Valsning af molybdænplader er en af de mest krævende operationer inden for bearbejdning af ildfast metal. Ren molybdæn har et kropscentreret- kubisk gitter, et smeltepunkt på omkring 2620 grader og en massefylde på omkring 10,2 g/cm³. Dens duktile-til-skøre overgangsadfærd styres af renhed, kornstørrelse og resterende interstitiel oxygen og nitrogen, så en plade, der deformeres rent ved 1200 grader, kan revne uden varsel, når den er afkølet. Forholdsreglerne nedenfor følger den sekvens, der faktisk anvendes i produktionen: forberedelse af plader, varmvalsning, mellemliggende hydrogenudglødning, koldvalsning og endelig overfladegodkendelse.
Forbered pladen og fikser temperaturvinduet
Plader fremstillet ved pulvermetallurgisk sintring eller vakuumbuesmeltning får normalt en spændings-aflastning og omkrystallisationsudglødning før valsning. Pladefladerne bliver derefter slibet eller bearbejdet for at fjerne sintringshud, oxidskala og overfladeporøsitet, fordi disse funktioner fungerer som revneinitiatorer ved det allerførste bid. Tykkelsestillægget skal være generøst: en varm-valset plade, der er beregnet til at blive en kold-valset færdig plade, har brug for ekstra lager til afkalkningstab, for det materiale, der fjernes, når hoved og hale beskæres, og til enhver mellemliggende gen-slibning.
Pladeoverflade: bearbejdet på alle flader, fri for synlige porer og oxidationsfarvning.
Varmvalsende starttemperatur: typisk 1150-1350 grader, justeret til kvalitet og pladetykkelse.
Ovnsatmosfære: brint eller en anden tør reducerende atmosfære for at begrænse iltoptagelsen-.
Efterbehandlingstemperatur: holdes sikkert over kvalitetens skøre overgangsområde.
Temperaturens ensartethed betyder mere end det absolutte sætpunkt. En plade med kolde kanter ruller ind i en kileformet-plade og vil næsten altid-revne ved anden eller tredje passage, længe før midten af pladen har nået sin målreduktion.
Varmvalsning på en 650 mm vendemølle
Varmvalsning af molybdænplader udføres almindeligvis på en to-høj vendemølle med en kropsbredde på omkring 650 mm. Den smalle rulleflade begrænser den maksimale pladebredde, der kan opnås i ét stykke, og tvinger pasplanen til at blive planlagt, så pladen forbliver flad, centreret og jævnt bearbejdet. Reduktionen pr. gennemløb holdes beskeden, i området 8-15 % i de tidlige passager, og reduceres igen, efterhånden som pladen bliver tyndere og taber varme til rullerne og til luften.
Rulletilstand er en del af specifikationen snarere end en vedligeholdelsesdetalje. Slidte eller dårligt kronede ruller giver en ujævn reduktion over bredden, som senere viser sig som en tykkelsesprofil, der ikke kan korrigeres ved koldvalsning. Rulleafkøling skal også kontrolleres, så pladen ikke gen-går ind i et skrøbeligt temperaturområde mellem passagerne.
Mellemudglødning i en-brintbeskyttet ovn
Molybdænarbejde-hærder meget hurtigt. Efter et par omgange når pladen en hårdhed og dislokationstæthed, ved hvilken yderligere valsning frembringer kantrevner og lamineringer i stedet for nyttig tykkelsesreduktion. Mellemudglødning er derfor indrettet i tidsplanen fra starten, ikke brugt som en redningsaktion efter opstået skade. Udglødningen udføres i en hydrogen-beskyttet ovn, således at ilt og fugt holdes væk fra overfladen; brintens dugpunkt kontrolleres til et lavt niveau, typisk -40 grader eller derunder, fordi resterende fugt i atmosfæren oxiderer overfladen og forurener pladen med interstitiel ilt.
Tid og temperatur vælges for at fuldføre omkrystallisation uden ukontrolleret kornvækst. Grove korn gør den efterfølgende koldvalsning meget sværere at kontrollere og efterlader en ru, orange-skal overflade på den færdige plade. Afkølingshastigheden har også betydning: en hurtig afkøling efter udglødning fanger restspænding, så tyndplade afkøles normalt på en kontrolleret måde til under det skøre overgangsområde, før den håndteres.
Koldvalsning og kufferten til at vende gennemløb
Koldvalsning giver den endelige tykkelsestolerance og overfladefinish, som kunderne bedømmer produktet efter. Fordi molybdæn hærder så hurtigt, udføres koldvalsning på en omvendt basis: pladen bevæger sig frem og tilbage gennem det samme stativ, med reduktion og spænding genindstillet- på hver gang i stedet for at være låst i en hel strimmel. Reversering hjælper også med at holde pladen flad og begrænser udviklingen af en alt for retningsbestemt kornstruktur.
Beståelsesskemaer er valgt, så pladen aldrig bliver overflade-skør. Valset-i skala, rulleopsamling-og olierester skal undgås, da de presses ind i overfladen og ikke kan fjernes ved en let afsluttende udglødning. Rulkølevæskerenhed, rulleoverfladefinish og rulletemperaturkontrol hører til i processpecifikationen af netop denne grund.
Hoved-endeafskalning, laminering og kantrevner
Den defekt, der oftest rapporteres af producenter, er afskalning og laminering i hovedet af det rullede stykke. Hovedet er den første sektion, der kommer ind i rullespalten, den afkøles hurtigst, og den ser den stejleste deformationsgradient, hvorfor overfladelagene adskilles der. Praktiske modforanstaltninger omfatter beskæring af hovedet efter de første varme gennemløb, opretholdelse af en passende efterbehandlingstemperatur, undgåelse af overdimensionerede enkelt-passage-reduktioner og gen-slibning af pladen mellem koldvalsningstrin, så begyndende overfladerevner fjernes, før de forplanter sig gennem tykkelsen.
Kantrevner har normalt en anden grundårsag og peger på et temperatur- eller reduktionsproblem snarere end på selve materialet. Den styres med mindre reduktioner, korrekt valsekrone og bedre styring af kanttemperatur under varmvalsning.
Parameterforsøg og overfladekvalitetsstandarder
Fordi den optimale tidsplan afhænger af den enkelte plade, dens renhedsniveau og den ønskede endelige størrelse, rulles en lille prøveplade først, mens reduktion, temperatur og gennemløbssekvens varieres, og det forsøg, der giver den bedste overfladekvalitet, bliver den frigivne standard for det pågældende produkt. En prøvemetode er langt billigere end at skrotte produktionsplader, og den genererer en dokumenteret baseline, som den næste ordre kan sammenlignes med. Færdig plade er normalt verificeret i forhold til de mekaniske og dimensionelle krav i standarder såsom ASTM B386 for molybdænplader, plade, strimler og folie, med trækprøvning udført i henhold til ASTM E8 og tolerancer kontrolleret i forhold til den gældende købsspecifikation.
Typiske rulle- og udglødningsindstillinger
| Scene | Typisk indstilling | Formål |
|---|---|---|
| Forvarmning af plader | 1150-1350 grader, udblødt indtil ensartet | Undgå kolde kanter og sprøde brud |
| Varmvalsende reduktion | 8-15 % pr. gennemløb | Begræns revnedannelse og rullebelastning |
| Mellemudglødning | Brintatmosfære, over omkrystallisationstemperatur | Gendan duktilitet, lindre stress |
| Reduktion af koldvalsning | 5-15 % pr. gennemløb, bakning | Tykkelsestolerance og overfladefinish |
| Afsluttende udglødning | Brintatmosfære med kontrolleret afkøling | Endelige mekaniske egenskaber og fladhed |
Indstillingerne varierer med kvalitet, renhed og møllekapacitet, så tabellen er en planlægningsvejledning snarere end en fast opskrift. Den frigivne tidsplan for et givet produkt bør altid komme fra den dokumenterede prøveplade.
Ofte stillede spørgsmål
Spørgsmål: Hvorfor skal den varm-valsede plade være tykkere end den færdige kold-valsede plade?
Det ekstra materiale dækker det materiale, der går tabt ved afkalkning og overfladeslibning, hoved og hale, der er beskåret efter de første gennemløb, og eventuel genslibning, der er nødvendig mellem koldvalsning.
Spørgsmål: Hvorfor udføres mellemudglødning i brint i stedet for i luft?
Hydrogen holder overfladen i en reducerende tilstand, begrænser oxidbelægning og interstitiel iltopsamling-; et kontrolleret lavt dugpunkt beskytter både overfladefinish og duktilitet.
Q: Hvorfor foretrækkes omvendt valsning til koldvalsning af molybdænplader?
Vendeføringer lader reduktionen og spændingen justeres pas for gang, efterhånden som pladen hærder, hvilket holder pladen flad og reducerer risikoen for revner og delaminering.
Q: Hvad forårsager afskalning og laminering i toppen af pladen?
Hurtig afkøling, en stejl deformationsgradient og kraftige enkelt-passagereduktioner ved hovedenden er de sædvanlige årsager; beskæring af hovedet og moderering af reduktioner efter de første gennemløb begrænser problemet.
Q: Hvordan er en rullende tidsplan fastsat for en ny størrelse?
En lille prøveplade rulles med flere parametersæt, den resulterende overfladekvalitet sammenlignes, og det bedst ydende sæt frigives som produktionsstandard for den størrelse.
Spørgsmål: Har molybdænplade brug for en endelig udglødning efter koldvalsning?
I de fleste tilfælde ja, fordi koldvalsning efterlader pladen hårdt-hårdt; den kontrollerede endelige brintudglødning giver den styrke, duktilitet og fladhed, som specifikationen kræver.
