一种大规格无缝钛筒制造方法及用此材料制作的无缝钛筒复合型阴极辊

摘要

一种大规格无缝钛筒制造方法及用此材料制作的无缝钛筒复合型阴极辊,其无缝钛筒通过锻造、轧环、旋压制成,阴极辊主轴沿轴向位于辊筒内,辊筒通过导电板与主轴固定连接,辊筒两端用堵板密封,辊筒由外层的无缝钛筒与内层的钢筒或铜－钢爆炸复合板卷焊形成的铜－钢复合筒,通过热装过盈配合制成。本发明无缝钛筒的制造方法简单可行,阴极辊设计合理,且结构简单,装配容易,整体复合,复合面结合率高,特别是钛筒无纵向焊缝,整体导电性好,辊筒表面电流密度大,且分布均匀,生产的箔材无针孔现象。

说明书

本发明涉及一种大规格无缝钛筒制造方法及用此材料制作的无缝钛筒复合型阴极辊，是一种用于电解法生产金属箔的阴极辊。

与本发明最接近的现有技术为申请号95226701·2公开号CN2242251Y的“年轮应力复合型阴极辊”实用新型专利，其辊筒由外层钛筒、中层铜环及内层钢环构成，钢环过盈压装入铜环形成铜—钢复合环，竹节式依次压装入钛筒内形成复合辊筒，结构复杂，装配难度大，且铜—钢复合环连接处外壁与钛筒内壁结合面的结合率降低，辊筒整体导电性降低，特别是钛筒由板材卷焊而成，带有一条纵焊缝，焊缝处表面电流分布不均匀，生产的箔材质量有针孔现象，难以满足箔材生产技术要求，影响箔材产品产量和质量，此外，至今为止还未见有大规格无缝钛筒制造方法的记载。

本发明的目的在于提供一种大规格无缝钛筒制造方法及用此材料制作的无缝钛筒复合型阴极辊，制造方法简单可行，阴极辊设计合理，整体复合，结构简单，装配容易，复合面结合率高，特别是钛筒无纵向焊缝，钛筒表面电流分布均匀，生产的箔材质量高，无针孔现象，极大地满足了箔材生产技术要求。

本发明的技术解决方案：

一种大规格无缝钛筒制造方法：

a、锻造工艺：下料→加热至800℃～1200℃保温2-4小时→锻造→冲孔→加热至800℃～1200℃保温2-4小时→锻造成型→机加→加热至800℃～900℃保温2-4小时进行退火→打磨→环型坯料；

b、轧环工艺：将环型坯料加热至800℃～1000℃保温1-3小时，取出后轧制成环材，再对环材内外表面进行机加，去除氧化皮，并使环材壁厚均匀；

c、旋压工艺：将机加后的环材加热至400℃～500℃保温1-2小时，取出后旋压成无缝钛筒，再将无缝钛筒加热至400℃～500℃保温1-2小时进行退火。

轧制成的环材厚度为30～50mm，椭圆度≤3.0mm，内径为φ1460～2760mm，旋压成的无缝钛筒厚度为10～25mm，不直度≤3～4mm，规格为(1400～2600mm)×φ(1500～2800mm)。

-种无缝钛筒复合型阴极辊，主要由辊筒(1)、导电板(2)、堵板(3)及主轴(4)构成，主轴(4)沿轴向位于辊筒(1)内，辊筒(1)通过导电板(2)与主轴(4)固定连接，辊筒(1)两端用堵板(3)密封，辊筒(1)由外层(5)和内层(6)复合而成，外层(5)为无缝钛筒，内层(6)为钢板卷焊而成的钢筒或铜—钢爆炸复合板卷焊形成的铜包裹钢的铜—钢复合筒，通过热装与外层无缝钛筒过盈配合形成辊筒(1)。

无缝钛筒的内表面涂有0.1～0.15^mm银层。主轴(4)为铜材包裹钢轴的铜—钢复合轴。导电板(2)为圆形钢板，沿径向制有椭圆形孔，套装在主轴(4)上，主轴(4)外壁上焊接有法兰(7)，辊筒(1)内层(6)的内壁为环状阶梯层，逐层将导电板(2)外径焊接在辊筒(1)内层(6)内壁的环状阶梯层上，内径通过螺栓固定在法兰(7)上。

堵板(3)由内层的钢堵板或铜—钢复合堵板(11)及外层的钛堵板(12)组成，钢堵板或铜—钢复合堵板(11)焊接在钢筒或铜—钢复合筒的两端，钛堵板(12)焊接在无缝钛筒的两端，钛堵板(12)外侧焊接有垫块(8)，垫块(8)上焊接有螺纹环(9)。辊筒(1)两端外侧的主轴(4)上套装有钛轴套(10)，钛轴套(10)的内端焊接在钛堵板(12)上。

本发明    与现有技术相比具有的优点和效果

1、无缝钛筒制造方法简单可行，生产出的无缝钛筒符合技术要求。

2、由于外层的钛筒为无缝钛筒，内层是由钢板卷焊而成的钢筒或铜—钢爆炸复合板卷焊而成的铜—钢复合筒，复合板的复合率达95％以上，钢筒或铜—钢复合筒整体通过盈配合与外层钛筒复合成一体，辊筒整体复合，复合面结合率95％以上，既保证了筒体的钢度，又提高了辊筒表面导电均匀性，由此可见，本实用新型设计合理，结构简单，装配容易，复合面结合率高，辊筒表面电流分布均匀，生产的箔材质量高，元针孔现象，极大地满足了箔材生产技术要求，提高了箔材的产量和质量。

3、主轴为铜—钢复合轴，电流通过主轴上的铜复合层经导电板、钢筒或铜—钢复合筒及钛筒内壁涂银层作用于无缝钛筒表面，提高了辊筒的整体导电性，从而大大降低了电阻率，输入电流大于2000A时辊筒表面不发热，能使辊筒表面的电流分布更加均匀，提高了辊面的电流密度及箔材的产量和质量，延长了阴极辊的使用寿命。

4、钛堵板与螺纹环之间设有垫块，可防止螺纹环上的螺栓顶上堵板，保证了堵板与辊筒焊缝的强度，主轴两端套装有钛轴套，防止了辊筒外侧主轴腐蚀，从而延长主轴及辊筒的使用寿命。

图1为本发明第一种实施例结构剖视图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本发明第二种实施例结构剖视图。

图4为图3的B-B剖视图。

结合图1、图2描述本发明的实施例1。

一种大规格无缝钛筒制造方法：

a、锻造工艺：下料→加热至900℃保温3.5小时→锻造→冲孔→加热至900℃保温3.5小时→锻造成型→机加→加热至820℃保温3.5小时进行退火→打磨→环型坯料；锻造原料必须是纯钛材料，杂质含量不得超标，锻造成型的环形坯料内外表面不得有裂纹，严重的氧化皮及不是光滑过渡的凹凸坑。

b、轧环工艺：将环型坯料加热至820℃保温2.5小时，取出后轧制成环材，再对环材内外表面进行机加，去除氧化皮，并使环材壁厚均匀；

c、旋压工艺：将机加后的环材加热至480℃保温1小时，取出后旋压成无缝钛筒，再将无缝钛筒加热至480℃保温1小时进行退火。

轧制成的环材内表面不得有裂纹，厚度为30～50mm，椭圆度≤3.0mm，内径为φ1460～2760mm，旋压成的无缝钛筒内表面不得有裂纹，厚度为10～25mm，不直度≤3～4mm，规格为(1400～2600mm)×φ(1500～2800mm)。

一种无缝钛筒复合型阴极辊，主要由辊筒(1)、导电板(2)、堵板(3)及主轴(4)构成，主轴(4)沿轴向位于辊筒(1)内，辊筒(1)通过导电板(2)与主轴(4)固定连接，辊筒(1)两端用堵板(3)密封，辊筒(1)由外层(5)和内层(6)复合而成，外层(5)为无缝钛筒，内层(6)为铜—钢爆炸复合板卷焊形成的铜包裹钢的铜—钢复合筒，通过热装与外层无缝钛筒过盈配合形成辊筒(1)。

无缝钛筒的内表面涂有0.1～0.15^mm银层。主轴(4)为钢材包裹钢轴的铜—钢复合轴。导电板(2)为圆形钢板，沿径向制有椭圆形孔，套装在主轴(4)上，主轴(4)外壁上焊接有法兰(7)，辊筒(1)内层(6)的内壁为环状阶梯层，逐层将导电板(2)外径焊接在辊筒(1)内层(6)内壁的环状阶梯层上，内径通过螺栓固定在法兰(7)上。

堵板(3)由内层的铜—钢复合堵板(11)及外层的钛堵板(12)组成，铜—钢复合堵板(11)焊接在铜—钢复合筒的两端，钛堵板(12)焊接在无缝钛筒的两端，钛堵板(12)外侧焊接有垫块(8)，垫块(8)上焊接有螺纹环(9)。辊筒(1)两端外侧的主轴(4)上套装有钛轴套(10)，钛轴套(10)的内端焊接在钛堵板(12)上。

制造及装配方法：无缝钛筒通过将纯钛坏料锻造→轧环→→施压→机加制造而成，铜—钢复合筒由铜钢爆炸复合板卷焊而成，主轴由铜钢用锻压或铸造复合而成，装配时，首先将铜钢复合筒校圆，把导电板从其两端逐层装上，导电板的外径与铜—钢复合筒内壁焊接在一起，另一端通过螺栓固定在主轴上的法兰上，使主轴和铜—钢复合筒固定为一体，再把铜—钢堵板分别焊接在铜—钢复合筒的两端，再将其垫装入内表面刷镀有0.1～0.15^mm银层的无缝钛筒内，两端再用钛堵板焊接上，将辊筒密封，在钛堵板的外面分别焊接垫块，螺纹环及钛轴套，全部装配完成后，采用这种结构复全的阴极辊，复合面的结合率大于95％，可制成(1400～2600^mm)×φ(1500～2800^mm)等多种规格。

应用时，在螺纹环上通过螺检固定圆形塑料板，然后将阴极辊置于电解液中，与阳极电解液形成电流回路，利用电解的方法将液体中的金属阳离子吸附在辊子的表面，制成金属箔材。

结合图3、图4描述本发明的第二种实施例：

一种大规格无缝钛筒制造方法：

a、锻造工艺：下料→加热至1100℃保温2.5小时→锻造→冲孔→加热至1100℃保温2.5小时→锻造成型→机加→加热至880℃保温2.5小时进行退火→打磨→环型坯料；锻造原料必须是纯钛材料，杂质含量不得超标，锻造成型的环形坯料内外表面不得有裂纹，严重的氧化皮及不是光滑过渡的凹凸坑。

b、轧环工艺：将环型坯料加热至980℃保温1.5小时，取出后轧制成环材，再对环材内外表面进行机加，去除氧化皮，并使环材壁厚均匀；

c、旋压工艺：将机加后的环材加热至420℃保温1.5小时，取出后旋压成无缝钛筒，再将无缝钛筒加热至420℃保温1.5小时进行退火。

其它工艺要求与实施例1相同。

无缝钛筒复合型防极辊的基本结构与实施例1相同，不同之处在于：辊筒(1)的内层(6)为钢板卷焊而成的钢筒，堵板(3)由钢堵板(11)和钛堵板(12)组成，钢堵板(11)焊接在钢筒的两端，制造及装配方法与实施例1相同。