CN114226457B - 一种Ti60高温钛合金板材的轧制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Ti60高温钛合金板材的轧制方法，该方法包括：一、Ti60钛合金板坯加热后一火轧制得到第一半成品板坯；二、二火热轧得到第二半成品板坯；三、切割得到第三半成品板坯；四、三火热轧得到第四半成品板坯；五、切割下料后包覆制成第一叠轧包；六、四火包覆轧制得到Ti60高温钛合金板材。本发明通过一、二火次轧制时采用近β温度加热且轧制方向一致，减少了大变形轧制时板坯表面开裂现象，三火换向轧制时采用近β温度加热，并压缩火次总变形率，三火后即采用包覆叠轧，减少了常规换向轧制时因Ti60钛合金为近α钛合金具有强烈的加工织构和高温钛合金热加工窗口窄等引起的崩料、开裂等现象，提高了成品成材率和生产效率。

Description

一种Ti60高温钛合金板材的轧制方法
技术领域
本发明属于钛及钛合金板材制备技术领域，具体涉及一种Ti60高温钛合金板材的轧制方法。
背景技术
钛合金密度低、比强度高，具有良好的强塑性及韧性匹配。此外，特殊设计的高温钛合金可在450℃～650℃之间的较高温度范围内长时间工作。采用钛合金制备航空、航天器零部件取代原有的钢或镍基合金部件，可以大幅降低产品重量，提高相关设备的机动性、持久性及续航能力，因此，钛合金是典型的航空、航天金属。基于钛合金的上述特性，其在航空航天领域应用广泛，主要包括用于承力结构件的中强高韧及高强高韧钛合金，用于蒙皮等非主要承力件的低强及中强钛合金，用于航空发动机的中温及高温钛合金等。
钛合金为了获得良好的高温性能，往往加入大量的热强型α稳定元素如Al、O，中性稳定元素Zr、Sn，对钛合金进行高温固溶强化，改善高温性能。此外，还通过加入C、Si等快共析元素，形成钉扎强化相，改善合金的高温强度及蠕变特性。但上述合金元素的加入，会严重损害合金的热加工塑性，导致高温钛合金、特别是550℃～650℃长时间使用的Ti60等钛合金热加工成型困难、成材率低、生产流程长，导致生产成本居高不下。且由于高温钛合金热加工窗口较窄，而板材轧制过程中温降不可避免，导致Ti60钛合金板材在板材轧制过程中易开裂，制备难度较大。
国内目前对高温钛合金合金板材的轧制方法通常包括：1)在第一火次轧制后采用换向轧制至成品，这样板材热轧减薄后后续轧制方向一致，从而避免热轧换轧制方向带来的织构变化；2)为充分利用第一火次轧制的高温(后续热轧为保证组织与性能一般在较低温度轧制)，第一火次轧制采用较大变形量和多道次轧制；3)4～6mm成品轧制时需频繁回炉补温；4)厚度小于4mm成品轧制时包覆钢板采用厚度8～20mm的Q345钢。现有轧制方法中存在以下问题：1)板材一火后即换向，后一直采用顺长轧制，轧至成品后一个方向变形率过大，成品板材各向异性较大，不利于后续加工成型；2)每火次加热温度均不一致，成品规格不同导致轧程不一致，不利于组织批量生产；3)该合金板材易于开裂，特别是厚度小于10mm以后，轧制过程温降较快，需要频繁回炉补温，导致生产效率极低，且板材表面处理过程复杂、困难；4)成品轧制包覆用钢板规格较多，生产备料压力较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种Ti60高温钛合金板材的轧制方法。该方法通过在一火轧制和二火轧制时采用近β温度进行加热处理，且轧制方向一致，减少了大变形轧制时板坯表面开裂现象，同时，在三火轧制时仍然采用近β温度进行加热处理，更换轧制方向并减少第三火次总变形率，有效减少了常规换向轧制时因Ti60钛合金为近α钛合金具有强烈的加工织构而引起的崩料、开裂等现象，结合在坯料厚度不超过15mm时及时采用包覆叠轧工艺，有效避免了Ti60高温钛合金热加工窗口较窄，轧制过程中易开裂等问题，提高了板材成材率和生产效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种Ti60高温钛合金板材的轧制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将Ti60钛合金板坯的全部外漏表面刷涂耐高温的抗氧化涂料，待干透后装入升温至加热温度的电加热辊底炉内，待炉温稳定至加热温度后保温进行加热处理，然后将经加热处理后的Ti60钛合金板坯进行一火轧制，得到第一半成品板坯；所述加热温度为1010℃～1020℃，所述一火轧制为单向轧制，且火次变形率不超过70％；
步骤二、将步骤一中得到的第一半成品板坯经表面打磨后切割下料，并在切割料的上、下表面涂刷耐高温的抗氧化涂料，待干透后装入升温至加热温度的电加热辊底炉内，待炉温稳定至加热温度后保温进行加热处理，然后将经加热处理后的切割料进行二火轧制，得到第二半成品板坯；所述加热温度为1010℃～1020℃，所述二火轧制的火次变形率不超过70％，轧制方式为顺长轧制；
步骤三、将步骤二中得到的第二半成品板坯经表面打磨后切割下料，得到第三半成品板坯；所述第三半成品板坯的厚度为20mm～30mm，且第三半成品板坯的长度为目标产品Ti60高温钛合金板材的宽度；
步骤四、将步骤三中得到的第三半成品板坯的上、下表面涂刷耐高温的抗氧化涂料，待干透后在与步骤二所述相同温度条件下进行加热处理，然后将经加热处理后的第三半成品板坯进行三火轧制，得到第四半成品板坯；所述加热处理的温度为1010℃～1020℃，所述三火轧制的火次变形率小于60％，三火轧制的轧制方向与步骤二中所述二火轧制的轧制方向垂直；所述第四半成品板坯的厚度不超过15mm；
步骤五、将步骤四中得到的第四半成品板坯经表面处理后切割下料，得到第五半成品板坯，然后切割准备包覆用钢板和边条，将1～3张长宽尺寸一致的第五半成品板坯叠放且各叠放接触面之间涂隔离涂料，并用钢板和边条进行四周包套焊接，在前后钢板上开设排气孔，制成第一叠轧包；
步骤六、将步骤五中制成的第一叠轧包装入已升温至加热温度的电加热辊底炉内，待炉温稳定至加热温度后保温进行加热处理，然后对经加热处理后的第一叠轧包进行四火轧制，再经整体退火后依次进行拆包、校形、表面处理、切定尺，得到Ti60高温钛合金板材；所述Ti60高温钛合金板材的厚度为3mm～6mm。
本发明将Ti60高温钛合金板坯依次进行加热处理后一火轧制、表面处理切割下料、加热处理后二火轧制、表面处理切割下料、加热处理后三火轧制、表面处理切割下料，得到第四半成品板坯，然后将第四半成品板坯采用钢包覆后进行加热处理四火轧制，退火后拆包得到Ti60高温钛合金板材。本发明的制备过程中，利用Ti60钛合金在高温下加工形成的组织遗传性可以在相同温度下改变的原理，在一火轧制和二火轧制时采用近β温度进行加热处理，且轧制方向一致，保证Ti60钛合金具有良好的热加工塑性，减少了大变形轧制时板坯表面开裂现象，且在第二火次轧制后的切割处理按照切割长度为成品宽度的方式，实现了采用一块钛合金板坯生产出多种规格钛合金板材的轧制方法，同时，在三火轧制时仍然采用近β温度进行加热处理，继续保证板坯具有良好的热加工塑性，结合改变轧制方向并减少第三火次总变形率，有效减少了常规换向轧制时因近Ti60钛合金为α钛合金具有强烈的加工织构而引起的崩料、开裂等现象，提高了生产效率。同时，本发明在三火轧制后对第五半成品板坯采用包覆叠轧工艺，有效减少了坯料运输及轧制过程的温降，且各规格包套用钢板规格一致，减少了工辅料的备料压力。
上述的一种Ti60高温钛合金板材的轧制方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：
步骤七、将步骤六中经四火轧制后的第一叠轧包拆包后得到第六半成品板坯，将第六半成品板坯经表面处理后切割下料至相同尺寸，得到第七半成品板坯，然后切割准备包覆用钢板和边条，将2～4张第七半成品板坯叠放且各叠放接触面之间涂隔离涂料，并用钢板和边条进行四周包套焊接，并在前后钢板上开设排气孔，制成第二叠轧包；所述第六半成品板坯的厚度为3mm～6mm；
步骤八、将步骤七中制成的第二叠轧包装入已升温至加热温度的电加热辊底炉内，待炉温稳定至加热温度后保温进行加热处理，然后对经加热处理后的第二叠轧包进行五火轧制，将五火轧制后的第二叠轧包整体退火后依次进行拆包、校形、表面处理、切定尺，得到Ti60高温钛合金板材；所述Ti60高温钛合金板材的厚度为0.5mm以上且小于3mm。
本发明将第六半成品板坯拆包后经表面处理切割下料后再次采用钢包覆后进行加热处理五火轧制，退火拆包得到Ti60高温钛合金板材，实现了Ti60高温钛合金板材的进一步轧制减薄。
上述的一种Ti60高温钛合金板材的轧制方法，其特征在于，步骤一中所述耐高温的抗氧化涂料为TG-6，所述保温时间为4h～5h；所述一火轧制的道次变形率小于25％，道次数为7～9，轧制速率为1m/s～4m/s。本发明采用多道次小道次变形率的一火轧制方式，结合满速咬入快速轧制，实现了Ti60钛合金板坯的轧制变形，在保证顺利轧制的同时保证了第一半成品板坯的板型及表面质量。
上述的一种Ti60高温钛合金板材的轧制方法，其特征在于，步骤二中所述耐高温的抗氧化涂料为TG-6，所述保温时间为1.5h～2h；所述二火轧制的道次变形率小于25％，道次数为4～6，轧制速率为1m/s～4m/s。本发明采用少道次小道次变形率的二火轧制方式，进行大压下少道次变形，使得轧制形变深入到板材芯部，保证了第二半成品板坯的组织均匀一致。
上述的一种Ti60高温钛合金板材的轧制方法，其特征在于，步骤四中所述耐高温的抗氧化涂料为TG-6，保温时间为0.5h～1.0h；所述三火轧制的道次数为4～5，轧制速率为2m/s～4m/s。本发明控制三火轧制的道次数进行快速轧制，有效保证了第四半成品板坯的板型及表面质量。
上述的一种Ti60高温钛合金板材的轧制方法，其特征在于，步骤五中所述包覆用钢板和边条的材质均为Q235，其中，钢板的厚度为25mm，宽度较第四半成品板坯的宽度大
Figure BDA0003414554230000051
长度较第五半成品板坯的长度大
Figure BDA0003414554230000052
边条包括横向边条和纵向边条，边条的宽度为
Figure BDA0003414554230000053
且厚度不超过第五半成品板坯的总厚度，横向边条的长度较第五半成品板坯的宽度小
Figure BDA0003414554230000061
纵向边条的长度等于钢板的长度；所述排气孔的长度为
Figure BDA0003414554230000062
数量为头尾各两个。上述限定实现了包覆用钢板和边条的规格统一，且包覆用钢板和边条的材质为普碳钢，降低了工辅料成本。该限定条件中的
Figure BDA0003414554230000063
表示在100mm的波动下限为0mm，上限波动为10mm，其他的数值含义类推。
上述的一种Ti60高温钛合金板材的轧制方法，其特征在于，步骤六中所述加热温度为960℃～980℃，保温时间为1.5h～2h；所述四火轧制的火次变形率小于85％，道次数为6～8，轧制速率为2m/s～4m/s，轧制方式为顺长轧制。上述加热温度有效保证了四火轧制的终轧温度大于700℃，结合控制四火轧制的工艺参数，有效改善了Ti60高温钛合金板材的表面质量。
上述的一种Ti60高温钛合金板材的轧制方法，其特征在于，步骤七中所述包覆用钢板与步骤五中的包覆用钢板的厚度相同，步骤七中所述边条与步骤五中的所述边条的宽度相同。
上述的一种Ti60高温钛合金板材的轧制方法，其特征在于，步骤八中所述加热温度为960℃～980℃，保温时间为1.5h～2h；所述五火轧制的火次变形率小于85％，道次数为8，轧制速率为2m/s～4m/s，轧制方式为顺长轧制。上述加热温度有效保证了五火轧制的终轧温度大于700℃，结合控制五火轧制的工艺参数，有效改善了Ti60高温钛合金板材的表面质量。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过在一火轧制和二火轧制时采用近β温度进行加热处理，且轧制方向一致，减少了大变形轧制时板坯表面开裂现象，同时，在三火轧制时仍然采用近β温度进行加热处理，更换轧制方向并减少第三火次总变形率，有效减少了常规换向轧制时因近Ti60钛合金为α钛合金具有强烈的加工织构而引起的崩料、开裂等现象，提高了生产效率。
2、本发明充分利用Ti60钛合金对温度敏感，加工窗口窄，厚度减薄后轧制过程温降较快的特点，在对厚度不超过15mm的第四半成品板坯的加热处理过程中采用上下包覆钢板对Ti60钛合金进行保护，保证Ti60钛合金的轧制温度，减少了传统工艺中因温降导致钛合金的明显开裂现象和频繁回炉补温，同时也减少了后期的打磨量，节约成本。
3、本发明在保证Ti60钛合金生产工艺的基础上，采用同一规格钢板生产出不同厚度和宽度的多种规格成品板材，克服了传统生产工艺中不同成品规格板材需要不同规格钢板包覆的缺点，提高Ti60钛合金板材产品制备效率。
4、本发明的各火次轧制过程中进行一次换向轧制，避免了一个方向上变形率过大，较少了产品板材中的各向异性，保证了后续加工成型的顺利进行。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明包套焊接的结构示意图。
图2为本发明实施例1制备的Ti60高温钛合金板材的金相组织图(200×)。
图3为本发明实施例3制备的Ti60高温钛合金板材的金相组织图(200×)。
图4为本发明实施例4制备的Ti60高温钛合金板材的金相组织图(200×)。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将规格厚度×宽度×长度为160mm×1220mm×1320mm的Ti60钛合金板坯的六个表面刷涂耐高温的抗氧化涂料TG-6，待干透后装入升温至1015℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至1015℃后保温4h进行加热处理，然后将经加热处理后的Ti60钛合金板坯进行一火轧制，一火轧制为单向轧制，共分7道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：11.3％，14.8％，16.5％，18.8％，17.9％，12.7％，15.1％，火次变形率为70％，一火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为1m/s，轧制速为4m/s，得到第一半成品板坯；所述第一半成品板坯的厚度为45mm，宽度为1200mm，长度为4000mm；
步骤二、将步骤一中得到的第一半成品板坯经表面打磨后切割下料，并在切割料的上、下表面涂刷耐高温的抗氧化涂料TG-6，待干透后装入1015℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至1015℃后保温1.5h进行加热处理，然后将经加热处理后的切割料进行二火轧制，二火轧制为顺长轧制，共分5道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：16.7％、20％，18.8％，15.4％，9.1％，火次变形率为58.3％，一火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为2m/s，轧制速为4m/s，得到第二半成品板坯；所述第二半成品板坯的厚度为20mm，宽度为1200mm，长度为10000mm；
步骤三、将步骤二中得到的第二半成品板坯经表面打磨后切割下料，得到第三半成品板坯；所述第三半成品板坯的厚度为20mm，宽度为1200mm，长度为1270mm；
步骤四、将步骤三中得到的第三半成品板坯的上、下表面涂刷耐高温的抗氧化涂料TG-6，待干透后装入1015℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至1015℃后保温0.5h进行加热处理，然后将经加热处理后的第三半成品板坯进行三火轧制，三火轧制为换向轧制，且轧制方向与步骤二中所述二火轧制的轧制方向垂直，共分5道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：15％，14.71％，13.79％，12％，9.1％，三火变形率为50％，三火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为2m/s，轧制速为4m/s，得到第四半成品板坯；所述第四半成品板坯的厚度为10mm，宽度为1270mm，长度为2400mm；
步骤五、将步骤四中得到的第四半成品板坯经表面处理后切割下料，得到2张厚度10mm、宽度1260mm、长度1100mm的第五半成品板坯，然后切割准备包覆用钢板和边条，将2张第五半成品板坯叠放且各叠放接触面之间涂隔离涂料，并用钢板和边条进行四周包套焊接，如图1所示，先采用油压机压紧后点焊再采用埋弧焊四边堆焊，在前后钢板上开设排气孔，制成厚度70mm、宽度1360mm、长度1240mm的第一叠轧包；
所述包覆用钢板和边条的材质均为Q235B碳钢，其中，钢板的厚度为25mm，宽度为1360mm，长度为1240mm，边条包括横向边条和纵向边条，横向边条的尺寸为厚度20mm，宽度30mm，长度1240mm，纵向边条尺寸为厚度20mm，宽度30mm，长度1240mm，所述排气孔的长度为20mm～30mm，数量为头尾各两个；
步骤六、将步骤五中制成的第一叠轧包装入980℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至980℃后保温1.5h进行加热处理，然后对经加热处理后的第一叠轧包进行四火轧制，四火轧制为顺长轧制，共分8道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：12.86％，13.11％，15.09％，15.56％，15.8％，15.6％，14.8％，8.7％，火次变形率为70％，四火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为2m/s，轧制速为4m/s，拆包后经表面处理，得到厚度为3mm的第六半成品板坯；
步骤七、将步骤六中得到的第六半成品板坯经表面处理后切割下料至相同尺寸，得到4张厚度3mm、宽度1240mm、长度900mm的第七半成品板坯，然后切割准备包覆用钢板和边条，将4张第七半成品板坯叠放且各叠放接触面之间涂隔离涂料，并用钢板和边条进行四周包套焊接，如图1所示，先采用油压机压紧后点焊再采用埋弧焊四边堆焊，在前后钢板上开设排气孔，制成厚度62mm、宽度1340mm、长度1040mm的第二叠轧包；
所述包覆用钢板和边条的材质均为Q235B碳钢，其中，钢板的厚度为25mm，宽度为1340mm，长度为1040mm，边条包括横向边条和纵向边条，横向边条的尺寸为厚度12mm，宽度30mm，长度1220mm，纵向边条尺寸为厚度12mm，宽度30mm，长度1040mm，所述排气孔的长度为20mm～30mm，数量为头尾各两个；
步骤八、将步骤七中制成的第二叠轧包装入980℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至980℃后保温1.5h进行加热处理，然后对经加热处理后的第二叠轧包进行五火轧制，五火轧制为顺长轧制，共分8道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：14.52％，18.87％，20.93％，23.53％，23.1％，23.5％，19.6％，16.3％，火次变形率为80％，四火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为2m/s，轧制速为4m/s，得到包套规格为厚度15.6mm、宽度1340mm、长度6000mm的五火轧制后的第二叠轧包，整体退火后依次进行拆包、校形，得到厚度为0.6mm、宽度为1240mm、长度为4500mm的Ti60高温钛合金板材中间品，经表面处理、切定尺后得到规格厚度×宽度×长度为0.5mm×1200mm×2000mm的Ti60高温钛合金板材。
图2为本实施例制备的Ti60高温钛合金板材的金相组织图(200×)，从图2可以看出，本实施例制备的Ti60高温钛合金板材的金相组织为均匀的等轴α晶粒。
经检测，本实施例制备的Ti60高温钛合金板材表面平整光洁，室温抗拉强度为1110MPa，屈服强度为1030MPa，断后伸长率为15.0％；650℃高温抗拉强度为590MPa，屈服强度为370MPa，断后伸长率为20％，且650℃、380MPa应力下的高温持久达到3h以上，说明该Ti60高温钛合金板材的室温及高温力学性能优良，且表面质量较佳。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将规格厚度×宽度×长度为200mm×1200mm×1300mm的Ti60钛合金板坯的六个表面刷涂耐高温的抗氧化涂料TG-6，待干透后装入升温至1015℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至1015℃后保温5h进行加热处理，然后将经加热处理后的Ti60钛合金板坯进行一火轧制，一火轧制为单向轧制，共分8道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：8.5％，11.5％，12.3％，14.1％，15.6％，14.6％，14.8％，13.3％，火次变形率为67.5％一火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为1m/s，轧制速为3m/s，得到第一半成品板坯；所述第一半成品板坯的厚度为65mm，宽度为1300mm，长度为3600mm；
步骤二、将步骤一中得到的第一半成品板坯经表面打磨后切割下料，并在切割料的上、下表面涂刷耐高温的抗氧化涂料TG-6，待干透后装入1015℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至1015℃后保温2h进行加热处理，然后将经加热处理后的切割料进行二火轧制，二火轧制为顺长轧制，共分6道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：12.3％，14％，14.3％，11.9％，10.8％，9.1％，火次变形率为54％，一火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为2m/s，轧制速为4m/s，得到第二半成品板坯；所述第二半成品板坯的厚度为30mm，宽度为1300mm，长度为7800mm；
步骤三、将步骤二中得到的第二半成品板坯经表面打磨后切割下料，得到第三半成品板坯；所述第三半成品板坯的厚度为30mm，宽度为1300mm，长度为1260mm；
步骤四、将步骤三中得到的第三半成品板坯的上、下表面涂刷耐高温的抗氧化涂料TG-6，待干透后装入1015℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至1015℃后保温1.0h进行加热处理，然后将经加热处理后的第三半成品板坯进行三火轧制，三火轧制为换向轧制，且轧制方向与步骤二中所述二火轧制的轧制方向垂直，共分4道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：16.67％，18％，17.07％，11.76％，三火变形率为50％，三火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为2m/s，轧制速为4m/s，得到第四半成品板坯；所述第四半成品板坯的厚度为15mm，宽度为1260mm，长度为2600mm；
步骤五、将步骤四中得到的第四半成品板坯经表面处理后切割下料，得到2张厚度15mm、宽度1240mm、长度1300mm的第五半成品板坯，然后切割准备包覆用钢板和边条，将2张第五半成品板坯叠放且各叠放接触面之间涂隔离涂料，并用钢板和边条进行四周包套焊接，如图1所示，先采用油压机压紧后点焊再采用埋弧焊四边堆焊，在前后钢板上开设排气孔，制成厚度80mm、宽度1340mm、长度1440mm的第一叠轧包；
所述包覆用钢板和边条的材质均为Q235B碳钢，其中，钢板的厚度为25mm，宽度为1340mm，长度为1440mm，边条包括横向边条和纵向边条，横向边条的尺寸为厚度30mm，宽度30mm，长度1220mm，纵向边条尺寸为厚度30mm，宽度30mm，长度1440mm，所述排气孔的长度为20mm，数量为头尾各两个；
步骤六、将步骤五中制成的第一叠轧包装入980℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至960℃后保温2h进行加热处理，然后对经加热处理后的第一叠轧包进行四火轧制，四火轧制为顺长轧制，共分6道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：8.75％，10.96％，10.77％，10.34％，9.6％，8.5％火次变形率为47％，四火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为2m/s，轧制速为4m/s，得到包套规格为厚度43mm、宽度1340mm、长度2600mm的四火轧制后的第一叠轧包，整体退火后依次进行拆包、校形、表面处理、切定尺，得到规格厚度为8.0mm的第六半成品；
步骤七、将步骤六中得到的第六半成品板坯经表面处理后切割下料至相同尺寸，得到3张厚度8mm、宽度1240mm、长度1150mm的第七半成品板坯，然后切割准备包覆用钢板和边条，将3张第七半成品板坯叠放且各叠放接触面之间涂隔离涂料，并用钢板和边条进行四周包套焊接，如图1所示，先采用油压机压紧后点焊再采用埋弧焊四边堆焊，在前后钢板上开设排气孔，制成厚度74mm、宽度1340mm、长度1290mm的第二叠轧包；
所述包覆用钢板和边条的材质均为Q235B碳钢，其中，钢板的厚度为25mm，宽度为1340mm，长度为1290mm，边条包括横向边条和纵向边条，横向边条的尺寸为厚度24mm，宽度30mm，长度1220mm，纵向边条尺寸为厚度24mm，宽度30mm，长度1290mm，所述排气孔的长度为20mm～30mm，数量为头尾各两个；
步骤八、将步骤七中制成的第二叠轧包装入980℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至980℃后保温1.5h进行加热处理，然后对经加热处理后的第二叠轧包进行五火轧制，五火轧制为顺长轧制，共分8道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：9.76％，11.94％，15.25％，16％，16.7％，14.3％，13.3％，11.5％，火次变形率为69％，四火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为2m/s，轧制速为4m/s，得到包套规格为厚度23mm、宽度1340mm、长度4100mm的五火轧制后的第二叠轧包，整体退火后依次进行拆包、校形，得到厚度为2.6mm、宽度为1240mm、长度为3300mm的Ti60高温钛合金板材中间品，经表面处理、切定尺后得到规格厚度×宽度×长度为2.5mm×1200mm×3000mm的Ti60高温钛合金板材。
经检测，本实施例制备的Ti60高温钛合金板材表面平整光洁，室温抗拉强度为1090MPa，屈服强度为1010MPa，断后伸长率为14.5％；650℃高温抗拉强度为615MPa，屈服强度为383MPa，断后伸长率为22％，且650℃、380MPa应力下的高温持久达到3h以上，说明该Ti60高温钛合金板材的室温及高温力学性能优良，且表面质量较佳。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将规格厚度×宽度×长度为180mm×1220mm×1320mm的的六个表面刷涂耐高温的抗氧化涂料TG-6，待干透后装入升温至1015℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至1015℃后保温4.5h进行加热处理，然后将经加热处理后的Ti60钛合金板坯进行一火轧制，一火轧制为单向轧制，共分9道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：7.2％，12.0％，13.6％，14.2％，15.6％，15.2％，12.8％，11.8％，8.33％，火次变形率为69％，一火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为1m/s，轧制速为3m/s，得到第一半成品板坯；所述第一半成品板坯的厚度为55mm，宽度为1220mm，长度为4677mm；
步骤二、将步骤一中得到的第一半成品板坯经表面打磨后切割下料，并在切割料的上、下表面涂刷耐高温的抗氧化涂料TG-6，待干透后装入1015℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至1015℃后保温2h进行加热处理，然后将经加热处理后的切割料进行二火轧制，二火轧制为顺长轧制，共分4道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：16.36％，19.57％，18.92％，16.67％，火次变形率为54％，二火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为2m/s，轧制速为4m/s，得到第二半成品板坯；所述第二半成品板坯的厚度为25mm，宽度为1220mm，长度为10200mm；
步骤三、将步骤二中得到的第二半成品板坯经表面打磨后切割下料，得到第三半成品板坯；所述第三半成品板坯的厚度为25mm，宽度为1220mm，长度为1300mm；
步骤四、将步骤三中得到的第三半成品板坯的上、下表面涂刷耐高温的抗氧化涂料TG-6，待干透后装入1015℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至1015℃后保温1h进行加热处理，然后将经加热处理后的第三半成品板坯进行三火轧制，三火轧制为换向轧制，且轧制方向与步骤二中所述二火轧制的轧制方向垂直，共分4道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：16％，19.05％，17.65％，14.29％，三火变形率为52％，三火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为2m/s，轧制速为4m/s，得到第四半成品板坯；所述第四半成品板坯的厚度为12mm，宽度为1300mm，长度为2480mm；
步骤五、将步骤四中得到的第四半成品板坯经表面处理后切割下料，得到2张厚度12mm、宽度1300mm、长度1200mm的第五半成品板坯，然后切割准备包覆用钢板和边条，将2张第五半成品板坯叠放且各叠放接触面之间涂隔离涂料，并用钢板和边条进行四周包套焊接，如图1所示，先采用油压机压紧后点焊再采用埋弧焊四边堆焊，在前后钢板上开设排气孔，制成厚度74mm、宽度1400mm、长度1340mm的第一叠轧包；
所述包覆用钢板和边条的材质均为Q235B碳钢，其中，钢板的厚度为25mm，宽度为1400mm，长度为1340mm，边条包括横向边条和纵向边条，横向边条的尺寸为厚度24mm，宽度30mm，长度1280mm，纵向边条尺寸为厚度24mm，宽度30mm，长度1340mm，所述排气孔的长度为20mm～30mm，数量为头尾各两个；
步骤六、将步骤五中制成的第一叠轧包装入960℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至960℃后保温1.5h进行加热处理，然后对经加热处理后的第一叠轧包进行四火轧制，四火轧制为顺长轧制，共分8道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：12.16％，15.38％，16.36％，17.39％，15.8％，15.6％，14.8％，8.7％，火次变形率为70％，四火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为2m/s，轧制速为4m/s，整体退火后依次进行拆包、校形、表面处理、切定尺，得到规格厚度×宽度×长度为3.0mm×1300mm×Lmm的Ti60高温钛合金板材。
图3为本实施例制备的Ti60高温钛合金板材的金相组织图(200×)，从图3可以看出，本实施例制备的Ti60高温钛合金板材的金相组织为均匀的等轴α晶粒。
经检测，本实施例制备的Ti60高温钛合金板材表面平整光洁，室温抗拉强度为1112MPa，屈服强度为1026MPa，断后伸长率为16.0％；650℃高温抗拉强度为618MPa，屈服强度为380MPa，断后伸长率为21％，且650℃、380MPa应力下的高温持久达到5h以上，说明该Ti60高温钛合金板材的室温及高温力学性能优良，且表面质量较佳。
实施例4
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将规格厚度×宽度×长度为200mm×1200mm×1300mm的的Ti60钛合金板坯的六个表面刷涂耐高温的抗氧化涂料TG-6，待干透后装入升温至1015℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至1015℃后保温5h进行加热处理，然后将经加热处理后的Ti60钛合金板坯进行一火轧制，一火轧制为单向轧制，共分8道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：8.5％，11.5％，12.3％，14.1％，15.6％，14.6％，14.8％，13.3％，火次变形率为67.5％，一火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为1m/s，轧制速为3m/s，得到第一半成品板坯；所述第一半成品板坯的厚度为65mm，宽度为1300mm，长度为3600mm；
步骤二、将步骤一中得到的第一半成品板坯经表面打磨后切割下料，并在切割料的上、下表面涂刷耐高温的抗氧化涂料TG-6，待干透后装入1015℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至1015℃后保温2h进行加热处理，然后将经加热处理后的切割料进行二火轧制，二火轧制为顺长轧制，共分6道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：12.3％，14％，14.3％，11.9％，10.8％，9.1％，火次变形率为54％，二火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为2m/s，轧制速为4m/s，得到第二半成品板坯；所述第二半成品板坯的厚度为30mm，宽度为1300mm，长度为7800mm；
步骤三、将步骤二中得到的第二半成品板坯经表面打磨后切割下料，得到第三半成品板坯；所述第三半成品板坯的厚度为30mm，宽度为1300mm，长度为1260mm；
步骤四、将步骤三中得到的第三半成品板坯的上、下表面涂刷耐高温的抗氧化涂料TG-6，待干透后装入1015℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至1015℃后保温1.0h进行加热处理，然后将经加热处理后的第三半成品板坯进行三火轧制，三火轧制为换向轧制，且轧制方向与步骤二中所述二火轧制的轧制方向垂直，共分4道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：16.67％，18％，17.07％，11.76％，三火变形率为50％，三火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为2m/s，轧制速为4m/s，得到第四半成品板坯；所述第四半成品板坯的厚度为15mm，宽度为1260mm，长度为2600mm；
步骤五、将步骤四中得到的第四半成品板坯经表面处理后切割下料，得到2张厚度12mm、宽度1240mm、长度1300mm的第五半成品板坯，然后切割准备包覆用钢板和边条，将2张第五半成品板坯叠放且各叠放接触面之间涂隔离涂料，并用钢板和边条进行四周包套焊接，如图1所示，先采用油压机压紧后点焊再采用埋弧焊四边堆焊，在前后钢板上开设排气孔，制成厚度80mm、宽度1340mm、长度1440mm的第一叠轧包；
所述包覆用钢板和边条的材质均为Q235B碳钢，其中，钢板的厚度为25mm，宽度为1340mm，长度为1440mm，边条包括横向边条和纵向边条，横向边条的尺寸为厚度24mm，宽度30mm，长度1220mm，纵向边条尺寸为厚度24mm，宽度30mm，长度1440mm，所述排气孔的长度为20mm～30mm，数量为头尾各两个；
步骤六、将步骤五中制成的第一叠轧包装入960℃的电加热辊底炉内，待炉温稳定至960℃后保温2h进行加热处理，然后对经加热处理后的第一叠轧包进行四火轧制，四火轧制为顺长轧制，共分6道次完成，各道次轧制的道次变形率分别为：11.25％，15.49％，16.67％，16％，14.3％，11.1％，火次变形率为60％，四火轧制的轧制速率包括咬入速度和轧制速度，咬入速度为2m/s，轧制速为4m/s，得到包套规格为厚度32mm、宽度1340mm、长度3600mm的四火轧制后的第一叠轧包，整体退火后依次进行拆包、校形、表面处理、切定尺，得到规格厚度×宽度×长度为6.0mm×1200mm×3000mm的Ti60高温钛合金板材。
图4为本实施例制备的Ti60高温钛合金板材的金相组织图(200×)，从图4可以看出，本实施例制备的Ti60高温钛合金板材的金相组织为均匀的等轴α晶粒。
经检测，本实施例制备的Ti60高温钛合金板材表面平整光洁，室温抗拉强度为1090MPa，屈服强度为980MPa，断后伸长率为14.5％；650℃高温抗拉强度为580MPa，屈服强度为400MPa，断后伸长率为30％，且650℃、380MPa应力下的高温持久达到3h以上，说明该Ti60高温钛合金板材的室温及高温力学性能优良，且表面质量较佳。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (1)

1.一种Ti60高温钛合金板材的轧制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将Ti60钛合金板坯的全部外漏表面刷涂耐高温的抗氧化涂料，待干透后装入升温至加热温度的电加热辊底炉内，待炉温稳定至加热温度后保温进行加热处理，然后将经加热处理后的Ti60钛合金板坯进行一火轧制，得到第一半成品板坯；所述加热温度为1010℃～1020℃，所述一火轧制为单向轧制，且火次变形率不超过70％；所述加热处理的时间为4h～5h；所述一火轧制的道次变形率小于25％，道次数为7～9，轧制速率为1m/s～4m/s；
步骤二、将步骤一中得到的第一半成品板坯经表面打磨后切割下料，并在切割料的上、下表面涂刷耐高温的抗氧化涂料，待干透后装入升温至加热温度的电加热辊底炉内，待炉温稳定至加热温度后保温进行加热处理，然后将经加热处理后的切割料进行二火轧制，得到第二半成品板坯；所述加热温度为1010℃～1020℃，所述二火轧制的火次变形率不超过70％，轧制方式为顺长轧制；所述加热处理的时间为1.5h～2h；所述二火轧制的道次变形率小于25％，道次数为4～6，轧制速率为1m/s～4m/s；
步骤三、将步骤二中得到的第二半成品板坯经表面打磨后切割下料，得到第三半成品板坯；所述第三半成品板坯的厚度为20mm～30mm，且第三半成品板坯的长度为目标产品Ti60高温钛合金板材的宽度；
步骤四、将步骤三中得到的第三半成品板坯的上、下表面涂刷耐高温的抗氧化涂料，待干透后在与所述步骤二相同温度条件下进行加热处理，然后将经加热处理后的第三半成品板坯进行三火轧制，得到第四半成品板坯；所述加热处理的温度为1010℃～1020℃，所述三火轧制的火次变形率小于60％，三火轧制的轧制方向与步骤二中所述二火轧制的轧制方向垂直；所述第四半成品板坯的厚度不超过15mm；所述加热处理的时间为0.5h～1.0h；所述三火轧制的道次数为4～5，轧制速率为2m/s～4m/s；
步骤五、将步骤四中得到的第四半成品板坯经表面处理后切割下料，得到第五半成品板坯，然后切割准备包覆用钢板和边条，将1～3张长宽尺寸一致的第五半成品板坯叠放且各叠放接触面之间涂隔离涂料，并用钢板和边条进行四周包套焊接，在前后钢板上开设排气孔，制成第一叠轧包；所述包覆用钢板和边条的材质均为Q235，其中，钢板的厚度为25mm，宽度较第四半成品板坯的宽度大1000 +10mm，长度较第五半成品板坯的长度大1400 +10mm，边条包括横向边条和纵向边条，边条的宽度为300 +10mm，且不超过包套内第五半成品板坯的总厚度，横向边条的长度较第五半成品板坯的宽度小200 +10mm，纵向边条的长度等于钢板的长度；所述排气孔的长度为200 +10mm，数量为头尾各两个；
步骤六、将步骤五中制成的第一叠轧包装入已升温至加热温度的电加热辊底炉内，待炉温稳定至加热温度后保温进行加热处理，然后对经加热处理后的第一叠轧包进行四火轧制，再经整体退火后依次进行拆包、校形、表面处理、切定尺，得到Ti60高温钛合金板材；所述加热温度为960℃～980℃，加热处理的时间为1.5h～2h；所述四火轧制的火次变形率小于85％，道次数为6～8，轧制速率为2m/s～4m/s，轧制方式为顺长轧制；所述Ti60高温钛合金板材的厚度为3mm～6mm。
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