CN113634625B - 一种钛合金型材防氧化矫直方法 - Google Patents

一种钛合金型材防氧化矫直方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钛合金型材防氧化矫直方法，属于合金矫直技术领域，钛合金型材经过张力机拉直后在退火炉中加热退火，退火炉的加热部通有氩气，将退火炉内的空气排出，有效降低钛合金型材的氧化程度，相较于直接加热退火，减少钛合金型材氧化膜的产生；钛合金型材退火后直接经过冷却部，冷却后避免型材软化，便于钛合金型材用矫直机矫直；从冷却部的进液口通入冷却液，冷却液在冷却部流动从出液口排出，刚通入冷却液的冷却管温度较低，靠近出口的部分温度较高，避免红热的钛合金型材骤冷而内应力剧增产生裂纹；第一监测模块和第二监测模块分别对入口和出口处的氩气进行监测，监测到氩气浓度达到30％时则会控制相应部位停止输送氩气。

Description

一种钛合金型材防氧化矫直方法
技术领域
本发明属于合金矫直技术领域，具体涉及一种钛合金型材防氧化矫直方法。
背景技术
钛合金型材中包括线性型材，例如扁条状的钛合金卷带，直接利用矫直机矫直会存在型材弯曲、直线度差的情况，容易产生波浪弯、S弯等，退火矫直容易使钛合金型材产生氧化层，并且限于钛合金卷带的尺寸，单独退火容易使钛合金型材软化，不易于矫直。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛合金型材防氧化矫直方法，以解决背景技术中的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种钛合金型材防氧化矫直方法，包括以下步骤：
步骤一：将钛合金型材从绕辊找出起始端，从第一转杆的上方接入张力机，依次绕过活动杆、张力监测杆和第二转杆，再将钛合金型材接入夹送辊的两个压辊之间，利用夹送辊将钛合金型材拉直；
步骤二：预热退火炉，使退火炉的炉腔温度为790-820℃；通过输气管向退火炉中输送氩气，将拉直的钛合金型材送入退火炉中，钛合金型材的传送速度为1.8-3m/min；将退火后的钛合金型材通过冷却部冷却；
步骤三：将冷却后的钛合金型材用矫直机矫直，再用剪切机切断后收料；
进一步地，张力机包括固定架，固定架底部与地面固定，固定架一端固定设置有箱体，另一端设置有固定板；箱体靠近固定板的侧壁开设有滑动槽，固定板上开设有与滑动槽形状相同的槽口；箱体内固定设置有第一滑杆，槽口中固定安装有第二滑杆；滑动槽中穿设有活动杆，活动杆的一端与第一滑杆滑动连接，另一端与第二滑杆滑动连接；箱体顶部设置有气动伸缩杆，气动伸缩杆的内杆伸入箱体内与活动杆固定连接；第一滑杆上套设有第一弹簧，第二滑杆上穿设有第二弹簧；第一弹簧和第二弹簧分别位于活动杆两端的下方，在气动伸缩杆伸缩带动活动杆时，起缓冲作用；箱体和固定板之间转动连接有第一转杆、张力监测杆和第二转杆；第一转杆位于活动杆的斜上方；张力监测杆位于远离活动杆的一侧，第二转杆位于张力监测杆的下方；张力监测杆上设置有张力传感器，用于检测绕接的钛合金型材的张力变化；
进一步地，退火炉包括第一传送部和第二传送部，第一传送部和第二传送部之间设置有加热部；加热部靠近第一传动部的一侧设置有供钛合金型材退火的入口，加热部靠近第二传送部的一侧设置有出口；加热部包括壳体，壳体内对称固定有安装架，两个安装架之间转动连接有若干根阵列排布的耐高温辊轴；耐高温辊轴的上方设置有第一电阻加热器，下方设置有第二电阻加热器；两个安装架、第一电阻加热器、第二电阻加热器围成柱形通道，壳体与柱形通道之间设置有隔热层；第一电阻加热器和第二电阻加热器的中部设置有长槽，第二电阻加热器所在的长槽中阵列设置有若干块隔板，每一块隔板上均对称设置有两根输气管，每根输气管均穿过第二电阻加热器、隔热层伸出壳体外部；输气管分为两部分与外部输气控制系统连接，靠近入口的若干根输气管与第一送气管连接，靠近出口的若干根输气管与第二送气管连接；
输气控制系统包括第一减压泵和第二减压泵，对氩气减压，防止降低加热部局部温度，避免钛合金型材退火不均；第一减压泵的一端与第一送气管连通，另一端与氩气储存罐连通；第二减压泵的一端与第二送气管连通，另一端与氩气储存罐连通；退火炉入口的上部设置有第一监测模块，出口的上部设置有第二监测模块，第一监测模块和第二监测模块均为氩气传感器，分别对入口和出口上部的氩气的含量进行监测，当氩气含量达到30％时将数据反馈给控制模块，控制模块对第一减压泵或第二减压泵停止送气；
耐高温辊轴的一端连接有第三传动轴，第三传动轴上固定设置有齿轮，壳体位于第三传动轴的一侧设置有保护壳；第一传送部转动连接有若干根阵列排布的第一辊轴，第一辊轴的一端均固定连接有第一传动轴；靠近加热部入口的第一辊轴远离第一传动轴的一端设置有第一连接轴；第二传送部转动连接有若干根阵列排布的第二辊轴，第二辊轴的一端固定连接有第二传动轴，靠近加热部出口的第二辊轴远离第二传动轴的一端连接有第二连接轴；第一传动轴、第二传动轴、第一连接轴和第二连接轴上也固定设置有齿轮；第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴上的齿轮通过第三链条传动连接，第一传动轴上的齿轮通过第一链条传动连接，第二传动轴上的齿轮通过第二链条传动连接；第一传送部固定安装有电机，电机的机轴与远离入口的第一辊轴固定连接；
第二传送部上设置有冷却部，冷却部盘区设置有冷却管，冷却管的两端与外部的冷却循环系统连通安装，冷却管靠近加热部出口的一端为出液口，另一端为进液口。
本发明的有益效果：
1、该钛合金型材防氧化矫直方法中的张力机设置有第一转杆、活动杆、张力监测杆和第二转杆，钛合金型材绕过多根杆，有助于改变原有钛合金型材的弯曲方向，便于配合夹送辊将钛合金型材拉直；活动杆可以上下来回运动，进一步利于改变钛合金型材的张力。
2、钛合金型材经过张力机拉直后在退火炉中加热退火，退火炉的加热部通有氩气，将退火炉内的空气排出，有效降低钛合金型材的氧化程度，相较于直接加热退火，减少钛合金型材氧化膜的产生，有利于后续钛合金型材的使用；钛合金型材退火后直接经过冷却部，冷却后避免型材软化，便于钛合金型材用矫直机矫直；从冷却部的进液口通入冷却液，冷却液在冷却部流动从出液口排出，刚通入冷却液的冷却管温度较低，靠近出口的部分温度较高，避免红热的钛合金型材骤冷，防止其因内应力剧增而产生裂纹。
3、氩气的密度比空气大，第二电阻加热器内设置的隔板和长槽形成了可容纳氩气的空间，避免氩气直接流出加热部；通过输气管向加热部通入氩气，氩气会下沉到第二电阻加热器的长槽中，长槽位置温度更高，底部的氩气受热膨胀向上翻腾，将第一电阻加热器长槽中的空气排出，从而减少钛合金型材的氧化；第一监测模块和第二监测模块会分别对入口和出口处的氩气进行监测，没有监测到氩气则会继续向加热部通氩气，监测到氩气浓度达到30％时则会控制相应部位停止输送氩气，防止过多的氩气涌出加热部造成浪费。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明钛合金型材防氧化矫直方法的流程图；
图2是本发明张力机的结构示意图；
图3是本发明张力机的内部结构示意图；
图4是本发明张力机和夹送辊的结构示意图；
图5是本发明退火炉的正视结构示意图；
图6是本发明退火炉的侧视结构示意图；
图7是本发明耐高温辊轴部分的结构示意图；
图8是本发明退火炉加热部的内部结构示意图；
图9是本发明第二电阻加热器的部分结构示意图；
图10是本发明冷却部的内部结构示意图；
图11是本发明输气控制系统的程序示意图。
图中：1、张力机；2、夹送辊；3、退火炉；11、箱体；12、固定板；13、第一滑杆；14、第二滑杆；15、活动杆；16、第一转杆；17、张力监测杆；18、第二转杆；19、气动伸缩杆；301、第一送气管；302、第二送气管；31、第一传送部；311、电机；312、第一连接轴；313、第一传动轴；32、第二传送部；321、第二连接轴；322、第二传动轴；33、加热部；331、壳体；332、隔热层；333、耐高温辊轴；334、保护壳；335、第二电阻加热器；336、第一电阻加热器；337、隔板；338、输气管；34、冷却部；341、冷却管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-11，本发明为一种钛合金型材防氧化矫直方法。
实施例1
一种钛合金型材防氧化矫直方法，包括以下步骤：
步骤一：将钛合金型材从第一转杆16的上方接入张力机1，依次绕过活动杆15、张力监测杆17和第二转杆18，再将钛合金型材接入夹送辊2的两个压辊之间，利用夹送辊2将钛合金型材拉直；
步骤二：预热退火炉3，使退火炉3的炉腔温度为790℃；通过输气管338向退火炉3中输送氩气，将拉直的钛合金型材送入退火炉3中，钛合金型材的传送速度为3m/min；将退火后的钛合金型材通过冷却部34冷却；
步骤三：将冷却后的钛合金型材用矫直机矫直，再用剪切机切断后收料。
实施例2
一种钛合金型材防氧化矫直方法，包括以下步骤：
步骤一：将钛合金型材从第一转杆16的上方接入张力机1，依次绕过活动杆15、张力监测杆17和第二转杆18，再将钛合金型材接入夹送辊2的两个压辊之间，利用夹送辊2将钛合金型材拉直；
步骤二：预热退火炉3，使退火炉3的炉腔温度为805℃；通过输气管338向退火炉3中输送氩气，将拉直的钛合金型材送入退火炉3中，钛合金型材的传送速度为2.4m/min；将退火后的钛合金型材通过冷却部34冷却；
步骤三：将冷却后的钛合金型材用矫直机矫直，再用剪切机切断后收料。
实施例3
一种钛合金型材防氧化矫直方法，包括以下步骤：
步骤一：将钛合金型材从第一转杆16的上方接入张力机1，依次绕过活动杆15、张力监测杆17和第二转杆18，再将钛合金型材接入夹送辊2的两个压辊之间，利用夹送辊2将钛合金型材拉直；
步骤二：预热退火炉3，使退火炉3的炉腔温度为820℃；通过输气管338向退火炉3中输送氩气，将拉直的钛合金型材送入退火炉3中，钛合金型材的传送速度为1.8m/min；将退火后的钛合金型材通过冷却部34冷却；
步骤三：将冷却后的钛合金型材用矫直机矫直，再用剪切机切断后收料。
其中，张力机1包括固定架，固定架底部与地面固定，固定架一端固定设置有箱体11，另一端设置有固定板12；箱体11靠近固定板12的侧壁开设有滑动槽，固定板12上开设有与滑动槽形状相同的槽口；箱体11内固定设置有第一滑杆13，槽口中固定安装有第二滑杆14；滑动槽中穿设有活动杆15，活动杆15的一端与第一滑杆13滑动连接，另一端与第二滑杆14滑动连接；箱体11顶部设置有气动伸缩杆19，气动伸缩杆19的内杆伸入箱体11内与活动杆15固定连接；第一滑杆13上套设有第一弹簧，第二滑杆14上穿设有第二弹簧；第一弹簧和第二弹簧分别位于活动杆15两端的下方，在气动伸缩杆19伸缩带动活动杆15时，起缓冲作用；箱体11和固定板12之间转动连接有第一转杆16、张力监测杆17和第二转杆18；第一转杆16位于活动杆15的斜上方；张力监测杆17位于远离活动杆15的一侧，第二转杆18位于张力监测杆17的下方；张力监测杆17上设置有张力传感器，用于检测绕接的钛合金型材的张力变化；钛合金型材绕过多根杆，有助于改变原有钛合金型材的弯曲方向，便于配合夹送辊2将钛合金型材拉直；活动杆15可以上下来回运动，有利于改变钛合金型材的张力。
退火炉3包括第一传送部31和第二传送部32，第一传送部31和第二传送部32之间设置有加热部33；加热部33靠近第一传动部的一侧设置有供钛合金型材退火的入口，加热部33靠近第二传送部32的一侧设置有出口；加热部33包括壳体331，壳体331内对称固定有安装架，两个安装架之间转动连接有若干根阵列排布的耐高温辊轴333；耐高温辊轴333的上方设置有第一电阻加热器336，下方设置有第二电阻加热器335；两个安装架、第一电阻加热器336、第二电阻加热器335围成柱形通道，壳体331与柱形通道之间设置有隔热层332；第一电阻加热器336和第二电阻加热器335的中部设置有长槽，第二电阻加热器335所在的长槽中阵列设置有若干块隔板337，每一块隔板337上均对称设置有两根输气管338，每根输气管338均穿过第二电阻加热器335、隔热层332伸出壳体331外部；输气管338分为两部分与外部输气控制系统连接，靠近入口的若干根输气管338与第一送气管301连接，靠近出口的若干根输气管338与第二送气管302连接。
输气控制系统包括第一减压泵和第二减压泵，第一减压泵的一端与第一送气管301连通，另一端与氩气储存罐连通；第二减压泵的一端与第二送气管302连通，另一端与氩气储存罐连通；退火炉3入口的上部设置有第一监测模块，出口的上部设置有第二监测模块，第一监测模块和第二监测模块均为氩气传感器，分别对入口和出口上部的氩气的含量进行监测，当氩气含量达到30％时将数据反馈给控制模块，控制模块对第一减压泵或第二减压泵停止送气。
耐高温辊轴333的一端连接有第三传动轴，第三传动轴上固定设置有齿轮，壳体331位于第三传动轴的一侧设置有保护壳334；第一传送部31转动连接有若干根阵列排布的第一辊轴，第一辊轴的一端均固定连接有第一传动轴313；靠近加热部33入口的第一辊轴远离第一传动轴313的一端设置有第一连接轴312；第二传送部32转动连接有若干根阵列排布的第二辊轴，第二辊轴的一端固定连接有第二传动轴322，靠近加热部33出口的第二辊轴远离第二传动轴322的一端连接有第二连接轴321；第一传动轴313、第二传动轴322、第一连接轴312和第二连接轴321上也固定设置有齿轮；第一连接轴312、第二连接轴321和第三连接轴上的齿轮通过第三链条传动连接，第一传动轴313上的齿轮通过第一链条传动连接，第二传动轴322上的齿轮通过第二链条传动连接；第一传送部31固定安装有电机311，电机311的机轴与远离入口的第一辊轴固定连接；氩气，将退火炉3内的空气排出，有效降低钛合金型材的氧化程度，相较于直接加热退火，减少钛合金型材氧化膜的产生，有利于后续钛合金型材的使用；氩气的密度比空气大，第二电阻加热器335内设置的隔板337和长槽形成了可容纳氩气的空间，避免氩气直接流出加热部33；通过输气管338向加热部33通入氩气，氩气会下沉到第二电阻加热器335的长槽中，长槽位置温度更高，底部的氩气受热膨胀向上翻腾，将第一电阻加热器336长槽中的空气排出，从而减少钛合金型材的氧化；第一监测模块和第二监测模块会分别对入口和出口处的氩气进行监测，没有监测到氩气则会继续向加热部33通氩气，监测到氩气浓度达到30％时则会控制相应部位停止输送氩气，防止过多的氩气涌出加热部33造成浪费。
第二传送部32上设置有冷却部34，冷却部34盘区设置有冷却管341，冷却管341的两端与外部的冷却循环系统连通安装，冷却管341靠近加热部33出口的一端为出液口，另一端为进液口；钛合金型材退火后直接经过冷却部34，冷却后避免型材软化，便于钛合金型材用矫直机矫直；从冷却部34的进液口通入冷却液，冷却液在冷却部34流动从出液口排出，刚通入冷却液的冷却管341温度较低，靠近出口的部分温度较高，避免红热的钛合金型材骤冷，防止其因内应力剧增而产生裂纹。
本发明所涉及电器元件及其他设备均为现有技术，所以说明书中对其具体结构及工作原理不再叙述。
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种钛合金型材防氧化矫直方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将钛合金型材从第一转杆（16）的上方接入张力机（1），张力机（1）包括固定架，固定架一端固定设置有箱体（11），另一端设置有固定板（12）；箱体（11）靠近固定板（12）的侧壁开设有滑动槽，固定板（12）上开设有与滑动槽形状相同的槽口；箱体（11）内固定设置有第一滑杆（13），槽口中固定安装有第二滑杆（14）；滑动槽中穿设有活动杆（15），活动杆（15）的一端与第一滑杆（13）滑动连接，另一端与第二滑杆（14）滑动连接；箱体（11）顶部设置有气动伸缩杆（19），气动伸缩杆（19）的内杆伸入箱体（11）内与活动杆（15）固定连接；第一滑杆（13）上套设有第一弹簧，第二滑杆（14）上穿设有第二弹簧；第一弹簧和第二弹簧分别位于活动杆（15）两端的下方，在气动伸缩杆（19）伸缩带动活动杆（15）时，起缓冲作用；箱体（11）和固定板（12）之间转动连接有第一转杆（16）、张力监测杆（17）和第二转杆（18）；第一转杆（16）位于活动杆（15）的斜上方；张力监测杆（17）位于远离活动杆（15）的一侧，第二转杆（18）位于张力监测杆（17）的下方；张力监测杆（17）上设置有张力传感器；钛合金型材依次绕过活动杆（15）、张力监测杆（17）和第二转杆（18），再将钛合金型材接入夹送辊（2）的两个压辊之间，利用夹送辊（2）将钛合金型材拉直；
步骤二：预热退火炉（3），退火炉（3）包括第一传送部（31）和第二传送部（32），第一传送部（31）和第二传送部（32）之间设置有加热部（33）；加热部（33）靠近第一传送部的一侧设置有供钛合金型材退火的入口，加热部（33）靠近第二传送部（32）的一侧设置有出口；通过输气管（338）向退火炉（3）中输送氩气，将拉直的钛合金型材送入退火炉（3）中，将退火后的钛合金型材通过冷却部（34）冷却；
加热部（33）包括壳体（331），壳体（331）内对称固定有安装架，退火炉（3）中设置有第一电阻加热器（336）和第二电阻加热器（335）对型材进行加热退火；两个安装架、第一电阻加热器（336）、第二电阻加热器（335）围成柱形通道；第一电阻加热器（336）和第二电阻加热器（335）的中部设置有长槽，第二电阻加热器（335）所在的长槽中阵列设置有若干块隔板（337），相邻隔板（337）容纳下沉的氩气，氩气受热后向上流动排出加热部（33）的空气，防止钛合金型材氧化；退火炉（3）设置有输气控制系统协调控制氩气的输送；每一块隔板（337）上均对称设置有两根输气管（338），输气管（338）分为两部分与外部输气控制系统连接，靠近入口的若干根输气管（338）与第一送气管（301）连接，靠近出口的若干根输气管（338）与第二送气管（302）连接；输气控制系统的氩气储存罐连接有第一减压泵和第二减压泵，将氩气减压后分别通过第一送气管（301）和第二送气管（302）输送到加热部（33）；
退火炉（3）入口的上部设置有第一监测模块，出口的上部设置有第二监测模块，第一监测模块和第二监测模块均为氩气传感器，分别对入口和出口上部的氩气的含量进行监测，将数据反馈给控制模块，没有监测到氩气则会继续向加热部（33）通氩气，监测到氩气浓度达到30%时则会控制相应部位停止输送氩气，防止过多的氩气涌出加热部（33）造成浪费；
步骤三：将冷却后的钛合金型材用矫直机矫直，再用剪切机切断后收料。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金型材防氧化矫直方法，其特征在于，步骤二中退火炉（3）的炉腔温度为790-820℃，钛合金型材的传送速度为1.8-3m/min。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金型材防氧化矫直方法，其特征在于，张力机（1）顶部的气动伸缩杆（19）带动活动杆（15）移动，拉抻钛合金型材，增加钛合金型材的张力。
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