CN112935008A - 一种新型特种高温合金丝材热轧制工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型特种高温合金丝材热轧制工艺，属于丝材加工技术领域。包括以下步骤：S1、对特种高温合金棒材进行表面预处理，并通过冷拉拔定型成规格为φ8.00～4.00mm的丝材；S2、对S1获得的丝材依次经前期加热、中期加热及后期加热处理，随后进行多道冷轧，并在冷轧过程中进行冷却降温，将丝材冷扎至一定规格后，收线，即得新型特种高温合金丝材。本发明提供的工艺生产效率高、过程控制难度小、产品质量优、制造成本低。
Description
技术领域
本发明属于丝材加工技术领域，具体涉及一种新型特种高温合金丝材热轧制工艺。
背景技术
在各种金属丝棒材特别是高抗拉强度、高硬度的特种合金丝棒材生产加工时，目前主要以传统的热拉丝以及近年来出现的冷拉丝工艺生产为主。热拉丝存在生产成本高、生产周期长、环境污染大等缺点，但这仍然是目前特种合金的主要生产工艺；冷拉丝工艺经年来逐渐兴起，但也存在设备采购成本高、员工工作强度大、产品质量难以控制等缺点。
为了解决以上生产难题，特别是特种合金的生产成本高、制造难度大、质量不稳定的生产技术难题，尤其是对较大直径(φ10.00)的特种合金加工至较小直径(φ1.00)的特种合金丝材需要多道次生产工序，加工时产品表面易划伤、易断裂，并在生产过程存在的油雾污染、粉尘污染。为此，开发一种具有生产效率高、过程控制难度小、产品质量优、制造成本低的新型生产工艺具有重要的社会价值和经济价值。
发明内容
本发明的目的在于针对上述方法所存在的缺点与不足，提供一种新型特种高温合金超细丝棒材热轧制工艺，该工艺生产效率高、过程控制难度小、产品质量优、制造成本低。
本发明目的是提供一种新型特种高温合金丝材热轧制工艺，包括以下步骤：
S1、对特种高温合金棒材进行表面预处理，并通过冷拉拔定型成规格为φ8.00～4.00mm的丝材；
S2、对S1获得的丝材依次经前期加热、中期加热及后期加热处理，随后进行多道冷轧，并在冷轧过程中进行冷却降温，将丝材冷扎至一定规格后，收线，即得新型特种高温合金丝材；
其中，所述前期加热温度为300～500℃，所述中期加热为700～800℃，所述后期加热为800～1100℃；所述中期加热和所述后期加热均在惰性气氛下进行加热；所述特种高温合金包括镍基合金或钛基合金。
优选的，所述前期加热、所述中期加热、所述后期加热采用阶梯型升温模式，所述前期加热升温速率5～7℃/s，所述中期加热和所述后期加热升温速率均为6～10℃/s。
更优选的，所述前期加热、所述中期加热、所述后期加热，保温时长为0.5～10min。
更优选的，所述前期加热采用管式电加热装置。
更优选的，所述中期加热采用中频度电磁加热装置；所述后期加热采用高频度电磁加热装置。
更优选的，所述惰性气体的流速为30～200L/min。
优选的，采用三道冷轧，每道冷轧是由对向设置的轧辊组成，且每个轧辊内设置有冷却液内循环降温系统。
更优选的，所述冷却液传动降温过程是在轧辊滚动轧制时，丝材将其热量传导至轧辊上，并通过轧辊内设置的冷却液内循环降温系统对其进行降温。
优选的，所述预处理是对特种高温合金棒材表面进行除锈处理。
优选的，所述冷拉拔采用1～4台联动式冷拉丝机设备组成。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)自动化程度高，操作简单，生产过程集约；
(2)生产效率大幅度提高，经过生产测试，新模式的生产效率是现有生产效率的10倍以上，传统的热拉丝及冷拉丝过程复杂、拉丝次数多，运行速度慢；
(3)产品质量显著提高，特别是丝材表面的光滑度显著提高，丝材的断裂次数显著减少，且表面的杂质和氧化皮显著减少；
(4)运行成本显著降低，原有的运行模式使用大功率加热炉、多员工以及繁琐的设备组操作完成，而我们的新模式生产效率提高10倍以上，人员减少80％，有利于促进行业生产制造成本的大幅度降低；
(5)生产的安全性提高，丝材不断裂、无硬化弹性，避免了安全事故的发生；
(6)生产环境显著改善，避免的石墨粉尘及油雾的污染。
附图说明
图1为实施例提供的新型特种高温合金丝材热轧制工艺流程图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明提供的一种新型特种高温合金丝材热轧制工艺，见图1所示，包括以下步骤：
S1、对特种高温合金棒材进行表面预处理，并通过冷拉拔定型成规格为φ8.00～4.00mm的丝材；
S2、对S1获得的丝材依次经前期加热、中期加热及后期加热处理，随后进行多道冷轧，并在冷轧过程中进行冷却降温，将丝材冷扎至一定规格后，收线，即得新型特种高温合金丝材；
其中，所述前期加热温度为300～500℃，所述中期加热为700～800℃，所述后期加热为800～1100℃；所述中期加热和所述后期加热均在惰性气氛下进行加热；所述特种高温合金包括镍基合金或钛基合金。
本发明提供的工艺中各组成部分的特征及作用如下：
1)对特种高温合金棒材表面进行水砂带除锈预处理，主要由砂带及主轴旋转的双循环抛光机设备组成，在抛光时进行水浴除尘，降低粉尘污染，达到去除特种金属丝表面氧化物及缺陷的目的；
2)干式冷拉拔由1～4台联动式冷拉丝机设备组成，采购干式粉末润滑，高晶模具作为拉丝规格定型介质，达到对合金丝材去除毛边、重新进行圆度整形并达到指定预热规格(φ8.00～4.00mm)的目的；
3)前期加热采用管式预加热装置，由电加热炉组成，对合金丝材加工至300～500℃，以便缩短后道工序电磁加热的消耗时间，并给加热的阶梯型升温模式做首道工序；
4)中期加热采用中频度电磁加热，由电磁加热装置组成，将丝材温度提高为700～800℃左右，并有氩气逆流保护，达到丝材表面加热时无氧化、减少后续生产氧化皮厚度的目的；
5)后期加热采用高频度电磁加热，由电磁加热装置组成，将丝材温度提高为800～1100℃左右，并有氩气逆向保护，达到丝材表面加热时无氧化、减少后续生产氧化皮厚度的目的；
6)冷轧制系统由冷轧机串联组成，对向轧辊为一组，轧辊的半径孔型由不同合金丝种类不同而不同，不同轧机的轧辊孔型尺寸由前至后依次减小，直至达到客户要求的成品直径规格为止，在轧辊滚动轧制时，丝的热量会传导到轧辊上，采用油水内循环冷却降温，并将轧辊直径由100mm增加至300mm以增加散热面积来实现；
7)轧机结束后由卷筒进行收线，收线有三种降温模式，采用哪种降温模式由特种金属丝的组织性能要求而定，其中强制冷却方式为收线卷筒前的逆向冷却风管式降温，自冷却即是收线时自然冷却模式；热保护冷却是在收线时，对料卷进行密封，以达到减少丝材通过自身热量散热，在密闭容器内缓慢降温的目的。
需要说明的是，干式冷拉拔、冷轧制串联组、收线装置各有自带的动力传动装置，但他们的速度匹配由计算机软件根据不同阶段的丝材变形量计算得出，此过程实现了自动化程序操作。
实施例1
一种新型特种高温合金丝材热轧制工艺，包括以下步骤：
将镍基合金丝材坯其规格为Φ10.00mm进行水砂带除锈去缺陷0.05mm，经过干式冷拉拔至φ8.00mm，管式预加热装置升温至350℃保温3min，中频电磁加热升温至750℃保温4min，高频电磁加热升温至930℃保温5min；
采用三道冷轧，第一道冷轧为尺寸φ5.50mm，第二道冷轧为尺寸φ3.50mm，第三道冷轧为尺寸2.10mm，进行热保护冷却，收线速度15m/s，即得规格为Φ2.10mm的镍基合金丝材；
其中，冷拉拔采用4台联动式冷拉丝机设备组成；
前期加热升温速率6℃/s，中期加热和所述后期加热升温速率均为7℃/s；
中频电磁加热与高频电磁加热的过程中以100L/min流速通入氩气进行保护；
每道冷轧是由对向设置的轧辊组成，且每个轧辊内设置有冷却液内循环降温系统，冷却液传动降温过程是在轧辊滚动轧制时，丝材将其热量传导至轧辊上，并通过轧辊内设置的冷却液内循环降温系统对其进行降温。
实施例2
一种新型特种高温合金丝材热轧制工艺，包括以下步骤：
将钛合金丝材坯其规格为Φ8.00mm进行水砂带除锈去缺陷0.03mm，经过干式冷拉拔至φ5.00mm，管式预加热装置升温至400℃保温5min，中频电磁加热升温至700℃保温3min，高频电磁加热升温至900℃保温8min；
采用三道冷轧，第一道冷轧为尺寸φ4.50mm，第二道冷轧为尺寸φ4.00mm，第三道冷轧为尺寸3.40mm，进行热保护冷却，收线速度15m/s，即得规格为Φ3.40mm的钛合金丝材；
其中，冷拉拔采用4台联动式冷拉丝机设备组成；
前期加热升温速率5℃/s，中期加热和所述后期加热升温速率均为8℃/s；
中频电磁加热与高频电磁加热的过程中以150L/min流速通入氩气进行保护；
采用三道冷轧，每道冷轧是由对向设置的轧辊组成，且每个轧辊内设置有冷却液内循环降温系统；冷却液传动降温过程是在轧辊滚动轧制时，丝材将其热量传导至轧辊上，并通过轧辊内设置的冷却液内循环降温系统对其进行降温。
实施例3
一种新型特种高温合金丝材热轧制工艺，包括以下步骤：
将镍基合金丝材坯其规格为Φ10.00mm进行水砂带除锈去缺陷0.05mm，经过干式冷拉拔至φ8.00mm，管式预加热装置升温至300℃保温10min，中频电磁加热升温至700℃保温10min，高频电磁加热升温至800℃保温10min，
采用三道冷轧，第一道冷轧为尺寸φ5.50mm，第二道冷轧为尺寸φ3.50mm，第三道冷轧为尺寸2.10mm，进行热保护冷却，收线速度15m/s，即得规格为Φ2.10mm的镍基合金丝材；
其中，冷拉拔采用3台联动式冷拉丝机设备组成；
前期加热升温速率5℃/s，中期加热和所述后期加热升温速率均为6℃/s；
中频电磁加热与高频电磁加热的过程中以30L/min流速通入氩气进行保护；
采用三道冷轧，每道冷轧是由对向设置的轧辊组成，且每个轧辊内设置有冷却液内循环降温系统，冷却液传动降温过程是在轧辊滚动轧制时，丝材将其热量传导至轧辊上，并通过轧辊内设置的冷却液内循环降温系统对其进行降温。
实施例4
一种新型特种高温合金丝材热轧制工艺，包括以下步骤：
将钛合金丝材坯其规格为Φ8.00mm进行水砂带除锈去缺陷0.03mm，经过干式冷拉拔至φ5.00mm，管式预加热装置升温至500℃保温0.5min，中频电磁加热升温至800℃保温0.5min，高频电磁加热升温至1100℃保温0.5min；
采用三道冷轧，第一道冷轧为尺寸φ4.50mm，第二道冷轧为尺寸φ4.00mm，第三道冷轧为尺寸3.40mm，进行热保护冷却，收线速度15m/s，即得规格为Φ3.40mm的钛合金丝材；
其中，冷拉拔采用4台联动式冷拉丝机设备组成；
前期加热升温速率7℃/s，中期加热和所述后期加热升温速率均为10℃/s；
中频电磁加热与高频电磁加热的过程中以200L/min流速通入氩气进行保护；
采用三道冷轧，每道冷轧是由对向设置的轧辊组成，且每个轧辊内设置有冷却液内循环降温系统；冷却液传动降温过程是在轧辊滚动轧制时，丝材将其热量传导至轧辊上，并通过轧辊内设置的冷却液内循环降温系统对其进行降温。
本发明提供的丝材热轧制工艺工作原理：将特种合金丝经过水砂带表面除锈、消除缺陷后，进入干式冷拉拔进行圆度归整，并使合金丝材直径达到后续加工要求，此直径一般根据不同材料而各异，一般为φ8.00～4.00mm；其后的管式预加热装置，由管式加热炉组成，对合金丝提温至300～500℃，接下来进入中频及高频电磁加热，使丝材逐步提温至1100℃左右，此温度由金属的相变点确定，使丝材具有高温加工属性，接下来进行加工形变阶段的冷轧制过程，逐道次提高丝材的变形量直至产品规格，丝材形变结束后由收线装置进行收线，以强制冷却、自冷却或热保护冷却三种方式进行，达到金属丝材组织性能合格、直径符合产品的要求的目的。
主要由表面清洁系统、冷拉拔系统、加热系统、收线系统四大部分组成；在合金丝材直径调整时的系统自动匹配速度控制模式，特别是干式冷拉拔、轧制及收线系统之间的自动化速率匹配模式；电磁加热的控制条件及轧机的形变量技术条件，加热分为预热，中频电磁中温加热、高频电磁高温加热三阶段，使金属丝温度直达1000℃左右，轧制时每对轧辊的变形量控制参数要求每道次形变量可控制为40～70％；惰性气体的保护氛围控制办法，液氩逆向防氧化保护技术；轧机轧辊的冷却线降温模式：轧辊内循环油水降温模式；收线前的金属丝降温控制方式：根据特种金属丝材的特点有强制冷却、自冷却及热保护冷却三种方式。
本发明提供的丝材热轧制工艺，可以将较大直径(φ10.00mm)加工至较小直径(φ1.00mm)的特种合金丝材由多道次生产技术模式优化为一次成型技术模式；加工制造时产品表面易划伤、易断裂的质量缺陷优化为零划伤、不断裂的质量控制模式；显著降低设备投资大、高级聚晶模具消耗量大的生产成本要素；智能化、自动化运行水平显著提升，操作工数量减少80％；杜绝生产过程存在的油雾污染、粉尘污染等环保问题。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种新型特种高温合金丝材热轧制工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对特种高温合金棒材进行表面预处理，并通过冷拉拔定型成规格为φ8.00～4.00mm的丝材；
S2、对S1获得的丝材依次经前期加热、中期加热及后期加热处理，随后进行多道冷轧，并在冷轧过程中进行冷却降温，将丝材冷扎至一定规格后，收线，即得新型特种高温合金丝材；
其中，所述前期加热温度为300～500℃，所述中期加热为700～800℃，所述后期加热为800～1100℃；
所述中期加热和所述后期加热均在惰性气氛下进行加热；
所述特种高温合金包括镍基合金或钛基合金。
2.根据权利要求1所述的新型特种高温合金丝材热轧制工艺，其特征在于，所述前期加热、所述中期加热、所述后期加热采用阶梯型升温模式，所述前期加热升温速率5～7℃/s，所述中期加热和所述后期加热升温速率均为6～10℃/s。
3.根据权利要求2所述的新型特种高温合金丝材热轧制工艺，其特征在于，所述前期加热、中期加热、后期加热均保温时长为0.5～10min。
4.根据权利要求3所述的新型特种高温合金丝材热轧制工艺，其特征在于，所述前期加热采用管式电加热装置。
5.根据权利要求3所述的新型特种高温合金丝材热轧制工艺，其特征在于，所述中期加热采用中频度电磁加热装置；所述后期加热采用高频度电磁加热装置。
6.根据权利要求5所述的新型特种高温合金丝材热轧制工艺，其特征在于，所述惰性气体的流速为30～200L/min。
7.根据权利要求1所述的新型特种高温合金丝材热轧制工艺，其特征在于，采用三道冷轧，每道冷轧是由对向设置的轧辊组成，且每个轧辊内设置有冷却液内循环降温系统。
8.根据权利要求7所述的新型特种高温合金丝材热轧制工艺，其特征在于，所述冷却液传动降温过程是在轧辊滚动轧制时，丝材将其热量传导至轧辊上，并通过轧辊内设置的冷却液内循环降温系统对其进行降温。
9.根据权利要求1所述的新型特种高温合金丝材热轧制工艺，其特征在于，所述预处理是对特种高温合金棒材表面进行除锈处理。
10.根据权利要求1所述的新型特种高温合金丝材热轧制工艺，其特征在于，所述冷拉拔采用1～4台联动式冷拉丝机设备组成。
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2021
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Patent Citations (10)
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Denomination of invention: A New Type of Special High Temperature Alloy Wire Hot Rolling Process Effective date of registration: 20231101 Granted publication date: 20230428 Pledgee: Industrial Bank Limited by Share Ltd. Xi'an branch Pledgor: SHAANXI DING YI SCIENCE & TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023610000718 |
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