[發(fā)明專利]一種TC16鈦合金棒材控溫連軋方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310744413.6
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103736727A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張朝暉;劉全明;劉世鋒;楊海瑛
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號: B21B1/16
• 分類號: B21B1/16;B21B37/74
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 李婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈦合金加工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種TC16鈦合金棒材控溫連軋方法，特別適合高品質(zhì)緊固件用TC16鈦合金棒材的連軋生產(chǎn)。

背景技術(shù)

鈦合金棒材軋制過程溫度的作用重大，掌握溫度場變化對鈦棒材軋制質(zhì)量的影響規(guī)律，對改善軋制工藝、提高軋制質(zhì)量有重要意義。國內(nèi)鈦棒材軋制加工技術(shù)在軋制過程溫度場的控制方面還沒發(fā)展成熟，其產(chǎn)品難以實現(xiàn)熱連軋生產(chǎn)。國內(nèi)外高端市場對優(yōu)質(zhì)緊固件用鈦合金棒材提出了更高要求，其典型性能要求如下：剪切強(qiáng)度：τ=860MPa；抗拉強(qiáng)度：Rm=1536MPa；屈服強(qiáng)度：Rρ_0.2=1520MPa；延伸率：A=7％。由于鈦合金特有的原子和晶體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鈦合金的力學(xué)性能呈現(xiàn)顯著的各向異性，屬于難變形、難加工金屬合金，具有較高的屈服極限，軋制阻力大，切削性能差。現(xiàn)有鈦合金棒線材熱連軋技術(shù)主要通過對現(xiàn)有鋼鐵軋制設(shè)備的改造和對初軋用鈦棒坯生產(chǎn)工藝的調(diào)整來實現(xiàn)，其本質(zhì)還是采用傳統(tǒng)二輥或三輥橫列式軋機(jī)軋制技術(shù)，傳統(tǒng)軋制技術(shù)的溫度場不易控制，不能實現(xiàn)大單重軋制生產(chǎn)，且產(chǎn)品存在質(zhì)量差，尺寸精度低等問題。鈦合金導(dǎo)熱性差，軋制過程中變形抗力引起的變形熱使整個軋制過程溫度場的波動較大，且軋件表面和心部有較大的溫度梯度，這直接影響了鈦棒材的組織性能，最終導(dǎo)致軋件組織內(nèi)部不均勻，表面易產(chǎn)生裂紋，難以得到合格的鈦棒材。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種TC16鈦合金棒材控溫連軋方法，該方法通過對連軋過程中的鈦棒材進(jìn)行適時在線補(bǔ)償加熱和風(fēng)箱噴吹氣體冷卻，對連軋生產(chǎn)中的軋件進(jìn)行有效地控溫軋制，采用控速連續(xù)軋制工藝，連軋出Φ6～Φ30mm所有規(guī)格TC16鈦合金棒材，并實現(xiàn)了TC16鈦合金棒材的高效生產(chǎn)，有效降低了TC16鈦棒材深加工成本。

為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種TC16鈦合金棒材控溫連軋方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：將Φ100～Φ160mmTC16鈦合金坯料在750℃～1050℃下均勻加熱60～120分鐘；

步驟2：將步驟1加熱后的圓形坯料采用縱列式軋機(jī)進(jìn)行粗軋，開軋溫度控制在750℃～850℃之間，軋制成Φ45～Φ100mm鈦棒坯，用切頭剪切頭后，送入中軋機(jī)組軋制；

步驟3：將步驟2進(jìn)入中軋機(jī)組的鈦棒坯進(jìn)行軋制，軋制成Φ18～Φ60mm鈦棒坯，在中軋機(jī)組后設(shè)立電磁感應(yīng)加熱設(shè)備對鈦棒坯進(jìn)行適時在線補(bǔ)償加熱，溫度控制在800℃～850℃之間后，用切頭剪切頭，送入預(yù)精軋機(jī)組軋制；

步驟4：將步驟3進(jìn)入預(yù)精軋機(jī)組的鈦棒坯進(jìn)行軋制，軋制成Φ12～Φ30mm鈦棒材，在預(yù)精軋機(jī)組后設(shè)立冷卻風(fēng)箱裝置，噴吹氣體對鈦棒材進(jìn)行冷卻，溫度控制在750℃～800℃之間后，用切頭剪切頭，送入精軋機(jī)組軋制；

步驟5：將步驟4進(jìn)入預(yù)精軋機(jī)組的控溫鈦棒坯進(jìn)行軋制，軋制成Φ6～Φ14mm小規(guī)格鈦棒材，用切頭剪切定尺寸和矯直機(jī)矯直后，經(jīng)鈦棒輸送輥道送入棒材冷床進(jìn)行冷卻，即可得到所要求規(guī)格尺寸的產(chǎn)品。

本發(fā)明還具有以下其他技術(shù)特點：步驟1所述加熱爐選用推鋼式加熱爐，加熱時間為20～30分鐘，均熱保溫時間為40～90分鐘。

進(jìn)一步地，步驟2的軋制速度控制在2～3m/s，軋制道次為6～10道次；所述步驟3的軋制速度控制在2.5～6m/s，軋制道次為6～8道次；步驟4的軋制速度控制在6～10m/s，軋制道次為5～8道次；步驟5的軋制速度控制在15～30m/s，軋制道次為8～12道次。

進(jìn)一步地，步驟3在中軋機(jī)組后設(shè)立電磁感應(yīng)加熱設(shè)備，該電磁感應(yīng)加熱設(shè)備為由中頻電源和兩個感應(yīng)器組成，即1#感應(yīng)器、2#感應(yīng)器，兩個感應(yīng)器依次串接固定在鈦棒輸送輥道支架上，且位于縱列兩輥中軋機(jī)組與縱列兩輥預(yù)精軋機(jī)組之間，兩個感應(yīng)器之間間隔1.5～2.0m，其中一個感應(yīng)器的尾端距預(yù)精軋機(jī)組前的切頭剪入口為1.0～1.5m。根據(jù)TC16鈦合金棒坯表面實時溫度是否接近800℃的理想開軋溫度，選擇是否選用兩個感應(yīng)器進(jìn)行適時在線補(bǔ)償加熱，以達(dá)到控制鈦棒坯表面實時溫度在800℃～850℃之間的目的。