[發(fā)明專利]鈦及合金帶卷的罩式爐退火工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010108846.2
• 申請(qǐng)日: 2020-02-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111206195B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳彥輝;陳兵;徐崢;盛強(qiáng);劉正喬;韓聰;孔玢;吳志平;張?jiān)?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南湘投金天鈦金屬股份有限公司
• 主分類號(hào): C22F1/18
• 分類號(hào): C22F1/18;C22F1/02
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 伍傳松;肖云

本發(fā)明實(shí)施例提供了鈦及合金帶卷的罩式爐退火工藝，該工藝通過(guò)控制加熱和冷卻速率，利用保護(hù)氣體氬氣作為傳熱介質(zhì)進(jìn)行對(duì)流循環(huán)，并對(duì)氬氣流量進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了鈦及合金帶卷退火過(guò)程的料溫均勻性，采用本發(fā)明實(shí)施例的罩式爐退火工藝，得到的鈦及合金帶卷晶粒尺寸均勻，帶卷性能穩(wěn)定，減少了帶卷的層間粘結(jié)現(xiàn)象，帶卷表面光潔無(wú)氧化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈦材熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鈦及合金帶卷的罩式爐退火工藝。

背景技術(shù)

鈦?zhàn)鳛榻饘俨牧希哂斜葟?qiáng)度高、耐蝕性強(qiáng)、生物相容性好以及無(wú)磁性的優(yōu)點(diǎn)。鈦及合金帶材主要用于大型民航客機(jī)、軍用飛機(jī)、航天飛行器、核潛艇、核電站和海水淡化等高新技術(shù)領(lǐng)域。鈦帶是用高品質(zhì)的海綿鈦?zhàn)髟?，以帶卷的方式生產(chǎn)且成卷供應(yīng)的產(chǎn)品，鈦帶產(chǎn)品包括換熱器用材、冷凝器用材、復(fù)合板用材、焊管用材和裝飾用材等。隨著相關(guān)行業(yè)的飛速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)鈦及合金帶材的需求量大幅度增加。

鈦帶卷典型的生產(chǎn)工藝流程為：熱軋卷→半成品退火→機(jī)械除鱗+酸洗→修磨→冷軋→中間退火→二次冷軋→再結(jié)晶退火→平整→精整→鈦帶成品。上述工藝流程中，鈦及合金帶材性能的好壞主要取決于熱處理工序，退火工藝直接影響鈦及合金帶材的產(chǎn)品質(zhì)量。由于鈦的化學(xué)性質(zhì)活潑，高溫條件下易與O、N、H等元素發(fā)生反應(yīng)，影響產(chǎn)品表面質(zhì)量的同時(shí)造成性能惡化，因此帶卷在熱處理時(shí)一般采用真空或氬氣作為保護(hù)氣氛條件下進(jìn)行加熱。目前，鈦帶卷的退火方式主要有真空爐、連續(xù)爐和罩式爐退火。真空爐主要靠輻射傳熱，退火周期長(zhǎng)且能耗高，帶卷的內(nèi)、中、外圈受熱條件差異大，組織和性能均勻性難以保證；連續(xù)爐退火生產(chǎn)效率高，但帶卷表面易氧化、光潔度低等，需進(jìn)行酸洗等表面處理后加工或使用；罩式爐退火加熱過(guò)程使用氬氣作為保護(hù)氣，傳熱效率高，帶卷表面無(wú)氧化，其工藝范圍能力優(yōu)于真空爐和連續(xù)爐。

CN101634005B公開(kāi)了鈦板卷退火工藝，加熱之前和冷卻段采用氮?dú)膺M(jìn)行吹掃以置換爐內(nèi)氣體，再通入氬氣置換爐內(nèi)氣體至爐壓為10～1000Pa正壓，然后以50～200℃/h加熱至高于鈦板卷再結(jié)晶溫度并保溫2～25h，在保持爐壓為10～1000Pa的條件下以10～50℃/h冷卻至出爐溫度。該工藝對(duì)大卷重的鈦及合金帶卷在加熱過(guò)程易造成料溫不均，易產(chǎn)生層間粘結(jié)，無(wú)法保證其整卷的組織和性能穩(wěn)定均勻性，此外在加熱前和冷卻階段引入的氮?dú)獯祾唠y以被氬氣置換完全而影響帶卷表面質(zhì)量，且整個(gè)工藝氬氣消耗量相對(duì)較大。CN105154803B公開(kāi)了一種TA10合金卷的退火工藝，將帶卷對(duì)中放置入內(nèi)罩，進(jìn)行抽真空和充氬往復(fù)3次至爐內(nèi)微正壓5～30Pa，以4～5℃/h加熱至350～380℃保溫60～90min，待第一次保溫結(jié)束后再次升溫至580～780℃保溫180～600min，第二次保溫結(jié)束后開(kāi)啟保溫罩鼓風(fēng)機(jī)，冷卻至400℃以下時(shí)拆卸保溫罩，直至內(nèi)罩溫度降至50℃合金帶卷出爐。該工藝能使合金帶卷內(nèi)應(yīng)力得到最大程度釋放，退火后表面不增加氧化，但對(duì)大卷重的鈦及合金帶卷的完全退火無(wú)法保證其組織和性能的均勻性，且冷卻時(shí)間長(zhǎng)造成能耗相對(duì)較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提出鈦及合金帶卷的罩式爐退火工藝，該工藝通過(guò)控制加熱和冷卻速率，利用保護(hù)氣體氬氣作為傳熱介質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)對(duì)流循環(huán)，并對(duì)氬氣流量進(jìn)行控制，大幅提高了帶卷料溫的均勻性，減少了加熱和冷卻時(shí)間，縮短了退火周期，在滿足帶卷表面質(zhì)量要求的前提下減少了氬氣消耗，提高生產(chǎn)效率的同時(shí)還降低了能耗。

根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的鈦及合金帶卷的罩式爐退火工藝，步驟包括：

S1：將鈦及合金帶卷裝入罩式爐中；

S2：對(duì)所述罩式爐抽真空至爐壓小于50Pa，回填充入氬氣至爐壓高于大氣壓5～10kPa；

S3：重復(fù)步驟S2至所述罩式爐內(nèi)的氧氣含量低于25ppm；

S4：開(kāi)啟爐臺(tái)對(duì)流風(fēng)機(jī)，使所述罩式爐內(nèi)氣體形成對(duì)流循環(huán)；

S5：開(kāi)啟氣體閥門，向所述罩式爐通入氬氣并控制氬氣流量；