一種旋壓坩堝用寬幅鉬板帶的軋制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種旋壓坩堝用寬幅鉬板帶的軋制方法，包括下列步驟：1)取粉末冶金燒結(jié)鉬板坯，在氫氣氣氛下，加熱后以28～30m/min的軋制速度進行4道次軋制，空冷，堿洗，得鉬板A；2)取鉬板A，在氫氣氣氛下，加熱后沿與開坯熱軋垂直方向，以40～44m/min的軋制速度進行3道次交叉軋制，退火，得鉬板B；3)取鉬板B，在氫氣氣氛下，加熱后以90～100m/min的軋制速度進行軋制，后進行平整，即得。本發(fā)明的旋壓坩堝用寬幅鉬板帶的軋制方法，所得成品鉬板規(guī)格大，寬度達1100mm，厚度可小于1mm，粗晶粒較少、晶粒間隙小、致密度均勻、夾雜物較多、成品率高，適用于制造大規(guī)格、高質(zhì)量的旋壓式坩堝。
【專利說明】一種旋壓坩堝用寬幅鉬板帶的軋制方法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于鑰板軋制【技術(shù)領域】，涉及一種旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 大規(guī)格旋壓坩堝具有高純度、高密度、高質(zhì)量、使用壽命長、對晶體生長污染小、節(jié) 約材料等優(yōu)點，是大尺寸、高品質(zhì)、低成本藍寶石生長設備的核心部件。藍寶石作為一種重 要的技術(shù)晶體，已被廣泛地應用于科學技術(shù)、國防與民用工業(yè)的許多領域。近年來，隨著現(xiàn) 代科學技術(shù)的發(fā)展，對藍寶石晶體材料的尺寸、質(zhì)量不斷提出新的要求。大規(guī)格旋壓坩堝是 采用寬幅軋制的鑰板帶加工而成的。目前，隨著國內(nèi)外市場對大規(guī)格旋壓鑰坩堝需求的增 力口，寬幅軋制鑰板帶產(chǎn)品附加值不斷提高，需求量逐步增大，國內(nèi)鑰深加工企業(yè)紛紛加大了 對大規(guī)格鑰板帶的軋制。然而，國內(nèi)鑰板加工企業(yè)實際生產(chǎn)起步較晚，乳制技術(shù)滯后，生產(chǎn) 規(guī)模不大。市場上用于旋壓坩堝加工的鑰板帶，規(guī)格較小，寬度不足700mm，厚度4mm以上， 且沒能經(jīng)過平整，鑰板表面質(zhì)量和平直度較低。鑰板帶寬度不足、厚度太大、致密度不均勻、 表面平直度差，嚴重影響了加工出來的旋壓坩堝的質(zhì)量、規(guī)格和使用性能，進而嚴重制約著 大尺寸、高品質(zhì)、低成本藍寶石的生長。同時，現(xiàn)有生產(chǎn)工藝中軋制出來的鑰板帶還存在粗 晶粒較多、晶粒間隙大、晶粒結(jié)合強度不高、夾雜物較多、乳廢率高的問題，這些問題不但影 響鑰板帶的表面質(zhì)量，還嚴重影響了鑰板帶的使用性能，如乳制出的鑰板帶寬度、厚度，影 響著鑰坩堝的規(guī)格大小、產(chǎn)品重量和成本控制；晶粒致密度和結(jié)合強度，也嚴重影響著加工 出來的鑰坩堝質(zhì)量和使用性能等技術(shù)問題；這些問題制約著以鑰板帶為基礎材料的延伸產(chǎn) 品領域的拓展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法，解決現(xiàn)有鑰板帶寬 度不足、厚度太大、粗晶粒較多、晶粒間隙大、致密度不均勻、晶粒結(jié)合強度不高、夾雜物較 多、乳廢率高的問題。
[0004] 為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法，包括下列步驟：
[0006] 1)開坯熱軋：取粉末冶金燒結(jié)鑰板坯，在氫氣氣氛下，加熱至1480?1500°C，以不 小于28m/min的軋制速度進行4道次軋制，空冷，堿洗，得鑰板A ;
[0007] 2)交叉溫軋：取步驟1)所得鑰板A，在氫氣氣氛下，加熱至1100?1150°C，沿與 開坯熱軋垂直方向，以不小于44m/min的軋制速度進行3道次交叉軋制，退火，得鑰板B ;
[0008] 3)溫軋平整：取步驟2)所得鑰板B，在氫氣氣氛下，加熱至1100?1150°C，以不 小于90m/min的軋制速度進行軋制，后進行平整，即得。
[0009] 步驟1)中，所述粉末冶金燒結(jié)鑰板坯包括以下質(zhì)量百分比的組分：Si 0· 0027%?0· 0033%，Ca 0· 0018%?0· 0022%，Mg 0· 0018%?0· 0022%，P 0· 0009%? 0.0011%，C 0.018%?0· 022%，0 0.0027%?0·0033%，Ν 0.0027%?0.0033%，余量為 Mo。
[0010] 步驟1)所述開坯熱軋中，第一道次乳制之前，鑰板坯加熱后保溫120min ;第二、第 三、第四道次每次軋制之前，鑰板坯加熱后保溫40?50min。
[0011] 上述保溫的溫度均為1480?1500°C。
[0012] 步驟1)的開坯軋制過程中，鑰板坯的溫度保持在1480?1500°C。
[0013] 步驟1)中，所述乳制速度為28?30m/min。
[0014] 步驟1)所述4道次軋制中，第一、第三道次沿平行方向軋制，第二、第四道次沿垂 直方向交叉乳制。
[0015] 步驟1)所述4道次軋制中，第一道次軋制的變形率為22%?27%，第二、第三、第 四道次軋制每次壓下的厚度分別占壓下前總厚度的35%?40%。
[0016] 步驟1)中所述堿洗是用熔融態(tài)堿進行清洗。堿洗后經(jīng)水洗，用砂輪打磨氧化皮和 裂紋。
[0017] 所述堿洗使用的堿為氫氧化鈉。
[0018] 在進行交叉溫軋之前，將步驟1)所得鑰板A的頭部進行剪切處理，可有效控制起 皮分層，以獲得良好的表面質(zhì)量。
[0019] 步驟2)中，所述3道次交叉軋制之前，鑰板A加熱至1100?1150°C并保溫預熱 20 ?22min〇
[0020] 步驟2)中，所述交叉軋制的方向與步驟1)的開坯熱軋中第一道次和第三道次的 軋制方向垂直。
[0021] 步驟2)中，所述乳制速度為44?48m/min。
[0022] 步驟2)中，所述3道次交叉軋制，每次乳制壓下的厚度占壓下前總厚度的30%? 35%。
[0023] 步驟2)的交叉軋制，平均變形率為30 %?35%。
[0024] 步驟2)中，所述退火是在氫氣氣氛下，將鑰板加熱至800?900°C并保溫55? 65min后，空冷。
[0025] 優(yōu)選的，所述退火是在氫氣氣氛下，將鑰板加熱至850°C并保溫60min后，空冷。
[0026] 步驟3)中，所述軋制之前，鑰板B加熱至1100?1150°C并保溫預熱20?22min。
[0027] 步驟3)中，所述乳制速度為90?100m/min。
[0028] 步驟3)中，所述軋制的變形率為2 %?3 %。
[0029] 步驟3)中所述平整的速度小于90m/min。
[0030] 所述平整用平整機的支撐棍為平棍，圓柱度為0. Olmm ;工作棍的圓柱度為 0. 005mm，粗糙度為0. 4 ;上輥中高為0. 004mm，下輥為平輥，兩根軋輥直徑偏差為0. 01mm。
[0031] 所述平整機入口部位的吹掃系統(tǒng),采用儀表氣。儀表氣的含水量和雜質(zhì)少,減少鑰 板帶表面的污物。
[0032] 本發(fā)明的旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法中，各控制條件的優(yōu)化選擇如下：
[0033] 步驟1)中加熱溫度為1480?1500°C，能有效降低鑰板的變形抗力，防止鑰板晶粒 變大；能彌補板坯從加熱爐到軋制過程中的熱量損失，有利于鑰板的塑性變形。預熱時間為 40?50min，鑰板坯溫度均勻，同時消除軋制應力，避免了微裂紋的產(chǎn)生。
[0034] 步驟1)在開坯軋制過程中，初道次（第一道次）變形率一般為22%?27%，以后 每次壓下的厚度占壓下前總厚度的35%?40%。在開坯軋制過程中，要求軋制壓力能夠?qū)?坯料壓合在原子引力范圍內(nèi)，以增加鑰板帶機械強度；要求不能出現(xiàn)分層、開裂現(xiàn)象。初道 次變形率一般不能小于22%，初道次變形率小，乳制壓力不足以將坯料壓合在原子間引力 范圍內(nèi)，晶粒間的間隙不能完全被焊合，影響鑰板帶機械強度；初道次變形率小，使軋制力 不能深入到板坯內(nèi)部，會導致板坯變形不均勻，容易導致后續(xù)軋制時分層、開裂現(xiàn)象發(fā)生。 在開坯軋制過程中，初道次變形率一般不能大于27%，初道次變形率大，鑰板變形抗力也增 大；在掃描電鏡下可以觀察到，板材內(nèi)部會出現(xiàn)細小裂紋；進一步軋制時，微裂紋發(fā)生擴展 匯聚，從而產(chǎn)生宏觀上的裂紋。
[0035] 步驟1)在開坯軋制過程中，要保持軋制速度28?30m/min。軋制速度一般不能低 于28m/min，軋制速度較低時，乳制過程中軋輥與板坯之間會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，這不利于鑰板 坯咬合，需借助較大的喂料推力得以實現(xiàn)；乳制速度過低，鑰板坯降溫速度快，氧化加劇，影 響開坯階段軋制次數(shù)，降低生產(chǎn)效率；乳制速度過低，鑰板坯的變形抗力會增大。軋制速度 的高速選擇，一般越高越好；但也有一定的限制，一般是根據(jù)設備加工能力、人員操作水平 和軋制操作經(jīng)驗選擇的。
[0036] 步驟1)在開坯軋制過程中，第一次、第三次沿平行方向軋制，第二次、第四次沿垂 直方向交叉軋制。軋制鑰板時，與軋制方向垂直的方向，乳制后的鑰板容易形成各向異性， 通過換向軋制的方式，可以減少鑰板的各向異性，提高鑰板的性能。
[0037] 在開坯熱軋后、交叉溫軋前，對熱軋工序坯料的頭部進行剪切處理，有效地控制起 皮分層，以獲得良好的表面質(zhì)量；頭部剪切后的鑰板，在咬入時軋件受到的沖擊力均勻，故 產(chǎn)生的起皮分層較小。而頭部未經(jīng)剪切的鑰板，由于在咬入時，乳件頭部受到的軋制力不 均，隨著軋制道次數(shù)的增加，其在上一工序產(chǎn)生加工硬化再次影響變形的均勻性，表面不均 勻變形在軋制過程中得到進一步擴展，故產(chǎn)生的起皮分層較為嚴重。
[0038] 步驟2)中，加熱溫度為1100?1150°C，預熱時間20?22min。加熱溫度選擇 IKKTC?1150°C，可與1200mm四輥可逆冷軋機之間形成有效結(jié)合，進行有效的溫軋；可以 有效降低鑰板的變形抗力，防止鑰板晶粒變大。預熱20?22min，鑰板坯溫度均勻，同時消 除軋制應力，避免了微裂紋的產(chǎn)生。
[0039] 步驟2)在交叉溫軋過程中，每次壓下的厚度占壓下前總厚度的30%?35%。在 交叉軋制過程中，要求軋制壓力保持一定的道次壓下量，以增加鑰板帶機械強度；要求不能 出現(xiàn)分層、開裂現(xiàn)象。
[0040] 步驟2)在交叉溫軋過程中，要保持軋制速度40?44m/min。軋制速度一般不能低 于40m/min，軋制速度較低時，乳制過程中軋輥與板坯之間會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，這不利于鑰板 坯咬合，需借助較大的喂料推力得以實現(xiàn)；乳制速度過低，鑰板坯降溫速度快，氧化加劇，影 響開坯階段軋制次數(shù)，降低生產(chǎn)效率；乳制速度過低，鑰板坯的變形抗力會增大。軋制速度 的高速選擇，一般越高越好，但也有一定的限制，一般是根據(jù)設備加工能力、人員操作水平 和軋制操作經(jīng)驗選擇的。
[0041] 步驟2)在交叉溫軋過程中，將軋制后的鑰板加熱至850°C退火，保持時間60min后 空冷。通過掃描電鏡分析，鑰板晶粒之間相互交錯、排列緊湊，這說明在850°C退火后，鑰板 的橫向和縱向的綜合性能均良好。
[0042] 步驟2)在交叉溫軋過程中，沿開坯軋制垂直方向交叉軋制。通過換向軋制的方 式，可以減少鑰板的各向異性，提高鑰板的性能。
[0043] 步驟3)在溫軋平整過程中，將鑰板加熱至1100?1150°C，預熱時間20?22min， 軋制速度90?100m/min，變形率為2 %?3 %。這是在溫軋平整過程中，有效結(jié)合1200mm 四輥可逆冷軋機裝備情況，依據(jù)軋制時各種因素對板形的影響程度，對鑰板形缺陷進行有 效的控制方法，可以有效降低鑰板的變形抗力，防止鑰板晶粒變大。預熱20?22min，鑰板 坯溫度均勻，同時消除平整軋制時的應力。
[0044] 步驟3)在溫軋平整過程中，通過改進平整機入口部位的吹掃系統(tǒng)，增加一排噴 嘴，噴嘴吹風方向與鑰板之間的夾角為145度。通過加大吹掃風速和風量，吹掃走鑰板帶表 面的污物；采用含水量和雜質(zhì)少的儀表氣，減少鑰板帶表面的污物；鑰板帶表面清潔度提 高90%以上，目測已經(jīng)看不到任何的水漬和斑點。
[0045] 步驟3)在溫軋平整過程中，控制平整機的平整速度小于90m/min，把平整機產(chǎn)生 自激振現(xiàn)象控制在速度范圍內(nèi)，可以有效控制水平振動，防止鑰板出現(xiàn)軋制振動紋。
[0046] 步驟3)在溫軋平整過程中，通過對生產(chǎn)加工監(jiān)控，控制換輥周期。通過生產(chǎn)監(jiān)控 和加工統(tǒng)計，分析加工統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以得到換輥的一般規(guī)律性周期，提早預防鑰板平整軋制 振動紋的產(chǎn)生。如果在加工過程中，一旦輥子出現(xiàn)振動跡象，或者是鑰板表面出現(xiàn)振動紋， 應立即換輥。
[0047] 本發(fā)明的旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法，其中，開坯熱軋工藝：在氫氣保護氣 氛下，對鑰板?進行加熱，控制好一定變形率，一定的乳制速度，一定的加熱溫度，利于熱乳 機對鑰板坯進行開坯軋制；交叉溫軋工藝：在氫氣保護氣氛下對鑰板進行加熱，利用熱軋 機對鑰板坯進行多火次多道次交叉熱軋；溫軋平整工藝：在氫氣保護氣氛下對鑰板進行加 熱，利于平整軋機對軋制后鑰板進行平整，改善鑰板帶的平直度，去除屈服應力，提高鑰板 帶的沖壓成型性能。
[0048] 本發(fā)明的旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法，是以燒結(jié)純鑰板坯為原料，依次進 行開坯熱軋、交叉溫軋和溫軋平整工藝，所得旋壓坩堝用寬幅鑰板帶成品規(guī)格較大，寬度達 1100mm，厚度可小于1mm，厚度公差在± 1 %以內(nèi)，粗晶粒較少、晶粒間隙小、致密度均勻、夾 雜物較多、成品率高；其成品使用性能和表面質(zhì)量較高，極大地提高了加工出的旋壓坩堝的 質(zhì)量、規(guī)格和使用性能，適用于制造大規(guī)格、高質(zhì)量的旋壓式坩堝。

【具體實施方式】
[0049] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的說明。
[0050] 實施例1
[0051] 本實施例的旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法，包括下列步驟：
[0052] 1)開坯熱軋：
[0053] 取粉末冶金燒結(jié)鑰板述，規(guī)格57_X450_X360mm，密度9. 6g/cm3,單重88kg, 該鑰板坯包括以下質(zhì)量百分比的組分：Si 0. 003%，Ca 0. 002%，Mg 0. 002%，P 0. 001%， CO. 02%，0 0· 003%，N 0· 003%，余量為 Mo ;
[0054] 將鑰板坯放入450kw中頻感應加熱爐內(nèi)，在有氫氣保護氣氛下，加熱至1490°C， 保溫預熱120min ;將預熱后的鑰板坯置于<i)800mmX1200mm二輥不可逆式熱軋機上，以 29. 5m/min的軋制速度進行開坯熱軋；在開坯熱軋過程中，保證鑰板坯的溫度在1480? 1500°C之間；第一道次軋制之后的每道次（第二、第三、第四道次）軋制之前，將鑰板坯加熱 至1490°C并保溫40min ;
[0055] 熱軋的道次為4次，第一、第三道次沿平行方向軋制，第二、第四道次沿垂直方 向交叉軋制；第一道次的變形率為26%，以后每次壓下的厚度占壓下前總厚度的35%? 40% ;具體壓下量如表1所示：
[0056] 表1實施例1中開述熱乳壓下量表 [00571

【權(quán)利要求】
1. 一種旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法，其特征在于：包括下列步驟： 1) 開坯熱軋：取粉末冶金燒結(jié)鑰板坯，在氫氣氣氛下，加熱至1480?1500°C，以不小于 28m/min的軋制速度進行4道次軋制，空冷，堿洗，得鑰板A ; 2) 交叉溫軋：取步驟1)所得鑰板A，在氫氣氣氛下，加熱至1100?1150°C，沿與開坯 熱軋垂直方向，以不小于44m/min的軋制速度進行3道次交叉軋制，退火，得鑰板B ; 3) 溫軋平整：取步驟2)所得鑰板B，在氫氣氣氛下，加熱至1100?1150°C，以不小于 90m/min的軋制速度進行軋制，后進行平整，即得。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法，其特征在于：步驟1)所 述開坯熱軋中，第一道次軋制之前，鑰板坯加熱后保溫120min ;第二、第三、第四道次每次 乳制之前，鑰板述加熱后保溫40?50min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法，其特征在于：步驟1)所 述4道次軋制中，第一、第三道次沿平行方向軋制，第二、第四道次沿垂直方向交叉軋制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法，其特征在于：步驟 1)所述4道次軋制中，第一道次軋制的變形率為22%?27%，第二、第三、第四道次軋制每 次壓下的厚度分別占壓下前總厚度的35%?40%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法，其特征在于：步驟2) 中，所述3道次交叉軋制之前，鑰板A加熱至1100?1150°C并保溫預熱20?22min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法，其特征在于：步驟2) 中，所述3道次交叉軋制，每次車L制壓下的厚度占壓下前總厚度的30 %?35 %。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法，其特征在于：步驟2) 中，所述退火是在氫氣氣氛下，將鑰板加熱至800?900°C并保溫55?65min后，空冷。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法，其特征在于：步驟3) 中，所述軋制之前，鑰板B加熱至1100?1150°C并保溫預熱20?22min。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法，其特征在于：步驟3) 中，所述軋制的變形率為2 %?3 %。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋壓坩堝用寬幅鑰板帶的軋制方法，其特征在于：步驟3) 中所述平整的速度小于90m/min。
【文檔編號】B21B1/30GK104475450SQ201410673389
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】蔣煥迎, 李臨潔, 張國杰, 蔣煥召 申請人:鄭州通達重型機械制造有限公司