江西有色金属  1991, Vol. 5 Issue (4): 195-196
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粉末冶金法制取铌管[PDF全文]
赵桂芳     
九江有色金属冶炼厂
摘要:铌管是高压钠灯排气管必备材料.全国若用高压钠灯代替汞灯,每年需要铌管XX吨.为满足市场需要,九江有色金属冶炼厂组织了力量,对粉末冶金坯料加工铌管工艺进行了研究.与常规法相比,可节省投资数百万元.发挥了粉末冶金特点和原料优势.具有较好的经济效益,每公斤可获纯利几百元。
关键词成型    垂熔    烧结    冷轧    
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0 前言

作为第三代新光源的高压钠灯,具有光效高、寿命长、透雾性强等特点,给节能带来实惠。如北京市换上10600支高压钠灯,一年可节电1300万度,采用250万支高压钠灯,则一年可节约8亿度。高压钠灯电弧发光管的导电极和排气管,需要用铌管制作,目前全国高压钠灯年生产200多万支,要用铌管和铌-1%锆管接近3吨,如果进一步提高高压钠灯的普及率,在港口、码头、影剧院、体育馆、机场所有公共场所都用上高压钠灯.则铌管、铌-1%锆管消耗量是可观的。因此.改进铌管加工技术,势在必行。

1 加工

目前国内外铌、铌-1%锆管生产方法.简示于图 1

图 1 铌、铌-1%锥管加工示意简图

电子轰击锭制取铌、铌-1%锆管坯,需要电子轰击炉,真空电弧炉、挤压等设备,一次性投资大,但生产效率高,适于综合性稀有金属厂。铌和铌-1%锆片多次冲压拉伸成坯,拉拔制取成品管, 工艺冗长复杂,已淘汰。采用铌和铌-1%锆片卷成有缝管坯,经焊接轧制成各种规格的管子,虽简单易行,但焊接技术要求很高,国内尚未采用。粉末冶金成型,经高温烧结、机加、轧制整圆、二次高温烧结、轧制、中间退火及轧制整圆等工序,制取铌管和铌-1%锆管,一次性投资少.充分利用粉末冶金设备,易形成批量生产,可发挥冶炼厂原料和技术优势,有一定的竞争力。

铌粉末冶金条提纯。为了获得适于冷加工铌、银-1%锆条,将冶金级铌粉和混合好的铌-1%锆粉,在油压机上成型为16×16×500长方条。冶金级铌粉化学成分如表 1。粉末冶金铌(铌-%锆)条.经高真空高温预结和垂熔烧结提纯,得到符合冷加工所需的垂熔条化学成分[1]

表 1 化学成分(%)
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1.1 管坯制取

垂熔条进行矫直、切头、压圆、锯切、车圆钻孔等操作.制成16×3.6×140的管坯,在LD-15三辊冷轧管机上轧圆成ϕ14×3.2的管坯,进行高真空高温烧结[2]

1.2 管坯轧制及成品退火

高温烧结后的管坯,于室温下,在LD-15三辊冷轧管机上,进行多道次轧制,轧制成ϕ8.5×1.65(或ϕ6.5×1.25的管子)。将该尺寸的管子放在1150℃真空炉中保温1小时进行中间退火,然后在LDD-8三辊冷轧管机上进行多道次冷轧,轧制成高压钠灯用的铌管尺寸。高压钠灯用的铌管由于制灯工艺设备不完全相同,一般都采用软态,也有采用半硬态和硬态。软态铌管一般将硬态铌管在1000℃的真空炉中保温30分钟到1小时的退火,退火后进行金相显微分析,可达100%的再结晶,如图 2所示。晶粒度ASTM5级以上,在1000℃真空中退火较好[3][4]

图 2 金相显微(×1000)

3 性能

所制取的铌管和铌-1%锆成品管,壁内外光滑、均匀,外径、壁厚公差都能达到用户的要求。

经1000℃真空保温30分钟的退火,拉伸试验数据如下表。灯泡厂家使用反映良好。

表 2 铌管拉伸试验结果
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4 结论

采用铌粉末冶金坯料.比用电子轰击坯料可节省一次性设备投资300多万元。

经一次中间退火,就可制成多种规格铌管,轧制工艺简单,管子质量能够满足高压钠灯生产需要。

此工艺能发挥钽铌冶炼厂的优势.在市场上有一定的竞争能力.还可采用审工艺生产钽铌合金管。

参考文献
[1]
杨守山. 有色金属塑性加工学[M]. 北京: 冶金工业出版社, 1982.
[2]
稀有金属材料加工编写组. 稀有金厲材料加工手册[M]. 北京: 冶金工业出版社, 1984.
[3]
重有色加工手册编写组. 重有色金属加工手册第4分册[M]. 北京: , 1980.
[4]
Ю. ФШЁВАКЙН; Ф.С.СЕЙАЛИЕВ.《СТАНЫХОЛОДНОЙ ПРОКАТИ ТРУЪ》ИЭЛАТЕЛЪСТВО.МЪТЛЛУРГИЯ 1966