行锻造，将锻造后的焊缝轧制，最后将钛筒整体热处理。用此材料制作的复合型大电流阴极辊的主轴沿轴向位于辊筒内，辊筒通过导电轮、铜导电板与主轴固定连接，辊筒两端采用堵板密封，辊筒由外层钛筒，内层钢包裹铜的钢一铜复合筒通过热装形成。本发明采用端部模压成型的方法加工出可锻造量的高度，简单可行，锻造时不易形成折叠现象，锻造后再经过轧制，可使焊缝组织进一步改善，生产的钛筒成本低，质量高。用此材料制作的阴极辊能保证大电流输入时导电的均匀性，输入电流35000A时辊筒表面不过热，提高了辊面的电流密度及箔材的产量和质量，延长了阴极辊的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种大规格钛阴极辊筒体的制造方法及用此材料制作的复合型大电流阴极辊。
背景技术
与本发明最接近的现有技术一为“钛阴极辊筒体的制造方法”发明专利，公开号CN1570218A，先将钛板卷制成圆筒并对接缝处焊接；对焊缝和热影响区加热，将焊缝处镦粗后锻平，反复多次，使焊缝处多次变形，且每一次变形量应在30％以上，通过对铸造组织加以变形，使铸造组织改变成与基材组织基本相同的等轴组织，从而消除了焊缝组织印在箔材上的周期性亮带，满足了箔材的生产技术要求。该方法采用在两板焊接后用外力实现焊缝镦粗，由于焊接铸造组织的强度比加工组织的强度高，所以在加热温度750～950℃、镦粗力相同的情况下，焊缝铸造状态比板材的加工状态难变形，形成母材变形量大，铸造组织变形量小，后期锻造易形成折叠现象，使母材的损失增大，造成筒体尺寸难以控制，难以保证筒体的质量。此外，用外力实现焊缝镦粗实施起来也较为困难。
与本发明最接近的现有技术二为“一种大规格无缝钛筒制造方法及用此材料制作的无缝钛筒复合型阴极辊”(CN1196983A)发明专利，其辊筒由外层的无缝钛筒与内层的钢筒或铜-钢爆炸复合板卷焊形成的铜包裹钢的铜-钢复合筒复合而成，主轴是铜材包裹钢轴的铜-钢复合轴，主轴外壁焊有法兰，导电板内端用螺栓固定在法兰上，辊筒的内层焊接在导电板的外端，电流通过主轴铜套导到法兰，再通过导电板导到筒体内壁，最后导到钛筒表面。此种结构较难保证大电流，因为铜包裹钢的细长轴较难保证贴合率，导电板与法兰用螺栓固定，安装贴合面不好会造成局部点接触或阴极辊长期转动使用，螺栓松动，直接影响导电均匀性，结果会造成在连接接触好的地方通过的电流大，导致辊面局部过热，影响阴极辊的正常使用及箔材的质量；另一方面，内层为铜-钢爆炸复合板卷焊形成的铜包裹钢的铜-钢复合筒，为了保证热装尺寸要求，铜-钢复合筒的外表面铜层必须机加，导致铜层薄厚不均，影响钛筒表面电流的均匀性，最终影响箔材质量。
发明内容：
本发明的目的就是克服现有技术中的缺点，提供一种大规格钛阴极辊筒体的制造方法及用此材料制作的复合型大电流阴极辊，通过对铸造组织加以变形，使铸造组织改变成与母材组织基本相同的等轴组织，从而消除了焊缝组织印在箔材上的周期性亮带，满足了箔材的生产技术要求。筒体的制造方法无需大型专用设备，简单可行，特别是后期的锻造不易形成折叠现象，保证了筒体尺寸，生产的钛筒成本低，质量高。阴极辊由外层的钛筒与内层的钢-铜爆炸复合板卷焊成的钢包裹铜的复合筒通过热装过盈配合制成，通过两端导电轮及铜导电板与主轴固定连接，电流通过主轴两端的导电轮经铜导电板向辊筒表面导电，结构简单，装配容易，内、外层之间复合面结合率高，输入大电流时导电均匀性好，保证了辊筒表面电流大且分布均匀，生产出的箔材厚度均匀，质量高。
本发明的技术解决方案：
大规格钛阴极辊筒体的制造方法：
a、将钛板两端加热至400～500℃后模压使之成型出一定高度的凸缘；
b、将钛板卷制成圆筒使模压成型出的凸缘对接，并对接缝处焊满；
c、将焊缝处加热后进行锻造，温度控制在850～1020℃之间，首次锻造变形量须大于20％，火次锻造变形量控制在15～35％，总锻造变形量大于70％；
d、将焊缝处加热后轧制，温度控制在600～760℃之间，变形量控制在10～20％；
e、将钛筒整体加热至800～880℃，保温1～4小时。
所述凸缘的高度大于70％锻造变形量，且位于钛筒的外侧。
最好对焊缝进行四次锻造，锻造时每次进给量控制在20～40mm之间，且首次锻造加热温度高，以后逐次降低。焊缝锻造后采用凸度轧辊对焊缝进行3～4次轧制将焊缝轧平。
一种大规格大电流复合型阴极辊，包括主轴(1)及辊筒(5)，主轴(1)沿轴向位于辊筒(5)内，辊筒(5)通过导电轮(2)、铜导电板(3)与主轴(1)固定连接，辊筒(5)两端采用堵板(4)密封，辊筒(5)由外层(6)和内层(7)复合而成，外层(6)为钛筒，内层(7)为钢-铜爆炸复合板卷焊成的钢包裹铜的钢-铜复合筒，通过热装与外层钛筒过盈配合形成辊筒(5)。
钛筒(6)的内表面及钢-铜复合筒的钢筒(8)的外表面均镀有0.1～0.15mm银层。辊筒(5)两端的导电轮(2)通过过盈热装到主轴(1)上，且导电轮(2)的外壁上套装有钛套(15)。铜导电板(3)一端与主轴(1)上的导电轮(2)固定连接，另一端与钢包裹铜的钢-铜复合筒的铜筒(9)固定连接。
堵板(4)由内层的钢堵板(10)与外层的钛-钢复合堵板(16)组成，钢堵板(10)与辊筒(5)内层(7)的铜筒(9)焊接，钛-钢复合堵板(16)内层的钢板(12)焊接在钢筒(8)的两端，外层的钛板(11)焊接在钛筒(6)内，钛-钢复合堵板(16)外侧焊接有钛垫块(13)，钛垫块(13)上焊接有钛螺纹环(14)。
本发明与现有技术相比具有的优点和效果：
1、本发明采用端部模压成型的方法加工出可锻造量的高度，只需常规的压机及配套的模具即可实现锻造量所需的厚度，无需大型专用设备，简单可行，锻造时不易形成折叠现象，保证了筒体的圆周长度，锻造后再经过轧制，可使焊缝组织进一步改善，使铸造组织改变成与基材组织基本相同的等轴组织，从而消除了焊缝组织印在箔材上的周期性亮带，生产的钛筒成本低，质量高，满足了箔材的生产技术要求。
2、辊筒由外层的钛筒与内层的钢-铜爆炸复合板卷焊成的钢包裹铜的复合筒通过热装过盈配合制成，复合面结合率达95％以上，既保证了筒体的刚度，又提高了辊筒表面导电均匀性。此外，由于内层是由钢-铜爆炸复合板卷焊而成的钢包裹铜的复合筒，即使为了保证热装尺寸要求，也只对钢-铜复合筒的外表面钢层进行机加，不会破坏内部铜层的均匀度，保证了钛筒表面电流的均匀性，也就保证了生产的箔材的质量。
3、导电轮热装在主轴上，铜导电板与导电轮及内层钢-铜复合筒的铜层固定连接，电流通过导电轮经铜导电板、钢-铜复合筒及钛筒内壁镀银层作用于钛筒表面，提高了辊筒的整体导电性，能保证大电流输入时导电的均匀性，使辊筒表面的电流分布更均匀，输入电流35000A时辊筒表面不过热，提高了辊面的电流密度及箔材的产量和质量，延长了阴极辊的使用寿命。
4、两端的导电轮外壁上套装有钛套，防止了导电轮被腐蚀，保证了导电的均匀性，延长了导电轮及阴极辊的使用寿命。
附图说明：
图1为本发明制造方法流程图，
图2为本发明阴极辊的结构示意图，
图3为图2的A-A剖视图。
具体实施方式
结合附图1、2、3描述本发明的一种实施例。
大规格钛阴极辊筒体的制造方法：
1、将钛板两端加热至400～500℃后模压使之向外侧成型出高度大于70％锻造变形量的凸缘；
2、将钛板卷制成圆筒使模压成型出的凸缘对接，并对接缝处焊满，焊接电流控制在在100～200A之间，并进行X射线探伤检查，使焊缝达到JB4730-94标准中I级以上。
3、对焊缝处采用高频感应加热后进行四次锻造，首次锻造变形量控制在25％左右，温度控制在1000℃左右，第二次锻造变形量控制在30％左右，温度控制在950℃左右，第三次锻造变形量控制在30％左右，温度控制在900℃左右，第四次锻造变形量控制在20％左右，温度控制在850℃左右，且锻造时每次进给量控制在20～40mm之间，锻造后的筒体内外表面不得有裂纹。
4、将焊缝处加热后采用凸度轧辊进行3～4次轧制，温度控制在600～760℃之间，变形量控制在10～20％。轧制后的筒体内外表面不得有裂纹。
5、将钛筒整体加热至800～880℃，保温1～4小时即可制成(500～3000)mm×φ(1000～3000)mm等多种规格的钛筒。
一种大规格大电流复合型阴极辊，包括主轴(1)及辊筒(5)，主轴(1)沿轴向位于辊筒(5)内，辊筒(5)由外层(6)和内层(7)复合而成，外层(6)为钛筒，内层(7)为钢-铜爆炸复合板卷焊成的钢包裹铜的钢-铜复合筒，通过热装与外层钛筒过盈配合形成辊筒(5)。钛筒(6)的内表面及钢-铜复合筒的钢筒(8)的外表面均镀有0.1～0.15mm银层。
辊筒(5)通过其两端的导电轮(2)、铜导电板(3)与主轴(1)固定连接。导电轮(2)通过过盈热装到主轴(1)上，且导电轮(2)的外壁上套装有钛套(15)。铜导电板(3)一端与主轴(1)上的导电轮(2)固定连接，另一端与钢包裹铜的钢-铜复合筒的铜筒(9)固定连接。辊筒(5)两端采用堵板(4)密封。
堵板(4)由内层的钢堵板(10)与外层的钛-钢复合堵板(16)组成，钢堵板(10)与辊筒(5)内层(7)的铜筒(9)焊接，钛-钢复合堵板(16)内层的钢板(12)焊接在钢筒(8)的两端，外层的钛板(11)焊接在钛筒(6)内，钛-钢复合堵板(16)外侧焊接有钛垫块(13)，钛垫块(13)上焊接有钛螺纹环(14)。
装配方法：钢-铜复合筒由钢-铜轧制复合板卷焊而成，且其内壁上固定有环状加强筋。装配时，先将钢-铜复合筒校圆，并将钢堵板及主轴装入铜钢复合筒内，导电轮通过过盈热装到主轴，铜导电板一端与主轴上的导电轮固定连接，另一端与钢包裹铜的钢-铜复合筒的铜层固定连接，使主轴和钢-铜复合筒固定为一体，再把钛-钢堵板的钢板焊接在钢-铜复合筒的钢筒两端，将镀银的钢筒热装在内表面镀有0.1～0.15mm银层的有缝钛筒内，两端将钛-钢复合堵板的钛板与有缝钛筒焊接密封，在钛堵板的外面分别焊接钛垫块及钛套，螺纹环与钛垫块固定连接。
应用时，在螺纹环上通过螺栓固定圆形塑料板，然后将阴极辊置于电解液中，与阳极电解液形成电流回路，利用电解的方法将液体中的金属阳离子吸附在辊子的表面，制成金属箔材。
Claims (9)
1、一种大规格钛阴极辊筒体的制造方法，其特征在于：
a、将钛板两端加热至400～500℃后模压使之成型出一定高度的凸缘；
b、将钛板卷制成圆筒使模压成型出的凸缘对接，并对接缝处焊满；
c、将焊缝处加热后进行锻造，温度控制在850～1020℃之间，首次锻造变形量须大于20％，火次锻造变形量控制在15～35％，总锻造变形量大于70％；
d、将焊缝处加热后轧制，温度控制在600～760℃之间，变形量控制在10～20％；
e、将钛筒整体加热至800～880℃，保温1～4小时。
2、根据权利要求1所述的大规格钛阴极辊筒体的制造方法，其特征在于：所述凸缘的高度大于70％锻造变形量，且位于钛筒的外侧。
3、根据权利要求1所述的大规格钛阴极辊筒体的制造方法，其特征在于：对焊缝进行四次锻造，锻造时每次进给量控制在20～40mm之间，且首次锻造加热温度高，以后逐次降低。
4、根据权利要求1所述的大规格钛阴极辊筒体的制造方法，其特征在于：焊缝锻造后采用凸度轧辊对焊缝进行3～4次轧制将焊缝轧平。
5、一种大规格大电流复合型阴极辊，包括主轴(1)及辊筒(5)，主轴(1)沿轴向位于辊筒(5)内，其特征在于：辊筒(5)通过导电轮(2)、铜导电板(3)与主轴(1)固定连接，辊筒(5)两端采用堵板(4)密封，辊筒(5)由外层(6)和内层(7)复合而成，外层(6)为钛筒，内层(7)为钢—铜爆炸复合板卷焊成的钢包裹铜的钢—铜复合筒，通过热装与外层钛筒过盈配合形成辊筒(5)。
6、根据权利要求5所述的大规格大电流复合型阴极辊，其特征在于：钛筒(6)的内表面及钢—铜复合筒的钢筒(8)的外表面均镀有0.1～0.15mm银层。
7、根据权利要求5所述的大规格大电流复合型阴极辊，其特征在于：辊筒(5)两端的导电轮(2)通过过盈热装到主轴(1)上，且导电轮(2)的外壁上套装有钛套(15)。
8、根据权利要求5所述的大规格大电流复合型阴极辊，其特征在于：铜导电板(3)一端与主轴(1)上的导电轮(2)固定连接，另一端与钢包裹铜的钢—铜复合筒的铜筒(9)固定连接。
9、根据权利要求5所述的大规格大电流复合型阴极辊，其特征在于：堵板(4)由内层的钢堵板(10)与外层的钛—钢复合堵板(16)组成，钢堵板(10)与辊筒(5)内层(7)的铜筒(9)焊接，钛—钢复合堵板(16)内层的钢板(12)焊接在钢筒(8)的两端，外层的钛板(11)焊接在钛筒(6)内，钛—钢复合堵板(16)外侧焊接有钛垫块(13)，钛垫块(13)上焊接有钛螺纹环(14)。
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