CN102151774A - 大规格高单重的纯钛锻造板坯的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种大规格高单重的纯钛锻造板坯的生产方法,①在铸锭加热锻造工序之前,先涂刷上特殊的高温水玻璃涂层,其配方比例为,玻璃防护润滑剂:专用粘结剂:水=4:1:8,涂层采用单方向涂抹,涂抹厚度为0.5~1mm;②在快锻机的下砧子表面加垫石棉垫,铸锭出炉后在其顶部加垫石棉垫;③采用微电脑自动控制的锻造方式,通过预先设定锻造工艺参数,道次压下量控制在30~50mm,送进量300mm,基本实现锻造过程80%以上工作自动化生产。本发明的优点:1、生产的大规格、大单重的锻造板坯填补国内空白;2、自动化程度高,产品的稳定性和一致性好;3、充分利用设备的能力,成品率提高,提高生产效率,降低消耗。
Description
技术领域
本发明涉及钛及钛合金加工领域,尤其涉及一种大规格高单重的纯钛锻造板坯的生产方法。
背景技术
钛带广泛应用于大型民航客机、军用飞机、航天飞行器、核潜艇、核电站等高新技术领域。中国的钛资源极其丰富,是世界四大钛材生产国之一,但只能生产钛材中的板、管、棒、线、丝、锻件和铸件,唯独不能生产大卷重宽幅钛带卷,只能长期依赖日本和美国进口。钛带卷与其他金属带卷材一样,也是由板坯轧制而成的。因此生产大盘重宽幅钛带卷必然要有大规格单重量高的钛板坯。目前国内生产的钛板坯一般重量为5吨以下,同时由于生产钛板坯工艺复杂、流程长,成品率约为75%左右。
发明内容
针对上述技术的不足,本发明的目的是提供一种通过对锻造工艺的控制,生产出单重高、宽度大、成品率高的大规格高单重的纯钛锻造板坯的生产方法。
本发明的技术方案是:一种大规格高单重的纯钛锻造板坯的生产方法,包括压制电极、焊接电极、一次熔炼、二次熔炼、铸锭扒皮检验、铸锭加热锻造以及机加处理等步骤,其特征在于:(1)、在铸锭加热锻造工序之前,先在钛铸锭表面涂刷上特殊的高温水玻璃涂层,其配方中原料的比例为,玻璃防护润滑剂:专用粘结剂:水=4:1:8,涂层采用单方向涂抹,涂抹厚度为0.5~1mm;
(2)、在铸锭加热锻造过程中,将表面涂刷上高温水玻璃涂层的钛铸锭放进加热炉中加热到1000℃,并保温150~210分钟;同时在快锻机的下砧子表面加垫石棉垫,铸锭出炉后在其顶部加垫石棉垫;
(3)、采用微电脑自动控制的锻造方式,通过预先设定锻造工艺参数,道次压下量控制在30~50mm,送进量300mm,基本实现锻造过程80%以上工作自动化生产。
本发明的优点是:1、生产的大规格、大单重的锻造板坯填补国内空白;2、自动化程度高,产品的稳定性和一致性好;3、充分利用设备的能力,成品率提高,提高生产效率,降低消耗。
具体实施方式
下面的实施例可更详细地说明本发明,但不以任何形式限制本发明。
实施例:(1)、取各批次的材料化学成分符合GB/T 2524-2002要求的海绵钛若干,经过混料系统自动称重、下料及混料后进入油压机模腔内,经过油压机挤压成1/4圆、高度为200mm、密度达3.5的g/cm3的电极块,经自动堆垛后成为Φ860×5800,重量达11.58吨的圆柱状电极,并用夹具夹紧;
(2)、将海绵钛电极放入真空等离子焊箱内,先抽真空到3.2Pa,然后充入氩气并达到压力为0.037MPa,同时运用三台焊枪在70 mm/min的焊接速度下,自动旋转电极,并纵焊12条焊缝,焊接牢固后去除夹具;
(3)、将钛电极置入10吨真空自耗电弧炉内,在炉内运用自动焊接上同牌号的辅助电极,辅助电极与自耗炉电极杆的电极夹头相联接,电极整体成为极端,坩埚模具为另一极端,炉内抽真空至0.063Pa,之后接通电源,使极端间起弧,然后逐步加大电流并稳定至26KA,逐步加大电压并稳定至34V,经过起弧、正常熔炼、热封顶的熔炼过程,使钛电极得到一次熔炼,待钛溶液在坩埚模具中冷却、凝固后,制得Φ960,重量为11.5吨的一次钛锭;
(4)、将一次钛锭表面经过清理之后,再置入到10吨真空自耗电弧炉内,焊接上辅助电极,并与电极夹具相联接,使之成为极端,炉内抽真空至0.54Pa,再接通电源,然后逐步加大电流并稳定至38KA,逐步加大电压并稳定至36V,经过起弧、正常熔炼、热封顶的熔炼过程,使一次钛锭得到再次熔炼,待钛溶液在坩埚模具中冷却、再凝固后,得到Φ1060mm,重量为11.5吨二次钛锭;
(5)、将二次钛锭进行扒皮处理,去除表面气孔、裂纹等缺陷后,重量为10.9吨,并取样做化学成分分析;
(6)、钛铸锭表面涂刷上特殊的高温水玻璃涂层,放进加热炉中加热到1000℃,并保温150~210分钟;同时在快锻机的下砧子表面加垫石棉垫,铸锭出炉后在其顶部加垫石棉垫,快锻机采用自动控制锻造模式,预先设定锻造工艺、压下量、压下速率,运用两台操作机,经两火锻造,终锻温度不低于700℃,将铸锭锻造制成190(厚)×1300(宽)×10000(长)的钛板坯毛坯;由于钛在锻造过程中容易开裂,特别是大规格的铸锭锻制,因此对于此大规格高单重板坯的锻造控制更为严格,铸锭开坯阶段应给以较大变形,纯钛为50~90%,第一道次变形量控制20~30%范围之内,以后道次可适当增大变形量,但不能使板坯上出现裂纹;送进量小于锤头宽度,为250~400mm,压下量不大于送进量的2/3,铸锭开坯拔长每行程压下量纯钛不超过100 mm,变形接近结束或温度相当低时应减小变形以防止裂纹产生。第一火锻造的目的是将钛锭辗宽,锻至350~500×1320×L(长度),然后回炉加热,炉温为950℃,保温90分钟后进行第二火锻造,二火锻造的目的是以拔长为主,展宽为辅,并锻好板坯的四条棱边,校直;
(7)、对钛板坯的外表面进行机加工,制得规格为180(厚)×1280(宽)×8800(长),重量达9.2吨的钛板坯成品,成品率达到79.5%。
经检验该钛板坯的化学成分符合GB/T3620.1-2007标准及客户对氧含量控制在0.03~0.07之间的特殊要求,板坯的外形、表面质量和组织均满足客户提出的钛锻造板坯采购技术要求,利用该钛板坯生产的钛带卷的力学性能等符合ASTM B265标准要求。
本实施例中给出的生产大规格钛板坯的方法不是唯一的,例如,第一,纯钛在挤压前可以不经过混料系统的混料过程,但是经过混料系统的混料可以充分混合不同批次原料,使产品的化学成分更为均匀,减少人为因素对产品质量的影响,降低员工的劳动强度,提高产品质量;第二,在钛电极熔炼过程中炉腔内的真空度不用一定要低于0.07Pa,但提高炉内真空度,能够减少钛电极在熔炼过程中被氧化的机会,减少铸锭的氧含量,有利于钛板坯的质量控制,提高产品质量;第三,在保证能够生产出钛铸锭的条件下,一次熔炼电流可以是24~29KA中的任意值,二次熔炼电流可以是34~39KA中的任意值,熔炼电压也可是33~38V中的任意值。第四,板坯的锻造过程可以采用手动自由锻造,但手动自由锻造的产品质量由于人为影响因素过多而会不稳定。
Claims (1)
1.一种大规格高单重的纯钛锻造板坯的生产方法,包括压制电极、焊接电极、一次熔炼、二次熔炼、铸锭扒皮检验、铸锭加热锻造以及机加处理等步骤,其特征在于:(1)、在铸锭加热锻造工序之前,先在钛铸锭表面涂刷上特殊的高温水玻璃涂层,其配方中原料的比例为,玻璃防护润滑剂:专用粘结剂:水=4:1:8,涂层采用单方向涂抹,涂抹厚度为0.5~1mm;
(2)、在铸锭加热锻造过程中,将表面涂刷上高温水玻璃涂层的钛铸锭放进加热炉中加热到1000℃,并保温150~210分钟;同时在快锻机的下砧子表面加垫石棉垫,铸锭出炉后在其顶部加垫石棉垫;
(3)、采用微电脑自动控制的锻造方式,通过预先设定锻造工艺参数,道次压下量控制在30~50mm,送进量300mm,基本实现锻造过程80%以上工作自动化生产。
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