CN103469134B - 钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置及退火方法 - Google Patents
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Abstract
钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置及退火方法，钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置，包括加热机构和连续传输机构，加热机构包括箱式加热炉，连续传输机构包括丝材炉内固定钢管、两组定滑轮和连续复绕收丝机构，丝材炉内固定钢管设置在箱式加热炉内，两组定滑轮分别设置在箱式加热炉的两端外侧，并与丝材炉内固定钢管的中心线保持同一水平线。本发明使加工丝材可匀速穿过加热炉，并连续复绕收丝，实现了丝材的连续、均匀退火，且结构简单，工作可靠性强。本发明退火方法可对单根丝材进行连续均匀的恒温加热，丝材行进过程中，速度恒定，受热均匀，获得的丝材性能均一。
Description
技术领域
本发明属于钛及钛合金退火技术领域，涉及一种钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置，还涉及这种退火装置的退火方法。
背景技术
近年来，由于电子制品产业飞速发展，小规格钛及钛合金丝材(Φ1.5～Φ4.5mm)由于其质轻、比强度高、耐腐蚀性好等等优点作为螺钉等紧固件原材料被用于电子产品比如手机、平板电脑等主板附件的连接和固定。这不仅要求其整批应用材料性能均一，尤其要求作为小型螺钉时其承载面性能均一。小规格丝材的热处理退火过程对其性能有着决定性的影响作用。在小规格丝材批量化退火过程中，盘卷丝材均是采用箱式和井式电阻炉加热保温的方式，但由于箱式和井式电阻炉炉体结构的限制，以及钛及钛合金丝材退火处理时对炉体均温性的要求，常规的退火方式存在较多不足之处：
1.盘卷丝材采用箱式/井式电阻炉进行退火处理时，由于此两种炉体加热结构的限制，极易造成单盘丝材的内外部受热不均；同时又因整个炉体上、中、下区温度不均一，更易导致经同一炉次退火处理的数盘丝材之间受热不均，从而存在退火后丝材性能不均一的现象。
2.丝材在加热退火过程中，由于无法消除自重的原因，且高温下丝材易发生变形弯曲，所以当采用箱式/井式电阻炉进行退火处理时极易造成盘卷丝材的变形扭曲现象，给后期加工造成较大困难。
3.即便有应用单通道加热丝材进行退火处理，但也因其退火效率极低而使得其应用受限。
4.对于中小加工企业，箱式电阻炉及井式电阻炉一次性投入成本较高，无形加重了企业的运营成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置，解决现有技术存在的钛及钛合金盘卷丝材退火不均匀的问题。
本发明的第二个目的在于提供上述退火装置的退火方法。
本发明的技术方案是，钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置，包括加热机构和连续传输机构，加热机构包括箱式加热炉，连续传输机构包括丝材炉内固定钢管、两组定滑轮和连续复绕收丝机构，丝材炉内固定钢管设置在箱式加热炉内，两组定滑轮分别设置在箱式加热炉的两端外侧，并与丝材炉内固定钢管的中心线保持同一水平线。
该技术方案的特点还在于：
两组定滑轮中的一组与电机相连，为主动轮。
丝材炉内固定钢管设置在固定支架上的圆形凹槽中。
丝材炉内固定钢管两端分别焊接于箱式加热炉的炉门处，并与箱式加热炉的加热区中心线保持同一水平。
本发明的第二个技术方案是，上述连续退火装置的退火方法，包括：
(1)设定加热区温度，使加热区温度处于设定温度范围内；
(2)将待加工丝材一端盘旋穿过丝材炉内固定钢管、定滑轮、下一个丝材炉内固定钢管、定滑轮，使连续复绕收丝机构夹持住待加工丝材，开启电机控制的定滑轮和连续复绕收丝机构，加工丝材开始行进。
(3)调节定滑轮及连续复绕收丝机构的转速以控制加工丝材行进速度，达到退火要求后，开始连续作业。
该技术方案的特点还在于：
在连续退火过程中，不断抽检加工丝材的表面退火状态，发现异常时，及时调整定滑轮和连续复绕收丝机构的转速，进行修正。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置在加热炉内设置丝材炉内固定钢管，使加工丝材可匀速穿过加热炉，并连续复绕收丝，实现了丝材的连续、均匀退火，且结构简单，工作可靠性强。
2、本发明退火方法可对单根丝材进行连续均匀的恒温加热，丝材行进过程中，速度恒定，受热均匀，获得的丝材性能均一。
3、本发明实现了丝材的连续均匀退火及连续复绕收丝，避免了盘卷丝材经退火后的变形扭曲，提高丝材成品率。
4、本发明适应于Φ1.5～4.5mm的钛盘卷丝材的连续退火；自动化程度高，操作简便，适宜于规模批量化生产。
5、本发明生产效率高、退火效果好，能够达到高效批量化生产的目的。
附图说明
图1为本发明钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置结构示意图；
图2为本发明钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置的丝材炉内固定钢管排列示意图；
图3为实施例1的Φ4.5mm TA1纯钛丝材连续退火后的2号样品显微组织图；
图4为实施例1的Φ4.5mm TA1纯钛丝材连续退火后的4号样品显微组织图；
图5为实施例1的Φ4.5mm TA1纯钛丝材连续退火后的6号样品显微组织图；
图6为实施例2的Φ1.5mm TC4纯钛丝材连续退火后的2号样品显微组织图；
图7为实施例2的Φ1.5mm TC4纯钛丝材连续退火后的4号样品显微组织图；
图8为实施例2的Φ1.5mm TC4纯钛丝材连续退火后的8号样品显微组织图；
图9为实施例2的Φ1.5mm TC4纯钛丝材连续退火后的10号样品显微组织图。
图中：1.丝材，2.定滑轮，3.箱式加热炉，4.丝材炉内固定钢管，5.固定支架、6.连续复绕收丝机构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置，包括加热机构和连续传输机构，加热机构包括箱式加热炉3，连续传输机构包括丝材炉内固定钢管4、两组定滑轮2和连续复绕收丝机构6，丝材炉内固定钢管4设置在箱式加热炉3内，两组定滑轮2分别设置在箱式加热炉3的两端外侧，并与丝材炉内固定钢管4的中心线保持同一水平线。
两组定滑轮2中的一组与电机相连，为主动轮。
丝材炉内固定钢管4设置在固定支架5上的圆形凹槽中。
丝材炉内固定钢管4两端分别焊接于箱式加热炉2的炉门处，并与箱式加热炉2的加热区中心线保持同一水平。
连续均匀退火通过以下步骤实现：
(1)开启电源，根据加工丝材的牌号和规格，设定加热区温度，使加热区温度处于设定温度范围内；
(2)将待加工丝材1一端先穿过第一个丝材炉内固定钢管4，绕过一端的第一个定滑轮2，再穿过第二个丝材炉内固定钢管4，绕过另一端的第一个定滑轮2，如此下去，使连续复绕收丝机构6夹持住待加工丝材1，开启定滑轮2和连续复绕收丝机构6，使待加工丝材1开始行进；
(3)调节定滑轮2及连续复绕收丝机构6的转速以控制加工丝材1的行进速度，达到退火要求后，开始连续作业；
(4)在连续退火过程中，要不断抽检加工丝材的表面退火状态，发现异常时，及时调整定滑轮2和连续复绕收丝机构6的转速，进行修正，确保加工丝材1的退火效果；
(5)退火完成后，将复绕丝材转入后续质检工序。
实施例1，纯钛丝材：TA1，Φ4.5mm，盘重20kg，长度280m的盘卷丝材退火执行本发明上述退火方法，其加热温度680℃，速度9m/min；对退火处理后的纯钛丝材分别在头、中、尾随机取样6段，经检测，其室温力学性能如表1所示；2、4、6号样品的显微组织分别如图1、2、3所示。
表1.Φ4.5mm TA1纯钛丝材经连续退火后室温力学性能表
实施例2：α+β型钛合金丝材，TC4(Ti-6Al-4V)，Φ1.5mm，盘重5kg，长度500m的盘卷丝材退火执行本发明上述退火方法，其加热温度890℃，速度22m/min。将退火处理后的α+β型钛合金丝材分别在头、中、尾处随机取样10段进行检测，其性能如表2所示；2、4、8、10号样品的显微组织如图2所示。
表2.Φ1.5mm TC4钛合金丝材连续退火后室温力学性能表
| 部位 | 抗拉强度Rm(Mpa) | 延伸率A(％) | 硬度(HV0.3/30) |
| 1 | 1080 | 11.8 | 290.5 |
| 2 | 1090 | 10.5 | 292.5 |
| 3 | 1078 | 11.5 | 288.6 |
| 4 | 1071 | 12.0 | 286.7 |
| 5 | 1073 | 12.0 | 292.2 |
| 6 | 1068 | 13.0 | 282.8 |
| 7 | 1074 | 12.5 | 288.5 |
| 8 | 1066 | 13.5 | 279.8 |
| 9 | 1075 | 12.0 | 283.5 |
| 10 | 1067 | 13.5 | 288.6 |
从表1和表2的检测结果可以看出，采用本发明退火方法对丝材进行退火后，其性能均一，一致性很好。
Claims (6)
1.钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置，其特征在于：包括加热机构和连续传输机构，所述加热机构包括箱式加热炉(3)，所述连续传输机构包括丝材炉内固定钢管(4)、两组定滑轮(2)和连续复绕收丝机构(6)，所述丝材炉内固定钢管(4)设置在箱式加热炉(3)内，所述两组定滑轮(2)分别设置在所述箱式加热炉(3)的两端外侧，并与所述丝材炉内固定钢管(4)的中心线保持同一水平线。
2.如权利要求1所述的钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置，其特征在于：所述两组定滑轮(2)中的一组与电机相连，为主动轮。
3.如权利要求1或2所述的钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置，其特征在于：所述丝材炉内固定钢管(4)设置在固定支架(5)上的圆形凹槽中。
4.如权利要求3所述的钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置，其特征在于：所述丝材炉内固定钢管(4)两端分别焊接于所述箱式加热炉(3)的炉门处，并与所述箱式加热炉(3)的加热区中心线保持同一水平。
5.如权利要求1-4任一项所述钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置的退火方法，其特征在于：包括，
(1)设定加热区温度，使加热区温度处于设定温度范围内；
(2)将待加工丝材一端盘旋穿过丝材炉内固定钢管(4)、定滑轮(2)、下一个丝材炉内固定钢管(4)及定滑轮(2)，使连续复绕收丝机构(6)夹持住待加工丝材(1)，开启电机控制的定滑轮(2)和连续复绕收丝机构(6)，丝材(1)开始行进；
(3)调节定滑轮(2)及连续复绕收丝机构(6)的转速以控制加工丝材(1)行进速度，达到退火要求后，开始连续作业。
6.如权利要求5所述的钛及钛合金盘卷丝材的连续退火装置的退火方法，其特征在于：在连续退火过程中，不断抽检加工丝材(1)的表面退火状态，发现异常时，及时调整定滑轮(2)和连续复绕收丝机构(6)的转速，进行修正。
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