RU2108876C1

RU2108876C1 - Method of hot rolling of titanium-alloy rods

Info

Publication number: RU2108876C1
Application number: RU97101226A
Authority: RU
Inventors: И.В. Левин; В.С. Душин; Л.Г. Курочкина; В.В. Рукавишников; М.Г. Петрень; В.Г. Коробщиков
Original assignee: Открытое акционерное общество Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1997-01-29
Publication date: 1998-04-20

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely production of high quality rods of double-phase titanium alloys with wide range of diameters for manufacturing parts of aerospace vehicles. SUBSTANCE: rod blank is deformed by discrete elongation values equal to 1.08- -1.5. Said bank is heated only up to temperature of $$$ zone. Such method allows to make rods with normalized macro- and microstructure providing stable degree of mechanical properties in rod section. EFFECT: enhanced quality of rods. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при получении сортового проката из сплавов на основе титана методом горячей прокатки. The invention relates to the field of metal forming and can be used to produce long products from titanium-based alloys by hot rolling.

Известен способ горячей прокатки прутков из титановых сплавов, включающий нагрев заготовки до температуры выше температуры полиморфного превращения, предварительную прокатку за один проход в β - области, прерывание процесса, подогрев раската при температурах (α+β)-области с последующей деформацией на окончательный размер [1]. A known method of hot rolling of rods of titanium alloys, including heating the workpiece to a temperature above the temperature of the polymorphic transformation, preliminary rolling in a single pass in the β-region, interrupting the process, heating the roll at temperatures of the (α + β) region with subsequent deformation to the final size [ one].

Недостатками известного способа являются наличие множества поверхностных разрывов на прутках и внутренних микротрещин, а также значительная разнозернистость структуры прутков за счет деформационного разогрева металла. The disadvantages of this method are the presence of many surface gaps on the rods and internal microcracks, as well as a significant heterogeneity of the structure of the rods due to deformation heating of the metal.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ горячей прокатки прутков из (α+β)- титановых сплавов, включающий нагрев заготовки при температурах выше температуры полиморфного превращения, предварительную прокатку в β - области со степенью деформации 50 - 90%, прерывание процесса, подогрев раската в интервале температур на 20 - 50^oC ниже температуры полиморфного превращения в (α+β)- области и последующую прокатку на окончательный размер с суммарными обжатиями на 60 - 85% [2] .The closest in technical essence to the claimed invention is a method of hot rolling of rods of (α + β) - titanium alloys, including heating the workpiece at temperatures above the polymorphic transformation temperature, preliminary rolling in β - areas with a degree of deformation of 50 - 90%, interruption of the process, heating the roll in the temperature range of 20 - 50 ^o C below the polymorphic transformation temperature in the (α + β) region and subsequent rolling to the final size with a total reduction of 60 - 85% [2].

Недостатками наиболее близкого аналога является наличие разнозернистости микроструктуры полученных прутков и существенный разброс механических свойств по сечению прутка, т.к. в данном способе возможен деформационный разогрев металла из-за отсутствия регламентированных разовых вытяжек за проход и довольно широкий диапазон температур нагрева заготовки перед прокаткой. The disadvantages of the closest analogue are the presence of heterogeneity of the microstructure of the obtained rods and a significant dispersion of mechanical properties over the cross section of the rod, because In this method, deformational heating of the metal is possible due to the lack of regulated one-time hoods per passage and a rather wide range of temperatures for heating the workpiece before rolling.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение прутков широкого диапазона диаметров с регламентированной макро- и микроструктурой, обеспечивающей стабильный уровень механический свойств. The problem to which the invention is directed, is to obtain bars of a wide range of diameters with a regulated macro- and microstructure, providing a stable level of mechanical properties.

Поставленная задача достигается тем, что в способе горячей прокатки прутков из (α+β)-титановых сплавов, включающем нагрев заготовки и последующую деформацию с суммарными обжатиями на 60 - 85%, деформацию заготовки осуществляют с разовыми вытяжками за проход в интервале 1,08 - 1,5, а заготовку при этом нагревают только до температур (α+β)-области. The problem is achieved in that in the method of hot rolling of rods of (α + β) -titanium alloys, including heating the workpiece and subsequent deformation with a total reduction of 60 - 85%, the deformation of the workpiece is carried out with one-time hoods per pass in the range of 1.08 - 1.5, and the preform is heated only to temperatures of the (α + β) region.

Отличительными признаками данного способа является то, что при деформировании заготовки строго регламентируют разовые вытяжки за проход в интервале 1,08 - 1,5 при определенной скорости вращения валков, и также то, что заготовку перед прокаткой нагревают только до температур двухфазной (α+β)-области, в то время как в прототипе нагрев заготовки производят и в β-область, что в дальнейшем отрицательно сказывается на структуре получаемых прутков. Distinctive features of this method is that when the workpiece is deformed, one-time hoods are strictly regulated for a pass in the range of 1.08 - 1.5 at a certain speed of rolls rotation, and also that the workpiece is heated before rolling only to two-phase temperatures (α + β) -regions, while in the prototype heating of the workpiece is also carried out in the β-region, which subsequently negatively affects the structure of the obtained rods.

В предлагаемом способе прокатки прутков используют заготовку с регламентированной структурой, полученной в процессе передела слитка в заготовку по специальной технологии, являющейся "ноу-хау" данного изобретения. In the proposed method of rolling the rods using a workpiece with a regulated structure obtained in the process of converting the ingot into the workpiece using a special technology, which is the "know-how" of this invention.

Прокатка прутков в указанном интервале вытяжек и при температурах (α+β)-области исключает явление деформационного разогрева металла; металл прорабатывается равномерно по всему сечению, обеспечивая получение регламентированной структуры и высокого уровня механических свойств прутков, соответствующих критериям мировых стандартов. Rolling rods in the indicated range of hoods and at temperatures of the (α + β) -region excludes the phenomenon of deformation heating of the metal; the metal is processed evenly over the entire cross section, providing a regulated structure and a high level of mechanical properties of bars that meet the criteria of world standards.

Превышение разовых вытяжек свыше 1,5 приводит к деформационному разогреву металла, что вызывает структурную неоднородность металла и нестабильность механических свойств по сечению прутка. Exceeding single extracts more than 1.5 leads to deformation heating of the metal, which causes structural heterogeneity of the metal and the instability of mechanical properties over the cross section of the bar.

Прокатка с разовыми вытяжками менее 1,08 нерациональна: структура заготовки по сечению прорабатывается неравномерно, металл быстро захолаживается и, как следствие, появляются поверхностные дефекты (рванины, закаты); производительность процесса прокатки снижается. Rolling with one-time hoods less than 1.08 is irrational: the workpiece structure along the cross section is worked out unevenly, the metal quickly cools and, as a result, surface defects appear (flaws, sunsets); the performance of the rolling process is reduced.

Сравнительный анализ предлагаемого способа прокатки прутков с известными решениями показывает соответствие критерию охраноспособности изобретения "новизна". A comparative analysis of the proposed method of rolling bars with known solutions shows compliance with the eligibility criteria of the invention of "novelty."

Заявляемая совокупность существенных признаков, рассматриваемая относительно существующего уровня техники, показывает соответствие критерию охраноспособности изобретения "изобретательский уровень". The inventive combination of essential features, considered relative to the current level of technology, shows compliance with the eligibility criteria of the invention "inventive step".

Предлагаемый способ был опробован в условиях сортопрокатного производства предприятия-заявителя при изготовлении опытных партий прутков диаметром 12 мм из титанового сплава Вт3-1 и диаметром 75 мм из сплава 6Al4V. The proposed method was tested in conditions of rolling production of the applicant company in the manufacture of pilot batches of bars with a diameter of 12 mm from titanium alloy W3-1 and a diameter of 75 mm from 6Al4V alloy.

Пример 1. Заготовку сплава Вт3-1 диаметром 20 мм нагревали в электрической печи сопротивления до температуры 955^oC (на 40^oC ниже температуры полного полиморфного превращения), прокатку проводили на стане РСП-10 по следующему маршруту: ⌀ 20 _→ ⌀ 10 _→ ⌀ 14 _→ ⌀ 12 с вытяжками за проход соответственно 1,38 _→ 1,47 _→ 1,36 . Перед каждым проходом раскат подогревали до требуемой температуры. Прокатка проходила устойчиво, без деформационных разогревов, без макро- и микродефектов. Полученные прутки характеризовались ультрамелкой микроструктурой, высокой точностью геометрических размеров и отсутствием поверхностных дефектов.Example 1. The alloy billet W3-1 with a diameter of 20 mm was heated in an electric resistance furnace to a temperature of 955 ^o C (40 ^o C lower than the temperature of complete polymorphic transformation), rolling was carried out at the RSP-10 mill along the following route: ⌀ 20 _ → ⌀ 10 _ → ⌀ 14 _ → ⌀ 12 with hoods per pass, respectively 1.38 _ → 1.47 _ → 1.36. Before each pass, the reel was heated to the required temperature. Rolling proceeded steadily, without deformation heating, without macro- and microdefects. The resulting rods were characterized by an ultrafine microstructure, high accuracy of geometric dimensions and the absence of surface defects.

Структура полученных прутков показана на фиг.1, где: А - изготовленных по заявленному способу; Б - изготовленных по аналогу. The structure of the obtained rods is shown in figure 1, where: A - made by the claimed method; B - made by analogy.

Пример 2. Заготовку сплава 6Al4V диаметром 130 мм нагревали в электрической печи до температуры 955^oC (на 40^oC ниже температуры полиморфного превращения), прокатывали на стане СРВП-130 по маршруту:

мм с вытяжками за проход соответственно

. Прокатку проводили с одного нагрева. Процесс прокатки проходил устойчиво. Полученные прутки характеризовались высоким качеством структуры, геометрических параметров и поверхности и полностью соответствовали требованиям международных стандартов.Example 2. The preparation of alloy 6Al4V with a diameter of 130 mm was heated in an electric furnace to a temperature of 955 ^o C (40 ^o C below the temperature of the polymorphic transformation), rolled on a mill SRVP-130 along the route:

mm with hoods per passage, respectively

. Rolling was carried out with one heating. The rolling process was stable. The resulting rods were characterized by high quality of structure, geometric parameters and surface and fully comply with international standards.

Структура полученных прутков показана на фиг. 2, где: А - изготовленных по заявленному способу; Б - изготовленных по аналогу. The structure of the obtained rods is shown in FIG. 2, where: A - manufactured by the claimed method; B - made by analogy.

Вышеописанное подтверждает соответствие заявляемого технического решения критерию охраноспособности изобретения "промышленная применимость". The above confirms the conformity of the claimed technical solution to the eligibility criteria of the invention "industrial applicability".

Использование предлагаемого способа горячей прокатки прутков из α+β -титановых сплавов обеспечивает получение прутков широкого диапазона диаметров (от 8 до 100 мм) из двухфазных титановых сплавов с регламентированными макро- и микроструктурами и механическими свойствами за счет нагрева и деформации заготовки только при температурах α+β-области, при разовых вытяжках при прокатке в интервале 1,08 - 1,5 за один проход. Using the proposed method for hot rolling of rods from α + β-titanium alloys, it is possible to obtain rods of a wide range of diameters (from 8 to 100 mm) from two-phase titanium alloys with regulated macro- and microstructures and mechanical properties due to heating and deformation of the workpiece only at temperatures α + β-regions, with one-time hoods during rolling in the range of 1.08 - 1.5 in one pass.

Прутки, изготовленные данным способом, соответствуют требованиям международных стандартов и предназначаются для изготовления изделий аэрокосмического назначения. Bars made by this method meet the requirements of international standards and are intended for the manufacture of aerospace products.

Claims

The method of hot rolling of rods of (α + β) -titanium alloys, including heating the workpiece and subsequent deformation with a total reduction of 60 - 85%, characterized in that the deformation of the workpiece is carried out with one-time hoods in the range of 1.08 - 1.5, and in this case, the preform is heated only to temperatures of the (α + β) region.