CN111136120B - 一种大单重钛及钛合金线材的加工方法 - Google Patents

一种大单重钛及钛合金线材的加工方法 Download PDF

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    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon

Abstract

本发明实施例提供的一种大单重钛及钛合金线材的加工方法，采用钛合金大单重线材的坯料制备技术、多模拉拔技术、惰性气体保护下的连续退火技术对棒坯进行处理，最终得到钛合金线材，相对于采用传统的孔模拉拔工艺制得的钛合金线材，采用本发明实施例提供的加工方法制得的钛合金线材具有受力状态更好的优点，并且以压应力为主、拉应力为辅，有效的细化了钛合金线材中的晶粒，彻底杜绝了空心现象的产生，进而获得了具有良好金相组织的钛合金线材。检测报告显示，采用本发明实施例提供的加工方法制得的钛合金线材，同一批次的钛合金线材力学性能的偏差约为5％，提高了钛合金线材的稳定性和一致性。

Description

一种大单重钛及钛合金线材的加工方法
技术领域
本发明属于钛合金材料加工方法技术领域，具体涉及一种大单重钛及钛合金线材的加工方法。
背景技术
在当前国内市场，钛丝材的生产方式仍以孔模拉拔工艺为主，该工艺主要在能耗高、效率低、单重小、成品率低一级拜托不了碱酸洗对环境产生的污染等难题，随着市场对于钛线材需求的不断增加和对质量要求逐步提高，传统孔模拉拔工艺已经难以满足市场的需求。基于此种情况，通过攻关大单重钛及钛合金光亮拉拔制备工艺，从根本上解决了这一系列问题，实现从市场工艺、生产效率、资源节约、绿色生产、节能减排及环境保护上质的突破，顺应市场对产能、性能、质量和环保日益提高的发展趋势。
发明内容
为了解决现有技术中的技术问题，本发明提供了一种大单重钛及钛合金线材的加工方法，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明实施例提供了一种大单重钛及钛合金线材的加工方法，包括：
获取棒坯，其中，所述棒坯的直径范围为122mm-124mm；
开坯轧制所述棒坯，得到钛合金线坯；其中，所述钛合金线坯的直径范围为8mm-15mm；
对所述钛合金线坯进行剥皮；
对剥皮后的钛合金线坯收卷，在所述收卷的过程中去除剥皮后的钛合金线坯的表面氧化皮，得到预加工卷材；
热处理所述预加工卷材并去除所述预加工卷材表面的氧化皮，冷拉拔热处理后的预加工卷材，在所述冷拉拔的过程中，同时对预加工卷材仅剥皮，得到二次加工卷材；
对所述二次加工卷材进行辊模连续拉拔，得到大单重线坯；
在预设条件下，对所述大单重线坯进行热处理，其中，所述预设条件为在所述热处理的过程中，使用惰性气体进行实时保护所述大单重线坯；
清洁热处理后的大单重线坯，得到表面光亮的钛合金线材。
可选的，获取棒坯包括步骤：
获取1.5T的铸锭型的钛合金；
利用快锻机对所述铸锭型的钛合金进行开坯锻造；
利用无心车对所述开坯后的钛合金进行加工，得到光亮棒坯，其中无心车的去除量为3mm；
将所述光亮棒坯作为所述棒坯。
可选的，所述钛合金线材的直径范围为：2-6mm。
可选的，在预设条件下，对所述大单重线坯进行热处理包括：
将所述大单重线坯置于井式地坑退火炉中；
升温所述井式地坑退火炉至750℃停止加热，所述大单重线坯在所述井式地坑退火炉置放24小时后取出，得到热处理后的大单重线坯。
可选的，所述惰性气体为氦、氖、氩、氪、氙、氡中的任一种或多种的组合。
可选的，清洁热处理后的大单重线坯，得到表面光亮的钛合金线材包括：
使用干膜润滑处理后的大单重线坯；
使用超声波装置对大单重线坯进行表面清洁，得到表面光亮的钛合金线材。
可选的，在所述得到表面光亮的钛合金线材之后还包括：
通过实验涡流以及激光验视对所述钛合金线材进行检测。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明实施例提供的一种大单重钛及钛合金线材的加工方法，采用钛合金大单重线材的坯料制备技术、多模拉拔技术、惰性气体保护下的连续退火技术对棒坯进行处理，最终得到钛合金线材，相对于采用传统的孔模拉拔工艺制得的钛合金线材，采用本发明实施例提供的加工方法制得的钛合金线材具有受力状态更好的优点，并且以压应力为主、拉应力为辅，有效的细化了钛合金线材中的晶粒，彻底杜绝了空心现象的产生，进而获得了具有良好金相组织的钛合金线材。检测报告显示，采用本发明实施例提供的加工方法制得的钛合金线材，同一批次的钛合金线材力学性能的偏差约为5％，提高了钛合金线材的稳定性和一致性。
附图说明
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明实施例提供的一种大单重钛及钛合金线材的加工方法流程图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
请参见图1。本发明实施例提供了一种大单重钛及钛合金线材的加工方法，包括：
S110.获取棒坯，其中，所述棒坯的直径范围为122mm-124mm；
S120.开坯轧制所述棒坯，得到钛合金线坯；其中，所述钛合金线坯的直径范围为8mm-15mm；
S130.对所述钛合金线坯进行剥皮；
S140.对剥皮后的钛合金线坯收卷，在所述收卷的过程中去除剥皮后的钛合金线坯的表面氧化皮，得到预加工卷材；
S150.热处理所述预加工卷材并去除所述预加工卷材表面的氧化皮，冷拉拔热处理后的预加工卷材，在所述冷拉拔的过程中，同时对预加工卷材仅剥皮，得到二次加工卷材；
S160.对所述二次加工卷材进行辊模连续拉拔，得到大单重线坯；
S170.在预设条件下，对所述大单重线坯进行热处理，其中，所述预设条件为在所述热处理的过程中，使用惰性气体进行实时保护所述大单重线坯；
S180.清洁热处理后的大单重线坯，得到表面光亮的钛合金线材.
具体的，本发明实施例提供的一种大单重钛及钛合金线材的加工方法，采用钛合金大单重线材的坯料制备技术、多模拉拔技术、惰性气体保护下的连续退火技术对棒坯进行处理，最终得到钛合金线材，相对于采用传统的孔模拉拔工艺制得的钛合金线材，采用本发明实施例提供的加工方法制得的钛合金线材具有受力状态更好的优点，并且以压应力为主、拉应力为辅，有效的细化了钛合金线材中的晶粒，彻底杜绝了空心现象的产生，进而获得了具有良好金相组织的钛合金线材。检测报告显示，采用本发明实施例提供的加工方法制得的钛合金线材，同一批次的钛合金线材力学性能的偏差约为5％，提高了钛合金线材的稳定性和一致性。
进一步的，获取棒坯包括步骤：
获取1.5T的铸锭型的钛合金；
利用快锻机对所述铸锭型的钛合金进行开坯锻造；得到钛合金棒坯，其中所述钛合金棒坯的直径范围为122mm-124mm；
利用无心车对所述开坯后的钛合金进行加工，得到光亮棒坯，其中无心车的去除量为3mm；
将所述光亮棒坯作为所述棒坯。
具体的，为了有效降低生产成本，我们使用1.5吨锭型(铸锭直径440mm)，利用大规格快锻机，对铸锭进行开坯锻造，实现了一火次完成开坯，棒坯尺寸123mm，公差为±1mm，尺寸进度高，椭圆度好，通过使用无心车仅3mm去除量即可获得光亮棒坯，即本发明实施例中的棒坯。
进一步的，所述钛合金线材的直径范围为：2-6mm。
进一步的，在预设条件下，对所述大单重线坯进行热处理包括：
将所述大单重线坯置于井式地坑退火炉中；
升温所述井式地坑退火炉至750℃停止加热，所述大单重线坯在所述井式地坑退火炉置放24小时后取出，得到热处理后的大单重线坯。
具体的，首先，在坯料的大气热处理中，为了解决传统的箱式退火炉能耗高、装容量小、出炉不便、盘圆受热不均匀的技术问题，在本发明实施例中，提供了一种井式地坑退火炉，通过在井式地坑退火炉中增加不锈钢内筒，特制专用料架，强制炉内热循环的方式，解决了现有技术中的技术问题，本发明实施例提供的井式地坑退火炉，单炉装容量大于500公斤，升温速度快，可在90分钟内从室温快速升温到750℃，保温性能好，断电24小时后，炉内温度且高于400℃；其次，在热处理过程中，使用惰性气体实时保护大单重线坯，相较于传统工艺，在传统工艺中，大单重线坯的热处理过程一般在真空炉内进行，在使用真空退火炉进行热处理时，大单重线坯必须离开专用的工字轮收线装置，导致后续辊模无法实现高速拉拔，为了解决传统工艺中这一技术问题，在本发明实施例中，通过对特殊钢线材热处理使用的连续退火进行改造，在热处理过程中使用惰性气体对线材表面进行保护，通过反复试验，不但实现了光亮线材的热处理，而且解决了热处理过程中，大单重线坯单一性较差的问题，实现了高速稳定的拉拔大单重线坯，其中，最高拉拔速度达到300m/min。
进一步的，所述惰性气体为氦、氖、氩、氪、氙、氡中的任一种或多种的组合。
进一步的，清洁热处理后的大单重线坯，得到表面光亮的钛合金线材包括：
使用干膜润滑处理后的大单重线坯；
使用超声波装置对大单重线坯进行表面清洁，得到表面光亮的钛合金线材。
具体的，传统孔模拉拔工艺中，由于其必须对线材表面进行育膜,才能实现有效润滑,建立拉拔过程,因此成品线材就必须有效去除氧化膜才能使用,氧化膜的去除主要通过碱酸洗(环保压力大)和机械剥除(成品率低)两种方式进行,导致生产成本无法降低,阻碍了市场的推广应用。我们使用的干膜润滑由于其可水溶去除的特点,再加上超声波辅助,我们实现了连续热处理过程中的表面清洁,完美的解决了以上问题的困扰,处理后的成品线材表面呈现均匀的金属光泽,表面质量优于以上两种工艺。
进一步的，在所述得到表面光亮的钛合金线材之后还包括：
通过实验涡流以及激光验视对所述钛合金线材进行检测。
具体的，目前成品线材的表面质量检测依然以人工目视检验为主,生产效率低、劳动强度大，可靠性也存在着误差问题,无法满足高品质线材的质量要求，为此,我们正在试验涡流和激光两种工艺复合在线检测，可有效发现线材表面存在的微裂纹、压坑、粘结等缺陷,保证了线材的表面质量。
本发明实施例提供的一种大单重钛及钛合金线材的加工方法，采用钛合金大单重线材的坯料制备技术、多模拉拔技术、惰性气体保护下的连续退火技术对棒坯进行处理，最终得到钛合金线材，相对于采用传统的孔模拉拔工艺制得的钛合金线材，采用本发明实施例提供的加工方法制得的钛合金线材具有受力状态更好的优点，并且以压应力为主、拉应力为辅，有效的细化了钛合金线材中的晶粒，彻底杜绝了空心现象的产生，进而获得了具有良好金相组织的钛合金线材。检测报告显示，采用本发明实施例提供的加工方法制得的钛合金线材，同一批次的钛合金线材力学性能的偏差约为5％，提高了钛合金线材的稳定性和一致性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种大单重钛及钛合金线材的加工方法，其特征在于，包括：
获取棒坯，其中，所述棒坯的直径范围为122mm-124mm；
开坯轧制所述棒坯，得到钛合金线坯；其中，所述钛合金线坯的直径范围为8mm-15mm；
对所述钛合金线坯进行剥皮；
对剥皮后的钛合金线坯收卷，在所述收卷的过程中去除剥皮后的钛合金线坯的表面氧化皮，得到预加工卷材；
热处理所述预加工卷材并去除所述预加工卷材表面的氧化皮，冷拉拔热处理后的预加工卷材，在所述冷拉拔的过程中，同时对预加工卷材仅剥皮，得到二次加工卷材；
对所述二次加工卷材进行辊模连续拉拔，得到大单重线坯；
所述辊模连续拉拔过程采用压应力为主方向、拉应力为辅方向的工艺；
在预设条件下，对所述大单重线坯进行热处理，其中，所述预设条件为在所述热处理的过程中，使用惰性气体进行实时保护所述大单重线坯；
清洁热处理后的大单重线坯，得到表面光亮的钛合金线材。
2.根据权利要求1所述的大单重钛及钛合金线材的加工方法，其特征在于，获取棒坯包括步骤：
获取1.5T的铸锭型的钛合金；
利用快锻机对所述铸锭型的钛合金进行开坯锻造；
利用无心车对所述开坯后的钛合金进行加工，得到光亮棒坯，其中无心车的去除量为3mm；
将所述光亮棒坯作为所述棒坯。
3.根据权利要求1所述的大单重钛及钛合金线材的加工方法，其特征在于，所述钛合金线材的直径范围为：2-6mm。
4.根据权利要求1所述的大单重钛及钛合金线材的加工方法，其特征在于，在预设条件下，对所述大单重线坯进行热处理包括：
将所述大单重线坯置于井式地坑退火炉中；
升温所述井式地坑退火炉至750℃停止加热，所述大单重线坯在所述井式地坑退火炉置放24小时后取出，得到热处理后的大单重线坯。
5.根据权利要求1所述的大单重钛及钛合金线材的加工方法，其特征在于，所述惰性气体为氦、氖、氩、氪、氙、氡中的任一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的大单重钛及钛合金线材的加工方法，其特征在于，清洁热处理后的大单重线坯，得到表面光亮的钛合金线材包括：
使用干膜润滑处理后的大单重线坯；
使用超声波装置对大单重线坯进行表面清洁，得到表面光亮的钛合金线材。
7.根据权利要求1所述大单重钛及钛合金线材的加工方法，其特征在于，在所述得到表面光亮的钛合金线材之后还包括：
通过实验涡流以及激光验视对所述钛合金线材进行检测。
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