[发明专利]高强度钛及钛合金型材温轧工艺及专用高速轧制机

说明书

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，特别是有色金属型材的加工。

背景技术

目前，高强度钛及钛合金无缝管的加工技术均采用温轧工艺。其基本工艺是先对材料加热，然后再轧制。这种工艺采用的轧制机均没有保温措施，无法保证温轧效果。由于钛材料对轧制速度、温度的变化非常敏感，轧制难度极大，被加工材料在进入轧机前由于室温和轧制速度的影响，造成被加工材料前端与尾端轧制温度不均匀，使得型材加工质量不够稳定，加工过程中容易产生壁厚不均匀甚至疲劳断裂。现有轧制技术只能轧制小规格(直径15mm-30mm的钛管)，由于轧制工艺及设备不过关，轧制效率低，一直无法规模化生产。

现有TC4钛合金管机加工工艺为深孔钻掏孔，成品率只有30％，成本价格为原材料价格的10倍。

长久以来，由于国内钛合金管材的生产一直没有较成熟的生产工艺，相应产品一直依靠进口。

经过检索，中国发明专利申请200910218549.7公开了一种高强度钛合金管材的轧制工艺，其采取的首先开坯轧制，然后再结晶退火，在中间轧制时采取低温(200-300℃)轧制，由于温度较低，轧制效率较低，不能保证轧制质量。还有中国发明专利02138024公开的钛及钛合金温加工方法尽管也在预热过程采用惰性气体保护，但是保温及退火工序仍然无法在线完成，导致加工效率较低。

发明内容

本发明目的是提供一种高强度钛合金型材温轧工艺及专用高速轧制机，以满足高强度钛合金型材的加工。

高强度钛合金型材温轧工艺，其轧制时保持被加工材料温度维持在室温至1200度，并且在轧制机进料处通过保温装置包容被加工材料维持被加工材料温度；同时在加热部分通入惰性气体对从轧制设备出来的材料进行气氛保护并通过给出料处加热实现在线加热退火。

所述的高强度钛合金型材温轧工艺，包括如下步骤实施：

(1)管坯准备：将管坯机械加工、抛光或酸碱洗，修磨至表面无缺陷；

(2)初次加热轧制：管坯开坯后经过内外表面处理，开始温轧，轧制时保持被加工材料温度维持在室温-1200℃，并且在进料处通过保温装置维持被加工材料温度；在出料处通入惰性气体对从轧制设备出来的材料进行气氛保护，同时在出料处在线给型材加热保持温度；

(3)二次加热轧制：将初轧后的型材进行二次轧制，轧制时保持被加工材料温度维持在室温-1200℃，并且在进料处通过保温装置维持被加工材料温度；在出料处通入惰性气体对从轧制设备出来的材料进行气氛保护，同时在出料处在线给型材加热保持温度；

(4)使用水剂润滑液对磨具及轧制设备进行保护性冷却和润滑。

(5)精轧至需要尺寸，内外表面处理，水压后探伤，最后检验。

高强度钛合金型材温轧专用高速轧制机，包括作为轧制机工作部件轧辊轴承座和轧辊，其轧制机工作部件轧辊轴承座和轧辊采用高熔点金属包裹，同时在轧制机工作部件进料处装有包容芯棒和被轧制型材的保温罩且保温罩与加热装置相连；在轧制机工作部件出料处装有固融及气体保护罩且该固融及气体保护罩与充气装置和加热装置相连为固融及气体保护罩内通入惰性气体并进行退火保温。

本发明轧制机由于增加了保温措施和惰性气体保护装置及在线退火装置，保证了轧制时的温度保护。同时，在轧制时通过给固融及气体保护罩加热，使得退火工序一次完成且轧制加工速度高，实现了高速轧制。

本发明轧制工艺主要是在进料处给予保温、在出料处给予惰性气体保护同时对型材在线保温加热进行退火，提高了加工效率，保证了加工质量。

同时，本发明由于采用轧制时的温度保护，以TC4为例成品管材在室温20度达到抗拉强度≥895MPa，规定非比例延伸强度≥825MPa，断后伸长率≥10％，金相组织复合国家标准，金相均匀、无完整的原始β晶界。成品率达到85％以上。

本发明还可应用于钛及钛合金型材(板、棒、丝、带等)、不锈钢奥氏体型材的加工。还可以作为连轧及高速轧机的技术改进。

附图说明

附图为本发明专用轧制机结构示意图。

具体实施方式