CN108672622A - 高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺 - Google Patents

高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺，工艺步骤如下：自由锻预成型→粗车→辗环。上述的高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺采用了自由锻预成型，一方面消除了钛坯中的缩孔、缩松、气孔等潜在缺陷，使钛坯具有更高的力学性能，另一方面，对钛坯进行预成型，使得辗环的轧制量变小，从而在提高轧制稳定性的同时为在纯钛材料的轧制温度区间内一火完成辗环工序提供了条件，使得环件的晶粒度能得到增大；辗环前进行粗车去除表面缺陷后能降低辗环时爬辊、翻皮、椭圆发生率；辗环中，采用托架辊对环件进行支撑能大大减小摩擦力，从而能提高环件轧制时的稳定性，另外，辗环中各个参数的设置均能提高轧制的稳定性，从而降低爬辊、翻皮、椭圆发生率。

Description

高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺
技术领域
本发明涉及环件锻造领域，具体涉及高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺。
背景技术
通常将壁厚小于60mm，筒高大于700mm的环件称为高筒形薄壁环件，在轧制高筒形薄壁环件时，由于壁薄，坯料会不稳定，从而坯料容易爬辊、翻皮、椭圆。纯钛材料的导热性和流动性均很差，并且纯钛材料的轧制温度区间很小，所以在轧制高筒形薄壁纯钛环件时，钛坯会更加不稳定，从而钛坯更容易爬辊、翻皮和椭圆。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：将提供一种能降低爬辊、翻皮、椭圆发生率的高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺，其特点是：工艺步骤如下：自由锻预成型→粗车→辗环；
（1）自由锻预成型中，首先对钛坯进行电炉加热，炉温均匀性≤±10℃，钛坯装炉时炉内温度为250～300℃；然后电炉加热，使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至500±10℃后保温2～3h，然后继续加热使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至900±10℃后保温4～5h；然后对钛坯进行自由锻，将钛坯锻造成截面为矩形的矩形环，自由锻中用到的所有锻造工装在锻造前需预热至150～300℃，并且在锻造工装上需涂抹有色金属锻造专用润滑剂；
（2）粗车中，对矩形环进行粗车去除表面缺陷，要求粗车后矩形环的内外径圆度均≤5mm，两端面的平面度均≤3mm，两端面的平行度≤3mm；
（3）辗环中，首先对粗车后的矩形环进行电炉加热，炉温均匀性≤±10℃，矩形环装炉时炉内温度250～300℃，然后电炉加热，使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至450±10℃后保温2.5～3h，然后继续加热使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至850±10℃后保温4～4.5h；然后在≤120s的时间内将矩形环从电炉移动至轧环机上采用圆柱形的芯辊和圆柱形的主轧辊进行辗环，辗环中用到的所有辗环工装在辗环前需预热至150～300℃，在主轧辊、芯辊、上锥辊、下锥辊、托架辊、两个抱辊上需涂抹有色金属锻造专用润滑剂，另外，主轧辊、芯辊与托架的垂直度分别≤1mm，主轧辊与芯辊的平行度≤1mm，环件从芯辊和主轧辊之间旋出一侧的抱辊的中心轴线向着对面抱辊的中心轴线倾斜1～1.5°，从而来减小轧制时爬辊现象的发生，托架辊顶部母线与下锥辊顶部母线在同一平面上，下锥辊顶部母线高出托架表面3～5mm，轧制时，在咬入阶段，芯辊的进给速度0.8～1.2mm/s，轧制力为1～2MPa，在平稳轧制阶段，芯辊的进给速度1.5～2.5mm/s，轧制力为9～15MPa，在结束轧制阶段，芯辊的进给速度为0.3～0.6mm/秒，轧制力为0.5～1MPa，在整圆阶段，芯辊的进给速度为0；在平稳轧制阶段，上锥辊的进给速度为0，上锥辊轧制力为1.5～2.5MPa；主轧辊转速为23～27n/min，上、下锥辊的转速分别为180～220 n/min，终轧温度控制在700～720℃，热态收缩率为0.6～0.7%。
进一步的，前述的高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺，其中：有色金属锻造专用润滑剂为石墨润滑剂。
进一步的，前述的高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺，其中：在辗环中，环件从芯辊和主轧辊之间旋出一侧的抱辊的中心轴线向着对面抱辊的中心轴线倾斜1.5°。
进一步的，前述的高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺，其中：在辗环中，下锥辊顶部母线高出托架表面5mm。
本发明的优点为：本发明所述的高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺采用了自由锻预成型，一方面消除了钛坯中的缩孔、缩松、气孔等潜在缺陷，使钛坯具有更高的力学性能，另一方面，对钛坯进行预成型，使得辗环的轧制量变小，从而在提高轧制稳定性的同时为在纯钛材料的轧制温度区间内一火完成辗环工序提供了条件，使得环件的晶粒度能得到增大；辗环前进行粗车去除表面缺陷后能降低辗环时爬辊、翻皮、椭圆发生率；辗环中，采用托架辊对环件进行支撑能大大减小摩擦力，从而能提高环件轧制时的稳定性，另外，辗环中各个参数的设置均能提高轧制的稳定性，从而降低爬辊、翻皮、椭圆发生率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺，工艺步骤如下：自由锻预成型→粗车→辗环；
（1）自由锻预成型中，首先对下料所得的尺寸为φ500×1280mm、重量为1130kg的钛坯进行电炉加热，炉温均匀性≤±10℃，钛坯装炉时炉内温度为250～300℃；然后电炉加热，使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至500±10℃后保温2～3h，然后继续加热使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至900±10℃后保温4～5h；然后对钛坯进行自由锻，自由锻通常包括墩粗、拔长、扩孔、冲孔、倒棱滚圆等；将钛坯锻造成截面为矩形的矩形环，矩形环尺寸为φ1075±8×φ855±8×753±6mm，自由锻中用到的所有锻造工装在锻造前需预热至150～300℃，并且在锻造工装上需涂抹有色金属锻造专用润滑剂；有色金属锻造专用润滑剂为石墨润滑剂；
（2）粗车中，对矩形环进行粗车去除表面缺陷，要求粗车后矩形环的内外径圆度均≤5mm，两端面的平面度均≤3mm，两端面的平行度≤3mm；粗车后矩形环的尺寸为φ1070±0.5×φ860±0.5×750±0.5mm；
（3）辗环中，首先对粗车后的矩形环进行电炉加热，炉温均匀性≤±10℃，矩形环装炉时炉内温度250～300℃，然后电炉加热，使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至450±10℃后保温2.5～3h，然后继续加热使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至850±10℃后保温4～4.5h；然后在≤120s的时间内将矩形环从电炉移动至轧环机上采用圆柱形的芯辊和圆柱形的主轧辊进行辗环，转移时间这样设置是为了降低转移过程中热量的损失，从而保证环件在轧制温度内有充分的轧制时间，辗环中用到的所有辗环工装在辗环前需预热至150～300℃，在主轧辊、芯辊、上锥辊、下锥辊、托架辊、两个抱辊上需涂抹有色金属锻造专用润滑剂，辗环时采用托架辊对环件进行支撑能大大减小摩擦力，从而能提高环件轧制时的稳定性；另外，主轧辊、芯辊与托架的垂直度分别≤1mm，主轧辊与芯辊的平行度≤1mm，环件从芯辊和主轧辊之间旋出一侧的抱辊的中心轴线向着对面抱辊的中心轴线倾斜1～1.5°，优选为1.5°，从而来减小轧制时爬辊现象的发生，托架辊顶部母线与下锥辊顶部母线在同一平面上，下锥辊顶部母线高出托架表面3～5mm，优选为5mm，轧制时，在咬入阶段，芯辊的进给速度0.8～1.2mm/s，轧制力为1～2 MPa，在平稳轧制阶段，芯辊的进给速度1.5～2.5mm/s，轧制力为9～15MPa，在结束轧制阶段，芯辊的进给速度为0.3～0.6mm/秒，轧制力为0.5～1MPa，在整圆阶段，芯辊的进给速度为0；在平稳轧制阶段，上锥辊的进给速度为0，上锥辊轧制力为1.5～2.5MPa；主轧辊转速为23～27n/min，上、下锥辊的转速分别为180～220 n/min，终轧温度控制在700～720℃，热态收缩率为0.6～0.7%；辗环后得到的环件尺寸为Φ2080±5×Φ1975±5×720±5mm。

Claims (4)

1.高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺，其特征在于：工艺步骤如下：自由锻预成型→粗车→辗环；
（1）自由锻预成型中，首先对钛坯进行电炉加热，炉温均匀性≤±10℃，钛坯装炉时炉内温度为250～300℃；然后电炉加热，使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至500±10℃后保温2～3h，然后继续加热使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至900±10℃后保温4～5h；然后对钛坯进行自由锻，将钛坯锻造成截面为矩形的矩形环，自由锻中用到的所有锻造工装在锻造前需预热至150～300℃，并且在锻造工装上需涂抹有色金属锻造专用润滑剂；
（2）粗车中，对矩形环进行粗车去除表面缺陷，要求粗车后矩形环的内外径圆度均≤5mm，两端面的平面度均≤3mm，两端面的平行度≤3mm；
（3）辗环中，首先对粗车后的矩形环进行电炉加热，炉温均匀性≤±10℃，矩形环装炉时炉内温度250～300℃，然后电炉加热，使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至450±10℃后保温2.5～3h，然后继续加热使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至850±10℃后保温4～4.5h；然后在≤120s的时间内将矩形环从电炉移动至轧环机上采用圆柱形的芯辊和圆柱形的主轧辊进行辗环，辗环中用到的所有辗环工装在辗环前需预热至150～300℃，在主轧辊、芯辊、上锥辊、下锥辊、托架辊、两个抱辊上需涂抹有色金属锻造专用润滑剂，另外，主轧辊、芯辊与托架的垂直度分别≤1mm，主轧辊与芯辊的平行度≤1mm，环件从芯辊和主轧辊之间旋出一侧的抱辊的中心轴线向着对面抱辊的中心轴线倾斜1～1.5°，从而来减小轧制时爬辊现象的发生，托架辊顶部母线与下锥辊顶部母线在同一平面上，下锥辊顶部母线高出托架表面3～5mm，轧制时，在咬入阶段，芯辊的进给速度0.8～1.2mm/s，轧制力为1～2MPa，在平稳轧制阶段，芯辊的进给速度1.5～2.5mm/s，轧制力为9～15MPa，在结束轧制阶段，芯辊的进给速度为0.3～0.6mm/秒，轧制力为0.5～1MPa，在整圆阶段，芯辊的进给速度为0；在平稳轧制阶段，上锥辊的进给速度为0，上锥辊轧制力为1.5～2.5MPa；主轧辊转速为23～27n/min，上、下锥辊的转速分别为180～220 n/min，终轧温度控制在700～720℃，热态收缩率为0.6～0.7%。
2.根据权利要求1所述的高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺，其特征在于：有色金属锻造专用润滑剂为石墨润滑剂。
3.根据权利要求1或2所述的高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺，其特征在于：在辗环中，环件从芯辊和主轧辊之间旋出一侧的抱辊的中心轴线向着对面抱辊的中心轴线倾斜1.5°。
4.根据权利要求1或2所述的高筒形薄壁纯钛环件稳定轧制工艺，其特征在于：在辗环中，下锥辊顶部母线高出托架表面5mm。
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