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CN114178310A - 一种采用多道次轧制钛合金棒线材的方法 - Google Patents

一种采用多道次轧制钛合金棒线材的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用多道次轧制钛合金棒线材的方法，属于轧制技术领域。将钛合金板材放入加热炉中进行两段预热，将预热后的轧材都进行四段保温、轧制和退火三个阶段；将完成最后一道轧制的轧材立刻进行水冷得到高强度、高塑性的棒线材料。本发明实现了棒线材的表面缺陷能够得到有效的解决，比如裂纹、耳子、折叠等，避免材料的低强度、低塑性的出现。本发明实现了大变形轧制，可以制备出高强度、高塑性的棒线材料。

Description

一种采用多道次轧制钛合金棒线材的方法
技术领域
本发明涉及一种采用多道次轧制钛合金棒线材的方法，属于轧制技术领域。
背景技术
棒材在制造业、交通业、建筑业等行业中应用广泛，对我国国民经济的发展起着重要作用。随着钢铁去产能的进一步扩大，市场竞争日益激烈，促进先进生产工艺和轧制技术不断发展。对棒材轧制而言，由于其孔型的多样性，常规的轧制理论及解析计算具有一定的局限性，有限元技术通过将求解未知场变量的连续介质划分若干单元，可以适应各种复杂形状和外部条件，对工程问题求解出相对真实的相关参量。
但是棒线材也有缺点，比如常见的表面缺陷有裂纹、耳子、折叠、结疤（翘皮或鳞皮)、划痕、麻面、分层、氧化及脱碳等。表面缺陷最大的危害就是降低线材的断面收缩率等塑性指标，从而影响冷拉加工性能。然而，因为受限于复杂的模具与设备等原因，一些大变形技术并没有得到广泛应用。如多向锻造技术变形速率快，锻件容易开裂，锻件组织不均匀。累积叠轧技术因其间歇性工艺及材料焊接性的限制，极大地限制了其应用。
专利申请号为2014102383111，一种采用高速连轧机生产TC4钛合金棒线材的方法。该申请利用步进式加热炉加热坯料，通过高速连轧机进行初轧、预精轧、精轧、吐丝、风冷、集卷将 TC4 钛合金锻造方坯制成TC4钛合金棒线材产品的方法。在原有的高速连轧机生产 TC4 钛合金棒线材的方法上通过单个轧程即可得到目标线型、圆整度、表面的热轧棒线材，并且不需要进行中间退火，缩短了生产工艺流程，提高棒线材的质量、产量和成材率，还降低TC4钛合金棒线材的生产成本。
专利申请号为2017103102814，一种高强度钛合金棒线材的制备方法。对钛合金在β转变温度Tβ以下15℃温度区间进行高温热轧，应变速率控制在3s -1 以内；对钛合金棒线材在500℃～600℃进行温拉变形，应变量达到1以上，应变速率控制在0.1s -1 以内；对形变后的钛合金棒线材在250℃～380℃进行稳定化预处理，热处理时间2h～4h；而后对钛合金棒线材在520℃～680℃进行退火处理，加热时间2h～6h。采用本方法生产的钛合金棒线材组织细小均匀，具有良好的强度。
上述两个申请均没有得到材料性能更好，如高强度、高塑性的棒线材料。本发明利用普通轧机通过改变轧制方向实现了大变形轧制，制备了高强度、高塑性的棒线材料。
发明内容
为了能够实现了棒线材的表面缺陷能够得到有效的解决，比如裂纹、耳子、折叠等，避免材料的低强度、低塑性的出现，并制备得到高强度、高塑性的棒线材料，本发明提供一种采用多道次轧制钛合金棒线材的方法。本发明通过以下技术方案实现。
一种采用多道次轧制钛合金棒线材的方法，其包括以下步骤：
步骤1、将钛合金板材放入加热炉中进行两段预热，具体为：
1.1预热Ⅰ：在温度为800-850℃预热10-20min；
1.2预热Ⅱ：继续在温度为900-950℃预热20-30min；
步骤2、将预热后的轧材都进行四段保温、轧制和退火三个阶段，具体为：
2.1在温度为900-950℃保温5-10min，进行第一道次轧制，在温度为900-950℃下进行10-20min的退火处理；
2.2继续在温度为1000-1050℃保温5-10min，将轧辗转反向旋转90°后进行第二道次轧制，在温度为1000-1050℃下进行10-20min的退火处理；
2.3继续在温度为1100-1150℃保温15-20min，将轧辗转反向旋转90°后进行第三道次轧制，在温度为1100-1150℃下进行20-30min的退火处理；
2.4继续在温度为1200-1250℃保温15-20min，将轧辗转反向旋转90°后进行第四道次轧制，在温度为1200-1250℃下进行20-30 min的退火处理；
步骤3、将完成最后一道轧制的轧材立刻进行水冷得到高强度、高塑性的棒线材料。
所述步骤1中钛合金板材尺寸为30-35mm×30-35mm×20-25mm。
所述步骤2中轧制为钛合金板材在两辊轧机上进行轧制。
所述步骤2.1中第一道次轧制为以钛合金板材长度方向作为轧制方向。
本发明的有益效果是：
1、本发明实现了棒线材的表面缺陷能够得到有效的解决，比如裂纹、耳子、折叠等，避免材料的低强度、低塑性的出现。
2、本发明实现了大变形轧制，可以制备出高强度、高塑性的棒线材料。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，该采用多道次轧制钛合金棒线材的方法，其包括以下步骤：
步骤1、将尺寸为30mm×30mm×20mm的TC4钛合金板材放入加热炉中进行两段预热，具体为：
1.1预热Ⅰ：在温度为800℃预热10min；
1.2预热Ⅱ：继续在温度为900℃预热20min；
步骤2、将预热后的轧材都进行四段保温、轧制（钛合金板材在两辊轧机上进行轧制）和退火三个阶段，具体为：
2.1在温度为900℃保温5min，进行第一道次轧制，第一道次轧制为以钛合金板材长度方向作为轧制方向，在温度为900℃下进行10min的退火处理；
2.2继续在温度为1000℃保温5min，将轧辗转反向旋转90°后进行第二道次轧制，在温度为1000℃下进行10min的退火处理；
2.3继续在温度为1100℃保温15min，将轧辗转反向旋转90°后进行第三道次轧制，在温度为1100℃下进行20min的退火处理；
2.4继续在温度为1200℃保温15min，将轧辗转反向旋转90°后进行第四道次轧制，在温度为1200℃下进行20min的退火处理；
步骤3、将完成最后一道轧制的轧材立刻进行水冷得到高强度、高塑性的棒线材料。
采用被方法制备得到的TC4棒线材料，与常规的TC4棒线材料相比，其沿轧制方向的抗拉强度提升8.9%，屈服强度提升了11.6%；板材横向的抗拉强度提升了19.6%，屈服强度提升了20.3%。
实施例2
如图1所示，该采用多道次轧制钛合金棒线材的方法，其包括以下步骤：
步骤1、将尺寸为32mm×32mm×22mm的TC4钛合金板材放入加热炉中进行两段预热，具体为：
1.1预热Ⅰ：在温度为820℃预热14min；
1.2预热Ⅱ：继续在温度为920℃预热24min；
步骤2、将预热后的轧材都进行四段保温、轧制（钛合金板材在两辊轧机上进行轧制）和退火三个阶段，具体为：
2.1在温度为920℃保温7min，进行第一道次轧制，第一道次轧制为以钛合金板材长度方向作为轧制方向，在温度为920℃下进行14min的退火处理；
2.2继续在温度为1020℃保温7min，将轧辗转反向旋转90°后进行第二道次轧制，在温度为1020℃下进行14min的退火处理；
2.3继续在温度为1120℃保温17min，将轧辗转反向旋转90°后进行第三道次轧制，在温度为1120℃下进行24min的退火处理；
2.4继续在温度为1220℃保温17min，将轧辗转反向旋转90°后进行第四道次轧制，在温度为1220℃下进行24min的退火处理；
步骤3、将完成最后一道轧制的轧材立刻进行水冷得到高强度、高塑性的棒线材料。
采用被方法制备得到的TC4棒线材料，与常规的TC4棒线材料相比，其沿轧制方向的抗拉强度提升9.4%，屈服强度提升了12.1%；板材横向的抗拉强度提升了21.2%，屈服强度提升了22.5%。
实施例3
如图1所示，该采用多道次轧制钛合金棒线材的方法，其包括以下步骤：
步骤1、将尺寸为35mm×35mm×25mm的TC4钛合金板材放入加热炉中进行两段预热，具体为：
1.1预热Ⅰ：在温度为850℃预热20min；
1.2预热Ⅱ：继续在温度为950℃预热30min；
步骤2、将预热后的轧材都进行四段保温、轧制（钛合金板材在两辊轧机上进行轧制）和退火三个阶段，具体为：
2.1在温度为950℃保温10min，进行第一道次轧制，第一道次轧制为以钛合金板材长度方向作为轧制方向，在温度为950℃下进行20min的退火处理；
2.2继续在温度为1050℃保温10min，将轧辗转反向旋转90°后进行第二道次轧制，在温度为1050℃下进行20min的退火处理；
2.3继续在温度为1150℃保温20min，将轧辗转反向旋转90°后进行第三道次轧制，在温度为1150℃下进行30min的退火处理；
2.4继续在温度为1250℃保温20min，将轧辗转反向旋转90°后进行第四道次轧制，在温度为1250℃下进行30min的退火处理；
步骤3、将完成最后一道轧制的轧材立刻进行水冷得到高强度、高塑性的棒线材料。
采用被方法制备得到的TC4棒线材料，与常规的TC4棒线材料相比，其沿轧制方向的抗拉强度提升9.5%，屈服强度提升了13.6%；板材横向的抗拉强度提升了24.9%，屈服强度提升了21.5%。
实施例4
如图1所示，该采用多道次轧制钛合金棒线材的方法，其包括以下步骤：
步骤1、将尺寸为33mm×33mm×23mm的TC4钛合金板材放入加热炉中进行两段预热，具体为：
1.1预热Ⅰ：在温度为830℃预热16min；
1.2预热Ⅱ：继续在温度为930℃预热26min；
步骤2、将预热后的轧材都进行四段保温、轧制（钛合金板材在两辊轧机上进行轧制）和退火三个阶段，具体为：
2.1在温度为930℃保温8min，进行第一道次轧制，第一道次轧制为以钛合金板材长度方向作为轧制方向，在温度为930℃下进行26min的退火处理；
2.2继续在温度为1030℃保温8min，将轧辗转反向旋转90°后进行第二道次轧制，在温度为1030℃下进行16min的退火处理；
2.3继续在温度为1130℃保温18min，将轧辗转反向旋转90°后进行第三道次轧制，在温度为1130℃下进行26min的退火处理；
2.4继续在温度为1230℃保温18min，将轧辗转反向旋转90°后进行第四道次轧制，在温度为1230℃下进行26min的退火处理；
步骤3、将完成最后一道轧制的轧材立刻进行水冷得到高强度、高塑性的棒线材料。
采用被方法制备得到的TC4棒线材料，与常规的TC4棒线材料相比，其沿轧制方向的抗拉强度提升10.2%，屈服强度提升了13.5%；板材横向的抗拉强度提升了26.3%，屈服强度提升了22.7%。
实施例5
如图1所示，该采用多道次轧制钛合金棒线材的方法，其包括以下步骤：
步骤1、将尺寸为34mm×34mm×24mm的TC4钛合金板材放入加热炉中进行两段预热，具体为：
1.1预热Ⅰ：在温度为840℃预热18min；
1.2预热Ⅱ：继续在温度为940℃预热28min；
步骤2、将预热后的轧材都进行四段保温、轧制（钛合金板材在两辊轧机上进行轧制）和退火三个阶段，具体为：
2.1在温度为940℃保温9min，进行第一道次轧制，第一道次轧制为以钛合金板材长度方向作为轧制方向，在温度为940℃下进行18min的退火处理；
2.2继续在温度为1040℃保温9min，将轧辗转反向旋转90°后进行第二道次轧制，在温度为1040℃下进行18min的退火处理；
2.3继续在温度为1130℃保温18min，将轧辗转反向旋转90°后进行第三道次轧制，在温度为1130℃下进行26min的退火处理；
2.4继续在温度为1240℃保温19min，将轧辗转反向旋转90°后进行第四道次轧制，在温度为1240℃下进行28min的退火处理；
步骤3、将完成最后一道轧制的轧材立刻进行水冷得到高强度、高塑性的棒线材料。
采用被方法制备得到的TC4棒线材料，与常规的TC4棒线材料相比，其沿轧制方向的抗拉强度提升8.7%，屈服强度提升了14.2%；板材横向的抗拉强度提升了25.3%，屈服强度提升了20.8%。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种采用多道次轧制钛合金棒线材的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、将钛合金板材放入加热炉中进行两段预热，具体为：
1.1预热Ⅰ：在温度为800-850℃预热10-20min；
1.2预热Ⅱ：继续在温度为900-950℃预热20-30min；
步骤2、将预热后的轧材都进行四段保温、轧制和退火三个阶段，具体为：
2.1在温度为900-950℃保温5-10min，进行第一道次轧制，在温度为900-950℃下进行10-20min的退火处理；
2.2继续在温度为1000-1050℃保温5-10min，将轧辗转反向旋转90°后进行第二道次轧制，在温度为1000-1050℃下进行10-20min的退火处理；
2.3继续在温度为1100-1150℃保温15-20min，将轧辗转反向旋转90°后进行第三道次轧制，在温度为1100-1150℃下进行20-30min的退火处理；
2.4继续在温度为1200-1250℃保温15-20min，将轧辗转反向旋转90°后进行第四道次轧制，在温度为1200-1250℃下进行20-30 min的退火处理；
步骤3、将完成最后一道轧制的轧材立刻进行水冷得到高强度、高塑性的棒线材料。
2.根据权利要求1所述的采用多道次轧制钛合金棒线材的方法，其特征在于：所述步骤1中钛合金板材尺寸为30-35mm×30-35mm×20-25mm。
3.根据权利要求1所述的采用多道次轧制钛合金棒线材的方法，其特征在于：所述步骤2中轧制为钛合金板材在两辊轧机上进行轧制。
4.根据权利要求3所述的采用多道次轧制钛合金棒线材的方法，其特征在于：所述步骤2.1中第一道次轧制为以钛合金板材长度方向作为轧制方向。
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