[發明專利]一種TC16鈦合金棒材控溫連軋方法

有效

• 申請號: 201310744413.6
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103736727A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 張朝暉;劉全明;劉世鋒;楊海瑛
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: B21B1/16
• 分類號: B21B1/16;B21B37/74
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

技術領域

本發明涉及鈦合金加工技術領域，具體為一種TC16鈦合金棒材控溫連軋方法，特別適合高品質緊固件用TC16鈦合金棒材的連軋生產。

背景技術

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量的影響規律，對改善軋制工藝、提高軋制質量有重要意義。國內鈦棒材軋制加工技術在軋制過程溫度場的控制方面還沒發展成熟，其產品難以實現熱連軋生產。國內外高端市場對優質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：剪切強度：τ=860MPa；抗拉強度：Rm=1536MPa；屈服強度：Rρ_0.2=1520MPa；延伸率：A=7％。由于鈦合金特有的原子和晶體結構，導致鈦合金的力學性能呈現顯著的各向異性，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。現有鈦合金棒線材熱連軋技術主要通過對現有鋼鐵軋制設備的改造和對初軋用鈦棒坯生產工藝的調整來實現，其本質還是采用傳統二輥或三輥橫列式軋機軋制技術，傳統軋制技術的溫度場不易控制，不能實現大單重軋制生產，且產品存在質量差，尺寸精度低等問題。鈦合金導熱性差，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，最終導致軋件組織內部不均勻，表面易產生裂紋，難以得到合格的鈦棒材。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，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行適時在線補償加熱和風箱噴吹氣體冷卻，對連軋生產中的軋件進行有效地控溫軋制，采用控速連續軋制工藝，連軋出Φ6～Φ30mm所有規格TC16鈦合金棒材，并實現了TC16鈦合金棒材的高效生產，有效降低了TC16鈦棒材深加工成本。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案：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進行粗軋，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，送入中軋機組軋制；

步驟3：將步驟2進入中軋機組的鈦棒坯進行軋制，軋制成Φ18～Φ60mm鈦棒坯，在中軋機組后設立電磁感應加熱設備對鈦棒坯進行適時在線補償加熱，溫度控制在800℃～850℃之間后，用切頭剪切頭，送入預精軋機組軋制；

步驟4：將步驟3進入預精軋機組的鈦棒坯進行軋制，軋制成Φ12～Φ30mm鈦棒材，在預精軋機組后設立冷卻風箱裝置，噴吹氣體對鈦棒材進行冷卻，溫度控制在750℃～800℃之間后，用切頭剪切頭，送入精軋機組軋制；

步驟5：將步驟4進入預精軋機組的控溫鈦棒坯進行軋制，軋制成Φ6～Φ14mm小規格鈦棒材，用切頭剪切定尺寸和矯直機矯直后，經鈦棒輸送輥道送入棒材冷床進行冷卻，即可得到所要求規格尺寸的產品。

本發明還具有以下其他技術特點：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。

進一步地，步驟3在中軋機組后設立電磁感應加熱設備，該電磁感應加熱設備為由中頻電源和兩個感應器組成，即1#感應器、2#感應器，兩個感應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組與縱列兩輥預精軋機組之間，兩個感應器之間間隔1.5～2.0m，其中一個感應器的尾端距預精軋機組前的切頭剪入口為1.0～1.5m。根據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器進行適時在線補償加熱，以達到控制鈦棒坯表面實時溫度在800℃～850℃之間的目的。