CN111876692B - 一种低膨胀合金线材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种低膨胀合金线材及其制备方法，涉及低膨胀合金技术领域。主要采用的技术方案为：一种低膨胀合金线材的制备方法，其包括在线退火、连续拉拔步骤：使低膨胀合金线坯行进且在行进过程中依次经过第一在线退火装置、第一冷却器、拉拔装置、第二在线退火装置，以对低膨胀合金线坯进行再结晶退火处理、冷却处理、连续拉拔处理、光亮退火处理，得到低膨胀合金线材。本发明可以实现低膨胀合金的在线退火并连续拉拔的短流程加工工艺，从而缩短低膨胀合金线材的生产周期，减少操作人员，且操作方便，在保持线材低热膨胀系数的同时，提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种低膨胀合金线材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低膨胀合金技术领域，特别是涉及一种低膨胀合金线材及其制备方法。
背景技术
低膨胀合金的热膨胀系数很低(在室温下，低膨胀合金的热膨胀系数是普通钢材的十分之一)，特别适合制作精密零件等。因此，低膨胀合金在航空航天、精密仪器仪表、高压输电线等工业领域中被广泛应用。但是，较低的强度也限制了其应用范围；这是由于低膨胀合金在很宽的温度范围内均保持单相奥氏体组织，致使其室温强度较低(Re≤240MPa，Rm≤500MPa)，限制了其低膨胀特性在结构材料构件上的潜在应用。由于较低的室温抗拉强度，低膨胀合金长期以来只能作为功能材料使用，难以承担结构材料作用的性能要求。
目前，在低膨胀合金线材的制备工艺中，均采用真空热处理炉进行退火；具体地，将拉拔的棒材置于热处理炉中保温一段时间后降温。整个过程包括装炉、加热、保温和出炉等工序，每炉热处理时间约需要10-15h。另外，棒材在拉拔过程中需要中间退火约十余炉，这样多次退火的总时间很长，导致低膨胀合金线材的生产周期长，生产效率降低。
因此，亟需一种能缩短退火时间的低膨胀合金线材的制备工艺，以维持线材低的线膨胀系数的同时，提高生产效率，降低生产成本。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种低膨胀合金线材及其制备方法，主要目的在于保持线材低的线膨胀系数的前提下，能缩短低膨胀合金线材的生产周期，以提高生产效率。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明的实施例提供一种低膨胀合金线材的制备方法，其包括如下步骤：
在线退火、连续拉拔步骤：使低膨胀合金线坯行进且在行进过程中依次经过第一在线退火装置、第一冷却器、拉拔装置、第二在线退火装置，以对所述低膨胀合金线坯进行再结晶退火处理、冷却处理、连续拉拔处理、光亮退火处理，得到低膨胀合金线材。
优选的，所述低膨胀合金线坯为热轧盘条；优选的，所述热轧盘条的直径为5-10mm。
优选的，所述低膨胀合金线材的直径为1-3mm。
优选的，所述低膨胀合金线坯在行进过程中，通过切割所述第一在线退火装置中的磁感应线圈产生的磁感线，自动升温至1050-1200℃，以进行再结晶退火处理；优选的，所述低膨胀合金线坯在第一在线退火装置中的行进速度为0.1-1m/min；优选的，所述再结晶退火处理的时间为10-30min；优选的，所述第一在线退火装置包括保温套、磁感应线圈及感应电源；其中，所述感应电源与所述磁感应线圈连接；所述磁感应线圈套设在所述保温套上；所述保温套具有用于使所述低膨胀合金线坯经过所述第一在线退火装置的保温通道；进一步优选的，所述保温通道为真空通道；或所述保温通道与气体输送管路连接，以向所述保温通道内通入惰性气体或还原气体；进一步优选的，所述第一在线退火装置还包括测温仪及温度传感器；其中，所述温度传感器安装在所述保温通道中；所述测温仪位于所述保温套之外，且与所述温度传感器连接。
优选的，所述第一冷却器设有冷却通道，用于使所述低膨胀合金线坯经过第一冷却器；其中，所述冷却通道与所述第一在线退火装置的保温通道通过密封通道连通；优选的，所述密封通道的通道壁的材质为耐高温玻璃。
优选的，在对所述低膨胀合金线坯进行连续拉拔处理的步骤中：每道次拉拔的加工率为15-30％；和/或拉拔速度为1-10m/min。
优选的，经连续拉拔处理后的低膨胀合金线坯在行进过程中，通过切割所述第二在线退火装置中的磁感应线圈产生的磁感线，自动升温至600-900℃，以进行光亮退火处理；优选的，所述第二在线退火装置中的用于使低膨胀合金线坯经过的保温通道中充有还原气体；优选的，所述光亮退火处理的时间为5-15min。
优选的，所述第一在线退火装置、第一冷却器、拉拔装置、第二在线退火装置均安装在支撑平台上；优选的，所述第一在线退火装置的上游设置有第一收卷机，用于安装低膨胀合金线坯卷(热轧盘条卷)；优选的，所述第一冷却器和所述拉拔装置之间设置有第二收卷机机组，用于调节所述低膨胀合金线坯经过所述第一在线退火装置时的行进速度；优选的，所述拉拔装置和所述第二在线退火装置之间设置有第三收卷机机组，用于调节所述低膨胀合金线坯经过所述拉拔装置时的行进速度；优选的，所述第二冷却器下游设置有第四收卷机，用于调节经连续拉拔处理后的低膨胀合金线坯经过所述第二在线退火装置时的行进速度，并进行成品丝材收卷；优选的，所述拉拔装置包括拉拔模具；其中，所述拉拔模具的上游端、下游端均安装有推头装置，且所述推头装置和所述拉拔模具之间设置有夹紧装置。
优选的，所述第二在线退火装置的下游还设置有第二冷却器，用于对低膨胀合金线材进行冷却。
优选的，所述低膨胀合金线材的制备方法还包括：制备低膨胀合金线坯的步骤，其中，所述制备低膨胀合金线坯的步骤包括：
1)对原料进行熔炼、浇铸处理，得到低膨胀合金铸锭；其中，以重量百分含量计，所述原料包括：Co 0-4.2％、Mo 0.1-0.5％、Si 0.15-0.3％、Mn 0.2-0.6％、Ni 32-36％、余量为Fe及不可避免杂质；
2)对所述低膨胀合金铸锭进行电渣重熔处理，得到电渣重熔铸锭；
3)将所述电渣重熔铸锭锻造成低膨胀合金棒坯；
4)对所述低膨胀合金棒坯进行热轧处理，得到的热轧盘条作为低膨胀合金线坯。
优选的，所述步骤3)包括：在保护气氛下，将所述电渣重熔铸锭加热至1150-1200℃，保温2-6h后开锻，锻造成直径为60-80mm的低膨胀合金棒坯；其中，终锻温度大于1050℃。
优选的，所述步骤4)包括：在轧制机上，对所述低膨胀合金棒坯进行多道次热轧，得到低膨胀合金线坯；优选的，初轧温度为1100-1150℃，终轧温度为850-900℃；优选的，在热轧前，对所述低膨胀合金棒材进行表面修磨处理。
另一方面，本发明的实施例提供一种低膨胀合金线材，其中，所述低膨胀合金线材是由上述任一项所述的低膨胀合金线材的制备方法制备而成。
优选的，所述低膨胀合金线材的抗拉强度达到540MPa以上；所述低膨胀合金线材的屈服强度达到250MPa以上；所述低膨胀合金线材在-160～25℃的温度范围的线膨胀系数不大于1.5×10-6/℃。
与现有技术相比，本发明的低膨胀合金线材及其制备方法至少具有下列有益效果：
本发明提出的低膨胀合金线材的制备方法，通过使低膨胀合金线坯在行进过程中依次经过第一在线退火装置、冷却器、拉拔装置、第二在线退火装置，以进行再结晶退火处理、冷却处理、连续拉拔处理、光亮退火处理，得到低膨胀合金线材；一方面，上述工艺实现了对低膨胀合金线坯的连续在线退火、连续拉拔，从而缩短了生产周期，降低了生产成本、提高了生产效率；另一方面，上述工艺中通过在连续拉拔处理之前、之后分别进行再结晶退火处理、光亮退火处理(光亮退火处理使拉拔制得的线材进行完全再结晶，低温能够保证再结晶晶粒不容易长大，提高合金强度的同时保证合金的低膨胀性能)，能确保线材的低热膨胀系数及强度。
进一步地，本发明的低膨胀合金线材的制备原料，以重量百分含量计，包括：Co 0-4.2％、Mo 0.1-0.5％、Si 0.15-0.3％、Mn 0.2-0.6％、Ni 32-36％、余量为Fe及不可避免杂质(如，C、S、P等杂质)；上述原料中没添加任何的合金元素，通过上述的原料配方能最大程度的保护了合金的低膨胀性能。
综上，本发明解决了现有技术中低膨胀合金线材在拉拔过程中所需多次退火，总时间长，效率低的问题；本发明提出的方法实现了低膨胀合金的短流程制备、且操作方便，从而显著降低了生产成本、提高了生产效率。本发明提出的低膨胀合金线材的制备方法采用电磁感应加热的方式进行在线退火，加热速度快，省去部分开卷、卷取装置，节省了车间面积，弥补了现有低膨胀合金线材生产方式的不足。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的一种在线退火、连续拉拔装置的结构示意图；
图2是本发明的实施例提供的一种第一在线退火装置的结构示意图；
图3是实施例1制得的低膨胀合金线材试样的金相组织图；
图4是实施例2制得的低膨胀合金线材试样的金相组织图；
图5是实施例3制得的低膨胀合金线材试样的金相组织图；
图6是实施例4制得的低膨胀合金线材试样的金相组织图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本发明为了实现在保持低膨胀合金线材的低热膨胀系数的前提下(本领域技术人员一般通过测试线材的线膨胀系数以体现线材的热膨胀系数)，缩短生产周期，以降低生产成本、提高生产效率的目的，提出了一种低膨胀合金线材的制备方法，具体包括如下步骤：
1、制备低膨胀合金线坯的步骤
该步骤具体包括：
11)原料经真空感应熔炼炉熔炼后、浇铸成低膨胀合金铸锭；其中，以重量百分比计，原料包括：Co 0-4.2％，Mo 0.1-0.5％，Si 0.15-0.3％，Mn 0.2-0.6％，Ni 32-36％，余量为Fe及不可避免杂质。上述的原料成分除了包含少量的C、S、P等杂质元素外，不添加任何的合金元素，最大程度的保护了合金的低膨胀性能。
12)对低膨胀合金铸锭进行电渣重熔，得到电渣重熔铸锭。
由于上述合金原料的成分缺少抗氧化性元素，晶间氧化严重，保护气氛为氩气可保证合金不被氧化，在除氮的过程中，有效避免合金的晶间氧化，减少轧制过程中裂纹的产生，可使晶粒在后续热变形过程中有足够的再结晶驱动力，有利于再结晶过程的进行，减少后续热变形过程中产生裂纹。
13)将电渣重熔铸锭加热至1150-1200℃，保温2-6h后开锻，锻造成φ60-80mm的棒坯，终锻温度大于1050℃。
该步骤可使晶粒在合金变形过程中始终处于再结晶的温度范围内，有利于再结晶过程的进行，减少轧制过程中裂纹的生成。
14)棒坯表面经修磨后，在轧制机上多道次热轧成φ5-10mm的合金盘条(该合金盘条作为低膨胀合金线坯)，所述热轧时初轧温度为1100-1150℃，终轧温度为850-900℃。
2、在线退火、连续拉拔步骤
该步骤主要实现对低膨胀合金线坯进行连续在线退火、连续拉拔。
该步骤具体为：使低膨胀合金线坯行进且在行进过程中依次经过第一在线退火装置、第一冷却器、拉拔装置、第二在线退火装置，以对所述低膨胀合金线坯进行再结晶退火处理、冷却处理、连续拉拔处理、光亮退火处理，得到低膨胀合金线材。
具体如下：
再结晶退火处理：第一在线退火装置内的保温通道为真空(通过使保温通道与抽真空系统连接实现)，或充有保护气体(如，惰性气体或还原气体，通过使保温通道与气体输送管路连接实现)；低膨胀合金线坯(合金盘条)在第一在线退火装置的保温通道内行进，通过切割磁感应线圈的磁感线，进行自动升温，快速升温至1050-1200℃，对低膨胀合金线坯进行再结晶退火处理。其中，再结晶退火处理的时间为10-30min(即，线坯在第一在线退火装置中的停留时间)。
在线退火的原理是：参见图2，感应电源23产生的交变电流通过感应器(即磁感应线圈22)产生交变磁场，低膨胀合金线坯10在行进过程中切割交变磁力线，从而在内部产生交变的电流(即涡流)，涡流使线坯内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热的效果。即是通过把电能转化为磁能，使被加热线坯感应到磁能而发热的一种加热方式。
冷却处理：再结晶退火处理后，低膨胀合金线坯进入第一冷却器，进行快速冷却。
连续拉拔处理：经冷却后的低膨胀合金线坯进入拉拔模具，进行连续拉拔；经过反复多次在线拉拔，将低膨胀合金线坯的直径拉拔至1-3mm。
光亮退火处理：将连续拉拔制得的线材(直径为1-3mm的低膨胀合金线坯)加热到600-900℃进行连续光亮退火，保温时间为5-15min，得到低膨胀合金线材。
在此，光亮退火处理参见上述的在线退火处理的原理，与再结晶退火处理的区别主要有：退火温度、退火时间不同。光亮退火处理时使线材处于还原气氛下进行。
最后，低膨胀合金线材经快冷至室温后，收卷。
另外，采用图1所示的在线退火、连续拉拔装置进行在线退火、连续拉拔步骤。其中，如图1所示，在线退火、连续拉拔装置包括：支撑平台1、第一在线退火装置2、第一冷却器3、拉拔装置4、第二在线退火装置5。其中，第一在线退火装置2、第一冷却器3、拉拔装置4、第二在线退火装置5均安装在支撑平台1上。
较佳地，如图2所示，第一在线退火装置2包括保温套21、多组磁感应线圈22；每组磁感应线圈22均连接有感应电源23。保温套21具有保温通道，以使低膨胀合金线坯10经过第一在线退火装置2。磁感应线圈22套设在保温套21上。较佳地，第一在线退火装置2还包括测温仪20及温度传感器24；其中，所述温度传感器24安装在所述保温通道中；所述测温仪20位于所述保温套之外，且与所述温度传感器24连接，以实时检测保温通道内的温度。
所述第一在线退火装置中的磁感应线圈所围设的圈体与合金盘条的行进方向垂直。
较佳地，如图1所示，第一冷却器3设有冷却通道，用于使所述低膨胀合金线坯经过第一冷却器3；其中，所述冷却通道与所述第一在线退火装置的保温通道通过密封通道连通；优选的，所述密封通道的通道壁的材质为耐高温玻璃(优选为耐高温透明玻璃)。
较佳地，如图1所示，所述拉拔装置4包括拉拔模具43；其中，所述拉拔模具43的上游端、下游端均安装有推头装置41(用于对线坯施加一个拉力，拉拔力)，且所述推头装置41和所述拉拔模具43之间设置有夹紧装置42(夹紧线坯，利于拉拔)。在此的上游端、下游端是根据线坯的行进方向而定。
如图1所示，对于第二在线退火装置5的设计参见第一在线退火装置2的设计。
较佳地，如图1所示，所述第二在线退火装置5的下游还设置有第二冷却器11，用于对低膨胀合金线材进行冷却。
较佳地，如图1所示，工序之间布置不同直径的收卷机，实现每道工序之间的速度调控。第一在线退火装置2的上游设置有第一收卷机6，用于安装低膨胀合金线坯卷。第一在线退火装置2的下游设置有第二收卷机机组7(机组由两台收卷机组成)，用于调节低膨胀合金线坯经过第一在线退火装置2时的行进速度(本发明提及的上游、下游均是根据线坯的行进方向而定)。拉拔装置4和第二在线退火装置5之间设置有第三收卷机机组8(机组由两台收卷机组成)，用于调节低膨胀合金线坯经过拉拔装置时的行进速度。较佳地，在第二冷却器11的下游设置第四收卷机9，以调节低膨胀合金线坯经过第二在线退火装置5时的行进速度，以及收卷低膨胀合金线材。
上述在线退火、连续拉拔步骤实现了在低膨胀合金线坯行进过程中，在线退火步骤、连续拉拔步骤的同步进行。
下面通过具体实施例进一步对本发明进行详细说明：
实施例1
本实施例制备一种低膨胀合金线材的制备方法，包括以下步骤：
制备低膨胀合金铸锭：原料经真空感应熔炼炉熔炼后，浇铸成铸锭，得到低膨胀合金铸锭；其中，以重量百分含量计，原料包括：Co 0.25％、Mo 0.14％、Si 0.18％、Mn0.32％、Ni 35％，余量为Fe及不可避免杂质。
电渣重熔：对低膨胀合金铸锭进行电渣重熔处理，得到电渣重熔铸锭。
锻造：将电渣重熔铸锭加热至1150℃，保温6h后开锻，锻造成φ80mm的棒坯，其中，终锻温度大于1050℃。
轧制：锻造后得到的低膨胀合金棒坯的表面经修磨后，在轧制机上多道次热轧成φ10mm的低膨胀合金线坯(合金盘条)，所述热轧时初轧温度为1100℃，终轧温度为850℃。
再结晶退火处理：低膨胀合金线坯的表面经修磨后，直接进入第一在线退火装置中，且在行进过程中切割磁感应线圈产生的磁感线，进行自动升温，快速升温至1050℃，对合金盘条进行再结晶退火处理。其中，第一在线退火装置的保温通道中充入保护还原气体，再结晶退火时间10min。
冷却处理：低膨胀合金线坯经再结晶退火处理后，进入冷却器，进行快速冷却；
连续拉拔处理：经退火冷却后的低膨胀合金线坯进入拉拔装置中，经过反复多次在线连续拉拔，将低膨胀合金线坯的直径拉拔至3mm。
光亮退火处理：连续拉拔处理后的低膨胀合金线坯进入第二在线退火装置中(第二在线退火装置的保温通道中充入还原气体)，自动升温至600℃，进行连续光亮退火，退火时间为15min，得到低膨胀合金线材。低膨胀合金线材快冷至室温后，收卷。
其中，本实施例所制备的低膨胀合金线材试样的金相组织图参见图3所示。本实施例所制备得到的低膨胀合金线材的屈服强度为250MPa、抗拉强度为540MPa、线膨胀系数(-160℃～25℃)为1.3×10-6/℃。
实施例2
本实施例制备一种低膨胀合金线材的制备方法，包括以下步骤：
制备低膨胀合金铸锭：原料经真空感应熔炼炉熔炼后，浇铸成铸锭，得到低膨胀合金铸锭；其中，以重量百分含量计，原料包括：Co 0.25％、Mo 0.14％、Si 0.18％、Mn0.32％、Ni 35％，余量为Fe及不可避免杂质。
电渣重熔：对低膨胀合金铸锭进行电渣重熔处理，得到电渣重熔铸锭。
锻造：将电渣重熔铸锭加热至1170℃，保温5h后开锻，锻造成φ70mm的棒坯，其中，终锻温度大于1050℃。
轧制：锻造后得到的低膨胀合金棒坯的表面经修磨后，在轧制机上多道次热轧成φ8mm的低膨胀合金线坯(合金盘条)，所述热轧时初轧温度为1120℃，终轧温度为870℃。
再结晶退火处理：低膨胀合金线坯的表面经修磨后，直接进入第一在线退火装置中，且在行进过程中切割磁感应线圈产生的磁感线，进行自动升温，快速升温至1100℃，对合金盘条进行再结晶退火处理。其中，第一在线退火装置的保温通道中充入保护还原气体，再结晶退火时间15min。
冷却处理：低膨胀合金线坯经再结晶退火处理后，进入冷却器，进行快速冷却；
连续拉拔处理：经退火冷却后的低膨胀合金线坯进行拉拔装置中，经过反复多次在线连续拉拔，将低膨胀合金线坯的直径拉拔至2.5mm。
光亮退火处理：拉拔处理后的低膨胀合金线坯进入到第二在线退火装置中(第二在线退火装置的保温通道中充入还原气体)，自动升温至700℃，进行连续光亮退火，退火时间为10min，得到低膨胀合金线材。低膨胀合金线材快冷至室温后，收卷。
其中，本实施例所制备的低膨胀合金线材的试样的金相组织图参见图4所示。本实施例所制备得到的低膨胀合金线材的屈服强度为320MPa、抗拉强度为580MPa、线膨胀系数(-160℃～25℃)为1.35×10-6/℃。
实施例3
本实施例制备一种低膨胀合金线材的制备方法，包括以下步骤：
制备低膨胀合金铸锭：原料经真空感应熔炼炉熔炼后，浇铸成铸锭，得到低膨胀合金铸锭；其中，以重量百分含量计，原料包括：Co 0.25％、Mo 0.14％、Si 0.18％、Mn0.32％、Ni 35％，余量为Fe及不可避免杂质。
电渣重熔：将低膨胀合金铸锭进行电渣重熔处理，得到电渣重熔铸锭。
锻造：将电渣重熔铸锭加热至1180℃，保温4h后开锻，锻造成φ65mm的棒坯，其中，终锻温度大于1050℃。
轧制：锻造后得到的低膨胀合金棒坯的表面经修磨后，在轧制机上多道次热轧成φ6mm的低膨胀合金线坯(合金盘条)，所述热轧时初轧温度为1140℃，终轧温度为880℃。
再结晶退火处理：低膨胀合金线坯的表面经修磨后，直接进入第一在线退火装置中，且在行进过程中切割磁感应线圈产生的磁感线，进行自动升温，快速升温至1180℃，对合金盘条进行再结晶退火处理。其中，第一在线退火装置的保温通道中充入保护还原气体，再结晶退火时间20min。
冷却处理：低膨胀合金线坯经再结晶退火处理后，进入冷却器，进行快速冷却；
连续拉拔处理：经退火冷却后的低膨胀合金线坯进入拉拔装置中，经过反复多次在线连续拉拔，将低膨胀合金线坯的直径拉拔至1.2mm。
光亮退火处理：拉拔处理后的低膨胀合金线坯进入到第二在线退火装置中(第二在线退火装置的保温通道中充入还原气体)，自动升温至800℃，进行连续光亮退火，退火时间为8min，得到低膨胀合金线材。低膨胀合金线材快冷至室温后，收卷。
其中，本实施例所制备的低膨胀合金线材的试样的金相组织图参见图5所示。本实施例所制备得到的低膨胀合金线材屈服强度为260MPa、抗拉强度为550MPa、线膨胀系数(-160℃～25℃)为1.4×10-6/℃。
实施例4
本实施例制备一种低膨胀合金线材的制备方法，包括以下步骤：
制备低膨胀合金铸锭：原料经真空感应熔炼炉熔炼后，浇铸成铸锭，得到低膨胀合金铸锭；其中，以重量百分含量计，原料包括：Co 0.25％、Mo 0.14％、Si 0.18％、Mn0.32％、Ni 35％，余量为Fe及不可避免杂质。
电渣重熔：对低膨胀合金铸锭进行电渣重熔处理，得到电渣重熔铸锭。
锻造：将电渣重熔铸锭加热至1200℃，保温2h后开锻，锻造成φ60mm的棒坯，其中，终锻温度大于1050℃。
轧制：锻造后得到的低膨胀合金棒坯的表面经修磨后，在轧制机上多道次热轧成φ5mm的低膨胀合金线坯(合金盘条)，所述热轧时初轧温度为1150℃，终轧温度为900℃。
再结晶退火处理：低膨胀合金线坯的表面经修磨后，直接进入第一在线退火装置中，且在行进过程中切割磁感应线圈产生的磁感线，进行自动升温，快速升温至1200℃，对合金盘条进行再结晶退火处理。其中，第一在线退火装置的保温通道中充入保护还原气体，再结晶退火时间30min。
冷却处理：低膨胀合金线坯经再结晶退火处理后，进入冷却器，进行快速冷却；
连续拉拔处理：经退火冷却后的低膨胀合金线坯进入拉拔装置中，经过反复多次在线连续拉拔，将低膨胀合金线坯的直径拉拔至1mm。
光亮退火处理：拉拔处理后的低膨胀合金线坯进入到第二在线退火装置中(第二在线退火装置的保温通道中充入还原气体)，自动升温至900℃，进行连续光亮退火，退火时间为5min，得到低膨胀合金线材。低膨胀合金线材快冷至室温后，收卷。
其中，本实施例所制备的低膨胀合金线材的试样的金相组织图参见图6所示。本实施例所制备得到的低膨胀合金线材屈服强度为300MPa、抗拉强度为580MPa、线膨胀系数(-160℃～25℃)为1.5×10-6/℃。
比较例
比较例制备一种低膨胀合金线材的制备方法，包括以下步骤：
制备低膨胀合金铸锭：原料经真空感应熔炼炉熔炼后，浇铸成铸锭，得到低膨胀合金铸锭；其中，以重量百分含量计，原料包括：Co 0.25％、Mo 0.14％、Si 0.18％、Mn0.32％、Ni 35％，余量为Fe及不可避免杂质。
电渣重熔：对低膨胀合金铸锭进行电渣重熔处理，得到电渣重熔铸锭。
锻造：将电渣重熔铸锭加热至1200℃，保温2h后开锻，锻造成φ60mm的棒坯，其中，终锻温度大于1050℃。
轧制：锻造后得到的低膨胀合金棒坯的表面经修磨后，在轧制机上多道次热轧成φ5mm的低膨胀合金线坯(合金盘条)，所述热轧时初轧温度为1150℃，终轧温度为900℃。
再结晶退火处理：低膨胀合金线坯的表面经修磨后，放入高温退火炉中，随炉升温至1200℃，对合金盘条进行再结晶退火处理，然后随炉冷却，炉中充入还原气体。其中，再结晶退火处理操作时间为6h。
拉拔处理：经退火冷却后的低膨胀合金线坯拆卷后，进入拉拔装置中，经过反复多次连续拉拔，将低膨胀合金线坯的直径拉拔至1mm。
光亮退火处理：将拉拔处理后的低膨胀合金线坯进行收卷，然后放入光亮退火炉中，升温至850℃，进行连续光亮退火，随炉冷却。光亮退火处理操作时间为4h。
其中，比较例制备得到的低膨胀合金线材屈服强度为230MPa、抗拉强度为490MPa、线膨胀系数(-160℃～25℃)为1.6×10-6/℃。
从实施例1-实施例4及比较例可以明显看出：
(1)本发明实施例的低膨胀合金线材的生产周期远小于比较例提供的低膨胀合金线材的生产周期；因此，本发明实施例的低膨胀合金线材的制备方法提高了生产效率。
(2)本发明实施例制备的低膨胀合金线材的屈服强度、抗拉强度优异于比较例制备的低膨胀合金线材的屈服强度、抗拉强度。
(3)本发明实施例制备的低膨胀合金线材的线膨胀系数不大于1.5×10-6/℃，而比较例制备的低膨胀合金的线膨胀系数为1.6×10-6/℃。由此可见，本发明实施例制备的低膨胀合金线材的线膨胀系数低(线膨胀系数能体现热膨胀系数)，进而本发明实施制备的低膨胀合金线材的热膨胀系数低。
综上，本发明可以实现低膨胀合金的在线退火并连续拉拔的短流程加工工艺，从而缩短低膨胀合金线材的生产周期，减少操作人员，且操作方便，在保持线材低热膨胀系数的同时，提高了生产效率，降低了生产成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (22)

1.一种低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
在线退火、连续拉拔步骤：使低膨胀合金线坯行进且在行进过程中依次经过第一在线退火装置、第一冷却器、拉拔装置、第二在线退火装置，以对所述低膨胀合金线坯进行再结晶退火处理、冷却处理、连续拉拔处理、光亮退火处理，得到低膨胀合金线材；
其中，所述低膨胀合金线坯在行进过程中，通过切割所述第一在线退火装置中的磁感应线圈产生的磁感线，自动升温至1050-1200℃，以进行再结晶退火处理；
经连续拉拔处理后的低膨胀合金线坯在行进过程中，通过切割所述第二在线退火装置中的磁感应线圈产生的磁感线，自动升温至600-900℃，以进行光亮退火处理；
其中，所述低膨胀合金线材的制备方法还包括：制备低膨胀合金线坯的步骤，其中，所述制备低膨胀合金线坯的步骤包括：
1）对原料进行熔炼、浇铸处理，得到低膨胀合金铸锭；其中，以重量百分含量计，所述原料包括：Co 0-4.2％、Mo 0.1-0.5％、Si 0.15-0.3％、Mn 0.2-0.6％、Ni 32-36％、余量为Fe及不可避免杂质；
2）对所述低膨胀合金铸锭进行电渣重熔处理，得到电渣重熔铸锭；
3）将所述电渣重熔铸锭锻造成低膨胀合金棒坯；
4）对所述低膨胀合金棒坯进行热轧处理，得到的热轧盘条作为低膨胀合金线坯。
2.根据权利要求1所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述热轧盘条的直径为5-10mm。
3.根据权利要求2所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述低膨胀合金线材的直径为1-3mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述低膨胀合金线坯在第一在线退火装置中的行进速度为0.1-1m/min；和/或
所述再结晶退火处理的时间为10-30min。
5.根据权利要求1-3任一项所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述第一在线退火装置包括保温套、磁感应线圈及感应电源；其中，所述感应电源与所述磁感应线圈连接；所述磁感应线圈套设在所述保温套上；所述保温套具有用于使所述低膨胀合金线坯经过所述第一在线退火装置的保温通道。
6.根据权利要求5所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述保温通道为真空通道；或
所述保温通道与气体输送管路连接，以向所述保温通道内通入惰性气体或还原气体。
7.根据权利要求5所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述第一在线退火装置还包括测温仪及温度传感器；其中，所述温度传感器安装在所述保温通道中；所述测温仪位于所述保温套之外，且与所述温度传感器连接。
8.根据权利要求1-3任一项所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，所述第一冷却器设有冷却通道，用于使所述低膨胀合金线坯经过第一冷却器；其中，
所述冷却通道与所述第一在线退火装置的保温通道通过密封通道连通。
9.根据权利要求8所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述密封通道的通道壁的材质为耐高温玻璃。
10.根据权利要求1-3任一项所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，在对所述低膨胀合金线坯进行连续拉拔处理的步骤中：
每道次拉拔的加工率为15-30％；和/或
拉拔速度为1-10m/min。
11.根据权利要求1-3任一项所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述第二在线退火装置中的用于使低膨胀合金线坯经过的保温通道中充有还原气体；和/或
所述光亮退火处理的时间为5-15min。
12.根据权利要求1-3任一项所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，所述第一在线退火装置、第一冷却器、拉拔装置、第二在线退火装置均安装在支撑平台上。
13.根据权利要求12所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述第一在线退火装置的上游设置有第一收卷机，用于安装低膨胀合金线坯卷。
14.根据权利要求12所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述第一冷却器和所述拉拔装置之间设置有第二收卷机机组，用于调节所述低膨胀合金线坯经过所述第一在线退火装置时的行进速度。
15.根据权利要求12所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述拉拔装置和所述第二在线退火装置之间设置有第三收卷机机组，用于调节所述低膨胀合金线坯经过所述拉拔装置时的行进速度。
16.根据权利要求12所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述第二在线退火装置的下游还设置有第二冷却器，用于对低膨胀合金线材进行冷却。
17.根据权利要求16所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述第二冷却器下游设置有第四收卷机，用于调节经连续拉拔处理后的低膨胀合金线坯经过所述第二在线退火装置时的行进速度，并进行成品丝材收卷。
18.根据权利要求12所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述拉拔装置包括拉拔模具；其中，所述拉拔模具的上游端、下游端均安装有推头装置，且所述推头装置和所述拉拔模具之间设置有夹紧装置。
19.根据权利要求1-3任一项所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述步骤3）包括：在保护气氛下，将所述电渣重熔铸锭加热至1150-1200℃，保温2-6h后开锻，锻造成直径为60-80mm的低膨胀合金棒坯；其中，终锻温度大于1050℃。
20.根据权利要求1-3任一项所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
所述步骤4）包括：在轧制机上，对所述低膨胀合金棒坯进行多道次热轧，得到低膨胀合金线坯。
21.根据权利要求20所述的低膨胀合金线材的制备方法，其特征在于，
初轧温度为1100-1150℃，终轧温度为850-900℃；和/或
在热轧前，对所述低膨胀合金棒材进行表面修磨处理。
22.一种低膨胀合金线材，其特征在于，所述低膨胀合金线材是由权利要求1-21任一项所述的低膨胀合金线材的制备方法制备而成；
其中，所述低膨胀合金线材的抗拉强度达到540MPa以上； 所述低膨胀合金线材的屈服强度达到250MPa以上；所述低膨胀合金线材在-160~25℃的温度范围的线膨胀系数不大于1.5×10-6/℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58221225A (ja) * 1982-06-17 1983-12-22 Furukawa Electric Co Ltd:The 高強度低熱膨張合金の製造方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58221225A (ja) * 1982-06-17 1983-12-22 Furukawa Electric Co Ltd:The 高強度低熱膨張合金の製造方法
JPS61183443A (ja) * 1985-02-07 1986-08-16 Daido Steel Co Ltd 低熱膨張材料
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