CN110935726B - Tc4钛合金带材连续轧制固溶处理工艺 - Google Patents

Tc4钛合金带材连续轧制固溶处理工艺 Download PDF

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Abstract

提供一种TC4钛合金带材连续轧制固溶处理工艺，采用轧制前加热‑开坯轧制‑双炉卷轧机卷收轧制‑加热与保温‑固溶处理‑矫直‑箱卷收卷工艺步骤完成6～10吨位180mm厚至6～15mm目标厚度TC4(Ti‑6AI‑4V)钛合金带材的连续热轧以及连续无裁切固溶卷取生产，可满足大吨位卷材的连续轧制、以及连续固溶热处理生产需求；较块式轧制生产效率提升至560％以上，轧制后带材表面质量好；厚度偏差小；金相组织均匀；成品率高；满足航空航天成品卷材的力学性能需求。

Description

TC4钛合金带材连续轧制固溶处理工艺
技术领域
本发明属化学冶金钛合金处理工艺技术领域，具体涉及一种TC4钛合金带材连续轧制固溶处理工艺。
背景技术
目前，TC4(Ti-6AI-4V)高强度钛合金带材的生产普遍采用块式法轧制成型工艺，通过固溶处理可达到较高的力学工艺要求。其中，传统的块式法轧制工艺中，尤为重要的工序--固溶处理需要将轧制成型的板材独立一个工序加热到940～950℃后适当保温一段时间，然后快速放入水中，方能使板材高温相在快速冷却中得以保留，从而满足板材在航空航天领域的特殊力学性能需求；对此，为解决大单重(6～10吨次)轧制前-后厚度180mm～6mm带材的高效连续轧制生产需求，实现设备以及场地应用的最大化，现提出如下工艺生产方法。近年来，随着航空航天对钛合金带材需求量的不断攀升，这种传统的板材生产工艺已无法满足庞大的市场供给需求。如今，亟待开发一种能满足每批次6～10吨TC4(Ti-6AI-4V)钛合金卷材批量连续高效轧制及固溶处理工艺，以满足市场对TC4(Ti-6AI-4V)高强度钛合金带材的庞大需求。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种TC4钛合金带材连续轧制固溶处理工艺，填补大单重(6～10吨)TC4(Ti-6AI-4V)钛合金带材连续高效轧制以及固溶热处理工艺的市场空白。
本发明采用的技术方案：TC4钛合金带材连续轧制固溶处理工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：
步骤A、轧制前加热：用步进加热炉对厚×宽×长为(160～180)×1220×(6210～6440)mm的TC4钛合金板坯加热至990～1000℃后，由步进加热炉推料出炉并由辊道送入下道工序；
步骤B、开坯轧制：对步骤A推料出炉的初轧钛板坯使用四辊轧机开坯轧制厚度至70mm～75mm后送入下道工序；
步骤C、双炉卷轧机卷收轧制：将四辊轧机轧至初轧目标厚度的板坯通过层流冷却设备辊道后输送至双炉卷轧机，由双炉卷轧机正向轧制并由出口炉卷正向收卷回收，再由双炉卷轧机反向轧制并由入口炉卷反向收卷，收卷完毕后再放料给出口炉卷进行正向轧制，再由入口炉卷反向收卷并回放料进行反向轧制；这样反复多次连续轧制，直到轧制至6～15mm厚度，由出口炉卷收卷，准备加热保温，为固溶处理进行提升温度准备；
步骤D、加热与保温：轧制后对收入出口炉卷的卷材加热和保温：对步骤C轧制成型的目标带材在卷炉内加热升温，加热至960～980℃；保持出口炉卷恒温，并在960～980℃条件下由出口炉卷对卷材恒温旋转转动保温30～60min；
步骤E、固溶处理；对步骤D加热并保温的带材以120～135m/min的速度由出口炉卷通过双炉卷轧机逆向送入层流冷却设备辊道中进行层流冷却固溶处理；所述层流冷却设备由层流冷却设备上下方对称设置的上高压喷嘴组和下高压喷嘴组以1000～1200m3/min的加压流量，对带材上下端面进行双面加压层流冷却，将带材强制冷却至250℃以下；且带材两面层流强制冷却的降温速度至少为150～170℃/S；
步骤F、矫直：对步骤E冷却至250℃以下的带材通过辊道正向传送，通过轧机传输到矫直机进行矫直，保证带形平直，并准备箱式收卷；
步骤G、箱卷收卷；矫直机进行矫直并传送的带材使用箱式卷取机反向收卷成品带材。
所述步骤E中的层流冷却设备包括层流冷却控制系统；所述控制系统的输入端分别连接入口温度传感器和出口温度传感器；所述控制系统输出端分别连接上喷头组和下喷头组的流量比例控制阀；所述控制系统的另一个输出端连接水泵的变频控制器Ⅰ，所述变频控制器Ⅰ的一个输入端连接压力表；所述变频控制器Ⅰ输出端连接增压泵输入端；所述增压泵用于上喷头组和下喷头组供水管道的增压供水。
所述步骤C中出口炉卷安装定时器，定时器用于设定出口炉卷的恒温转动保温时长；所述出口炉卷还包括控制器、电源开关、电热组件、继电器、温度设定模块、温度传感器、显示器以及控制电路。
工艺原理：本方案采用连续轧制、连续层流冷却处理的生产工艺，填补我国吨位在6～10吨、轧制前后厚度180mm至6mm变化的TC4(Ti-6AI-4V)高强度钛合金卷材缺乏专业生产线，无法连续轧制、连续回温、连续固溶处理工艺生产的市场空白；与现有技术相比：本发明可实现6～10吨位厚×宽×长为(160～180)×1220×(6210～6440)mm的TC4(Ti-6AI-4V)钛合金板材至成型厚度为6～15mm厚TC4(Ti-6AI-4V)高强度钛合金卷材无需裁切的连续高效卷轧固溶处理，得到表面质量均一、厚度偏差小、组织均匀、成品率高的成品卷材，满足成品TC4(Ti-6AI-4V)钛合金卷材的航空航天力学性能使用需求。
本发明与现有技术相比可实现如下效果：
1、本方案采用轧制前加热-开坯轧制-双炉卷轧机卷收轧制-加热与保温-固溶处理-矫直-箱卷收卷工艺步骤完成生产，可满足大吨位卷材的连续轧制、保温以及连续固溶热处理生产需求；运行效率高，轧制后型材表面质量好；厚度偏差小；金相组织均匀；成品率高；满足航空航天成品TC4(Ti-6AI-4V)钛合金卷材的力学性能需求；
2、本方案双炉卷连续轧制工艺步骤；通过双炉卷往复收放卷传送完成卷材水平段的轧制；可满足大吨位带卷无需裁切的高效连续轧制生产需求；
3、本方案炉卷保温，炉卷保温后固溶处理，固溶处理后通过矫直机整形辊进行矫直整形，可满足大吨位卷材轧制成型后的高效回温均温整形处理；
4、本方案层流冷却固溶处理工艺，借助炉卷加热保温与快速开放卷；通过层流冷却区域的上下加压层喷水冷却实现型材150～170℃/S的快速降温；并在卷取机主动卷取作用下，实现卷材的快速张紧式卷取；实现航空航天TC4钛合金带材的高效连续固溶处理生产需求；
5、本发明TC4钛合金轧制成型后的6～15mm厚度型材在室温(20℃)条件下进行力学性能测试；TC4钛合金带材的抗拉强度≥900～940MPa，屈服强度≥790～895MPa，延伸率≥14～16％；晶粒度6～13μm；说明本发明TC4钛合金各项力学性能优良，满足航空航天型材的力学性能需求；本发明连续轧制180厚，6440mm长的TC4(Ti-6AI-4V)钛合金带耗时较现有技术块式轧制生产工艺生产效率提升至少五倍以上。
附图说明
图1为本发明工艺流程以及工艺生产线工作原理的结构示意简图；
图2为卷取机变频卷取工作原理以及连接结构示意图；
图3为本发明出口炉卷的工作原理以及连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-3描述本发明的具体实施例。值得理解的是，下面描述的实施例仅是示例性的，而不是对本发明的具体限制。
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的轧制方法以及电加热方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的部件以及设备，如无特殊说明，均为市售。下述实施例中设备相关控制电路的实现，如无特殊说明，均为常规控制方式。
实施例1：
TC4钛合金带材连续轧制固溶处理工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：
步骤A、轧制前加热：用步进加热炉1对厚×宽×长为180×1220×6440mm的TC4钛合金板坯加热至990℃后，由步进加热炉1推料出炉并由辊道送入下道工序；
步骤B、开坯轧制：对步骤A推料出炉的初轧钛板坯使用四辊轧机2开坯轧制厚度至70mm后送入下道工序；
步骤C、双炉卷轧机卷收轧制：将四辊轧机2轧至70mm厚度的板坯通过层流冷却设备3辊道后输送至双炉卷轧机4，由双炉卷轧机4正向轧制并由出口炉卷4-2正向收卷回收，再由双炉卷轧机4反向轧制并由入口炉卷4-1反向收卷，收卷完毕后再放料给出口炉卷4-2进行正向轧制，再由入口炉卷4-1反向收卷并回放料进行反向轧制；这样反复多次连续轧制，直到轧制至10.5mm厚度，由出口炉卷4-2收卷，准备加热保温，为固溶处理进行提升温度准备；
步骤D、加热与保温：轧制后对收入出口炉卷4-2的卷材加热和保温：对步骤C轧制成型的目标带材在卷炉内加热升温，加热至960℃；保持出口炉卷4-2恒温，并在960℃条件下由出口炉卷4-2对卷材恒温旋转转动保温30min；
步骤E、固溶处理；对步骤D加热并保温的带材以120m/min的速度由出口炉卷4-2通过双炉卷轧机4逆向送入层流冷却设备3中进行层流冷却固溶处理；所述层流冷却由层流冷却设备3上下方对称设置的上高压喷嘴组和下高压喷嘴组以1200m3/min的加压流量，对带材上下端面进行双面加压层流冷却，将带材强制冷却至250℃以下；且带材两面层流强制冷却的降温速度至少为160℃/S；
步骤F、矫直：对步骤E冷却至250℃以下的带材通过辊道正向传送，通过轧机传输到矫直机6进行矫直，保证带形平直，并准备箱式收卷；
步骤G、箱卷收卷；矫直机6进行矫直并传送的带材使用箱式卷取机7，在如图1所示夹送辊7-4夹送并换向的前提下，由卷取机7反向收卷成品带材。
(参见图1)所述步骤E中的层流冷却设备3包括层流冷却控制系统3-1；所述控制系统3-1的输入端分别连接入口温度传感器3-2和出口温度传感器3-3；所述控制系统3-1输出端分别连接上喷头组3-4和下喷头组3-5的流量比例控制阀；所述控制系统3-1的另一个输出端连接水泵的变频控制器Ⅰ，所述变频控制器Ⅰ的一个输入端连接压力表；所述变频控制器Ⅰ输出端连接增压泵3-6输入端；所述增压泵3-6用于上喷头组3-4和下喷头组3-5供水管道的增压供水。且增压泵3-6通过压力表反馈的管道实时压力数据，通过变频控制器Ⅰ控制调节增压泵3-6的运行，以补偿层流降温压力，并提高单位时间的层流降温效率，实现材料满足热力学性能以及机械性能的高效固溶热处理。
实施例1中：再需要说明的是：所述步骤C中双炉卷轧机4中的出口炉卷4-2安装定时器，(参见图3)定时器用于设定出口炉卷4-2恒温加热的恒温转动保温时长；所述出口炉卷4-2还包括控制器、电源开关、电热组件、继电器、温度设定模块、温度传感器、显示器以及控制电路。通过温度模块设定加热温度为960℃；通过温度传感器检测炉内实时温度为设定温度960℃时，由控制器控制定时器开始工作，并由定时器按照设定时长50min开始倒数计时；定时器倒数计时到时后，由控制器控制继电器切断电热组件连接电源的电路，使电热组件停止加热。通过定时器实现带材轧制成型后固溶处理前对成型卷收的薄料卷材的高效自动化转动均温回温处理。
实施例1中：(参见图2)所述步骤G中的卷取机7具有变频电机7-1；所述变频电机7-1安装测速传感器7-2；所述测速传感器7-2输出端连接卷取机具有的变频控制器7-3输入端；所述变频控制器7-3输出端连接变频电机7-1输入端。矫直机6整形辊以及卷取机7以60m/min的同步放线速度，在夹送辊7-4夹送辅助作用下，通过卷取机7对成型带材进行反向涨紧式卷收制卷。
经测定：实施例1轧制的10.5mm厚度的TC4钛合金厚度型材在室温(20℃)条件下进行力学性能测试；10.5mm厚的TC4钛合金带材的抗拉强度≥940MPa，屈服强度≥790MPa，延伸率≥14％；表面晶粒厚度10～13μm；连续轧制180厚，6440mm长的TC4(Ti-6AI-4V)钛合金带耗时0.65h；较现有技术下裁切法块式轧制生产工艺生产效率提升760％。
实施例2：
TC4钛合金带材连续轧制固溶处理工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：
步骤A、轧制前加热：用步进加热炉1对厚×宽×长为170×1220×6325mm的TC4钛合金板坯加热至990℃后，由步进加热炉1推料出炉并由辊道送入下道工序；
步骤B、开坯轧制：对步骤A推料出炉的初轧钛板坯使用四辊轧机2开坯轧制厚度至75mm后送入下道工序；
步骤C、双炉卷轧机卷收轧制：将四辊轧机2轧至75mm厚度的板坯通过层流冷却设备3辊道后输送至双炉卷轧机4，由双炉卷轧机4正向轧制并由出口炉卷4-2正向收卷回收，再由双炉卷轧机4反向轧制并由入口炉卷4-1反向收卷，收卷完毕后再放料给出口炉卷4-2进行正向轧制，再由入口炉卷4-1反向收卷并回放料进行反向轧制；这样反复多次连续轧制，直到轧制至15mm厚度，由出口炉卷4-2收卷，准备加热保温，为固溶处理进行提升温度准备；
步骤D、加热与保温：轧制后对收入出口炉卷4-2的卷材加热和保温：对步骤C轧制成型的目标带材在卷炉内加热升温，加热至980℃；保持出口炉卷4-2恒温，并在980℃条件下由出口炉卷4-2对卷材恒温旋转转动保温40min；
步骤E、固溶处理；对步骤D加热并保温的带材以135m/min的速度由出口炉卷4-2通过双炉卷轧机4逆向送入层流冷却设备3中进行层流冷却固溶处理；所述层流冷却由层流冷却设备3上下方对称设置的上高压喷嘴组和下高压喷嘴组以1200m3/min的加压流量，对带材上下端面进行双面加压层流冷却，将带材强制冷却至250℃以下；且带材两面层流强制冷却的降温速度至少为170℃/S；
步骤F、矫直：对步骤E冷却至250℃以下的带材通过辊道正向传送，通过轧机传输到矫直机6进行矫直，保证带形平直，并准备箱式收卷；
步骤G、箱卷收卷；矫直机6进行矫直并传送的带材使用箱式卷取机7，在如图1所示夹送辊7-4夹送并换向的前提下，由卷取机7反向收卷成品带材。
所述步骤E中的层流冷却设备3包括层流冷却控制系统3-1；所述控制系统3-1的输入端分别连接入口温度传感器3-2和出口温度传感器3-3；所述控制系统3-1输出端分别连接上喷头组3-4和下喷头组3-5的流量比例控制阀；所述控制系统3-1的另一个输出端连接水泵的变频控制器Ⅰ，所述变频控制器Ⅰ的一个输入端连接压力表；所述变频控制器Ⅰ输出端连接增压泵3-6输入端；所述增压泵3-6用于上喷头组3-4和下喷头组3-5供水管道的增压供水。且增压泵3-6通过压力表反馈的管道实时压力数据，通过变频控制器Ⅰ控制调节增压泵3-6的运行，以补偿层流降温压力，并提高单位时间的层流降温效率，实现材料满足热力学性能以及机械性能的高效固溶热处理。
实施例2中：再需要说明的是：所述步骤C中双炉卷轧机4中的出口炉卷4-2安装定时器，定时器用于设定出口炉卷4-2恒温加热的恒温转动保温时长；所述出口炉卷4-2还包括控制器、电源开关、电热组件、继电器、温度设定模块、温度传感器、显示器以及控制电路。通过温度模块设定加热温度为970℃之间某一温度参数；通过温度传感器检测炉内实时温度为设定温度时，由控制器控制定时器开始工作，并由定时器按照设定时长40min开始倒数计时；定时器倒数计时到时后，由控制器控制继电器切断电热组件连接电源的电路，使电热组件停止加热。通过定时器实现带材轧制成型后固溶处理前对成型卷收的薄料卷材的高效自动化转动均温回温处理。
实施例2中：(参见图2)所述步骤G中的卷取机7具有变频电机7-1；所述变频电机7-1安装测速传感器7-2；所述测速传感器7-2输出端连接卷取机具有的变频控制器7-3输入端；所述变频控制器7-3输出端连接变频电机7-1输入端。矫直机6整形辊以及卷取机7以90m/min的同步放线速度，在夹送辊7-4夹送辅助作用下，通过卷取机7对成型带材进行反向涨紧式卷收制卷。
经测定：实施例2轧制成型的15mm厚TC4钛合金型材在室温(20℃)条件下进行力学性能测试；15mm厚TC4钛合金带材的抗拉强度≥925MPa，屈服强度≥875MPa，延伸率≥16％；晶粒度6～10μm；连续轧制170厚6325mm长的TC4(Ti-6AI-4V)钛合金带耗时0.9h；较现有技术下裁切法块式轧制生产工艺生产效率提升515％。
实施例3：
TC4钛合金带材连续轧制固溶处理工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：
步骤A、轧制前加热：用步进加热炉1对厚×宽×长为168×1220×6210mm的TC4钛合金板坯加热至1000℃后，由步进加热炉1推料出炉并由辊道送入下道工序；
步骤B、开坯轧制：对步骤A推料出炉的初轧钛板坯使用四辊轧机2开坯轧制厚度至71mm后送入下道工序；
步骤C、双炉卷轧机卷收轧制：将四辊轧机2轧至71mm厚度的板坯通过层流冷却设备3辊道后输送至双炉卷轧机4，由双炉卷轧机4正向轧制并由出口炉卷4-2正向收卷回收，再由双炉卷轧机4反向轧制并由入口炉卷4-1反向收卷，收卷完毕后再放料给出口炉卷4-2进行正向轧制，再由入口炉卷4-1反向收卷并回放料进行反向轧制；这样反复多次连续轧制，直到轧制至6mm厚度，由出口炉卷4-2收卷，准备加热保温，为固溶处理进行提升温度准备；
步骤D、加热与保温：轧制后对收入出口炉卷4-2的卷材加热和保温：对步骤C轧制成型的目标带材在卷炉内加热升温，加热至980℃；保持出口炉卷4-2恒温，并在980℃条件下由出口炉卷4-2对卷材恒温旋转转动保温60min；
步骤E、固溶处理；对步骤D加热并保温的带材以135m/min的速度由出口炉卷4-2通过双炉卷轧机4逆向送入层流冷却设备3中进行层流冷却固溶处理；所述层流冷却由层流冷却设备3辊道上下方对称设置的上高压喷嘴组和下高压喷嘴组以1000m3/min的加压流量，对带材上下端面进行双面加压层流冷却，将带材强制冷却至250℃以下；且带材两面层流强制冷却的降温速度至少为150℃/S；
步骤F、矫直：对步骤E冷却至250℃以下的带材通过辊道正向传送，通过轧机传输到矫直机6进行矫直，保证带形平直，并准备箱式收卷；
步骤G、箱卷收卷；矫直机6进行矫直并传送的带材使用箱式卷取机7，在如图1所示夹送辊7-4夹送并换向的前提下，由卷取机7反向收卷成品带材。
所述步骤E中的层流冷却设备3包括层流冷却控制系统3-1；所述控制系统3-1的输入端分别连接入口温度传感器3-2和出口温度传感器3-3；所述控制系统3-1输出端分别连接上喷头组3-4和下喷头组3-5的流量比例控制阀；所述控制系统3-1的另一个输出端连接水泵的变频控制器Ⅰ，所述变频控制器Ⅰ的一个输入端连接压力表；所述变频控制器Ⅰ输出端连接增压泵3-6输入端；所述增压泵3-6用于上喷头组3-4和下喷头组3-5供水管道的增压供水。且增压泵3-6通过压力表反馈的管道实时压力数据，通过变频控制器Ⅰ控制调节增压泵3-6的运行，以补偿层流降温压力，并提高单位时间的层流降温效率，实现材料满足热力学性能以及机械性能的高效固溶热处理。
实施例3中：再需要说明的是：所述步骤C中双炉卷轧机4中的出口炉卷4-2安装定时器，定时器用于设定出口炉卷4-2恒温加热的恒温转动保温时长；所述出口炉卷4-2还包括控制器、电源开关、电热组件、继电器、温度设定模块、温度传感器、显示器以及控制电路。通过温度模块设定加热温度为980℃；通过温度传感器检测炉内实时温度为设定温度980℃时，由控制器控制定时器开始工作，并由定时器按照设定时长30min开始倒数计时；定时器倒数计时到时后，由控制器控制继电器切断电热组件连接电源的电路，使电热组件停止加热。通过定时器实现带材轧制成型后固溶处理前对成型卷收的薄料卷材的高效自动化转动均温回温处理。
实施例3中：(参见图2)所述步骤G中的卷取机7具有变频电机7-1；所述变频电机7-1安装测速传感器7-2；所述测速传感器7-2输出端连接卷取机具有的变频控制器7-3输入端；所述变频控制器7-3输出端连接变频电机7-1输入端。矫直机6整形辊以及卷取机7以120m/min的同步放线速度，在夹送辊7-4夹送辅助作用下，通过卷取机7对成型带材进行反向涨紧式卷收制卷。
经测定：实施例3轧制成型的6mm厚TC4钛合金型材在室温(20℃)条件下进行力学性能测试；6mm厚TC4钛合金带材的抗拉强度≥900MPa，屈服强度≥780MPa，延伸率≥15％；表面晶粒厚度8～10μm；连续轧制168mm厚，6210mm长的TC4(Ti-6AI-4V)钛合金带耗时0.85h；较现有技术块式轧制生产工艺生产效率提升506％。
上述任一实施例中，需要说明的是：步骤F出料端和步骤G进料端之间还包括传统表面喷丸以及酸洗冷轧处理工艺。所述喷丸处理包括钢丸、陶瓷丸、玻璃丸任意一种喷丸处理；所述酸洗冷轧工艺喷淋酸洗液喷淋型材表面对型材表面进行酸洗处理；所述冷轧工艺采用传统冷轧棍对酸洗后型材表面进行冷轧处理。
关于层流冷却设备3，所述层流冷却设备3的托辊辊体内安装电加热装置；从而实现层流冷却设备3的回温加热功能；因此，所述层流冷却设备3是集合回温加热、层流喷水冷却、传输三种功能为一体的层流冷却设备3，诸如本发明技术方案步骤B初轧完成后，仅使用层流冷却设备3的辊道传输功能朝下一工序步骤C输送初轧完成的型材所用,层流冷却设备3的加热功能以及冷却功能暂不使用；而当步骤D卷轧成型后的出口炉卷4-2旋转保温完成后；需要将旋转保温后的出口炉卷4-2方向送回层流冷却设备3，以便利用层流冷却设备3完成冷却固溶降温的表面处理工艺步骤。
上述任一实施例的工艺原理：本方案采用连续轧制、连续回温、连续层流冷却处理的流水线连续生产工艺，填补我国吨位在6～8吨、轧制成型厚度为6～15mm的TC4(Ti-6AI-4V)高强度钛合金卷材缺乏专业生产线，无法连续轧制、连续回温、连续固溶处理工艺生产的市场空白；与现有技术相比：本发明工艺生产线无需对带材进行裁切分段剪切处理，可实现6～10吨位厚×宽×长为(160～180)×1220×(6210～6440)mmTC4钛合金板坯无需裁切的连续卷轧固溶处理，得到表面质量均一、厚度偏差小、组织均匀、成品率高的成品卷材，满足成品TC4(Ti-6AI-4V)钛合金卷材的航空航天力学性能使用需求。
通过以上实施例可以发现：本发明采用轧制前加热-开坯轧制-双炉卷轧机卷收轧制-加热与保温-固溶处理-矫直-箱卷收卷工艺步骤完成生产，较现有技术下块式裁切轧制工艺而言，可满足大吨位卷材的连续轧制、回温以及连续固溶热处理生产需求；运行效率高，轧制后型材表面质量好；厚度偏差小；金相组织均匀；成品率高；满足航空航天成品TC4(Ti-6AI-4V)钛合金卷材的力学性能需求。
其次，本发明方案的双炉卷连续轧制工艺步骤；通过双炉卷往复收放卷传送完成卷材水平段的轧制；可满足大吨位带卷无需裁切的高效连续轧制生产需求。再者，本发明炉卷保温，炉卷保温后固溶处理，固溶处理后通过矫直机整形辊进行矫直整形，可满足大吨位卷材轧制成型后的高效回温均温整形处理。轧制成型型材表面平整，表面质量均一。再者，本发明层流冷却固溶处理工艺，借助炉卷加热保温与快速开放卷；通过层流冷却区域的上下加压层喷水冷却实现型材150～170℃/S的快速降温；并在卷取机主动卷取作用下，实现卷材的快速张紧式卷取；实现航空航天TC4钛合金带材的高效连续固溶处理生产需求。
不仅如此，本发明另一创新在于：采用卷取机7反向卷取的方式，较同向收卷生产而言，反向收卷工艺，具有实现目标厚度钛合金带材节能高效的张紧式收卷功能；且张紧式收卷机构的结构简单，经济实用，高效可靠；牵拉式反向卷收制卷的成型带材表面质量平整均一，成品率高。
综上所述，以本发明生产的TC4钛合金带材，抗拉强度，屈服强度，延伸率；表面晶粒厚度均满足航空航天型材的力学性能使用需求；尤其填补了大吨位带材的连续热轧固溶处理技术的市场空白；较现有技术下裁切法块式轧制生产工艺生产效率提升至少五倍以上；生产高效。
此外，需要说明的是，本方案工艺生产线除了适用于TC4钛合金带材的轧制外；还适用于其它型材的连续轧制使用。
对于术语，参考附图3描述的功能模块，包括程序、固件、硬件、或这些实现的组合。术语控制器(PLC/MCU/单片机)还包含了表示信息的瞬态形式，包括用于将信息从一点发送到另一点的硬线和/或无线链路。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (3)

1.TC4钛合金带材连续轧制固溶处理工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：
步骤A、轧制前加热：用步进加热炉(1)对厚×宽×长为(160～180)×1220×(6210～6440)mm的TC4钛合金板坯加热至990～1000℃后，由步进加热炉(1)推料出炉并由辊道送入下道工序；
步骤B、开坯轧制：对步骤A推料出炉的初轧钛板坯使用四辊轧机(2)开坯轧制厚度至70mm～75mm后送入下道工序；
步骤C、双炉卷轧机卷收轧制：将四辊轧机(2)轧至初轧目标厚度的板坯通过层流冷却设备(3)辊道后输送至双炉卷轧机(4)，由双炉卷轧机(4)正向轧制并由出口炉卷(4-2)正向收卷回收，再由双炉卷轧机(4)反向轧制并由入口炉卷(4-1)反向收卷，收卷完毕后再放料给出口炉卷(4-2)进行正向轧制，再由入口炉卷(4-1)反向收卷并回放料进行反向轧制；这样反复多次连续轧制，直到轧制至6～15mm厚度，由出口炉卷(4-2)收卷，准备加热保温，为固溶处理进行提升温度准备；
步骤D、加热与保温：轧制后对收入出口炉卷(4-2)的卷材加热和保温：对步骤C轧制成型的目标带材在卷炉内加热升温，加热至960～980℃；保持出口炉卷(4-2)恒温，并在960～980℃条件下由出口炉卷(4-2)对卷材恒温旋转转动保温30～60min；
步骤E、固溶处理；对步骤D加热并保温的带材以120～135m/min的速度由出口炉卷(4-2)通过双炉卷轧机(4)逆向送入层流冷却设备(3)辊道中进行层流冷却固溶处理；所述层流冷却设备(3)由层流冷却设备上下方对称设置的上高压喷嘴组和下高压喷嘴组以1000～1200m3/min的加压流量，对带材上下端面进行双面加压层流冷却，将带材强制冷却至250℃以下；且带材两面层流强制冷却的降温速度为150～170℃/S；
步骤F、矫直：对步骤E冷却至250℃以下的带材通过辊道正向传送，通过轧机传输到矫直机(6)进行矫直，保证带形平直，并准备箱式收卷；
步骤G、箱卷收卷；矫直机(6)进行矫直并传送的带材使用箱式卷取机(7)反向收卷成品带材。
2.根据权利要求1所述的TC4钛合金带材连续轧制固溶处理工艺，其特征在于：所述步骤E中的层流冷却设备(3)包括层流冷却控制系统(3-1)；所述控制系统(3-1)的输入端分别连接入口温度传感器(3-2)和出口温度传感器(3-3)；所述控制系统(3-1)输出端分别连接上喷头组(3-4)和下喷头组(3-5)的流量比例控制阀；所述控制系统(3-1)的另一个输出端连接水泵的变频控制器Ⅰ，所述变频控制器Ⅰ的一个输入端连接压力表；所述变频控制器Ⅰ输出端连接增压泵(3-6)输入端；所述增压泵(3-6)用于上喷头组(3-4)和下喷头组(3-5)供水管道的增压供水。
3.根据权利要求1所述的TC4钛合金带材连续轧制固溶处理工艺，其特征在于：所述步骤C中出口炉卷(4-2)安装定时器，定时器用于设定出口炉卷(4-2)的恒温转动保温时长；所述出口炉卷(4-2)还包括控制器、电源开关、电热组件、继电器、温度设定模块、温度传感器、显示器以及控制电路。
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