CN104607461B - 一种钛合金方坯的加热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钛合金方坯的加热方法,是根据加热钛合金方坯的加热工艺要求,加热目标温度设定为880~1060℃。先从室温升温至500~700℃,保温40~70min;然后升温至750~850℃,保温70~100min;升温至目标温度,保温80~120min,以均匀化钛坯。本发明采用电阻式加热炉与煤气加热炉匹配,进行互补式加热钛合金方坯,即在煤气加热炉旁配置了小型的电阻式加热炉进行钛合金方坯的加热。本发明可实现高速连轧机在轧制钢材与轧制钛材间进行快速切换,降低轧机待机时间,提高生产效率;解决了高速连轧机粗轧机入口与煤气加热炉出炉口间距较小,方坯从电炉出炉后无法直接进入粗轧机进行轧制的问题,并避免利用煤气加热炉长时间加热钛坯易出现的氧化和氢脆问题,有效提高了钛材产品的质量。

Description

一种钛合金方坯的加热方法
技术领域
[0001 ]本发明属于钛加工技术领域,具体涉及一种钛合金方坯的加热方法。
背景技术
[0002] 钛合金线材因其优异的耐腐蚀性能和高比强度、强的人体亲和力等特性,而被广 泛应用于航空航天、汽车、工具连接件、医疗器械等领域。钛合金线、丝材的传统生产一般采 用非连续式乳制方式,将钛合金热乳成Φ 6~Φ 10的线、丝坯,再拉伸成所需规格的线材或 丝材。现有的钛合金线、丝坯的生产方法,一般为锻造或旋锻,这两种方法均需要多次加热, 具有能耗高,劳动强度大,生产效率低,产品尺寸波动大,外形质量差等缺点。
[0003] 近年也出现利用热乳生产钛合金棒、线材的方法,均只需一次加热。例如采用台车 加热炉进行棒坯加热,但只说明了加热温度的控制范围,并未提及加热炉的具体控制方法, 而在实际生产中,由于钛合金的导热性较差,在低温段加热时间过快时,容易造成钛合金方 坯内外温度梯度大,产生热应力,造成内裂纹,若在高温段停留时间过长,则会与炉内的氧、 氮等元素发生强烈反应,形成表面吸气层,恶化钛合金的变形性能,造成最终产品表面质量 恶化。
[0004] 另外也有基于推钢式加热炉的钛或钛合金大型板坯的加热方法,是在600~800°C 预热40~60min后,升温至840~960°C加热100~140min,再在840~960°C保温40~80min;还有加 热炉串联加热工业纯钛板坯的加热方法,首先在预热炉中进行加热,然后进入加热炉中进 行加热的方法,预热温度为580~600°C,加热温度为860~880°C,目前还没有专门对钛合金方 坯进行加热,特别是在高速连乳机上进行钢-钛交叉乳制时适用的钛合金方坯加热的方法。
[0005] 采用高速连乳方式进行钛合金棒、线材的乳制,生产效率高,产品质量好,但由于 市场容量有限,若投资新建专门的连乳机进行钛合金棒、线材的生产,连乳机无法实现满负 荷生产,这将大大增加生产的设备成本。于是,采用钢-钛结合,借助生产钢材的设备进行钛 合金棒、线材的生产成为有效降低投资费用和钛材生产成本的创新模式,然而,由于钛合金 棒、线材生产量较小,乳钢厂原有的煤气加热炉的产量远远高于钛合金棒、线材的需求。此 外,由于部分高速连乳机1#乳机入口与煤气加热炉出炉口间距往往较短,钛合金方坯从电 炉出炉后,无法直接进入粗乳机进行乳制,为了解决此矛盾以及上述技术问题,开发一种能 解决上述问题的钛合金方坯的加热方法是非常必要的。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种钛合金方坯的加热方法。
[0007] 本发明的目的是这样实现的,包括以下步骤:
[0008] A、将钛合金方坯吊入电阻式加热炉中,从室温升温至500~700°C,保温40~70min, 然后升温至750~850°C,保温70~lOOmin,再升温至880~1060°C,保温80~120min以均匀化钛 合金方还;
[0009] B、在升温至880~1060°C,保温80~120min状态时,煤气加热炉停止出钢并空出悬臂 辊道以便钛合金方坯通过,煤气加热炉炉内按微正压操作,炉压控制在O~20Pa以降低炉内 气氛对钛合金的高温氧化破坏,且炉内烧嘴火焰不得接触钛合金方坯表面;
[0010] C、将步骤A加热的钛合金方坯从电阻式加热炉中吊出,置于煤气加热炉的退钢辊 道台架,利用人工盘转台架辊道将钛合金方坯送入煤气加热炉内;
[0011] D、钛合金方坯在煤气加热炉内保温3~8min,以补偿钛合金方坯从电阻式加热炉吊 运至煤气加热炉时的温度损失,然后通过悬臂辊道将煤气加热炉内的钛合金方坯送入乳机 进行乳制;
[0012] E、煤气加热炉继续加热钢坯,进行正常的钢坯乳制,循环以上步骤完成新的钛合 金方坯的加热。
[0013] 本发明采用电阻式加热炉与煤气加热炉匹配,进行互补式加热钛合金方坯,即在 煤气加热炉旁配置了小型的电阻式加热炉进行钛合金方坯的加热。本发明可实现高速连乳 机在乳制钢材与乳制钛材间进行快速切换,降低乳机待机时间,提高生产效率;解决了高速 连乳机粗乳机入口与煤气加热炉出炉口间距较小,方坯从电炉出炉后无法直接进入粗乳机 进行乳制的问题,并避免利用煤气加热炉长时间加热钛合金坯易出现的氧化和氢脆问题, 有效提高了钛材产品的质量。
具体实施方式
[0014] 下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但不以任何方式对本发明加以限制, 基于本发明教导所作的任何变换或替换,均属于本发明的保护范围。
[0015] 本发明所述的钛合金方坯的加热方法,包括以下步骤:
[0016] A、将钛合金方坯吊入电阻式加热炉中,从室温升温至500~700°C,保温40~70min, 然后升温至750~850°C,保温70~lOOmin,再升温至880~1060°C,保温80~120min以均匀化钛 合金方还;
[0017] B、在升温至880~1060°C,保温80~120min状态时,煤气加热炉停止出钢并空出悬臂 辊道以便钛合金方坯通过,煤气加热炉炉内按微正压操作,炉压控制在〇~20Pa以降低炉内 气氛对钛合金的高温氧化破坏,且炉内烧嘴火焰不得接触钛合金方坯表面;
[0018] C、将步骤A加热的钛合金方坯从电阻式加热炉中吊出,置于煤气加热炉的退钢辊 道台架,利用人工盘转台架辊道将钛合金方坯送入煤气加热炉内;
[0019] D、钛合金方坯在煤气加热炉内保温3~8min,以补偿钛合金方坯从电阻式加热炉吊 运至煤气加热炉时的温度损失,然后通过悬臂辊道将煤气加热炉内的钛合金方坯送入乳机 进行乳制;
[0020] E、煤气加热炉继续加热钢坯,进行正常的钢坯乳制,循环以上步骤完成新的钛合 金方坯的加热。
[0021 ] A步骤中所述的从室温升温至500~700°C的升温速率为3~6°C/min。
[0022] A步骤中所述的升温至750~850°C的升温速率为4~7°C/min。
[0023] A步骤中所述的升温至880~1060°C的升温速率为2~4°C/min。
[0024] A步骤中所述的电阻式加热炉放置于煤气加热炉退钢辊道台架旁,以利于出炉钛 合金方坯快速进入煤气加热炉,减少钛合金方坯温降。
[0025] A步骤还包括将钛合金方坯一端修出倒角,以利于后续乳制过程中乳机的咬入。
[0026] C步骤中钛合金方坯从电阻式加热炉中吊出时,利用吊具使钛合金方坯翻转90°C 后再入煤气加热炉,以削弱钛合金方坯加热后上下面温差对后续乳制过程中翘、扣头的影 响。
[0027] D步骤中为确保钛合金方坯进粗乳机的正常咬入,钛合金方坯出炉门离开悬臂辊 道后,应运作煤气加热炉步进梁将出钢坯位上的钢坯送到悬臂辊道上,一旦钛合金方坯不 能咬入粗乳机时则将该钢坯出炉推送钛合金方坯进入乳机。
[0028] 所述的钛合金方坯的尺寸为140~165mm X 140~165mm X 4000~5500mm。
[0029] 本发明的工作原理及过程:
[0030] A、将一根(140~165)mmX(140~165)mmX(4000~5500)mm的钛合金方坯吊入电阻式 加热炉中进行加热。根据加热钛合金方坯的加热工艺要求,加热目标温度设定为880~1060 °C。其中,先以3~6°C/min的升温速率,从室温升温至600°C,保温40~70min;然后以4~7°C/ min的升温速率,升温至800°C,保温70~IOOmin;最后以2~4°C/min的升温速率,升温至目标 温度,保温80~120min,以均匀化钛还。
[0031 ] B、当电阻式加热炉加热温度达到目标温度转入均热保温状态时,煤气加热炉停止 出钢并空出悬臂辊道以便钛合金方坯通过。煤气加热炉炉内按微正压操作,炉压控制在〇~ 20Pa,以降低炉内气氛对钛合金的高温氧化破坏,且炉内烧嘴火焰不得接触钛合金方坯表 面。
[0032] C、将步骤A加热的钛合金方坯从电阻式加热炉中吊出,置于煤气加热炉的退钢辊 道台架,利用人工盘转台架辊道将钛合金方坯送入加热炉内。
[0033] D、钛合金方坯在煤气加热炉内保温3~8min,以补偿钛合金方坯从电阻式加热炉吊 运至煤气加热炉时的温度损失,然后通过悬臂辊道将煤气加热炉内的钛合金方坯送入乳机 进行乳制。
[0034] E、煤气加热炉继续加热钢坯,进行正常的钢坯乳制。电阻式加热炉重复步骤A,加 热一根新的钛合金方还。
[0035]所述步骤A中,电阻式加热炉放置于煤气加热炉退钢辊道台架旁,以利于出炉钛合 金方坯快速进入煤气加热炉,减少钛合金方坯温降。
[0036]所述步骤A中,钛合金方坯应将其一端修出倒角,以利于后续乳制过程中1#乳机的 咬入。
[0037]所述步骤C中,为了削弱钛合金方坯加热后上下面温差对后续乳制过程中翘、扣头 的影响,坯料从电阻式加热炉内吊出时,利用吊具使坯料翻转90°后再入煤气加热炉。
[0038]所述步骤C中,煤气加热炉保持正常加热钢坯时的炉温即可,不需进行降温处理。 [0039]所述步骤D中,为确保钛合金方坯进1#乳机的正常咬入,钛合金方坯出炉门离开悬 臂辊道后,应立即运作煤气加热炉步进梁将出钢坯位的钢坯送到悬臂辊道上,一旦钛合金 方坯不能咬入1#机时则迅速将该钢坯出炉推送钛合金方坯进入乳机。
[0040] 本发明的特点:
[0041] (1)本发明可实现高速连乳机在乳制钢材与乳制钛合金棒、线材间进行快速切换, 降低乳机待机时间,提高生产效率。
[0042] ( 2)本发明解决了高速线材乳机1#乳机入口与煤气加热炉出炉口间距较小,方坯 从电炉出炉后,无法直接进入粗乳机进行乳制的问题。
[0043] (3)本发明利用电阻式加热炉和煤气加热炉的匹配,实现了钛合金棒、线材的小批 量乳制,生产灵活,且煤气加热炉不需要进行降温处理,钛合金方坯通过后,即可恢复钢坯 加热,对乳钢生产影响小。
[0044] (4)本发明中,钛合金方坯主要在电阻式加热炉中完成加热和均热过程,可避免钛 合金在煤气加热炉内长时间加热易出现的氧化和氢脆问题,有效提高了钛材产品的质量。 [0045] 实施例1
[0046] A、将一根HOmmX HOmmX4500mm的钛合金方坯吊入电阻式加热炉中进行加热。根 据加热钛合金方坯的加热工艺要求,加热目标温度设定为900°C。其中,先以5°C/min的升温 速率,从室温升温至600°C,保温50min ;然后以4°C/min的升温速率,升温至800°C,保温 70min;最后以2°C/min的升温速率,升温至目标温度,保温90min,以均勾化钛还。
[0047] B、当电阻式加热炉加热温度达到目标温度转入均热保温状态时,煤气加热炉停止 出钢并空出悬臂辊道以便钛合金方坯通过。煤气加热炉炉内按微正压操作,炉压控制在〇~ 20Pa,以降低炉内气氛对钛合金的高温氧化破坏,且炉内烧嘴火焰不得接触钛合金方坯表 面。
[0048] C、将步骤A加热的钛合金方坯从电阻式加热炉中吊出,置于煤气加热炉的退钢辊 道台架,利用人工盘转台架辊道将钛合金方坯送入加热炉内。
[0049] D、钛合金方坯在煤气加热炉内保温7min,以补偿钛合金方坯从电阻式加热炉吊运 至煤气加热炉时的温度损失,然后通过悬臂辊道将煤气加热炉内的钛合金方坯送入乳机进 行乳制,乳制后的钛合金产品的性能参数检验结果见表1。
[0050] E、煤气加热炉继续加热钢坯,进行正常的钢坯乳制。电阻式加热炉重复步骤A,加 热一根新的钛合金方还。
[0051 ] 实施例2
[0052] A、将一根150mmX150mmX5000mm的钛合金方坯吊入电阻式加热炉中进行加热。根 据加热钛合金方坯的加热工艺要求,加热目标温度设定为950°C。其中,先以4°C/min的升温 速率,从室温升温至600°C,保温60min ;然后以5°C/min的升温速率,升温至800°C,保温 90min;最后以3°C/min的升温速率,升温至目标温度,保温lOOmin,以均勾化钛还。
[0053] B、当电阻式加热炉加热温度达到目标温度转入均热保温状态时,煤气加热炉停止 出钢并空出悬臂辊道以便钛合金方坯通过。煤气加热炉炉内按微正压操作,炉压控制在〇~ 20Pa,以降低炉内气氛对钛合金的高温氧化破坏,且炉内烧嘴火焰不得接触钛合金方坯表 面。
[0054] C、将步骤A加热的钛合金方坯从电阻式加热炉中吊出,置于煤气加热炉的退钢辊 道台架,利用人工盘转台架辊道将钛合金方坯送入加热炉内。
[0055] D、钛合金方坯在煤气加热炉内保温5min,以补偿钛合金方坯从电阻式加热炉吊运 至煤气加热炉时的温度损失,然后通过悬臂辊道将煤气加热炉内的钛合金方坯送入乳机进 行乳制,乳制后的钛合金产品的性能参数检验结果见表1。
[0056] E、煤气加热炉继续加热钢坯,进行正常的钢坯乳制。电阻式加热炉重复步骤A,加 热一根新的钛合金方还。
[0057] 实施例3
[0058] A、将一根165mm X 165mm X 5300mm的钛合金方还吊入电阻式加热炉中进行加热。根 据加热钛合金方坯的加热工艺要求,加热目标温度设定为1050°C。其中,先以3°C/min的升 温速率,从室温升温至600°C,保温70min;然后以6°C/min的升温速率,升温至800°C,保温 80min;最后以4°C/min的升温速率,升温至目标温度,保温120min,以均勾化钛还。
[0059] B、当电阻式加热炉加热温度达到目标温度转入均热保温状态时,煤气加热炉停止 出钢并空出悬臂辊道以便钛合金方坯通过。煤气加热炉炉内按微正压操作,炉压控制在〇~ 20Pa,以降低炉内气氛对钛合金的高温氧化破坏,且炉内烧嘴火焰不得接触钛合金方坯表 面。
[0060] C、将步骤A加热的钛合金方坯从电阻式加热炉中吊出,置于煤气加热炉的退钢辊 道台架,利用人工盘转台架辊道将钛合金方坯送入加热炉内。
[0061] D、钛合金方坯在煤气加热炉内保温3min,以补偿钛合金方坯从电阻式加热炉吊运 至煤气加热炉时的温度损失,然后通过悬臂辊道将煤气加热炉内的钛合金方坯送入乳机进 行乳制,乳制后的钛合金产品的性能参数检验结果见表1。
[0062] E、煤气加热炉继续加热钢坯,进行正常的钢坯乳制。电阻式加热炉重复步骤A,加 热一根新的钛合金方还。
[0063]表1本发明制备的钛合金产品与市场上(即现有技术制备的钛产品)的性能参数 对比试验数据
Figure CN104607461BD00071
[0065]利用本发明制备的钛合金产品具有优异的强度和韧性性能,可保证后续加工变形 及使用。

Claims (6)

1. 一种钛合金方坯的加热方法,其特征在于包括以下步骤: A、 将钛合金方坯吊入电阻式加热炉中,以3~6°C/min升温速率从室温升温至500~700 °C,保温40~70min,然后以4~7°C/min升温速率升温至750~850°C,保温70~lOOmin,再以2~4 °C/min升温速率升温至880~1060°C,保温80~120min以均匀化钛合金方坯; B、 在升温至880~1060°C,保温80~120min状态时,煤气加热炉停止出钢并空出悬臂辊道 以便钛合金方坯通过,煤气加热炉炉内按微正压操作,炉压控制在〇~20Pa以降低炉内气氛 对钛合金的高温氧化破坏,且炉内烧嘴火焰不得接触钛合金方坯表面; C、 将步骤A加热的钛合金方坯从电阻式加热炉中吊出,置于煤气加热炉的退钢辊道台 架,利用人工盘转台架辊道将钛合金方坯送入煤气加热炉内; D、 钛合金方坯在煤气加热炉内保温3~8min,以补偿钛合金方坯从电阻式加热炉吊运至 煤气加热炉时的温度损失,然后通过悬臂辊道将煤气加热炉内的钛合金方坯送入乳机进行 乳制; E、 煤气加热炉继续加热钢坯,进行正常的钢坯乳制,循环以上步骤完成新的钛合金方 坯的加热。
2. 根据权利要求1所述的钛合金方坯的加热方法,其特征在于A步骤中所述的电阻式加 热炉放置于煤气加热炉退钢辊道台架旁,以利于出炉钛合金方坯快速进入煤气加热炉,减 少钛合金方还温降。
3. 根据权利要求1所述的钛合金方坯的加热方法,其特征在于A步骤还包括将钛合金方 坯一端修出倒角,以利于后续乳制过程中乳机的咬入。
4. 根据权利要求1所述的钛合金方坯的加热方法,其特征在于C步骤中钛合金方坯从电 阻式加热炉中吊出时,利用吊具使钛合金方坯翻转90°C后再入煤气加热炉,以削弱钛合金 方坯加热后上下面温差对后续乳制过程中翘、扣头的影响。
5. 根据权利要求1所述的钛合金方坯的加热方法,其特征在于D步骤中为确保钛合金方 坯进粗乳机的正常咬入,钛合金方坯出炉门离开悬臂辊道后,应运作煤气加热炉步进梁将 出钢坯位上的钢坯送到悬臂辊道上,一旦钛合金方坯不能咬入粗乳机时则将该钢坯出炉推 送钛合金方还进入乳机。
6. 根据权利要求1所述的钛合金方坯的加热方法,其特征在于所述的钛合金方坯的尺 寸为140~165mmX140~165mmX4000~5500mm。
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