CN104087882A - 一种千米级强立方织构镍钨合金基带的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种千米级强立方织构镍钨合金基带的制备方法。本发明的技术方案要点为：一种千米级强立方织构镍钨合金基带的制备方法，包括以下步骤：制备冷轧前初始镍钨合金板坯，热轧板坯的均匀化热处理，对均匀化热处理后的合金基带进行开坯冷轧，对开坯冷轧后的合金基带进行剪切和精轧，对镍钨合金冷轧基带进行再结晶热处理。本发明通过对轧制中张力、轧制力、轧制速度的合理分配能够制备出性能优良的千米级强立方织构镍钨合金基带。
Description
技术领域
本发明属于高温涂层导体产业化织构金属基带的制备技术领域，具体涉及一种千米级强立方织构镍钨合金基带的制备方法。
背景技术
第二代钇系高温涂层超导带材由于比第一代铋系超导材料具有更优越的性能，因而有望在超导变压器、超导电机、超导限流器等领域实现规模化应用。在第二代高温涂层超导体的制备中，RABiTS技术即压延辅助双轴织构基带制备技术是一种常用的基带制备技术。对于采用RABiTS路线制备的YBCO涂层导体用的织构基带而言，需要有高织构度。其中，研究最广泛的是镍钨合金基带，目前Ni-5at.%W合金基带的制备工艺已经很成熟，且已经商业化生产，由于涂层导体主要是用来制作电缆，因此制备长的高织构度的镍钨合金基带是目前RABiTS技术路线中的关键问题。尽管Ni-5at.%W合金基带已经商业化生产，但是目前可以商业化生产的Ni-5at.%W合金基带长度只能达到10-250m，限制了更长的涂层导体的制备及应用，而Ni-5at.%W合金长基带的制备过程中的断带、板形较差以及厚度不均匀导致织构的不均匀性是目前难以制得千米级强立方织构镍钨合金基带的关键问题。因此，采用合适的工艺成功制备性能优异的千米级Ni-5at.%W合金基带为产业化生产第二代涂层超导体用高性能织构金属基带奠定良好的基础，本发明的千米级强立方织构镍钨合金基带具有重要的现实意义。
发明内容
本发明为解决现有技术中长合金基带在轧制过程中出现的断带、板形不良、厚度及织构度不均匀等问题而提供了一种千米级强立方织构镍钨合金基带的制备方法。
本发明的技术方案为：一种千米级强立方织构镍钨合金基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）制备冷轧前初始镍钨合金板坯，将纯度均为99.9%的镍块及钨块按照钨的原子百分含量为5%进行配比，将配比后的混合材料置于电磁感应真空熔炼炉中熔炼，获得镍钨合金铸锭，将镍钨合金铸锭去掉表面的氧化皮后于1200℃保温6h后热锻成厚度为40mm的方坯，热锻后对锻坯进行修磨处理去掉氧化皮，然后于1200℃保温6h后进行热轧处理，道次变形量为25%，得到厚度为6.5mm的热轧坯料，最后由卷取机卷成热轧板坯；（2）热轧板坯的均匀化热处理，将步骤（1）得到的热轧板坯在井室炉中均匀化热处理，工艺参数为1250℃保温10h；（3）对均匀化热处理后的合金基带进行开坯冷轧，将步骤（2）均匀化热处理后的合金基带头尾均采用点焊焊接厚度为2-2.5mm长4m的不锈钢牵引带材，然后采用四辊轧机进行开坯冷轧，一共轧制9道次，其中每道次轧制力均为60T，冷轧过程中第一道次的前张力和后张力分别为5000T和5300T，下一道次的前张力和后张力均在前一道次的基础上减少400T，轧制速度控制在20-50m/min；（4）对开坯冷轧后的合金基带进行剪切和精轧，将步骤（3）开坯冷轧后的合金基带进行纵向剪切，具体工艺参数为合金基带两侧边均剪切5mm，并将头尾牵引带材切掉，然后对剪切后的合金基带头尾均采用点焊焊接厚度为0.1-0.2mm长4m的不锈钢牵引带材，然后采用二十辊轧机进行精轧，具体轧制工艺为一共轧制15道次，其中每道次轧制力为30-60T，冷轧过程中第一道次的前张力和后张力分别为1900T和2100T，下一道次的前张力和后张力均在前一道次的基础上减少100T，轧制速度控制在100-200m/min，在轧制过程中采用润滑油轧制，将冷轧完的合金基带进行纵向剪切，具体工艺参数为合金基带两侧边均剪切5mm，并将头尾牵引带材切掉，最终得到长度达1000-2000m，厚度为85μm，厚度公差为±1μm的镍钨合金冷轧基带；（5）对镍钨合金冷轧基带进行再结晶热处理，将步骤（4）得到的镍钨合金冷轧基带头尾均采用点焊焊接厚度为0.08-0.1mm长4m的不锈钢牵引带材，然后在卧式连续退火炉中进行再结晶热处理即得到千米级强立方织构镍钨合金基带，再结晶热处理的具体工艺为加热温度为1100℃，走带速度为2m/min，炉内张力为0.5T，保护气氛为氢气。
本发明制备千米级镍钨合金基带的初始坯锭较大，难以通过熔炼方法获得成分和性能均一的合金坯料，通过对热轧坯料采用均匀化退火来改善成分和性能的均匀性，为后续轧制过程中板形及织构的控制提供了前提条件。本发明在不同厚度范围内采用合适的牵引带材能很好的使其和镍钨合金基带焊接在一起，使得在卷曲过程中焊口不会勒伤合金基带，并且合金基带在较大的张力下不会在焊口处断带。
在一定的变形量下镍钨合金带材会出现裂边等缺陷造成轧制过程中的断带，而本发明在一定的冷轧变形量后进行纵向切边是成功获得千米级镍钨合金带材的关键。在冷轧过程中轧制参数对合金基带是否断裂、最终合金基带的板形、厚度均匀性以及织构均匀性有直接的影响，本发明通过对轧制中张力、轧制力、轧制速度的合理分配能够制备出性能优良的千米级强立方织构镍钨合金基带。
附图说明
图1 是本发明实施例1制得的镍钨合金基带的（111）面极图，图2是本发明实施例2制得的镍钨合金基带的（001）面极图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
（1）将纯度均为99.9%的镍块及钨块按照钨的原子百分含量为5%进行配比，将配比后的混合材料置于电磁感应真空熔炼炉中熔炼，获得质量为100kg的镍钨合金铸锭，将镍钨合金铸锭去掉表面的氧化皮后在1200℃保温6h后热锻成厚度为40mm的方坯，热锻后对锻坯进行修磨处理去掉氧化皮，然后在1200℃保温6h后进行热轧处理，其中道次变形量为25%，获得厚度为6.5mm的热轧坯料，最后由卷取机卷成热轧板坯；（2）对热轧后的板坯放在井室炉中均匀化热处理，工艺参数为1250℃保温10h；（3）将均匀化热处理后的合金基带头尾均采用点焊焊接4m长的不锈钢牵引带材，其中不锈钢牵引带材的厚度均为2mm，然后采用四辊轧机进行开坯冷轧，一共轧制9道次，其中每道次轧制力均为60T，冷轧过程中第一道次的前张力和后张力分别为5000T和5300T，下一道次的前张力和后张力均在前一道次的基础上减少400T，轧制速度控制在20m/min；（4）将开坯冷轧后的合金基带进行纵向剪切，具体工艺参数为合金基带两侧边均剪切5mm，并将头尾牵引带材切掉，然后对剪切后的合金基带头尾均采用点焊焊接4m长的不锈钢牵引带材，其中不锈钢牵引带材的厚度均为0.1mm，然后采用二十辊轧机进行精轧，具体轧制工艺为一共轧制15道次，其中每道次轧制力为30T，冷轧过程中第一道次的前张力和后张力分别为1900T和2100T，下一道次的前张力和后张力均在前一道次的基础上减少100T，轧制速度控制在100m/min，在轧制过程中采用润滑油轧制，最终得到长度达1000m，厚度为85μm，厚度公差为±1μm的镍钨合金冷轧基带；（5）将镍钨合金冷轧基带在卧式连续退火炉中进行再结晶热处理，再结晶热处理的具体工艺为加热温度为1100℃，走带速度为2m/min，保护气氛为氢气，最终得到长度达1000米的强立方织构镍钨合金基带，该镍钨合金基带表面的（111）面极图如图1所示，说明该镍钨合金基带表面获得了强的立方织构。
实施例2
（1）将纯度均为99.9%的镍块及钨块按照钨的原子百分含量为5%进行配比，将配比后的混合材料置于电磁感应真空熔炼炉中熔炼，获得质量为130kg的镍钨合金铸锭，将镍钨合金铸锭去掉表面的氧化皮后在1200℃保温6h后热锻成厚度为40mm的方坯，热锻后对锻坯进行修磨处理去掉氧化皮，然后在1200℃保温6h后进行热轧处理，其中道次变形量为25%，获得厚度为6.5mm的热轧坯料，最后由卷取机卷成热轧板坯；（2）对热轧后的板坯放在井室炉中均匀化热处理，工艺参数为1250℃保温10h；（3）将均匀化热处理后的合金基带头尾均采用点焊焊接4m长的不锈钢牵引带材，其中不锈钢牵引带材的厚度均为2.5mm，然后采用四辊轧机进行开坯冷轧，一共轧制9道次，其中每道次轧制力均为60T，冷轧过程中第一道次的前张力和后张力分别为5000T和5300T，下一道次的前张力和后张力均在前一道次的基础上减少400T，轧制速度控制在50m/min；（4）将开坯冷轧后的合金基带进行纵向剪切，具体工艺参数为合金基带两侧边均剪切5mm，并将头尾牵引带材切掉，然后对剪切后的合金基带头尾均采用点焊焊接4m长的不锈钢牵引带材，其中不锈钢牵引带材的厚度均为0.2mm，然后采用二十辊轧机进行精轧，具体轧制工艺为一共轧制15道次，其中每道次轧制力为60T，冷轧过程中第一道次的前张力和后张力分别为1900T和2100T，下一道次的前张力和后张力均在前一道次的基础上减少100T，轧制速度控制在200m/min，在轧制过程中采用润滑油轧制，最终得到长度达1200m，厚度为85μm，厚度公差为±1μm的镍钨合金冷轧基带；（5）将镍钨合金冷轧基带在卧式连续退火炉中进行再结晶热处理，再结晶热处理的具体工艺为加热温度为1100℃，走带速度为2m/min，保护气氛为氢气，最终得到长度达1200米的强立方织构镍钨合金基带，该镍钨合金基带表面的（001）面极图如图2所示，说明该镍钨合金基带表面获得了强的立方织构。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。
Claims (1)
1.一种千米级强立方织构镍钨合金基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）制备冷轧前初始镍钨合金板坯，将纯度均为99.9%的镍块及钨块按照钨的原子百分含量为5%进行配比，将配比后的混合材料置于电磁感应真空熔炼炉中熔炼，获得镍钨合金铸锭，将镍钨合金铸锭去掉表面的氧化皮后于1200℃保温6h后热锻成厚度为40mm的方坯，热锻后对锻坯进行修磨处理去掉氧化皮，然后于1200℃保温6h后进行热轧处理，道次变形量为25%，得到厚度为6.5mm的热轧坯料，最后由卷取机卷成热轧板坯；（2）热轧板坯的均匀化热处理，将步骤（1）得到的热轧板坯在井室炉中均匀化热处理，工艺参数为1250℃保温10h；（3）对均匀化热处理后的合金基带进行开坯冷轧，将步骤（2）均匀化热处理后的合金基带头尾均采用点焊焊接厚度为2-2.5mm长4m的不锈钢牵引带材，然后采用四辊轧机进行开坯冷轧，一共轧制9道次，其中每道次轧制力均为60T，冷轧过程中第一道次的前张力和后张力分别为5000T和5300T，下一道次的前张力和后张力均在前一道次的基础上减少400T，轧制速度控制在20-50m/min；（4）对开坯冷轧后的合金基带进行剪切和精轧，将步骤（3）开坯冷轧后的合金基带进行纵向剪切，具体工艺参数为合金基带两侧边均剪切5mm，并将头尾牵引带材切掉，然后对剪切后的合金基带头尾均采用点焊焊接厚度为0.1-0.2mm长4m的不锈钢牵引带材，然后采用二十辊轧机进行精轧，具体轧制工艺为一共轧制15道次，其中每道次轧制力为30-60T，冷轧过程中第一道次的前张力和后张力分别为1900T和2100T，下一道次的前张力和后张力均在前一道次的基础上减少100T，轧制速度控制在100-200m/min，在轧制过程中采用润滑油轧制，将冷轧完的合金基带进行纵向剪切，具体工艺参数为合金基带两侧边均剪切5mm，并将头尾牵引带材切掉，最终得到长度达1000-2000m，厚度为85μm，厚度公差为±1μm的镍钨合金冷轧基带；（5）对镍钨合金冷轧基带进行再结晶热处理，将步骤（4）得到的镍钨合金冷轧基带头尾均采用点焊焊接厚度为0.08-0.1mm长4m的不锈钢牵引带材，然后在卧式连续退火炉中进行再结晶热处理即得到千米级强立方织构镍钨合金基带，再结晶热处理的具体工艺为加热温度为1100℃，走带速度为2m/min，炉内张力为0.5T，保护气氛为氢气。
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