CN110860577A - 一种ta5钛合金宽幅中厚板短流程制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种TA5钛合金宽幅中厚板短流程制备方法，通过坯料准备、加热、展宽换向一火轧制、热矫、成品表面处理等工序，获得不平度≤10mm/m的TA5钛合金宽幅中厚板材，该板材组织、性能满足GJB944及GB/T3621要求，所述钛合金宽厚板材的尺寸规格(厚度*宽度*长度)为：(12mm～50mm)*(1500mm‑2500mm)*(6000mm～12000mm)。本发明采用“钛‑钢联合”的生产模式，充分利用了钢厂的强大能力的轧机等配套设备及快节奏的生产方式，采用一火次大变形量轧制出成品厚度以及展宽换向轧制相结合，极大的提高了生产效率、产品成材率，降低了时间、生产成本，缩短了工艺流程。

Description

一种TA5钛合金宽幅中厚板短流程制备方法
技术领域
本发明属于钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种TA5钛合金宽幅中厚板短流程制备方法。
背景技术
钛合金主要由于其比强度高、耐腐蚀性能优异而表现突出，且其密度是钢等合金的一半左右，是舰船用金属结构材料的理想选择。而随着我国船舶工业技术的发展、国防建设等的需要，在舰船领域对钛材料的需求日益增加。TA5钛合金作为一种中等强度的α型钛合金，名义成分为Ti-4Al-0.005B，其焊接性能、耐腐蚀性能优异，是一种良好的船舶结构用材料。
TA5钛合金宽厚板材常规生产方法一般是采用2火次及以上轧制生产获得宽度规格为1500mm以下的产品，而市场对宽度大于1500mm、甚至大于2000mm的宽幅板材需求量越来越大，特别是对于一些需要进行拼焊的TA5钛合金宽幅板材，较宽规格的板材可以减少焊缝数量，意义重大。且常规生产方法所需的工艺流程较长，周期较长，生产效率低下，而随着生产节奏的加快和市场发展的需要，亟需降低时间成本、缩短生产工艺流程，通过一火即能轧制出所需的不同规格的产品。
发明内容
本发明目的在于提供一种满足GJB944-90及GB/T3621标准要求的TA5钛合金板材的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种TA5钛合金宽幅中厚板短流程制备方法，具体包括如下步骤：
A、对TA5钛合金板坯表面进行修磨处理，去除表面夹杂、凹坑、微裂纹等缺陷，处理后的表面粗糙度不高于Ra12.5μm；
B、将步骤A中表面处理干净后的板坯刷涂硅酸盐涂料作为钛合金防氧化涂层，刷涂均匀，厚度均匀一致；
C、将步骤B中刷涂涂层后的TA5钛合金板坯置于加热炉中，在温度为(Tβ-40)℃～(Tβ-60)℃的条件下保温，保温时间为1.5min/mm，并控制炉内氧化气氛在(3％-5％)，进炉后尽快关闭炉门；
D、将步骤C中加热后的TA5钛合金板坯送入热轧机中进行一火轧制，轧制前关闭除鳞箱和轧机除鳞预充水、侧喷水、辊道冷却水、调小轧辊冷却水，控制出炉板坯到达轧机的时间，时间控制在60s内，投入立辊压边，机前旋转90°换向，直接展宽至需求厚度后换向继续轧制到成品厚度，注意控制初始道次和终轧道次变形量，并保证终轧温度≥750℃；
E、对步骤D中轧制后的TA5钛合金板材进行抢温热矫，热矫温度≥700℃，保证成品TA5宽厚板材的不平度满足≤10mm/m；
F、大气气氛下直接对步骤E获得的板材进行退火处理；
G、对步骤F中TA5钛合金宽厚板材进行表面处理，得到TA5钛合金宽厚板。
作为本发明的进一步方案：步骤F中所述的退火处理工艺为：加热温度650-800℃，到温装炉，保温时间为30-90min。
作为本发明的进一步方案：步骤G中所述的表面处理的具体操作为：步骤F退火处理后的板材经喷砂、酸洗和修磨，去除表面缺陷和表面氧化层，获得成品表面；
优选的，所述的酸洗去除量为0.04-0.06mm，修磨为采用千叶轮进行抛光处理。
作为本发明的进一步方案：所述钛合金宽厚板材的尺寸规格(厚度*宽度*长度)为：(12mm～50mm)*(1500mm-2500mm)*(6000mm～12000mm)。
作为本发明的进一步方案：一种TA5钛合金宽幅板，其特征在于通过以上权利要求所述的短流程制备方法制备得到。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明通过坯料准备、加热、展宽换向一火轧制、热矫、成品表面处理等工序，获得不平度≤10mm/m的TA5钛合金宽幅中厚板材，该板材组织、性能满足GJB944及GB/T3621要求。
(2)本发明采用“钛钢联合”的生产模式，利用钢厂的强大能力的轧机等配套设备，采用一火次大变形量轧制至成品厚度，并且减少了常规生产方法中需要的中间修磨等工序，极大的提高了生产效率及成材率，降低了时间、生产成本，缩短了工艺流程。
(3)本发明利用一火次减少烧损以及氧化带来的表面裂纹等问题，可在一定程度上提高板材成材率。
(4)本发明利用强大的轧机能力，增加道次加工率解决了轧不透、边部分层、变形不均匀等问题。
(5)本发明利用直接展宽换向解决板材中各向异性明显的问题。
(6)本发明利用钢厂快节奏的生产模式，解决在实际轧制生产中温降快、上下表面温差大等问题，基本可避免轧制过程中变形抗力过大、轧船等风险。
(7)本发明利用轧制后直接抢温热矫的方法保证成品板材的不平度满足≤10mm/m。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例一：
本发明提供了一种TA5钛合金宽幅中厚板短流程制备方法，具体包括如下步骤：
A、对尺寸规格为100*1200*2400mm的TA5钛合金板坯表面进行修磨处理，去除表面缺陷，处理后的表面粗糙度不高于Ra12.5μm；
B、将步骤A中表面处理干净后的板坯刷涂硅酸盐涂料作为钛合金防氧化涂层，刷涂均匀，厚度均匀一致；
C、将步骤B中刷涂涂层后的TA5钛合金板坯置于加热炉中，在温度为950℃的条件下保温，保温时间为150min，并控制炉内氧化气氛在3％-5％，进炉后尽快关闭炉门；
D、将步骤C中加热后的TA5钛合金板坯送入热轧机中进行一火轧制，轧制前关闭除鳞箱和轧机除鳞预充水、侧喷水、辊道冷却水、调小轧辊冷却水，控制出炉板坯到达轧机的时间，时间控制在60s内，投入立辊压边，机前旋转90°换向，以2400mm为宽轧制至厚度59mm，即沿1200mm方向直接展宽至2000mm后，换向以2000mm为宽继续轧制到成品厚度12.5mm，注意控制初始道次和终轧道次变形量，且手持测温枪测得终轧温度750℃，获得板材尺寸规格为12.5*2000*11500mm；
E、对步骤D中轧制后的TA5钛合金板材进行抢温热矫，热矫温度710℃，成品TA5宽厚板材的不平度满足≤10mm/m；
F、大气气氛下直接对步骤E获得的板材进行退火处理；
G、对步骤F中TA5钛合金宽厚板材进行表面处理，得到12*2000*Lmm的TA5钛合金宽厚板；
H、板材组织、性能检测结果满足GJB944要求。
优选的，所述步骤F中所述的退火处理工艺为：加热温度740℃，到温装炉，保温时间为30min。
优选的，所述步骤G中酸洗去除量为0.06mm，修磨为采用千叶轮进行抛光处理。
实施例二：
本发明提供了一种TA5钛合金宽幅中厚板短流程制备方法，具体包括如下步骤：
A、对尺寸规格为130*1200*2400mm的TA5钛合金板坯表面进行修磨处理，去除干净表面夹杂、凹坑、微裂纹等缺陷，处理后的表面粗糙度不高于Ra12.5μm；
B、将步骤A中表面处理干净后的板坯刷涂硅酸盐涂料作为钛合金防氧化涂层，刷涂均匀，厚度均匀一致；
C、将步骤B中刷涂涂层后的TA5钛合金板坯置于加热炉中，在温度为960℃的条件下保温，保温时间为195min，并控制炉内氧化气氛在3％-5％，进炉后尽快关闭炉门；
D、将步骤C中加热后的TA5钛合金板坯送入热轧机中进行一火轧制，轧制前关闭除鳞箱和轧机除鳞预充水、侧喷水、辊道冷却水、调小轧辊冷却水，控制出炉板坯到达轧机的时间，时间控制在60s内，投入立辊压边，机前旋转90°换向，以2400mm为宽轧制至厚度67.5mm，即沿1200mm方向直接展宽至2300mm后，换向以2300mm为宽继续轧制到成品厚度16.5mm，注意控制初始道次和终轧道次变形量，且手持测温枪测得终轧温度760℃，获得板材尺寸规格为16.5*2300*9800mm；
E、对步骤D中轧制后的TA5钛合金板材进行抢温热矫，热矫温度730℃，成品TA5宽厚板材的不平度满足≤10mm/m；
F、大气气氛下直接对步骤E获得的板材进行退火处理；
G、对步骤F中TA5钛合金宽厚板材通过喷砂、酸洗和修磨进行表面处理，得到16mm*2300*L的TA5钛合金宽厚板；
H、板材组织、性能检测结果满足GJB944要求。
优选的，所述步骤F中所述的退火处理工艺为：加热温度760℃，到温装炉，保温时间为50min。
优选的，所述步骤G中酸洗去除量为0.04mm，修磨为采用千叶轮进行抛光处理。
实施例三：
本发明提供了一种TA5钛合金宽幅中厚板短流程制备方法，具体包括如下步骤：
A、对尺寸规格为150*1300*2400mm的TA5钛合金板坯表面进行修磨处理，去除干净表面缺陷，处理后的表面粗糙度不高于Ra12.5μm；
B、将步骤A中表面处理干净后的板坯刷涂硅酸盐涂料作为钛合金防氧化涂层，刷涂均匀，厚度均匀一致；
C、将步骤B中刷涂涂层后的TA5钛合金板坯置于加热炉中，在温度为960℃的条件下保温，保温时间为225min，并控制炉内氧化气氛在3％-5％，进炉后尽快关闭炉门；
D、将步骤C中加热后的TA5钛合金板坯送入热轧机中进行一火轧制，轧制前关闭除鳞箱和轧机除鳞预充水、侧喷水、辊道冷却水、调小轧辊冷却水，控制出炉板坯到达轧机的时间，时间控制在60s内，投入立辊压边，机前旋转90°换向，以2400mm为宽轧制至厚度78mm，即沿1300mm方向直接展宽至2500mm后，换向以2500mm为宽继续轧制到成品厚度25.5mm，注意控制初始道次和终轧道次变形量，且手持测温枪测得终轧温度765℃，获得板材尺寸规格为25.5*2500*7300mm；
E、对步骤D中轧制后的TA5钛合金板材进行抢温热矫，热矫温度740℃，成品TA5宽厚板材的不平度满足≤10mm/m；
F、大气气氛下直接对步骤E获得的板材进行退火处理；
G、对步骤F中TA5钛合金宽厚板材进行表面处理，得到25*2500*Lmm的TA5钛合金宽厚板；
H、板材组织、性能检测结果满足GJB944及GB/T3621要求。
优选的，所述步骤F中所述的退火处理工艺为：加热温度750℃，到温装炉，保温时间为60min。
优选的，所述步骤G中酸洗去除量为0.05mm，修磨为采用千叶轮进行抛光处理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种TA5钛合金宽幅中厚板短流程制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
A、对TA5钛合金板坯表面进行修磨处理，去除干净表面缺陷，处理后的表面粗糙度不高于Ra12.5μm；
B、将步骤A中表面处理干净后的板坯刷涂硅酸盐涂料作为钛合金防氧化涂层，涂层刷涂均匀；
C、将步骤B中刷涂涂层后的TA5钛合金板坯置于加热炉中，在温度为(Tβ-40)℃～(Tβ-60)℃的条件下保温，保温时间为1.5min/mm，并控制炉内氧化气氛在(3％-5％)，进炉后尽快关闭炉门；其中Tβ为板坯质保书中提供的实际相变温度；
D、将步骤C中加热后的TA5钛合金板坯送入热轧机中进行一火轧制，轧制前关闭除鳞箱和轧机除鳞预充水、侧喷水、辊道冷却水、调小轧辊冷却水，控制出炉板坯到达轧机的时间，时间控制在60s内，投入立辊压边，机前旋转90°换向，直接展宽至需求厚度后换向继续轧制到成品厚度，注意控制初始道次和终轧道次变形量，并保证终轧温度≥750℃；
E、对步骤D中轧制后的TA5钛合金板材进行抢温热矫，热矫温度≥700℃，保证成品TA5宽厚板材的不平度满足≤10mm/m；
F、大气气氛下直接对步骤E获得的板材进行退火处理；
G、对步骤F中TA5钛合金宽厚板材进行表面处理，得到TA5钛合金宽厚板。
2.根据权利要求1所述的一种TA5钛合金宽幅中厚板短流程制备方法，其特征在于：步骤F中所述的退火处理工艺为：加热温度650-800℃，到温装炉，保温时间为30-90min。
3.根据权利要求1所述的一种TA5钛合金宽幅中厚板短流程制备方法，其特征在于：步骤G中所述的表面处理的具体操作为：步骤F退火处理后的板材经喷砂、酸洗和修磨，去除表面缺陷及表面氧化层，获得成品表面。
4.根据权利要求3所述的一种TA5钛合金宽幅中厚板短流程制备方法，其特征在于：所述酸洗去除量为0.04-0.06mm。
5.根据权利要求3所述的一种TA5钛合金宽幅中厚板短流程制备方法，其特征在于：所述修磨采用千叶轮进行抛光处理。
6.根据权利要求3所述的一种TA5钛合金宽幅中厚板短流程制备方法，其特征在于：所述钛合金宽厚板材的尺寸规格(厚度*宽度*长度)为：(12mm～50mm)*(1500mm-2500mm)*(6000mm～12000mm)。
7.一种TA5钛合金宽幅板，其特征在于：通过以上权利要求所述的短流程制备方法制备得到。
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