CN103276243A - 一种钛合金盘条及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钛合金盘条及其生产方法，钛合金盘条包括下列各成分及其重量百分比：Al5.0～6.0wt%、V3.0～4.0wt%、Fe≤0.25wt%、C≤0.06wt%、N≤0.05wt%、H≤0.012wt%、O≤0.16wt%，其余为Ti及不可避免的不纯物。将钛合金方坯经过加热、粗轧、中轧、预精轧、精轧、吐丝成圈、风冷、集卷、空冷各步骤，即得钛合金盘条。本发明仅需一次加热，且生产节奏快，钛合金盘条的生产效率和成材率得到极大提高，并可实现大批量连续性生产，加热成本有效降低，节能效果显著，利用本方法可以高效率生产大卷重钛合金盘条，且产品尺寸精度高，组织性能好。

Description

一种钛合金盘条及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种钛合金及其生产方法，属于有色金属材料加工与成型技术领域。

背景技术

钛合金线材因其优异的耐腐蚀性能和高比强度、强的人体亲和力等特性，而被广泛应用于航空航天、汽车、工具连接件、医疗器械等领域。钛合金线、丝材的生产，通常采用非连续式轧制方式，将钛合金热轧成φ6～φ10的线、丝坯，再拉伸成所需规格的线材或丝材。现有的钛合金线、丝坯的生产方法，一般为锻造或旋锻，这两种方法均需要多次加热，具有能耗高，劳动强度大，生产效率低，产品尺寸波动大，外形质量差等缺点。近年也出现利用热轧生产钛合金棒、线材的方法。

中国专利CN201110411752.3提供了一种生产TC4钛合金大规格棒材的加工方法，该方法通过多火次锻造加工，得到直径为200mm～400mm，长度不小于2500mm的TC4钛合金棒材，该方法可以得到晶粒均匀，内部缺陷少的产品，但是需要经过多火次锻造，工序复杂，费工费时；中国专利CN200610069108.1提供了一种通过三辊Y型连轧机轧制钛及钛合金棒线材的方法，该方法只需一次加热，并进行连续式生产，得到直径为8～30mm的成卷线坯，产品单重达到50～100kg，相比传统的锻造或旋锻，产品在能耗、生产效率和轧件尺寸精度方面有了较明显的提高。但随着钛合金线材日益增强的市场需求，以及用户对单卷重量和产品质量要求的不断提高，现有技术仍然显现了生产效率低、产品质量不稳定等不足。

发明内容

为了有效提高生产效率和产品质量，满足日益增强的市场需求，本发明提供了一种钛合金盘条及其生产方法。

本发明通过下列技术方案实现：一种钛合金盘条，其特征在于包括下列各成分及其重量百分比：

Al         5.0～6.0wt%

V         3.0～4.0wt%

Fe           ≤0.25wt%

C            ≤0.06wt%

N            ≤0.05wt%

H           ≤0.012wt%

O            ≤0.16wt%

其余为Ti及不可避免的不纯物。

本发明的另一目的在于提供一种钛合金盘条的生产方法，其特征在于经过下列步骤：

A、将经过车削的包括下列各成分及其重量百分比的钛合金方坯进行加热，按5～7℃/分钟的加热速率，加热至900～980℃时，保温80～120分钟：

Al         5.0～6.0wt%

V         3.0～4.0wt%

Fe           ≤0.25wt%

C            ≤0.06wt%

N            ≤0.05wt%

H           ≤0.012wt%

O            ≤0.16wt%

其余为Ti及不可避免的不纯物；

B、将步骤A所得钛合金方坯进行轧制，在开轧温度为800～880℃、轧制速度为0.1～0.5m/s的条件下，粗轧6道次，得粗轧件；在温度为750～830℃、轧制速度为1.0～2.0m/s的条件下，对粗轧件进行中轧6道次，得中轧件；在出口温度为700～750℃、轧制速度为3.0～10m/s的条件下，对中轧件进行预精轧6～8道次，得预精轧件；在温度为680～730℃、轧制速度为40～70m/s的条件下，对预精轧件进行精轧6～10道次，得精轧件；

C、将步骤B的精轧件，在820～870℃温度下吐丝成钛圈；

D、将步骤C的钛圈进行冷却，并控制终冷温度为500～550℃，然后进行集卷后，待自然空冷至室温，即得到钛合金盘条。

所述步骤A的钛合金方坯的横截面边长为130～160mm，长度为5～11m。

所述步骤B的粗轧件在进入中轧前进行切头处理，以改善轧件咬入条件，保证轧制顺利进行。

所述步骤B的精轧件需对尺寸进行监测，以提高产品的尺寸精度。在精轧机组后装有测径仪对轧件尺寸进行在线监测。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、通过本发明仅需一次加热就可生产出单重超过300kg的钛合金盘条，有效提高了钛合金盘条的生产效率和成材率；

2、本发明通过全连续高速轧制控制，提高了轧制速度及轧制能力；

3、本发明通过风冷控制，获得了理想的金相组织和物理性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

A、将经过车削的，横截面边长为130mm、长度为5m的，包括下列各成分及其重量百分比的钛合金方坯置于常规电阻式加热炉进行加热，按5℃/分钟的加热速率，加热至900℃时，保温80分钟：

   Al              5.0wt%

   V              3.0wt%

   Fe            0.21wt%

   C            0.05wt%

   N            0.05wt%

   H           0.010wt%

  O           0.15wt%

其余为Ti及不可避免的不纯物；

B、将步骤A所得钛合金方坯送常规轧机进行轧制，在开轧温度为800℃、轧制速度为0.2m/s的条件下，粗轧6道次，得粗轧件；再进行切头处理，以改善轧件咬入条件，保证轧制顺利进行；然后在温度为750℃、轧制速度为1.0m/s的条件下，对粗轧件进行中轧6道次，得中轧件；在出口温度为700℃、轧制速度为3.0m/s的条件下，对中轧件进行预精轧8道次，得预精轧件；在温度为680℃、轧制速度为45m/s的条件下，对预精轧件进行精轧10道次，得精轧件；在精轧机组后装有测径仪对精轧件尺寸进行在线监测，以提高产品的尺寸精度；

C、将步骤B的精轧件送常规吐丝机，在820℃温度下吐丝成钛圈；

D、将步骤C的钛圈送常规风冷线进行冷却，并控制终冷温度为500℃，然后送常规集卷筒进行集卷后，待自然空冷至室温，即得到钛合金盘条。该钛合金盘条的化学成分为：Al5.0wt%、V3.0wt%、Fe0.21wt%、C0.05wt%、N0.05wt%、H0.010wt%、O0.15wt%，其余为Ti及不可避免的不纯物。

实施例2

A、将经过车削的、横截面边长为150mm、长度为5.5m的、包括下列各成分及其重量百分比的钛合金方坯置于常规电阻式加热炉进行加热，按6℃/分钟的加热速率，加热至950℃时，保温100分钟：

Al         5.6wt%、

V         3.5wt%、

Fe         0.18wt%、

C          0.04wt%、

N          0.02wt%、

H         0.007wt%、

O          0.09wt%、

其余为Ti及不可避免的不纯物；

B、将步骤A所得钛合金方坯送常规轧机进行轧制，在开轧温度为850℃、轧制速度为0.3m/s的条件下，粗轧6道次，得粗轧件；再进行切头处理，以改善轧件咬入条件，保证轧制顺利进行；然后在温度为800℃、轧制速度为1.5m/s的条件下，对粗轧件进行中轧6道次，得中轧件；在出口温度为730℃、轧制速度为6m/s的条件下，对中轧件进行预精轧7道次，得预精轧件；在温度为700℃、轧制速度为55m/s的条件下，对预精轧件进行精轧8道次，得精轧件；在精轧机组后装有测径仪对精轧件尺寸进行在线监测，以提高产品的尺寸精度；

C、将步骤B的精轧件送常规吐丝机，在850℃温度下吐丝成钛圈；

D、将步骤C的钛圈送常规风冷线进行冷却，并控制终冷温度为530℃，然后送常规集卷筒进行集卷后，待自然空冷至室温，即得到钛合金盘条。该钛合金盘条的化学成分为：Al5.6wt%、V3.5wt%、Fe0.18wt%、C0.04wt%、N0.02wt%、H0.007wt%、O0.09wt%，其余为Ti及不可避免的不纯物。

实施例3

A、将经过车削的、横截面边长为160mm、长度为10m的、包括下列各成分及其重量百分比的钛合金方坯置于常规电阻式加热炉进行加热，按7℃/分钟的加热速率，加热至980℃时，保温120分钟：

Al         6.0wt%、

V         3.3wt%、

Fe         0.09wt%、

C           0.02wt%、

N           0.01wt%、

H          0.006wt%、

O            0.14wt%、

其余为Ti及不可避免的不纯物；

B、将步骤A所得钛合金方坯送常规轧机进行轧制，在开轧温度为880℃、轧制速度为0.5m/s的条件下，粗轧6道次，得粗轧件；再进行切头处理，以改善轧件咬入条件，保证轧制顺利进行；然后在温度为830℃、轧制速度为2.0m/s的条件下，对粗轧件进行中轧6道次，得中轧件；在出口温度为750℃、轧制速度为10m/s的条件下，对中轧件进行预精轧6道次，得预精轧件；在温度为730℃、轧制速度为70m/s的条件下，对预精轧件进行精轧6道次，得精轧件；在精轧机组后装有测径仪对精轧件尺寸进行在线监测，以提高产品的尺寸精度；

C、将步骤B的精轧件送常规吐丝机，在870℃温度下吐丝成钛圈；

D、将步骤C的钛圈送常规风冷线进行冷却，并控制终冷温度为550℃，然后送常规集卷筒进行集卷后，待自然空冷至室温，即得到钛合金盘条。该钛合金盘条的化学成分为：Al 6.0wt%、V 3.3wt%、Fe0.09 wt%、C 0.02wt%、N 0.01 wt%、H 0.006 wt%、O 0.14wt%，其余为Ti及不可避免的不纯物。

实施例4

A、将经过车削的、横截面边长为150mm、长度为11m的、包括下列各成分及其重量百分比的钛合金方坯置于常规电阻式加热炉进行加热，按6℃/分钟的加热速率，加热至950℃时，保温100分钟：

Al         5.6wt%、

V         4  wt%、

Fe         0.25wt%、

C          0.06wt%、

N          0.02wt%、

H         0.012wt%、

O          0.16wt%、

其余为Ti及不可避免的不纯物；

B、将步骤A所得钛合金方坯送常规轧机进行轧制，在开轧温度为850℃、轧制速度为0.3m/s的条件下，粗轧6道次，得粗轧件；再进行切头处理，以改善轧件咬入条件，保证轧制顺利进行；然后在温度为800℃、轧制速度为1.5m/s的条件下，对粗轧件进行中轧6道次，得中轧件；在出口温度为730℃、轧制速度为6m/s的条件下，对中轧件进行预精轧7道次，得预精轧件；在温度为700℃、轧制速度为55m/s的条件下，对预精轧件进行精轧8道次，得精轧件；在精轧机组后装有测径仪对精轧件尺寸进行在线监测，以提高产品的尺寸精度；

C、将步骤B的精轧件送常规吐丝机，在850℃温度下吐丝成钛圈；

D、将步骤C的钛圈送常规风冷线进行冷却，并控制终冷温度为530℃，然后送常规集卷筒进行集卷后，待自然空冷至室温，即得到钛合金盘条。该钛合金盘条的化学成分为：Al5.6wt%、V4wt%、Fe0.25wt%、C0.06wt%、N0.02wt%、H0.012wt%、O0.16wt%，其余为Ti及不可避免的不纯物。

Claims (5)

1.一种钛合金盘条，其特征在于包括下列各成分及其重量百分比：

Al         5.0～6.0wt%

V         3.0～4.0wt%

Fe           ≤0.25wt%

C            ≤0.06wt%

N            ≤0.05wt%

H           ≤0.012wt%

O            ≤0.16wt%

其余为Ti及不可避免的不纯物。

2.一种钛合金盘条的生产方法，其特征在于经过下列步骤：

A、将经过车削的包括下列各成分及其重量百分比的钛合金方坯进行加热，按5～7℃/分钟的加热速率，加热至900～980℃时，保温80～120分钟：

Al         5.0～6.0wt%

V         3.0～4.0wt%

Fe           ≤0.25wt%

C            ≤0.06wt%

N            ≤0.05wt%

H           ≤0.012wt%

O            ≤0.16wt%

其余为Ti及不可避免的不纯物；

B、将步骤A所得钛合金方坯，在开轧温度为800～880℃、轧制速度为0.1～0.5m/s的条件下，粗轧6道次，得粗轧件；在温度为750～830℃、轧制速度为1.0～2.0m/s的条件下，对粗轧件进行中轧6道次，得中轧件；在出口温度为700～750℃、轧制速度为3.0～10m/s的条件下，对中轧件进行预精轧6～8道次，得预精轧件；在温度为680～730℃、轧制速度为40～70m/s的条件下，对预精轧件进行精轧6～10道次，得精轧件；

C、将步骤B的精轧件在820～870℃温度下进行常规吐丝成钛圈；

D、将步骤C的钛圈进行常规冷却，并控制终冷温度为500～550℃，然后进行常规集卷后，自然空冷至室温，即得到钛合金盘条。

3.根据权利要求2所述的钛合金盘条的生产方法，其特征在于：所述步骤A的钛合金方坯的横截面边长为130～160mm，长度为5～11m。

4.根据权利要求2所述的钛合金盘条的生产方法，其特征在于：所述步骤B的粗轧件在进入中轧前进行切头处理。

5.根据权利要求2所述的钛合金盘条的生产方法，其特征在于：所述步骤B的精轧件需对尺寸进行监测。