HA177—2铝黄铜管三辊行星轧制技术的研究.pdf

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1、铜加工2013年第1期(总第129期)HAl77—2铝黄铜管三辊行星轧制技术的研究吴朋越，，杨建军王永如谢水生洪燮平李红卫周洪雷黄绍辉(1．宁波金田铜业(集团)股份有限公司315034；2．北京建莱机电技术有限公司100036；3．北京有色金属研究总院100088)摘要：本文通过对HA177—2铝黄铜管行星轧制过程进行了理论分析得出，由于HAl77—2铝黄铜存在“中温脆性区”，导致管坯在轧制过程中开裂；要想实现HAl77—2铝黄铜管的行星轧制，控制轧制过程中管坯的温度是关键。同时，建立了TF2紫铜管和HA177—2铝黄铜管三辊行星轧制的有限元模型。通过对两

2、者的模拟结果进行对比分析证明了阐述理论分析的正确性，并根据模拟结果给出了实现HAl77—2铝黄铜管的三辊行星轧制的解决方案，最终通过实验研究成功轧制出了符合要求的HA177—2铝黄铜管。从而为采用铸轧法生产塑性较差的铜合金管打下了较好的基础。、关键词：三辊行星轧制；HA177—2铝黄铜管；中温脆性区；管坯开裂1．前言三辊行星轧制轧机的工作原理如图1所示，铸锭在推料小车和轧辊自转的联合作用下将管坯咬人并通过锥形轧制变形区。调节轧辊公转速度(如图2)，可以使出口管材不发生旋转，从而可实现管材的在线收卷⋯。图2轧辊、芯棒转动方向示意图¨为明显，当前国内外厂家加大

3、了研发铸轧法生产铜合金管的力度。由于HA177—2黄铜塑性较差，三辊行星轧制过程中管材开裂的问题一直没有攻克。正是基于这种背景，本企业立项开发HAI77—2铝黄铜管的行星图1轧辊布置示意图u轧制技术。通过理论研究，给出了HA177—2近年来，采用水平连铸一行星轧制的铸铝黄铜行星轧制的解决方案，同时通过实验轧法在制冷空调用紫铜管的生产上取得了可研究，在三辊行星轧机上成功轧制出了符合喜的成果，该方法能耗低，设备投资少，同要求的HA177—2铝黄铜管，从而为采用铸时生产效率和综合成品率等指标相对于传统轧法生产塑性较差的铜合金管打下了较好的的挤轧法都有了很大的提高

4、[2引。由于采用基础。铸轧法生产铜管相对于传统的挤轧法优势较·20·资料显示，铜管的行星轧制过程中温度2．RA177—2铝黄铜三辊行星轧制中存在问逐渐升高，从最初的室温达到终轧时温度为题的研究750℃左右，要想解决黄铜行星轧制过程中2．1理论分析管坯开裂的问题，就需要在轧制的过程中避与紫铜相比，HA177—2铝黄铜在40o℃一开其“中温脆性区”。避开黄铜“中温脆性600~C时塑性极低，在50o℃左右的伸长率小于区”主要有两个过程：一是，在管坯进入轧10％，即存在中温脆性区(如图3和图4)。因制区后急速升温，使其主变形温度超过黄铜此，随着轧制温度的升高以及变

5、形的加剧，在的“中温脆性区”，从而解决管坯轧制开裂的400~C一60o℃的温度范围内，黄铜管在行星轧问题；二是，在黄铜管三辊行星轧制过程中制过程中容易开裂，即存在“中温脆性区”。对管坯进行冷却，使其轧制出口温度始终处于200℃以下。由于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)要实现大幅度升降温，显然对HA177—2铝黄铜有很大的难度。迄今为止，尚未见到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报道。2．2有限元分析℃2．2．1有限元模拟参数的选取图3紫铜高温塑性图

6、[】在以上理论分析的基础上，基于有限元分析软件，采用刚粘塑性有限元理论，建立了铜管三辊行星轧制过程的有限元模型，分别对TP2紫铜管和HA177—2铝黄铜管的三辊行星轧制过程进行了数值模拟研究。在建立TP2铜管三辊行星轧制数值模型之前，在三辊行星轧制TP2铜管现场进行了部分工艺参数的测量，同时对无法测量的工艺参数根据实际情况进行分析给出合理的数值，表1为TP2铜管三辊行星℃轧制过程中所用的参数。图4HAl77—2高温塑性图表1模拟所用参数参数单位数值参数单位数值偏转角a7．2轧辊公转速度rlld／sllO．9倾斜角B50轧辊工作温度(’℃6o0管坯外径mm8

7、9芯棒工作温度‘’℃7oo管坯内径mm40管坯的初始温度℃20芯棒直径mm34管坯与轧辊之间的摩擦系数、0．5小车速度mm／fll6．7管坯与芯棒之间的摩擦系数10．05轧辊自转速【】rad／$75．1管坯与工模具之间的界面热传导系数N／see／ram／℃30·21·过大量探索、试验，确定了如下工艺方法：好采用气垫炉进行，采用中温、高速、低张力(1)熔炼严格按《铜包铝线专用铜带工的工艺。采用钟罩炉退火要采取低温、缓慢艺规程》进行，尽量减少熔体与空气、水份、升温、加长保温时间及退火前带卷小张力卷油、铁器等污染物的接触。取等措施。并根据不同的炉台制定不同的退(

8、2)磷铜分两次加入，最后一次在铸造火工艺条件，以保证产品质量符合标