CN107746933B - 低膨胀精密合金热连轧的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了低膨胀精密合金热连轧的方法，其包括：a)对低膨胀精密合金进行七道次粗轧；以及b)对粗轧的低膨胀精密合金进行精轧；其中，粗轧后四道次中道次变形量(％)与其对应的过线速度(m/s)之比为5.5‑6.5。使用该方法得到的热卷无边裂、表面重皮、凹坑等缺陷，经热处理后，其组织性能及热膨胀系数均满足标准要求。

Description

低膨胀精密合金热连轧的方法
领域
本申请大体上涉及合金轧制领域。更具体地，本申请涉及精密合金轧制领域。
背景
以4J36(36％Ni，余量为Fe及其他不可避免杂质)为代表的、具有低膨胀系数的精密合金在航空航天、海洋船舶、精密仪器等领域均有重要的应用。4J36合金传统的生产方式为真空感应冶炼+模铸+电渣重熔+炉卷轧机。
概述
一方面，本申请涉及低膨胀精密合金热连轧的方法，其包括：a)对低膨胀精密合金进行七道次粗轧；以及b)对粗轧的低膨胀精密合金进行精轧；其中，粗轧后四道次中道次变形量(％)与其对应的过线速度(m/s)之比为5.5-6.5。
另一方面，本申请涉及由包括以下步骤的方法得到的低膨胀精密合金热卷，a)对低膨胀精密合金进行七道次粗轧；以及b)对粗轧的低膨胀精密合金进行精轧；其中，粗轧后四道次中道次变形量(％)与其对应的过线速度(m/s)之比为5.5-6.5。
详述
在以下的说明中，包括某些具体的细节以对各个公开的实施方案提供全面的理解。然而，相关领域的技术人员会认识到，不采用一个或多个这些具体的细节，而采用其它方法、部件、材料等的情况下仍实现实施方案。
除非本申请中另有要求，在整个说明书和所附的权利要求书中，词语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”应解释为开放式的、含括式的意义，即“包括但不限于”。
在整个说明书中提到的“一实施方案”、“实施方案”、“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”意指在至少一实施方案中包括与该实施方案所述的相关的具体参考要素、结构或特征。因此，在整个说明书中不同位置出现的短语“在一实施方案中”或“在实施方案中”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”不必全部指同一实施方案。此外，具体要素、结构或特征可以任何适当的方式在一个或多个实施方案中结合。
定义
在本文中，术语“精密合金”系指具有特殊物理性能(如磁学、电学、热学等性能)的金属材料。
在本文中，术语“低膨胀合金”系指在磁性温度即居里点附近热膨胀系数显著减少，从而可以在室温附近很宽的温度范围内，获得很小的甚至接近零的膨胀系数的合金。
在本文中，术语“道次变形量”系指本轧制道次坯料的(轧前厚度-轧后厚度)/轧前厚度×100％。
在本文中，术语“过线速度”系指轧辊圆周速度。
在本文中，术语“卷取温度”系指热轧卷在进入热卷箱前的温度。
在本文中，术语“4J32合金”系指质量百分比组成约为≤0.05％C，0.02％P，0.02％S，0.02％Si，0.20-0.60％Mn，0.40-0.80％Cu，3.20-4.20％Co，31.5-33.0％Ni，余量为Fe及其他不可避免的杂质的合金。
在本文中，术语“4J36合金”系指质量百分比组成约为≤0.05％C，0.02％P，0.02％S，0.30％Si，0.20-0.60％Mn，35.0-37.0％Ni，余量为Fe及其他不可避免的杂质的合金。
在本文中，术语“4J38合金”系指在4J36合金的基础上加入适量(约0.10-0.25％质量百分比)的硒(Se)元素而得到的合金。
在本文中，术语“4J40合金”系指质量百分比组成约为≤0.05％C，0.15％Si，0.25％Mn，0.02％P，0.02％S，32.4-33.4％Ni，7.00-8.00％Co，余量为Fe及其他不可避免的杂质的合金。
在本文中，术语“真空吹氧脱碳(Vacuum Oxygen Decarburization,VOD)”系指真空条件下向钢液吹氧脱碳的炉外精炼工艺技术。
在本文中，术语“钢包精炼炉(ladle furnace,LF)”系指用来对初炼炉(例如电弧炉、平炉、转炉)所熔钢水进行精炼，并且能调节钢水温度，工艺缓冲，满足连铸、连轧的冶金设备。
具体实施方案
一方面，本申请涉及低膨胀精密合金热连轧的方法，其包括：
a)对低膨胀精密合金进行七道次粗轧；以及
b)对粗轧的低膨胀精密合金进行精轧；
其中，粗轧后四道次中道次变形量(％)与其对应的过线速度(m/s)之比为5.5-6.5。
在某些实施方案中，粗轧前三道次的累计总变形量约为35-40％。
在某些实施方案中，粗轧前三道次的过线速度约为1.2-1.5m/s。
在某些实施方案中，粗轧后四道次的过线速度约为3-4.5m/s。
在某些实施方案中，相对于第三道次轧制后坯料的厚度，后四道次的累计总变形量约为60-70％。
在某些实施方案中，粗轧出口温度大于等于约970℃。
在某些实施方案中，精轧入口温度大于等于约930℃。
在某些实施方案中，精轧出口温度大于等于约870℃。
在某些实施方案中，精轧卷取温度小于等于约600℃。
在某些实施方案中，进行七道次精轧。
在某些实施方案中，电炉+AOD+LF方法冶炼低膨胀精密合金。
在某些实施方案中，对冶炼得到的低膨胀精密合金进行连铸，从而获得连铸坯。
能够用于本申请的进行连铸的设备的示例性实例包括但不限于立式板坯连铸机。
在某些实施方案中，对连铸坯表面进行修磨，修磨掉表面缺陷。
在某些实施方案中，对连铸坯表面进行修磨，修磨量约为2-3％。
在某些实施方案中，对连铸坯表面进行修磨，并对连铸坯侧面进行倒角。
在某些实施方案中，铸坯轧制加热前对表面喷涂防氧化涂层。
能够用于本申请的加热方式的示例性实例包括但不限于天然气加热炉。
在某些实施方案中，采用冷装炉对铸坯加热。
在某些实施方案中，加热时升温速度约为80-120℃/h，铸坯保温温度约为1140-1160℃，保温时间约为0.6-0.8min/mm。
能够用于本申请的低膨胀精密合金的示例性实例包括但不限于4J36合金、4J32合金、4J38合金和4J40合金。
在某些实施方案中，粗轧前三道次变形量较小，速度低，从而防止合金轧制开裂，并使轧后铸坯变形组织有较长时间发生动态再结晶。
在某些实施方案中，增加粗轧后四道次的变形量及过线速度，从而使变形组织细化，并且在1160-1000℃的温度区间内，高的应变速率可以使合金的热塑性提升，为后期热连轧提供良好的中间坯。
在某些实施方案中，由本申请的方法得到的低膨胀精密合金热卷无边裂、表面重皮、凹坑。
在某些实施方案中，由本申请的方法得到的低膨胀精密合金热卷经热处理后，其组织性能及热膨胀系数均满足YB/T 5241标准要求。
另一方面，本申请涉及由包括以下步骤的方法得到的低膨胀精密合金热卷，
a)对低膨胀精密合金进行七道次粗轧；以及
b)对粗轧的低膨胀精密合金进行精轧；
其中，粗轧后四道次中道次变形量(％)与其对应的过线速度(m/s)之比为5.5-6.5。
在某些实施方案中，由本申请的方法得到的低膨胀精密合金热卷无边裂、表面重皮、凹坑。
在某些实施方案中，本申请的方法得到的低膨胀精密合金热卷经热处理后，其组织性能及热膨胀系数均满足YB/T 5241标准要求。
下文中，本申请将通过如下实施例进行详细解释以便更好地理解本申请的各个方面及其优点。然而，应当理解，以下的实施例是非限制性的而且仅用于说明本申请的某些实施方案。
实施例
实施例1
采用电炉+AOD+LF方法冶炼4J36合金，而后采用立式板坯连铸机进行连铸，获得连铸坯，连铸坯断面规格为1238×160mm。对连铸坯表面进行修磨，修磨量为3％，修磨后铸坯厚度为155mm。铸坯轧制加热前对表面喷涂防氧化涂层，采用天然气加热炉进行加热，冷装炉，升温速度控制在100℃/h，铸坯保温温度控制在1150℃，保温时间为105min。
粗轧7道次，前三道次过线速度为1.3m/s，累计总变形量约为36％，变形后厚度为100mm。第四道次变形量为25％，过线速度为4.1m/s，变形后坯料厚度为75mm；第五道次变形量为27％，过线速度为4.2m/s，变形后坯料厚度为55mm；第六道次变形量为25％，过线速度为4.2m/s，变形后坯料厚度为42mm；第七道次变形量为22％，过线速度为3.7m/s，变形后坯料厚度为33mm，后四道次累计变形量为67％，粗轧出口温度990℃。
精轧7道次，精轧入口温度为960℃，精轧出口温度为890℃，卷取温度为550℃。获得的4J36低膨胀精密合金热卷厚度为5.0mm，重量为12.8t，热卷无边裂、表面重皮、凹坑等缺陷，经热处理后，其组织性能及热膨胀系数均满足YB/T 5241标准要求。经测试20-100℃热膨胀系数值为1.1×10-6/℃(标准要求≤1.5×10-6/℃)。
实施例2
采用电炉+AOD+LF方法冶炼4J36合金，而后采用立式板坯连铸机进行连铸，获得连铸坯，连铸坯断面规格为1238×160mm。对连铸坯表面进行修磨，修磨量为3％，修磨后铸坯厚度为155mm。铸坯轧制加热前对表面喷涂防氧化涂层，采用天然气加热炉进行加热，冷装炉，升温速度控制在80℃/h，铸坯保温温度控制在1160℃，保温时间为110min。
粗轧7道次，前三道次过线速度为1.2m/s，累计总变形量约为38％，变形后厚度为96mm。第四道次变形量为24％，过线速度为4.0m/s，变形后坯料厚度为73mm；第五道次变形量为28％，过线速度为4.5m/s，变形后坯料厚度为52mm；第六道次变形量为26％，过线速度为4.3m/s，变形后坯料厚度为39mm；第七道次变形量为20％，过线速度为3.5m/s，变形后坯料厚度为31mm，后四道次累计变形量为68％，粗轧出口温度为980℃。
精轧7道次，精轧入口温度为950℃，精轧出口温度为880℃，卷取温度为560℃。获得的4J36低膨胀精密合金热卷厚度为4.5mm，重量为13.9t，热卷无边裂、表面重皮、凹坑等缺陷，经热处理后，其组织性能及热膨胀系数均满足YB/T 5241标准要求。经测试20-100℃热膨胀系数值为1.0×10-6/℃(标准要求≤1.5×10-6/℃)。
实施例3
采用电炉+AOD+LF方法冶炼4J36合金，而后采用立式板坯连铸机进行连铸，获得连铸坯，连铸坯断面规格为1238×160mm。对连铸坯表面进行修磨，修磨量为2.5％，修磨后铸坯厚度为156mm。铸坯轧制加热前对表面喷涂防氧化涂层，采用天然气加热炉进行加热，冷装炉，升温速度控制在100℃/h，铸坯保温温度控制在1160℃，保温时间为120min。
粗轧7道次，前三道次过线速度为1.3m/s，累计总变形量约为36％，变形后厚度为100mm。第四道次变形量为22％，过线速度为4.0m/s，变形后坯料厚度为78mm；第五道次变形量为28％，过线速度为4.5m/s，变形后坯料厚度为56mm；第六道次变形量为28％，过线速度为4.5m/s，变形后坯料厚度为40mm；第七道次变形量为23％，过线速度为3.7m/s，变形后坯料厚度为31mm，后四道次累计变形量为69％，粗轧出口温度为990℃。
精轧7道次，精轧入口温度为970℃，精轧出口温度为890℃，卷取温度为540℃。获得的4J36低膨胀精密合金热卷厚度为5.0mm，重量为14.7t，热卷无边裂、表面重皮、凹坑等缺陷，经热处理后，其组织性能及热膨胀系数均满足YB/T 5241标准要求。经测试20-100℃热膨胀系数值为1.2×10-6/℃(标准要求≤1.5×10-6/℃)。
从前述中可以理解，尽管为了示例性说明的目的描述了本发明的具体实施方案，但是在不偏离本发明的精神和范围的条件下，本领域所述技术人员可以作出各种变形或改进。这些变形或修改都应落入本申请所附权利要求的范围。

Claims (6)

1.低膨胀精密合金热连轧的方法，其包括：
a)对低膨胀精密合金进行七道次粗轧；以及
b)对粗轧的低膨胀精密合金进行精轧；
其中，粗轧后四道次中道次变形量(％)与其对应的过线速度(m/s)之比为5.5-6.5；
其中粗轧前三道次的累计总变形量为35-40％；
其中粗轧前三道次的过线速度为1.2-1.5m/s；
其中粗轧后四道次的过线速度为3-4.5m/s；
其中相对于第三道次轧制后坯料的厚度，后四道次的累计总变形量为60-70％。
2.如权利要求1所述的方法，其中粗轧出口温度大于等于970℃。
3.如权利要求1所述的方法，其中精轧入口温度大于等于930℃。
4.如权利要求1所述的方法，其中精轧出口温度大于等于870℃。
5.如权利要求1所述的方法，其中精轧卷取温度小于等于600℃。
6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的方法，其中所述低膨胀精密合金选自4J36合金、4J32合金、4J38合金和4J40合金。
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