CN1283813C - 一种钛、钛合金锭的加热方法 - Google Patents
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Abstract
一种钛、钛合金锭的加热方法，用于钛(钛合金)铸锭的轧制开坯，其特征是采用“均热炉加热铸锭工艺”：(1)设计一个上表面有凹坑(与铸锭匹配)的块状隔离装置，平放在靠近炉墙的均热炉炉底上；(2)将钳入均热炉内的铸锭，一端竖于隔离装置的凹坑处，另一端斜靠在炉墙上；相邻铸锭保持一定距离；(3)加热铸锭时，先保温15分钟，入炉温度≤800℃；再以≤60℃/h的速度加热升温至T设定＝900℃～1000℃；最后铸锭在T设定下保温2.5小时后出均热炉，在初轧机上进行热加工开坯。实施本发明专利，具有工艺简单、生产组织便捷的特点，解决了均热炉加热钛及钛合金铸锭时的燃烧现象。与锻压开坯工艺相比，质量符合标准要求，冶金成本降低2000元/吨钢以上。
Description
技术领域
本发明涉及冶金行业贵金属热加工的加热方法，尤其是指纯钛及钛合金热加工开坯的加热方法。
背景技术
众所周知，金属合金的热加工开坯方法，一般有二种：锻压机锻造、初轧机(横列式轧钢机)轧制。对于钛及钛合金的热加工开坯而言：前者生产效率较低，比较适应小批量(或特殊要求)热加工生产；后者生产效率较高，故适应大批量热加工生产。
由于钛(或钛合金)是一种价格不菲的贵金属，虽然钛(或钛合金)具有高的比强度(比重轻，强度高)及优异的抗腐蚀性能，但钛的活泼性决定了钛的特殊制造方法，造成长期以来钛的使用量比较小，因此，目前钛(或钛合金)锭的热加工开坯都依赖于锻造完成，其生产工艺基本上采用“真空自耗熔炼→锻压开坯”的传统工艺：Φ400～Φ600自耗锭→室状炉加热→锻压机锻造，经3～4个火次的锻造，才能完成规格140～180mm钛(或钛合金)坯的热加工开坯，生产周期较长。
近年来，随着社会科学技术的进步，钛(或钛合金)已成为重要的航空、造船及化工用的结构材料，面对钛(或钛合金)产品市场拓展的延伸，需求规模的扩大，供需矛盾日益凸现，生产周期长、效率低的传统锻造开坯工艺已不适应社会发展的需要。开发生产周期较短、效率高的以轧代锻(初轧机轧制代替锻压机锻造，以高的生产效率弥补低的成坯率，降低总的生产成本)热加工开坯生产工艺路线，成为钛(或钛合金)生产厂家的研究、发展方向。初轧机轧制热加工开坯过程中，金属锭的加热温度选择和均匀性，是影响金属轧件的轧制稳定性的一个重要因素，钛(或钛合金)锭的加热均匀性，对钛(或钛合金)轧件的轧制稳定性及表面质量影响尤为突出。
无论是初轧机轧制开坯，还是锻压机锻造开坯，用于金属锭加热的加热炉是必不可少的，大家知道：与初轧机配套的加热炉是中心换热式均热炉，与锻压机配套的加热炉是室状炉，均热炉与室状炉是完全不同的二种加热炉。由于均热炉承担着各类钢种的金属锭(钢锭、钛锭)在相当高的温度(1180～1320℃)和强氧化气氛条件下加热，因此均热炉对金属锭加热时，有二个特点：(1)均热炉的炉底存在着大量的氧化铁皮堆积(随着加热次数的增加，不可避免)；(2)钢锭后期保温阶段，采用钢锭翻身(消除钢锭的另一端处于均热炉炉底而陷于氧化铁皮之中的阴影，避免钢锭的加热温度不均匀，提高轧制质量。)来实现钢锭的加热温度均匀化。
钛及钛合金的加热均匀化是初轧机轧制开坯的必要条件。中心换热式均热炉加热钛(或钛合金)锭时，在钢锭后期保温阶段的钢锭翻身操作(900℃温度下，钳吊点接触的夹持钛锭翻身并轻放于炉底)中，由于钛及钛合金具有熔点高(1668℃)、燃点低(1167℃)的特点，铸锭与氧化铁皮发生磨擦易发生钛及钛合金自燃烧现象，故必须确保每次操作无一失误(就是说，不得发生钛锭坠落现象)，而钛(或钛合金)的自耗锭无锥度的特点，对钛锭翻身操作无失误的要求，实属勉为其难。钢锭翻身操作时，一旦发生钛锭坠落，钛锭与炉底氧化铁皮局部剧烈磨擦，引起的氧化反应而导致钛锭燃烧，将造成钛锭损失、均热炉严重损坏的重大质量、设备事故，影响安全生产。
发明内容
本发明开发一种钛、钛合金锭的加热方法，它是一种均热炉加热钛(钛合金)锭的工艺方法，用于钛(钛合金)锭在初轧机的热加工轧制开坯，在确保钛及钛合金铸锭加热均匀性的同时，有效地避免了均热炉加热钛及钛合金铸锭时可能发生的燃烧现象，解决了传统的锻压机热加工锻造开坯工艺生产效率低、综合生产成本较高的问题，满足了冶金制造商快捷、方便地生产钛及钛合金钢坯的要求，适应用户要求和市场发展的需要。
本发明提供的一种钛、钛合金锭的加热方法，其特征是用于初轧机热加工轧制开坯的钛(钛合金)铸锭采用“均热炉加热工艺”：
第一步，设计一个块状隔离装置，隔离装置采用耐火材料制成(一方面可以承受均热炉内的高温气氛，另一方面具有良好的透气性能，满足钛及钛合金锭的加热均匀性要求)，块状隔离装置的上表面有凹坑，凹坑尺寸略大于钛(钛合金)铸锭直径(便于钛或钛合金铸锭安置在块状隔离装置上，避免与均热炉炉底的氧化铁皮接触、磨擦)；
第二步，先将块状隔离装置钳入均热炉内，平放在靠近炉壁(墙)的炉底上；再将钛(钛合金)铸锭钳入均热炉内，铸锭沿长度方向的一端竖于块状隔离装置上表面的凹坑处(避免与均热炉炉底的氧化铁皮接触、磨擦)，另一端斜靠在均热炉的炉墙上(一方面铸锭两端都有固定支点，铸锭不能在均热炉内晃动，另一方面铸锭四周留有空隙，避免了铸锭的加热死角，使铸锭处于一个良好的加热气氛中。)，相邻铸锭之间保持一定距离(提高了铸锭的加热均匀性。)；
第三步，加热时，先将铸锭在均热炉内保温15～20分钟，铸锭的入炉温度600℃～800℃；然后升温，以30～60℃/h的速度加热升温至设定温度T设定＝900℃～1000℃(具体温度根据钛或钛合金的成分确定)；最后，铸锭在T设定温度下，保温2～3小时，其各点温度差≤30℃，铸锭出均热炉，在初轧机上进行热加工开坯。
块状隔离装置(工具)，采用镶嵌金属材料的耐火材料烘烤制成(耐火材料可以承受均热炉内的高温气氛，并具有良好的透气性能，满足钛及钛合金锭的加热均匀性要求；镶嵌金属材料可提高块状隔离工具的强度，提高隔离工具的使用寿命。)；金属材料是钢丝、钢筋、金属网。
和现有技术相比，本发明具有下列优点：
1、工艺简单、可操作性强；
2、生产组织便捷，适应规模生产；
3、生产效率高，生产周期大大缩短；
4、冶金制造成本大大降低。
附图说明
图1是均热炉加热钛及钛合金铸锭的工艺曲线。
图2是用于均热炉的块状隔离装置结构示意图。
具体实施方案
某钢铁公司轧钢车间实施本发明专利，采用均热炉加热φ400～φ700(以φ500、重量1.5吨为例)的钛、钛合金(TA2、TA3、TA10、GR2、GR3、GR9等品种)铸锭，用于φ800初轧机的热加工轧制开坯：(1)耐火材料制成的块状隔离装置，上表面有2个半圆形凹坑，凹坑尺寸(φ520mm)略大于铸锭直径，凹坑间距500mm；(2)先将块状隔离装置钳入均热炉内，平放在靠近炉壁的炉底上；再将铸锭钳入均热炉内，铸锭沿长度方向的一端竖于块状隔离装置上表面的凹坑处，另一端斜靠在均热炉的炉墙上；(3)加热时，先将铸锭在均热炉内保温15分钟，铸锭的入炉温度≤800℃；然后升温，以≤60℃/h的速度加热升温至T设 定＝900℃～1000℃(具体温度根据钛或钛合金的成分确定，如纯钛T设定＝900℃，GR9T设定T＝990℃)；最后，铸锭在T设定温度下，保温2.5小时，其各点温度差≤30℃，铸锭出均热炉，在初轧机上进行热加工开坯。轧制开坯时，加热均匀的钛(或钛合金)铸锭，按初轧机热加工开坯工艺，一火(27道次)轧制出合格的140～180mm规格的钛或钛合金方坯。实施本发明专利，加热钛(或钛合金)铸锭，用于初轧机的热加工开坯，具有工艺简单、生产组织便捷、铸锭加热均匀性好、冶金制造成本低的特点，解决了均热炉加热钛及钛合金铸锭时可能发生的燃烧现象。与传统的“真空自耗熔炼→室状炉加热→锻压开坯”生产工艺相比，钢坯表面质量优，生产周期缩短10倍以上，金属成坯率稳定在89％以上(与锻压开坯工艺相当)，总的冶金制造成本降低2000元/吨钢以上。轧制开坯出的钛或钛合金方坯，经各项性能检测，质量符合GB T2965-1996标准和ASTMB348要求，合格率100％。满足了冶金制造商快捷、方便地生产钛及钛合金钢坯的要求，适应用户要求和市场发展的需要，经济效益显著。
Claims (2)
1、一种钛、钛合金锭的加热方法，其特征是用于初轧机热加工轧制开坯的钛、钛合金铸锭，采用“均热炉加热工艺”：
第一步，使用一个块状隔离装置，隔离装置采用耐火材料制成，块状隔离装置的上表面有凹坑，凹坑尺寸略大于钛、钛合金铸锭直径；
第二步，先将块状隔离装置钳入均热炉内，平放在靠近炉墙的炉底上；再将钛、钛合金铸锭钳入均热炉内，铸锭沿长度方向的一端竖于块状隔离装置上表面的凹坑处，另一端斜靠在均热炉的炉墙上；相邻铸锭之间保持一定距离；
第三步，加热时，先将铸锭在均热炉内保温15～20分钟，铸锭的入炉温度600℃～800℃；然后升温，以30～60℃/h的速度加热升温至设定温度T设定＝900℃～1000℃，T设定的具体温度根据钛或钛合金的成分确定；最后，铸锭在T设定下，保温2～3小时，其各点温度差≤30℃，铸锭出均热炉，在初轧机上进行热加工开坯。
2、根据权利要求1所述的一种钛、钛合金锭的加热方法，其特征是：块状隔离装置，采用镶嵌金属材料的耐火材料烘烤制成；金属材料是钢丝、钢筋、金属网。
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