CN116727443A - 一种镍基合金卷板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镍基合金卷板生产方法，包括开坯、轧制和卷取的步骤，其中，在所述开坯步骤中，镍基合金板坯的开坯总轧制变形量≥40％，每道次变形量≤6％。本发明还公开了采用该方法生产的镍基合金卷板。本发明制备的坯料可与目前常规热连轧机组相匹配，实现大单重卷材生产，所轧制产品的质量优于传统工艺，成材率显著提升。本发明的生产方法尤其适用于成分体系复杂、合金含量高的镍基合金生产。
Description
技术领域
本发明涉及镍基合金生产制造技术领域，具体涉及一种镍基合金卷板及其生产方法。
背景技术
镍基合金由于具有优异的高温力学性能、耐腐蚀性能，在石油化工、关键装备等领域广泛应用，是经济建设和国防军工不可或缺的一类极其重要的材料。对于镍基合金卷材，目前的生产工艺流程为：真空感应炉(电炉)+电渣重熔(真空自耗)圆锭+锻造开坯扁锭+卷材轧制。生产工艺流程长，并且在板坯制备时，需要多火次完成，时间长，全线成材率较低。并且为了保证产品的综合性能，镍基合金均采用双联工艺进行生产，单工序冶炼产品的综合质量无法达到双联的水平，只能用于低端用途。目前高端镍基合金卷材的单重均小于5吨。
发明内容
本发明的目的是提供一种镍基合金卷板生产方法，以便解决目前镍基合金卷板生产中存在的卷材单重低、全线成材率低、生产流程长等问题。
具体来说，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种镍基合金卷板生产方法，包括开坯、轧制和卷取的步骤，其中，在所述开坯步骤中，镍基合金板坯的开坯总轧制变形量≥40％，每道次变形量≤6％。
可选地，在所述轧制步骤中，加热温度是1200℃～1250℃。
可选地，在所述轧制步骤中，粗轧出口温度≥1080℃。
可选地，在所述轧制步骤中，粗轧得到的中间坯厚度是26～32mm。
可选地，在所述轧制步骤中，精轧出口温度≥960℃。
可选地，在所述轧制步骤中，所述卷取步骤的温度≤550℃。
可选地，所述镍基合金板坯是通过真空感应炉冶炼获得或者通过电炉+EB炉冶炼获得。
可选地，所述镍基合金板坯的重量不低于8吨。
可选地，所述轧制步骤在热连轧机组进行或者在炉卷轧机进行。
一种采用上述的镍基合金卷板生产方法获得的镍基合金卷板。
有上述技术方案可知，本发明的镍基合金卷板及其生产方法，至少具有如下有益效果：
与传统工艺相比，本发明中制备的坯料可与目前常规热连轧机组相匹配，从而可以与目前生产线有效结合，实现大单重卷材生产(大于8吨)。
采用本发明的生产方法所轧制产品的质量优于传统工艺，成材率显著提升，具备竞争力。
本发明的生产方法尤其适用于成分体系复杂、合金含量高的镍基合金生产。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
本发明提供了一种镍基合金卷板生产方法，采用真空感应炉(或者电炉)+真空电子束冷床炉(以下简称EB炉)+轧制开坯+热连轧机组(或者炉卷轧机)生产。采用该方法，可以实现与目前生产线有效结合，实现大单重高端镍基合金卷板生产。
本发明的镍基合金卷板生产方法可适用于各类镍基合金，例如，牌号是N06625的镍基合金，其标准成分控制范围为：
成分控制标准参照ASME SB-443或者ASME SB-446。
当然，N06625只是示例性的，本领域技术人员可根据实际需要将本发明的生产方法应用于其他牌号的镍基合金。
具体地，本发明的镍基合金卷板生产方法包括如下步骤：
(1)开坯
本发明采用的板坯是通过真空感应炉冶炼获得或者通过电炉+EB炉冶炼获得，然后对板坯进行均质化和表面修磨。冶炼、均质化和表面修磨等操作可参考现有技术中的相关方案，此处不作赘述。
本发明中，对板坯进行轧制开坯，使原始的铸态组织转化为轧态组织，增加合金热塑性，为卷板轧制创造良好条件。
具体操作中，开坯总轧制变形量≥40％。每道次变形量≤6％。获得的轧坯平整度良好，无边裂，表面修磨1％～2％(修磨率)后即可以用于卷板生产。
发明人研究发现，由于镍基合金的合金元素含量高、热加工温度区间窄、热塑性差，并且具有树枝晶的铸态组织热塑性比具有等轴晶的锻造组织塑性更差，在相同的变形参数下，铸态组织断面收缩率比锻态组织低20％以上。此外，因为镍基合金总变形量只有达到≥30％时，合金动态再结晶才会完全发生，铸态组织完全破碎，被等轴晶所取代，因此，在本发明中，开坯总轧制变形量≥40％，从而能够完全破碎铸态组织并使其被等轴晶彻底取代。
发明人研究还表明，铸态组织热塑性差，边部温降大，抗力高，道次变形量要求8％，考虑到边部温降问题，避免边裂，每道次变形量≤6％。其次，当道次变形量大于6％时，合金会产生翘头、镰刀弯等缺陷，直接导致开坯无法进行，坯料报废。另外，当道次变形量较低时，轧制速度可以提升，使合金在高温区间进行变形，有利于动态再结晶发生，晶粒均匀，提升坯料热塑性。基于前述各种因素综合考量，本发明将每道次变形量控制在≤6％。
(2)轧制
采用热连轧机组或者炉卷轧机进行轧制，坯料加热温度1200～1250℃，粗轧出口温度控制在≥1080℃，中间坯厚度控制在26～32mm，精轧出口温度控制在≥960℃。
坯料加热温度1200～1250℃，坯料在此区间内加热具备良好的热塑性。
粗轧出口温度控制在≥1080℃，如果低于此温度，则会造成精轧过程坯料温度过低，造成堆钢、断裂等事故。
中间坯厚度控制在26～32mm，精轧出口温度控制在≥960℃。如果中间坯厚度高于32mm，会造成精轧道次负荷过高，造成堆钢事故。如果中间坯厚度低于26mm，精轧过程温度会严重散失，精轧机组出口轧制力过高，容易造成裂边缺陷。
通过将精轧出口温度控制在≥960℃，可以有效避免析出物析出，进而避免析出物析出造成的后期加工组织调整困难。
(3)水冷与卷取，其中，卷取温度≤550℃。
卷取温度≤550℃，合金在950-550℃区间内会析出复杂析出相，直接影响后续的冷轧、热处理，并且对组织性能产生不利影响。
随后可以根据用户要求对卷材进行固溶退火、酸洗、冷轧等生产。具体的操作都可以参考现有技术中的相关方案，此处不作赘述。
目前，传统生产的卷板单重≤5吨。就其腐蚀性能而言，ASTM G48 A法(50℃-72h)腐蚀速率介于(0.5～3.0)g/m2(最低要求≤4g/m2)；ASTM A262C法进行腐蚀，5周期腐蚀速率平均值介于(0.03～0.06)mm/月(最低要求≤0.06mm/月)；ASTM G28 A法腐蚀速率介于0.3～1.0mm/年(标准无特殊判定要求)。
经过研究，采用本发明的生产方法生产的卷板单重大于8吨。就其腐蚀性能而言，ASTM G48 A法(50℃-72h)腐蚀速率介于(0～0.5)g/m2；ASTM A262 C法进行腐蚀，5周期腐蚀速率平均值介于(0.01～0.03)mm/月；ASTM G28 A法腐蚀速率介于(0.1～0.3)mm/年。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。
下述各实施例中镍基合金的组成如下：
实施例一
采用电炉冶炼方式冶炼N06625合金，成分如上表所示。铸锭表面进行修磨，漏出金属光泽。采用EB工艺重熔获得板坯规格210×1050×5500mm，重量约10.3吨。均质化后的板坯进行表面修磨，表面修磨率2.5％，首先对铸坯进行轧制开坯，开坯总轧制变形量45％。每道次变形量≤6％。获得的轧坯平整度良好，无边裂，表面修磨1.5％后用于卷板生产。采用热连轧机组进行轧制，坯料加热温度1220℃，粗轧出口温度1090℃，中间坯厚度控制在28mm，精轧出口温度980℃，水冷，卷取温度500℃，卷板厚度6mm。
热卷退火酸洗后进行性能测试。结果为：
室温力学：屈服强度Rp0.2＝432MPa，抗拉强度Rm＝879MPa，伸长率＝65％。
腐蚀性能：ASTM G48 A法(50℃-72h)＝0.1g/m2；ASTM A262 C法5周期腐蚀速率平均值0.02mm/月；ASTM G28 A法腐蚀速率＝0.2mm/年。
实施例二
采用电炉冶炼方式冶炼N06625合金，成分如上表所示。铸锭表面进行修磨，漏出金属光泽。采用EB工艺重熔获得板坯规格210×1050×5500mm，重量约10.3吨。均质化后的板坯进行表面修磨，表面修磨率2.3％，首先对铸坯进行轧制开坯，开坯总轧制变形量43％。每道次变形量≤6％。获得的轧坯平整度良好，无边裂，表面修磨1.3％后用于卷板生产。采用热连轧机组进行轧制，坯料加热温度1230℃，粗轧出口温度1100℃，中间坯厚度控制在26mm，精轧出口温度990℃，水冷，卷取温度500℃，卷板厚度6mm。
热卷退火酸洗后进行性能测试。结果为：
室温力学：屈服强度Rp0.2＝452MPa，抗拉强度Rm＝889MPa，伸长率＝63％。
腐蚀性能：ASTM G48 A法(50℃-72h)＝0.2g/m2；ASTM A262 C法5周期腐蚀速率平均值0.02mm/月；ASTM G28 A法腐蚀速率＝0.3mm/年。
实施例三
采用电炉冶炼方式冶炼N06625合金，成分如上表所示。铸锭表面进行修磨，漏出金属光泽。采用EB工艺重熔获得板坯规格210×1600×4500mm，重量约12.8吨。均质化后的板坯进行表面修磨，表面修磨率2.8％，首先对铸坯进行轧制开坯，开坯总轧制变形量45％。每道次变形量≤6％。获得的轧坯平整度良好，无边裂，表面修磨1.5％后用于卷板生产。采用炉卷轧机进行轧制，坯料加热温度1240℃，粗轧出口温度1080℃，中间坯厚度控制在28mm，精轧出口温度1000℃，水冷，卷取温度530℃，卷板厚度6mm。
热卷退火酸洗后进行性能测试。结果为：
室温力学：屈服强度Rp0.2＝422MPa，抗拉强度Rm＝843MPa，伸长率＝66％。
腐蚀性能：ASTM G48 A法(50℃-72h)＝0.1g/m2；ASTM A262 C法5周期腐蚀速率平均值0.02mm/月；ASTM G28 A法腐蚀速率＝0.25mm/年。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的替代、修饰、组合、改变、简化等，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种镍基合金卷板生产方法，包括开坯、轧制和卷取的步骤，其特征在于，在所述开坯步骤中，镍基合金板坯的开坯总轧制变形量≥40％，每道次变形量≤6％。
2.根据权利要求1所述的镍基合金卷板生产方法，其特征在于，在所述轧制步骤中，加热温度是1200℃～1250℃。
3.根据权利要求1所述的镍基合金卷板生产方法，其特征在于，在所述轧制步骤中，粗轧出口温度≥1080℃。
4.根据权利要求1所述的镍基合金卷板生产方法，其特征在于，在所述轧制步骤中，粗轧得到的中间坯厚度是26～32mm。
5.根据权利要求1所述的镍基合金卷板生产方法，其特征在于，在所述轧制步骤中，精轧出口温度≥960℃。
6.根据权利要求1所述的镍基合金卷板生产方法，其特征在于，在所述轧制步骤中，所述卷取步骤的温度≤550℃。
7.根据权利要求1所述的镍基合金卷板生产方法，其特征在于，所述镍基合金板坯是通过真空感应炉冶炼获得或者通过电炉+EB炉冶炼获得。
8.根据权利要求1所述的镍基合金卷板生产方法，其特征在于，所述镍基合金板坯的重量不低于8吨。
9.根据权利要求1所述的镍基合金卷板生产方法，其特征在于，所述轧制步骤在热连轧机组进行或者在炉卷轧机进行。
10.一种采用权利要求1～9任一项所述的镍基合金卷板生产方法获得的镍基合金卷板。
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| CN117358756A (zh) * | 2023-09-26 | 2024-01-09 | 安徽富凯特材有限公司 | 一种改善镍铁铬高温耐蚀合金内部组织的轧制方法 |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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