RU2201821C1 - Method for pack rolling of thin sheets of hard-to-form alloys - Google Patents
Method for pack rolling of thin sheets of hard-to-form alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201821C1 RU2201821C1 RU2001124096A RU2001124096A RU2201821C1 RU 2201821 C1 RU2201821 C1 RU 2201821C1 RU 2001124096 A RU2001124096 A RU 2001124096A RU 2001124096 A RU2001124096 A RU 2001124096A RU 2201821 C1 RU2201821 C1 RU 2201821C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sheets
- coating
- rolling
- temperature
- separation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Metal Rolling (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способам изготовления тонких листов из труднодеформируемых металлов и сплавов, например титана, методом горячей прокатки многослойных пакетов. The invention relates to the field of metal forming, in particular to methods for manufacturing thin sheets of hardly deformable metals and alloys, for example titanium, by hot rolling of multilayer bags.
Известен способ пакетной прокатки листов (патент США N 2645842, публ. 21.07.53 г. ), в котором при сборке пакета на поверхность заготовок наносят разделительное покрытие. В качестве материала разделительного покрытия предложено использовать естественную окалину, водные суспензии окиси магния, глиноземистого цемента (люмит). Наилучшие результаты были получены при использовании 15%-ного водного раствора двуокиси хрома, который наносят легким обмазыванием кистью поверхности листов перед сборкой пакета. Материал покрытия выбирают исходя из отношения общей толщины листов к общей толщине обкладки. A known method of batch rolling sheets (US patent N 2645842, publ. 21.07.53,), in which when assembling the package on the surface of the workpieces applied separation coating. It is proposed to use natural scale, aqueous suspensions of magnesium oxide, alumina cement (lumite) as a separation coating material. The best results were obtained using a 15% aqueous solution of chromium dioxide, which is applied by lightly brushing the surface of the sheets before assembling the bag. The coating material is selected based on the ratio of the total thickness of the sheets to the total thickness of the lining.
Известен способ пакетной прокатки листов из химически активных металлов, таких как титан, цирконий и их сплавов (патент США N 2985945, публ. 30.05.61 г. ). Разделительным материалом, исключающим сваривание листов между собой в данном способе, служит окисная пленка, образованная при низкотемпературном отжиге при 593-649oС (1100-1200oF). Альтернативой или дополнительным материалом является тонкое покрытие поверхности заготовок слоем извести, глины, а также окиси алюминия и т.п.A known method of batch rolling sheets of chemically active metals such as titanium, zirconium and their alloys (US patent N 2985945, publ. 30.05.61,). The separating material that excludes the welding of sheets between themselves in this method is an oxide film formed during low-temperature annealing at 593-649 o С (1100-1200 o F). An alternative or additional material is a thin coating of the surface of the workpieces with a layer of lime, clay, as well as aluminum oxide, etc.
Перечисленные покрытия используются при прокатке пакетов в диапазоне температур 729-757oС (1345-1395oF).These coatings are used when rolling packages in the temperature range 729-757 o C (1345-1395 o F).
Окисные пленки в указанном диапазоне температур имеют незначительную толщину, содержат различные микронесплошности. Окисные пленки симметрично разрушаются на начальной стадии деформирования, образуя сетку микротрещин, в которые вдавливаются свежие объемы металла из приконтактных областей, создавая мостики сцепления. Окисная пленка по сравнению с чистой поверхностью металла имеет меньшую силу сцепления с дополнительным слоем покрытия. Oxide films in the indicated temperature range have insignificant thickness and contain various micro-discontinuities. The oxide films are symmetrically destroyed at the initial stage of deformation, forming a network of microcracks into which fresh volumes of metal are pressed from the contact areas, creating adhesion bridges. The oxide film, in comparison with a clean metal surface, has a lower adhesive force with an additional coating layer.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является способ пакетной прокатки листов с повышенной точностью размеров и равномерностью свойств в продольном и поперечном направлениях из легированных и нержавеющих сталей, цветных металлов и сплавов и используемых для изготовления сверхзвуковых самолетов и ракет (патент США N 3164884, публ. 12.01.65 г.) - прототип. The closest analogue to the claimed invention is a method of batch rolling of sheets with increased dimensional accuracy and uniformity of properties in the longitudinal and transverse directions from alloyed and stainless steels, non-ferrous metals and alloys and used for the manufacture of supersonic aircraft and rockets (US patent N 3164884, publ. 12.01 .65 g.) - prototype.
Состав разделительного покрытия зависит от материала листов. Например, для листов из легированных сплавов применяют смесь оксидов хрома и магния. При прокатке нержавеющих сталей и "супер" сплавов используют водную смесь оксида алюминия. The composition of the release coating depends on the material of the sheets. For example, a mixture of chromium and magnesium oxides is used for alloyed alloy sheets. When rolling stainless steels and "super" alloys, an aqueous mixture of aluminum oxide is used.
Перед нанесением разделительного покрытия поверхность листов подвергают дробеметной обработке круглой или угловатой дробью. Кроме того, листы шлифуют для удаления дефектов формы. После нанесения разделительного покрытия его просушивают при температуре 38-66oC (100-150oF) для полного удаления влаги.Before applying the separation coating, the surface of the sheets is subjected to shot blasting with a round or angular shot. In addition, the sheets are ground to remove mold defects. After applying the separation coating, it is dried at a temperature of 38-66 o C (100-150 o F) to completely remove moisture.
Применительно к сплавам титана покрытие, имеющее в составе двуокись алюминия, при температурах горячей прокатки (до 1190oС) образует трудноудаляемый интерметаллидный слой. Единственным способом для удаления такого слоя является ленточное шлифование с большим количеством проходов и низкой стойкостью шлифовальной ленты. Стоимость затрат на операцию удаления остатков покрытия существенно влияет на себестоимость изготовления листа. При обработке поверхности образуются трудноудаляемые продольные риски.In relation to titanium alloys, a coating containing aluminum dioxide, at hot rolling temperatures (up to 1190 o C) forms a hard-to-remove intermetallic layer. The only way to remove such a layer is belt grinding with a large number of passes and low resistance of the sanding belt. The cost of the operation to remove residual coating significantly affects the cost of manufacturing the sheet. When processing the surface, hard to remove longitudinal risks are formed.
При нанесении покрытия из водного раствора двуокиси алюминия отмечают недостаточную прочность сцепления материала покрытия с основой металла, неравномерность (сгустки раствора) и неоднородность нанесенного покрытия. Перечисленные недостатки особенно значимы при производстве тонких листов, при высоких степенях деформации. When applying a coating from an aqueous solution of aluminum dioxide, insufficient adhesion of the coating material to the metal base, unevenness (clots of the solution), and heterogeneity of the coating are noted. These disadvantages are especially significant in the production of thin sheets, with high degrees of deformation.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является обеспечение надежности разделения листов после прокатки и улучшение качества поверхности получаемых листов за счет оптимизации показателей разделительного покрытия, процесса деформации и марки деформируемого металла. The problem to which this invention is directed, is to ensure the reliability of the separation of sheets after rolling and to improve the surface quality of the resulting sheets by optimizing the performance of the separation coating, the deformation process and the grade of deformable metal.
Поставленная задача решается тем, что в способе пакетной прокатки тонких листов из труднодеформируемых сплавов, включающем подготовку заготовок, нанесение разделительного покрытия на поверхность заготовок, сборку пакета, горячую прокатку пакета, разделение и отделку поверхности листов, согласно изобретению, при производстве листов толщиной менее 1,0 мм в качестве разделительного покрытия используют коллоидный раствор, а при производстве листов толщиной 1,0-2,5 мм разделительное покрытие состоит из 5-50% коллоидного раствора и 10-30% тонкодисперсных порошков фракцией менее 50 мкм, при этом разделительное покрытие перед прокаткой сушат при температуре не выше 70oC, а температура термического разложения разделительного покрытия должна превышать температуру горячей прокатки пакета. Коллоидный раствор готовят на основе алюмосиликатов.The problem is solved in that in the method of batch rolling of thin sheets of difficult-to-deform alloys, including preparing blanks, applying a separation coating to the surface of the blanks, assembling the bag, hot rolling the bag, separating and finishing the surface of the sheets according to the invention, in the production of sheets with a thickness of less than 1, A colloidal solution is used as a separation coating at 0 mm, and in the production of sheets with a thickness of 1.0-2.5 mm, the separation coating consists of 5-50% colloidal solution and 10-30% fine ersnyh powder fraction less than 50 microns, wherein the release coating is dried before rolling at a temperature not higher than 70 o C, and the temperature of thermal decomposition of the separating coating must exceed the temperature of the hot rolling package. The colloidal solution is prepared on the basis of aluminosilicates.
При выборе материала разделительного покрытия учитывают его адгезионные свойства, технологичность нанесения, температуру термического разложения, химическую инертность. Параметры операции нанесения покрытия должны обеспечивать получение сплошного, равномерного и однородного покрытия. Выполнение перечисленных мер гарантирует качество поверхности получаемых листов. When choosing a release coating material, its adhesive properties, application processability, thermal decomposition temperature, and chemical inertness are taken into account. The parameters of the coating operation should provide a continuous, uniform and uniform coating. The implementation of these measures guarantees the surface quality of the resulting sheets.
Использование в разделительном покрытии коллоидного раствора более 50% от объема создает высокую плотность и вязкость покрытия, приводит к плохой смачиваемости поверхности заготовок вследствие недостаточности влаги. Содержание коллоидного раствора менее 5% приводит к низкой концентрации разделительного покрытия, неравномерности нанесения и малой толщине разделительной пленки. The use of a colloidal solution in the separation coating of more than 50% of the volume creates a high density and viscosity of the coating, leads to poor wettability of the surface of the workpieces due to insufficient moisture. The content of the colloidal solution of less than 5% leads to a low concentration of the separation coating, uneven deposition and small thickness of the separation film.
Содержание в разделительном покрытии тонкодисперсных порошков более 30% повышает плотность суспензии, увеличивая скорость седиментации и неравномерность концентрации суспензии, что ухудшает свойства разделительного покрытия: повышается неравномерность нанесения, разнотолщинность, склонность к образованию сгустков. The content of finely divided powders in the separation coating of more than 30% increases the density of the suspension, increasing the sedimentation rate and the uneven concentration of the suspension, which worsens the properties of the separation coating: increases the unevenness of application, the thickness variation, the tendency to clot formation.
При содержании порошкового наполнителя менее 10% плотность разделительного покрытия недостаточна для больших степеней деформации, используемых при прокатке тонких листов, а также очень малое отличие от высоко концентрированного коллоидного раствора. When the content of the powder filler is less than 10%, the density of the release coating is insufficient for the high degrees of deformation used when rolling thin sheets, as well as a very small difference from a highly concentrated colloidal solution.
После прокатки и разборки пакета покрытие с поверхности листов удаляют совместно с окалиной традиционными производительными методами химической или струйно-абразивной обработки. After rolling and disassembling the package, the coating from the surface of the sheets is removed together with the scale using traditional production methods of chemical or jet-abrasive treatment.
Примеры осуществления способа. Examples of the method.
Пример 1. При изготовлении листов толщиной 0,5 мм из титанового сплава Ti6Al4V методом пакетной прокатки использовали разделительное покрытие, состоящее из 30% алюмосиликатов и воды. Размер частиц 0,2 мкм и меньше. Температура раствора составляла 50oС. Покрытие на поверхность заготовок наносили методом погружения в раствор. Продолжительность выдержки в растворе до 180 с. Толщина покрытия при этом составила 3,5-4,0 мкм. Равномерность покрытия достигали за счет постоянства скорости подъема заготовок из раствора. Излишки покрытия сдували встречным потоком теплого воздуха, одновременно производя сушку покрытия. Просушенные заготовки собрали в пакет, нагрели до (890±10)oC и прокатали с коэффициентом вытяжки 2,2. Температура термического разложения материала покрытия 930oC. Разборку пакета производили без применения каких-либо специальных средств. Листы разделились самопроизвольно. Поверхностные загрязнения в виде остатков покрытия и окалины удаляли струйно-абразивной обработкой. После контроля геометрических размеров и поверхностных дефектов листы отправили на финишную обработку - кислотное травление. Небольшую партию листов (12%) отправили на дополнительную операцию ленточного шлифования для выведения поверхностных дефектов.Example 1. In the manufacture of sheets with a thickness of 0.5 mm from a titanium alloy Ti 6 Al 4 V by the method of batch rolling used a separation coating consisting of 30% aluminosilicates and water. Particle size 0.2 microns and less. The temperature of the solution was 50 o C. The coating on the surface of the workpieces was applied by immersion in the solution. The exposure time in the solution is up to 180 s. The coating thickness was 3.5-4.0 microns. The uniformity of the coating was achieved due to the constancy of the rate of rise of the workpieces from the solution. The excess coating was blown away by a counter flow of warm air, while drying the coating. The dried billets were collected in a bag, heated to (890 ± 10) o C and rolled with a draw ratio of 2.2. The temperature of thermal decomposition of the coating material is 930 o C. The package was disassembled without any special means. The sheets split spontaneously. Surface contamination in the form of coating residues and scale was removed by abrasive blasting. After checking the geometric dimensions and surface defects, the sheets were sent for finishing - acid etching. A small batch of sheets (12%) was sent for an additional belt grinding operation to remove surface defects.
Пример 2. Для прокатки листов толщиной 1,3 мм из титанового сплава Ti6Al4V в качестве разделительного покрытия подготовили суспензию, включающую 25% алюмосиликата и 25% (SiO2•nH2O)+N2O+Н2O. Компонент SiO2•nН2O использовали в виде порошка с фракцией не более 20 мкм. Температура раствора 30oC. Покрытие наносили аналогично примеру 1. Толщина покрытия составила 40-50 мкм. Просушенные заготовки собрали в пакет, нагрели до температуры (890±10)oC и прокатали с коэффициентом вытяжки 4,2. Температура термического разложения материала покрытия 930oC. Получили листы хорошего качества. Отделку поверхности произвели аналогично примеру 1.Example 2. For rolling sheets of a thickness of 1.3 mm from a titanium alloy Ti 6 Al 4 V, a suspension comprising 25% aluminosilicate and 25% (SiO 2 • nH 2 O) + N 2 O + H 2 O was prepared as a separation coating. The SiO 2 • nH 2 O component was used in the form of a powder with a fraction of not more than 20 μm. The temperature of the solution is 30 o C. The coating was applied analogously to example 1. The coating thickness was 40-50 microns. The dried billets were collected in a bag, heated to a temperature of (890 ± 10) o C and rolled with a drawing coefficient of 4.2. The thermal decomposition temperature of the coating material is 930 ° C. Sheets of good quality are obtained. Surface finish produced analogously to example 1.
Пример 3. При прокатке листов толщиной 2,2 мм из титанового сплава Ti6Al4V в качестве материала разделительного покрытия использовали суспензию, включающую коллоидный раствор алюмосиликата (40%) и тонкодисперсный порошок СаСО3 (25%) фракцией 45 мкм. Температура раствора 20oС. Покрытие наносили кистью. Толщина покрытия составила 80-120 мкм. Коэффициент вытяжки при прокатке - 5,5. Температура горячей прокатки (890±10)oC, температура термического разложения покрытия около 945oC.Example 3. When rolling sheets with a thickness of 2.2 mm from a titanium alloy Ti 6 Al 4 V, a suspension containing a colloidal solution of aluminosilicate (40%) and finely dispersed CaCO 3 powder (25%) with a fraction of 45 μm was used as a separation material. The temperature of the solution is 20 o C. The coating was applied with a brush. The coating thickness was 80-120 microns. The drawing ratio during rolling is 5.5. The temperature of hot rolling (890 ± 10) o C, the thermal decomposition temperature of the coating is about 945 o C.
При отделке поверхности листов отмечено некоторое увеличение количества поверхностных дефектов. Количество листов, отправленных на шлифовку, составило 34%. When finishing the surface of the sheets, a slight increase in the number of surface defects was noted. The number of sheets sent for polishing was 34%.
Аналогичные разделительные покрытия были испытаны при производстве тонких листов других марок титановых сплавов, таких как Ti6Al2Zr2Zn2VО, 6Mo; Ti6Al2Zr2Zn2VO, 6MoO, 15Si и интерметаллидных сплавов ТiАl.Similar release coatings were tested in the production of thin sheets of other grades of titanium alloys, such as Ti 6 Al 2 Zr 2 Zn 2 VO, 6Mo; Ti 6 Al 2 Zr 2 Zn 2 VO, 6MoO, 15Si and TiAl intermetallic alloys.
Представленные варианты разделительных покрытий позволяют охватить весь диапазон прокатываемых толщин и марок обрабатываемых сплавов с высокой степенью деформации. Предлагаемый способ пакетной прокатки тонких листов обеспечивает надежное разделение листов после прокатки, исключая сваривание листов в пакете, улучшение качества поверхности листов и снижение себестоимости изготовления за счет применения оптимального разделительного покрытия с учетом параметров прокатки и марки деформируемого металла. The presented variants of separation coatings allow covering the entire range of rolled thicknesses and grades of processed alloys with a high degree of deformation. The proposed method of batch rolling of thin sheets provides reliable separation of sheets after rolling, excluding welding of sheets in a package, improving the surface quality of sheets and reducing production costs due to the use of optimal separation coating, taking into account the rolling parameters and the grade of deformable metal.
Покрытие легко удаляется с поверхности листов после прокатки, не оставляя на поверхности дефектов. В большинстве случаев кондиционное состояние поверхности листов получают без дорогостоящей операции ленточного шлифования. Используемые разделительные покрытия отличаются низкой стоимостью, технологичностью приготовления, универсальностью и легкостью способов их нанесения и удаления. The coating is easily removed from the surface of the sheets after rolling, without leaving defects on the surface. In most cases, the condition of the surface of the sheets is obtained without expensive belt grinding operations. Used release coatings are characterized by low cost, manufacturability, versatility and ease of application and removal.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001124096A RU2201821C1 (en) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | Method for pack rolling of thin sheets of hard-to-form alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001124096A RU2201821C1 (en) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | Method for pack rolling of thin sheets of hard-to-form alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2201821C1 true RU2201821C1 (en) | 2003-04-10 |
Family
ID=20252936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001124096A RU2201821C1 (en) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | Method for pack rolling of thin sheets of hard-to-form alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2201821C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2661969C1 (en) * | 2017-07-13 | 2018-07-23 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of producing oxide coating |
| RU2716328C2 (en) * | 2016-01-14 | 2020-03-11 | ГУАСТА Фабрицио | Method of aluminum foil rolling |
| RU2736992C2 (en) * | 2016-04-22 | 2020-11-23 | ГУАСТА Фабрицио | Method of aluminum foil rolling and aluminum foils produced by said method |
| RU2748006C1 (en) * | 2020-09-28 | 2021-05-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук | Method for thermomechanical treatment of thin sheets of hard steel grades |
-
2001
- 2001-08-29 RU RU2001124096A patent/RU2201821C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716328C2 (en) * | 2016-01-14 | 2020-03-11 | ГУАСТА Фабрицио | Method of aluminum foil rolling |
| RU2736992C2 (en) * | 2016-04-22 | 2020-11-23 | ГУАСТА Фабрицио | Method of aluminum foil rolling and aluminum foils produced by said method |
| RU2661969C1 (en) * | 2017-07-13 | 2018-07-23 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of producing oxide coating |
| RU2748006C1 (en) * | 2020-09-28 | 2021-05-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук | Method for thermomechanical treatment of thin sheets of hard steel grades |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4526839A (en) | Process for thermally spraying porous metal coatings on substrates | |
| Song et al. | Ultrafast fabrication of rough structures required by superhydrophobic surfaces on Al substrates using an immersion method | |
| US20100304086A1 (en) | Super non-wetting, anti-fingerprinting coatings for glass | |
| JP2000514140A (en) | Cast aluminum alloy for can material and process for producing the alloy | |
| JP2002275658A (en) | Enhanced surface preparation process for application of ceramic coating | |
| US4683168A (en) | Method of producing a composite body | |
| US4514469A (en) | Peened overlay coatings | |
| Hassan et al. | Hierarchically rough superhydrophobic copper sheets fabricated by a sandblasting and hot water treatment process | |
| RU2201821C1 (en) | Method for pack rolling of thin sheets of hard-to-form alloys | |
| JPS648072B2 (en) | ||
| Forooshani et al. | Superhydrophobic copper surfaces by shot peening and chemical treatment | |
| KR101862526B1 (en) | Method for manufacturing coated mold for die casting | |
| CN115135784A (en) | Metal product with improved bond durability and related method | |
| WO2012099284A1 (en) | Hot dipped galvanized steel sheet with excellent deep drawing properties and ultra-low temperature adhesive brittleness, and preparation method thereof | |
| USH1207H (en) | Chromic acid anodization of titanium | |
| JPS63157803A (en) | Method for producing plate shaped product from granular material | |
| CN109693185B (en) | Titanium metal pot with novel finished surface and preparation process thereof | |
| JP4183961B2 (en) | In-furnace roll of plate glass heat treatment furnace and method for producing the same | |
| Kameyama et al. | Ridge-Texturing for Wettability Modification by Using Angled Fine Particle Peening | |
| JPS6077966A (en) | Method for preventing cracking of aluminized steel sheet during working | |
| US9611531B1 (en) | Textured spray coatings for decorative and functional surfaces and method of applying same | |
| JP2972200B1 (en) | Metal surface treatment method and metal material treated | |
| JP2682828B2 (en) | Ion plating pretreatment method | |
| RU2661969C1 (en) | Method of producing oxide coating | |
| FR2713518A1 (en) | Electrostatic powder coating of plastic substrates with epoxy powder |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170830 |