CN105127342A - 一种钛及钛合金方坯及其锻造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钛及钛合金方坯的锻造方法，该方法包括：将钛锭及钛合金锭进行一个火次以上的第一次锻造以开坯得到中间坯，冷却清理所述中间坯的表面，并在加热后在精锻机上进行一个火次以上的第二次锻造，其中，所述第一次锻造的条件包括：开煅温度为900℃以上，终锻温度为750℃以上，变形量为60体积％以上；所述第二次锻造的条件包括：开煅温度为850℃以上，终锻温度为750℃以上，变形量为65体积％以上。本发明还涉及上述方法制得的钛及钛合金方坯。本发明的方法能够获得较长的钛方坯，且该钛及钛合金方坯的组织均匀，光坯成材率高。

Description

一种钛及钛合金方坯及其锻造方法

技术领域

本发明涉及一种钛及钛合金方坯及其锻造方法。

背景技术

随着材料技术的不断发展，各行业对钛材的要求也越来越高，对于高品质、高成材率且低成本的钛材更是热切需求。

然而，由于现行的钛及钛合金方坯的制备工艺并不成熟，常规方法都是采用快锻机在平砧上进行自由锻造。但是该方法容易导致坯料开裂，为了维持锻造温度则需要增加回炉加热次数，甚至需要停锻冷却后去除缺陷才能继续锻造，大大耽搁了生产进度，使得生产效率极低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的钛及钛合金方坯的锻造方法中存在的成本高、成材率低的问题，提供一种成本低且成材率高的钛及钛合金方坯的锻造方法。

为此，本发明提供一种钛及钛合金方坯的锻造方法，该方法包括：将钛锭及钛合金锭进行一个火次以上的第一次锻造以开坯得到中间坯，冷却清理所述中间坯的表面，并在加热后在精锻机上进行一个火次以上的第二次锻造，其中，所述第一次锻造的条件包括：开煅温度为900℃以上，终锻温度为750℃以上，变形量为60体积％以上；所述第二次锻造的条件包括：开煅温度为850℃以上，终锻温度为750℃以上，变形量为65体积％以上。

本发明还提供了由上述方法锻造而得的钛及钛合金方坯。

通过本发明的钛及钛合金方坯的锻造方法，可以获得长度更长的钛及钛合金方坯，其光坯成材率可达到82％以上，且成本较低，利于工业化生产。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种钛及钛合金方坯的锻造方法，其中，该方法包括：将钛锭及钛合金锭进行一个火次以上的第一次锻造以开坯得到中间坯，冷却清理所述中间坯的表面，并在加热后在精锻机上进行一个火次以上的第二次锻造，其中，所述第一次锻造的条件包括：开煅温度为900℃以上，终锻温度为750℃以上，变形量为60体积％以上；所述第二次锻造的条件包括：开煅温度为850℃以上，终锻温度为750℃以上，变形量为65体积％以上。

根据本发明，采用本发明的方法可以对本领域常规的用于制备钛及钛合金方坯的钛锭及钛合金锭的锻造，例如，可以是TA1、TA2、TA3、TC1、TC2、TC3、TC4、TB1、TB2、TB3、TB22等的锭材，其中，TA1、TA2、TA3、TC1、TC2、TC3、TC4、TB1、TB2、TB3、TB22为中国对钛材的编号，TA1、TA2、TA3、TC1、TC2、TC3、TC4、TB1、TB2、TB3的具体的成分可参见国家标准GB/T3620.1-2007中记载的，而TB22的成分(重量％)：Al3.5-4.5，V21-23，C≤0.03，N≤0.04，H≤0.01，O≤0.15，Fe≤0.15，余量为钛。为了获得成材率更高，尺寸精度更高，表面质量更好，生产效率更高，性能更优，产品一致性更高效果，本发明优选采用TC4或TB22作为所述钛锭或钛合金锭。本发明对所述钛锭或钛合金锭的重量没有特别的限定，为了获得更长更宽的钛方坯，优选情况下，采用的钛锭或钛合金锭的重量为2000kg以上。

根据本发明，优选情况下，所述钛锭或钛合金锭的直径为660-1000mm。可以通过购买获得具有上述直径的锭材，也可以通过本领域常规的炼制方法将购买而得的不具有指定直径的锭材进行熔炼浇注成指定尺寸的锭材。

根据本发明，将所述钛锭或钛合金锭进行所述第一次锻造，就可以得到用于第二次锻造的中间坯。为了减少锻造中造成的锭材的损失，同时又为了保证第一次锻造开坯所得中间坯能够更好地用于第二次锻造，优选地，所述第一次锻造的条件包括：开煅温度为1000-1050℃，终锻温度为780-850℃，变形量为60-70体积％。其中，上述变形量应当理解为第一次锻造的所有火次达到的总的变形量。

对第一次锻造的时间并无特别的限定，可以根据具体的情况进行选择，例如可以为10-20min(指的是一个火次的时间)。

其中，为了使得钢锭达到开煅温度，可以将钢锭先在加热炉内加热至开煅温度，例如在900-1100℃下加热100-400min。所述变形量是指铸锭到中间坯的截面积变化。通过所述第一次锻造，能够使得钛锭或钛合金锭完整地开坯为一块中间坯，无需进行头尾锯切，且将经过所述第一次锻造形成的中间坯用于所述第二次锻造就可以获得平直度较好、截面尺寸精确的钛及钛合金方坯，从而即可提高钛及钛合金方坯的成材率，又可以获得质量优良的方坯产品。

根据本发明，优选情况下，所述第一次锻造可以在快锻机中进行。本发明对所述快锻机的种类并没有特别的限定，只要能够保证本发明的第一次锻造的条件即可，优选地，所述快锻机为4500吨快锻机、3800吨快锻机等。

根据本发明，所述第一次锻造可以进行一个火次以上，这取决于坯料的情况，优选1-3个火次，其中一个火次完成后都可以进行表面清理，为了能够达到下一个火次的开煅温度，在进行表面清理后可以对中间坯进行加热处理，例如可以在900-1100℃下加热100-400min。

根据本发明，将回炉加热后的中间坯进行第二次锻造即可获得优良的钛及钛合金方坯。优选地，所述第二次锻造的条件包括：开煅温度为940-970℃，终锻温度为780-840℃，变形量为70-90体积％。其中，上述变形量应当理解为第二次锻造的所有火次达到的总的变形量。

对第二次锻造的时间并无特别的限定，可以根据具体的情况进行选择，例如可以为8-15min(指的是一个火次的时间)。

更优选地，在所述第二锻造中，开煅温度与终锻温度的温度差优选为100℃以上，更优选为100-170℃(即所述第二次锻造的开煅温度比终锻温度高出100℃以上的温度，优选高出100-170℃)，从而使得第二次锻造的锻造过程中具有比较稳定的温度，且虽然其锻造时间较短，但是却需要完成较大的变形量。采用这样的第二次锻造条件，可以小锭子直接锻造成以整支方坯，而大锭子锻造成3支以内的方坯(优选1支)，从而减少了锯切量，提高了成材率。同时，由于经过第一次锻造稳定地进行开坯后，再经过第二次锻造快速地进行锻造成坯，可以使得所得的方坯平直度较好，截面尺寸精确，从而可以减少后去的铣削量，进一步地提高了成材率。另外，由于所述第二次锻造的开煅温度和终锻温度温差小，可以避免在锻造过程中温度的降低而造成开裂，从而获得表面质量更为优异的钛及钛合金方坯。

根据本发明，所述第二次锻造在精锻机中进行，本发明对所述精锻机的种类并没有特别的限定，只要能够保证本发明的第二次锻造的条件即可，优选地，所述精锻机为1800吨精锻机等。

本发明还提供了由上述方法锻造而得的钛方坯及钛合金方坯。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例中，

光坯成材率是指从铸锭到成型后铣光表面的方坯的成材率，其是根据用成型后具有铣光表面的方坯重量除以铸锭重量再乘以百分之百。

实施例1

本实施例用于说明本发明的钛及钛合金方坯及其锻造方法。

将TA1钛(购自攀长特公司钛业分公司)经真空自耗炉熔炼并浇注成直径为660mm的钛锭(2890kg)，将该钛锭加热至990℃在4500t的块段机中进行一次锻造开坯，该锻造条件包括：开煅温度为1000℃，终锻温度为800℃，变形量为67体积％，时间为15min；从而获得长为5730mm，直径380mm的中间坯；对该中间坯清理表面后在940℃下加热300min，再送入到1800t的精锻机中进行锻造，该锻造条件包括：开煅温度为940℃，终锻温度为780℃，变形量为70体积％，时间为10min；从而获得1支的长为18000mm，宽为183mm，高为183mm的钛方坯，该钛方坯的组织均匀、光坯成材率为83.5％。

实施例2

本实施例用于说明本发明的钛及钛合金方坯及其锻造方法。

将TB22钛合金(购自攀长特公司钛业分公司)经真空自耗炉熔炼并浇注成直径为750mm的钛锭(2885kg)，将该钛锭加热至1030℃在4500t的块段机中进行一次锻造开坯，该锻造条件包括：开煅温度为1030℃，终锻温度为780℃，变形量为69体积％，时间为20min；从而获得长为6100mm，直径420mm的中间坯；对该中间坯清理表面后在980℃下加热240min，再送入到1800t的精锻机中进行锻造，该锻造条件包括：开煅温度为965℃，终锻温度为840℃，变形量为18体积％，时间为9min；从而获得1支的直径380mm的中间坯；对该中间坯清理表面后在980℃下加热240min，再送入到1800t的精锻机中进行以此锻造，该锻造条件包括：开煅温度为950℃，终锻温度为820℃，变形量为71体积％，时间为11min；从而获得1支的长为1800mm，宽为182mm，高为182mm的钛方坯，该钛合金方坯的组织均匀、光坯成材率为84％。

实施例3

本实施例用于说明本发明的钛及钛合金方坯及其锻造方法。

将TC4钛(攀长特公司钛业分公司)经真空自耗炉熔炼并浇注成直径为660mm的钛锭(2874kg)，将该钛锭加热至1030℃在4500t的块段机中进行一次锻造开坯，该锻造条件包括：开煅温度为1025℃，终锻温度为850℃，变形量为60体积％，时间为18min；从而获得长为5810mm，直径420mm的中间坯；将对中间坯清理表面后在980℃下加热240min，再送入到1800t的精锻机中进行以此锻造，该锻造条件包括：开煅温度为955℃，终锻温度为840℃，变形量为18体积％，时间为8min；从而获得1支的直径380mm的中间坯；将该中间坯清理表面后在980℃下加热240min，再送入到1800t的精锻机中进行以此锻造，该锻造条件包括：开煅温度为950℃，终锻温度为820℃，变形量为71体积％，时间为11min；从而获得1支的长为1800mm，宽为180mm，高为180mm的钛方坯，该钛合金方坯的组织均匀、光坯成材率为83％。

通过以上实施例可以看出，采用本申请的方法能够获得较长的钛方坯，且该钛及钛合金方坯的组织均匀，光坯成材率高(例如82-84％)。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种钛及钛合金方坯的锻造方法，其特征在于，该方法包括：将钛锭及钛合金锭进行一个火次以上的第一次锻造以开坯得到中间坯，冷却清理所述中间坯的表面，并在加热后在精锻机上进行一个火次以上的第二次锻造，其中，所述第一次锻造的条件包括：开煅温度为900℃以上，终锻温度为750℃以上，变形量为60体积％以上；所述第二次锻造的条件包括：开煅温度为850℃以上，终锻温度为750℃以上，变形量为65体积％以上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一次锻造的条件包括：开煅温度为1000-1050℃，终锻温度为780-850℃，变形量为60-70体积％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一次锻造的时间为10-20min。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述第二次锻造的条件包括：开煅温度为940-970℃，终锻温度为780-840℃，变形量为70-90体积％。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述第二次锻造的时间为8-15min。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，在所述第二锻造中，开煅温度与终锻温度的温度差为100℃以上。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述第二锻造中，开煅温度与终锻温度的温度差为100-170℃。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，所述第一次锻造是在快锻机中进行。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，所述钛锭及钛合金锭选自TA1、TA2、TA3、TC1、TC2、TC3、TC4、TB1、TB2、TB3和TB22中的一种。

10.由权利要求1-9中任意一项所述的方法制得的钛及钛合金方坯。