一种钛铸锭控温半连续轧制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钛铸锭控温半连续轧制方法。
【背景技术】
[0002]钛铸锭的热加工一般采用开坯锻造的方式，将铸锭在超过1000°C加热炉里进行加热，使用快锻造机进行锻造，存在锻造变形不均匀造成表面裂纹过多，对于表面裂纹还要进行后续多次打磨去除，每次打磨损耗都在约4%以上，造成生产效率低，成品率低。钛盘条常规生产方法是自由锻造+横列式轧制，自由锻造容易出现开裂问题，成品率低，残次品率高达20%左右，并且自由锻造道次加工量小、效率低。横列式轧制单重小、效率低、过程温度难以控制，所需操作人员过多，场地污染严重。
[0003]本发明提供一种钛铸锭控温半连续轧制方法，采用小规格钛铸锭直接半连续开坯轧制和后续轧制的方式进行轧制加工，在轧制过程中为防止温度过低，采用红外线测温仪检测坯料温度，如果温度过低，采用感应快速加热的方式进行热能补偿，继而达到坯料工艺温度。控温+半连续轧制方式改善了开坯时钛铸锭的受力状况，避免了自由锻造的受力不均匀和操作不稳定，防止剪切开裂，提高了生产效率和成品率，再经过后续轧制，可以获得晶粒组织和性能优良的钛轧制盘条。适用于投料钛铸锭尺寸< Φ360_，成品轧制直径或截面厚度> 6mm钛盘条的半连续控温轧制规模化生产。
【发明内容】
[0004]本发明半连续轧制方法主要工序:钛铸锭加热一铸锭进入Φ550πιπι四辊往复式轧机连续开还轧制一棒还降至室温、检查打磨去除表面裂纹一棒还加热一棒还进入Φ350_四棍往复式轧机连续轧制一轧条收卷。
[0005]本发明铸锭开坯轧制过程主要特点:采用常规钛铸锭的加热制度1000?1150°C，加热方式是电阻炉加热，保温时间为铸锭半径数值的分钟数。采用Φ550_四辊往复式轧机连续开坯轧制，根据轧机设计要求选择经过5?8道次的多道次开坯轧制，单道次加工变形率设定在15%?40%，控制单道次变形率的目的是防止加工过程因变形量过大造成坯料温升过快，超过坯料工艺温度要求。其中前期I?2道次加工变形率设定在15%?20%，主要目的由于长时间加热的铸锭表面存在又硬又厚的硬皮层，随着从加热炉里拉出，表面硬皮层开始开裂脱落，又由于存在铸锭加热局部不均匀造成温度偏差很大的现象，在轧制初期进行小变形加工过程，防止氧化皮粘连坯料和坯料温度偏差大引起开裂。在中间3?6道次加工变形率设定在20%?40%，主要目的由于前期已经温度和尺寸比较均匀，利用大变形量进行加工，尽快减少坯料尺寸，提高效率。在最后I?2道次加工变形率设定在15%?20%,主要目的进行最后道次的整形和控制尺寸，使得成品坯料尺寸公差、椭圆度、直线度等更优良。
[0006]本发明棒坯轧制过程主要特点:采用常规钛中间坯料的加热制度800?950°C，力口热方式是电阻炉加热，保温时间为坯料半径数值的分钟数，终轧温度控制在再结晶温度以上的650?800°C。采用Φ 350mm四辊往复式轧机进行连续轧制，根据轧机设计要求选择经过10?18道次的多道次轧制，单道次加工变形率设定在10%?20%，控制单道次变形率的目的是防止加工过程因变形量过大造成坯料温升过快，超过工艺温度要求。在轧制过程一般采用多道次方形孔型一多道次椭圆形孔型一多道次圆形孔型，轧制过程采用感应加热热能补偿的方式进行控温，最后道次孔型为终轧圆形孔型，从而加工出不同规格的大单重钛盘条。
[0007]本发明棒坯轧制控制温度主要特点:在轧制过程中为防止温度过低，在进料口附近配置红外线测温仪和感应加热设备，采用红外线测温仪检测坯料表面温度，如果温度低于工艺温度，感应加热设备快速开启，因为轧制速度较快，仅进行0.1?0.3秒钟快速加热热能补偿，根据感应加热设备功率和加热时间的不同，坯料温度可以快速升高50?100°C，红外线测温仪检测+感应加热设备自动化联动控制，达到坯料工艺温度。由于坯料截面尺寸较小，可以利用较小的感应加热功率，感应加热设备能耗、占地相对不大。由于轧制过程速度较快，必须利用能够快速加热坯料的感应加热方式，在0.1?0.3秒钟能快速进行热量补偿，达到坯料工艺温度。这样可以使得坯料温度始终保持在可控的温区，保持较低的变形抗力，避免热应力开裂，获得晶粒组织和力学性能一致性好，外观尺寸精度高的大单重钛盘条。
【具体实施方式】
[0008]实施例1:将cD360mmTC4钛合金铸锭装入电阻加热炉，随炉升温至1150°C后保温90min，采用Φ 550mm四辊往复式轧机连续开坯轧制，选择经过7道次的多道次开坯轧制，单道次加工变形率设定在15%?40%，其中前期I道次加工变形率设定在20%，中间4道次加工变形率设定在30%、35%、25%和20%，和最后2道次加工变形率设定在20%和15%，开坯轧制至Φ50mm，开坯轧制过程中坯料温度始终保持在900?1000°C左右。棒坯检查打磨去除表面裂纹，切除两端缺陷。棒坯装入电阻加热炉，升温至950°C后保温30min，采用Φ350πιπι四辊往复式轧机进行连续轧制，选择经过16道次的多道次轧制，单道次加工变形率设定在10%?20%，轧制后期红外线测温仪检测+感应加热设备自动联动控制快速进行热能补偿，轧制过程中坯料温度始终保持在800?900°C左右，得到Φ8_大单重钛盘条。前期铸锭开坯轧制的总变形量为98%左右，后续坯料轧制的总变形量为98%左右，总成品率可以达到96%以上，轧条表面无明显宏观缺陷，内部金相组织为等轴的变形再结晶组织，组织细小均匀一致。
[0009]实施例2:将Φ280.ι纯钛铸锭装入电阻加热炉，随炉升温至1050 °C后保温90min,采用Φ 550mm四辊往复式轧机连续开坯轧制，选择经过8道次的多道次开坯轧制，单道次加工变形率设定在15%?40%，其中前期和最后2道次加工变形率设定在15%和20%，中间4道次加工变形率设定在30%、35%、30%和25%，开坯轧制至Φ40πιπι，开坯轧制过程中坯料温度始终保持在850?950°C左右。棒坯检查打磨去除表面裂纹，切除两端缺陷。棒坯装入电阻加热炉，升温至850°C后保温30min，采用Φ350mm四辊往复式轧机进行连续轧制，选择经过18道次的多道次轧制，单道次加工变形率设定在10%?20%，轧制后期红外线测温仪检测+感应加热设备自动联动控制快速进行热能补偿，轧制过程中坯料温度始终保持在700?800°C左右，得到Φ6πιπι大单重钛盘条。前期铸锭开坯轧制的总变形量为98%左右，后续坯料轧制的总变形量为98%左右，总成品率可以达到94%以上，轧条表面无明显宏观缺陷，内部金相组织为等轴的变形再结晶组织，组织细小均匀一致。
【主权项】
1.一种钛铸锭控温半连续轧制方法，其特征在于:采用Φ550_四辊往复式轧机铸锭连续开坯轧制，经过5?8道次的多道次开坯轧制，单道次加工变形率设定在15%?40%，其中前期和最后I?2道次加工变形率设定在15%?20%，中间3?6道次加工变形率设定在20%?40% ;采用Φ350πιπι四辊往复式轧机进行棒坯连续轧制，经过10?18道次的多道次轧制，单道次加工变形率设定在10%?20%，棒坯连续轧制过程采用感应加热热能补偿的方式进行控温；适用于投料钛铸锭尺寸< Φ360_，成品轧制直径或截面厚度> 6_钛盘条的半连续控温轧制规模化生产。2.根据权利要求1所述控温方法，其特征在于:在进料口附近配置红外线测温仪和感应加热设备，并进行自动化联动控制；采用红外线测温仪检测坯料表面温度，如果温度低于工艺温度，感应加热设备快速开启，仅进行0.1?0.3秒钟快速加热热能补偿，坯料温度可以快速升高50?100°C，达到坯料工艺温度。
【专利摘要】一种钛铸锭控温半连续轧制方法，提供一种能够提高生产效率、成品率和获得优良性能的钛铸锭轧制方法。控温半连续轧制方法采用小规格钛铸锭直接半连续开坯轧制和后续轧制的方式进行轧制加工，采用感应快速加热的方式进行热能补偿，继而达到坯料工艺温度，可以获得晶粒组织和力学性能优良的轧制钛盘条。适用于投料钛铸锭尺寸≤Φ360mm、成品轧制直径或截面厚度≥6mm钛盘条的半连续控温轧制规模化生产。
【IPC分类】B21B37/16, B21B37/74
【公开号】CN104942016
【申请号】CN201410122440
【发明人】不公告发明人
【申请人】西安中泰新材料科技有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2014年3月31日