用于提高钨钼棒表面硬度的热轧工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种用于提高钨钼棒表面硬度的热轧工艺，包括以下步骤：将液态钨钼合金连铸并初轧制得中间棒坯，将中间棒坯表面加热至合金晶体奥氏体化，并在轧制前通过液汞喷枪将液态汞以雾滴状喷射在轧辊表面，再通过粉末喷枪将锰、锇和铱的单质粉末喷洒在轧辊上形成汞齐物，以热轧的方式使得汞齐物分解汞蒸发，在棒坯表面留下锰、锇和铱，锰、锇和铱随高温形成间隙固溶物，进入到奥氏体化的钨钼合金晶体的间隙内，在钨钼棒表面形成硬化膜，从而提高钨钼棒表面硬度。

Hot Rolling Process for Improving Surface Hardness of Tungsten Molybdenum Bars

【技术实现步骤摘要】
用于提高钨钼棒表面硬度的热轧工艺
本专利技术涉及线棒材金属的表面处理工艺，具体为一种用于提高钨钼棒表面硬度的热轧工艺。
技术介绍
钨钼是耐高温的金属，具有良好导热、导电、低热膨胀系数、高温强度、低蒸气压和耐磨等特性，是电子电力设备制造业、金属材料加工业、玻璃制造业、高温炉件结构部件制造、航空航天和国防工业应用的重要材料。钨钼是两种耐高温的金属，钨和钼在一起，代表了一个行业，即难熔金属行业。其它的难熔金属还有铌、锆、钛、铪，而不是一个元素。对于工业发展有着很大的作用，现产品主要是用在氩弧焊机的通电电极上。中国是世界钨钼生产大国，出口占世界的80％，广泛用于焊接，电光源，电子器件，化工，采矿，冶金，造船，石油，航天等工业领域，前景十分广阔。由上述两种金属制成的钨钼棒，存在表面硬度偏低且韧性低的缺点，即钨钼棒在使用过程中，表面极易刮擦形成刮痕，导致钨钼棒的表面电阻不均，同时钨钼棒震动碰触后易在内部产生裂痕，而导致其损害。故，如何提高其表面硬度和抵抗碰触的能力，是目前亟待解决的问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种用于提高钨钼棒表面硬度的热轧工艺，热轧过程中，通过向轧辊表面喷洒汞，再将锰、锇和铱的单质粉末喷洒在轧辊上，以热轧的方式使得锰、锇和铱析出形成间隙固溶物，在钨钼棒表面形成硬化膜，从而提高钨钼棒表面硬度。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种用于提高钨钼棒表面硬度的热轧工艺，包括以下步骤：1)连铸坯制备：将原料投入转炉或电炉中加热到完全奥氏体化后转入精炼炉加热，再利用连铸机连续铸坯制成带液芯状态下的连铸坯；2)初轧：通过连轧机将连铸坯进行初道轧制，使得连铸坯经过连轧机牵拉和轧制变为狭长棒状的中间棒坯；3)匀热及表面加热：中间棒坯先经过感应加热装置加热和均热至750-950℃之间，中间棒坯再经过加热炉将表面进行加热至800-950℃之间，加热后的中间棒坯朝向二道轧组运输；4)轧辊附膜：二道轧组内包含多个二道轧机，二道轧机带有轧辊、液汞喷枪和粉末喷枪，轧辊中部用于挤压中间棒坯的区域为形变区域，液汞喷枪将液态汞以雾滴状喷射至形变区域，在形变区域表面形成一层液态汞膜；5)轧辊喷粉：粉末喷枪对准已经附上一层液态汞膜的形变区域喷入硬化粉末，硬化粉末为含有锰单质、锇单质和铱单质的混合粉末；6)中轧：二道轧机的轧辊将中间棒坯咬入，形变区域挤压中间棒坯使其形变并拉长，同时将带有硬化粉末的液态汞膜附着于中间棒坯表面；7)终轧：重复步骤3至步骤6总共两到四次，不断的加热棒坯表面并轧压至热轧终轧预设尺寸的钨钼棒。与现有技术相比，采用了上述技术方案的用于提高钨钼棒表面硬度的热轧工艺，具有如下有益效果：一、采用本专利技术的用于提高钨钼棒表面硬度的热轧工艺，在初轧后，棒坯通过加热炉将表面加热至800-950℃，表面的金属处于奥氏体状态，此时将锰、锇和铱单质加入后，锰的原子半径次于锇的共价半径，大量的锰分别与锇和铱形成以锇和铱为核心的间隙固溶物，间隙固溶物从钨钼的奥氏体晶体之间的间隙进入并填补，大幅提升合金表面的强度。二、其次，锇元素能够提高合金棒材的表面耐磨性，锰元素可以提高合金的韧性，使得合金棒材能够承受较大的冲击力而不发生断裂。锰和锇的共同使用可使黄铜合金的机械性能得到综合的提升，其韧性、硬度、强度和耐磨性均得到提高其中锇能够提高钨钼棒表面硬度，但是易使钨钼棒表面变得又硬又脆，若冲击力过大，很容易在钨钼棒表面产生裂痕；故增加锰元素以提高棒材表面的韧性，缓解了锇元素所带来的硬脆问题，使得棒材能够承受大量的冲击力，而仅留下一个冲击痕迹，避免了棒材表面开裂形成裂痕，使得棒材的机械性能得到大幅提高。锇单质使得棒材表面硬度较高，所形成的氧化锇膜硬度较高，可提高钨钼棒表面硬度。但是由于氧化锇的熔点仅有41℃，且具有一定的毒性，需要在优选的方案中在表面覆膜，避免其挥发。三、铱在作为间隙固溶物时，由于其膨胀系数较低，在钨钼合金在淬火的急冷过程中，奥氏体晶体之间的间隙遇冷收缩，铱可以完全填充间隙，因此在钨钼棒淬火过程中，表面的硬度会因为铱和锰的作用而进一步提升。四、其中，液汞喷枪的作用是在轧辊的表面形成液态汞膜，当粉末喷枪将硬化粉末喷散至液态汞膜上时，锰、锇和铱形成液态的汞齐物，而中间棒坯经过加热炉加热至奥氏体状态，高温使得汞齐物分解，汞瞬间汽化，锰单质、锇单质和铱单质以更为微小的颗粒析出并附着在中间棒坯表面。优选的，在本方案热轧工艺的步骤7)终轧后还包含以下步骤：8)淬火：利用喷淋淬火装置将终轧后的钨钼棒表面进行快速冷却；9)回火：淬火后的钨钼棒送入回火炉，进行低温回火，回火温度为150-250℃；10)切段：将回火后的钨钼棒通过剪切机切为多段；11)覆膜：将带有余热的钨钼棒送入至氧化池，冷却5-10min，氧化池内含有表面氧化液体；12)表面清理：表面氧化后的钨钼棒送至高压喷淋装置内，将表面多余氧化液体清除。优选的，在硬化粉末中锰:锇:铱重量比为3:2:4的比例混合，优选的，所述硬化粉末颗粒直径低于60um。优选的，氧化液体内包含3.0-5.0g/L的五水硫酸铜，0.8-1.2g/L的焦磷酸钾，0.2g/L的钼酸铵。其中硫酸铜在溶解后在氧化液体内产生活性铜离子，焦磷酸钾可加速钼酸铵在活性铜离子上发生还原反应释放出活性氧，并吸附在铜离子上，同时焦磷酸钾自身被还原成黑色化合物，并与活性铜和活性氧反应生成的黑色氧化铜膜复合，形成网格状的黑色一次成膜，由于一次成膜为无机膜，其硬度高，不易刮损。作为本方案的进一步优选方案，氧化液体内还包含0.2g/L的烷基酚聚氧乙烯醚和0.2g/L的四水硫酸镍。待钨钼棒表面一次成膜后，再经硫酸镍与烷基酚聚氧乙烯醚二次成膜覆盖，在钨钼棒表面形成致密的网格覆盖膜，形成良好结合力和致密性的保护膜，该保护膜为有机膜，反光性较好，表面具有良好的光泽度，但其硬度相对无机膜要低，因此也容易被刮擦形成刮痕。优选的，所述形变区域内设有多个环状凸起，环状凸起与轧辊同心设置。优选的，所述形变区域的两侧还设有限位凸环，限位凸环凸起高度大于环状凸起，限位凸环用于限制钨钼棒在热轧时的宽展。附图说明图1为本专利技术中二道轧机的结构示意图。图2为实施例中轧辊和中间棒坯的结构示意图。图3为实施例中轧辊覆膜和喷粉的示意图。图4为实施例中轧辊的剖视图。图5为实施例中中间棒坯热轧过程中剖面图。图6为实施例中中间棒坯热轧过程中剖面图。图7为实施例中用于提高钨钼棒表面硬度的热轧工艺的示意图。附图标记：01、连轧机；02、感应加热装置；03、加热炉；04、二道轧组；05、喷淋淬火装置；06、回火炉；07、剪切机；08、氧化池；09、高压喷淋装置；1、汞腔；10、液汞喷枪；2、粉腔；20、粉末喷枪；3、钨钼棒；4、轧辊；40、限位凸环；41、形变区域；42、环状凸起。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。如图7所示的用于提高钨钼棒表面硬度的热轧工艺，包括以下步骤：1)连铸坯制备：将原料投入转炉或电炉中加热到完全奥氏体化后转入精炼炉加热，再利用连铸机连续铸坯制成带液芯状态下的连铸坯。2)初轧：通过连轧机01将连铸坯进行初道轧制，使得连铸坯经过连轧机01牵拉和轧制变为狭长棒状的中间棒坯3。3)匀热：中间棒坯3先经过感应加热装置02加热和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提高钨钼棒表面硬度的热轧工艺，其特征在于：包括以下步骤：1)连铸坯制备：将原料投入转炉或电炉中加热到完全奥氏体化后转入精炼炉加热，再利用连铸机连续铸坯制成带液芯状态下的连铸坯；2)初轧：通过连轧机(01)将连铸坯进行初道轧制，使得连铸坯经过连轧机(01)牵拉和轧制变为狭长棒状的中间棒坯(3)；3)匀热及表面加热：中间棒坯(3)先经过感应加热装置(02)加热和均热至750‑950℃之间，中间棒坯(3)再经过加热炉(03)将表面进行加热至800‑950℃之间，加热后的中间棒坯朝向二道轧组(04)运输；4)轧辊附膜：二道轧组(04)内包含多个二道轧机，二道轧机带有轧辊(4)、液汞喷枪(10)和粉末喷枪(20)，轧辊(4)中部用于挤压中间棒坯的区域为形变区域(41)，液汞喷枪(10)将液态汞以雾滴状喷射至形变区域(41)，在形变区域(41)表面形成一层液态汞膜；5)轧辊喷粉：粉末喷枪(20)对准已经附上一层液态汞膜的形变区域(41)喷入硬化粉末，硬化粉末为含有锰单质、锇单质和铱单质的混合粉末；6)中轧：二道轧机的轧辊(4)将中间棒坯咬入，形变区域(41)挤压中间棒坯(3)使其形变并拉长，同时将带有硬化粉末的液态汞膜附着于中间棒坯(3)表面；7)终轧：重复步骤3至步骤6总共两到四次，不断的加热棒坯表面并轧压至热轧终轧预设尺寸的钨钼棒。...

【技术特征摘要】
1.一种用于提高钨钼棒表面硬度的热轧工艺，其特征在于：包括以下步骤：1)连铸坯制备：将原料投入转炉或电炉中加热到完全奥氏体化后转入精炼炉加热，再利用连铸机连续铸坯制成带液芯状态下的连铸坯；2)初轧：通过连轧机(01)将连铸坯进行初道轧制，使得连铸坯经过连轧机(01)牵拉和轧制变为狭长棒状的中间棒坯(3)；3)匀热及表面加热：中间棒坯(3)先经过感应加热装置(02)加热和均热至750-950℃之间，中间棒坯(3)再经过加热炉(03)将表面进行加热至800-950℃之间，加热后的中间棒坯朝向二道轧组(04)运输；4)轧辊附膜：二道轧组(04)内包含多个二道轧机，二道轧机带有轧辊(4)、液汞喷枪(10)和粉末喷枪(20)，轧辊(4)中部用于挤压中间棒坯的区域为形变区域(41)，液汞喷枪(10)将液态汞以雾滴状喷射至形变区域(41)，在形变区域(41)表面形成一层液态汞膜；5)轧辊喷粉：粉末喷枪(20)对准已经附上一层液态汞膜的形变区域(41)喷入硬化粉末，硬化粉末为含有锰单质、锇单质和铱单质的混合粉末；6)中轧：二道轧机的轧辊(4)将中间棒坯咬入，形变区域(41)挤压中间棒坯(3)使其形变并拉长，同时将带有硬化粉末的液态汞膜附着于中间棒坯(3)表面；7)终轧：重复步骤3至步骤6总共两到四次，不断的加热棒坯表面并轧压至热轧终轧预设尺寸的钨钼棒。2.根据权利要求1所述的用于提高钨钼棒表面硬度的热轧工艺，其特征在于：在步骤7)终轧后还包含以下步骤：8)淬火：利用喷淋淬火装置(05)将终...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨唯加，蔡学斌，包闲君，章春晨，
申请(专利权)人：杨唯加，
类型：发明
国别省市：浙江,33