[发明专利]一种钛棒材螺旋轧制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛棒材螺旋轧制方法及装置。

背景技术

钛合金棒材常规轧制方法主要是连轧机组大规模连续轧制和横列式轧机小规模轧制。连轧机组大规模连续轧制具有生产效率高、批量大、成本低等优点，但存在设备投资大、单批次轧制投料多、轧制尺寸公差大的缺点，适合钢材、铝材等大企业的大规模轧制，班产上千吨。横列式轧制可以轧制小单重、小批量、多规格棒线材，具有投资小、经营灵活的优点，但存在轧制尺寸公差大、效率低、所需操作人员过多、场地污染严重、安全问题多的缺点，适合多品种的稀有金属小型企业加工，班产量几吨或几十吨。

本发明提供一种钛棒材螺旋轧制方法，对于经过连轧机组轧制或横列式轧机轧制的棒材，利用三辊螺旋轧制的方式进行单道次二次轧制，棒材在三个轧辊的轧制作用力下，进行螺旋曲线式的直线前进和自转，在应力作用下发生变形，二次轧制对棒材加工变形量不大，主要目的改善钛棒坯的表面质量、尺寸公差，对晶粒组织和力学性能有均匀优化的改善效果。三辊螺旋轧制装置投资小、占地小、能耗小、操作简易。

发明内容

本发明轧制方法的主要工序是：钛棒坯加热→棒坯进入三辊螺旋轧制装置轧制→棒材冷却。

本发明钛棒材螺旋轧制过程主要特点：采用常规钛棒坯的加热制度850～950℃，加热方式是电阻炉加热，保温时间为棒坯半径数值的分钟数。采用三辊螺旋轧制装置进行单道次轧制，坯料在轧辊的三向压应力作用下，三个轧辊同时同速转动，转动过程稳定，沿与三个轧辊轴线相交于同一个原点的方向前进，前进过程棒坯由于轧辊转动的摩擦力作用发生自转，棒坯转动速度与轧辊速度相同。根据轧机设计要求选择经过1～3道次的多道次轧制，单道次加工变形率设定在15%～40%，控制单道次变形率的目的是防止加工过程因变形量过大造成坯料温升过快，超过坯料工艺温度要求，终轧温度控制在再结晶温度以上的650～800℃，最终可以获得晶粒组织和力学性能一致性好，外观尺寸精度高的钛棒材。适用于投料钛棒材尺寸≤Φ20mm，成品轧制直径≥8mm钛棒材的轧制。

本发明三辊螺旋轧制装置主要特点：轧制装置由三个轧辊和机架组成，三个轧辊轴线相交于同一个原点，轴线彼此呈60°角。轧辊由高硬度高速模具钢制成，工作面经过调质渗碳处理，耐高温耐磨，表面光洁度≥1.6μm。

具体实施方式

实施例1：将Ф20mmTC4 钛合金棒材装入电阻加热炉，升温至950℃后保温20min，采用三辊螺旋轧制装置连续轧制，选择经过3道次的多道次轧制，单道次加工变形率设定在15%～40%，其中前期1道次加工变形率设定在20%，中间1道次加工变形率设定在30%，最后1道次加工变形率设定在15%，轧制至Ф8mm，轧制过程中坯料温度始终保持在700～800℃左右，轧条表面无明显宏观缺陷，内部金相组织为等轴的变形再结晶组织，组织细小均匀一致。

 实施例2：将Ф9mmTC4 钛合金棒材装入电阻加热炉，升温至950℃后保温10min，采用三辊螺旋轧制装置连续轧制，选择经过1道次的轧制，道次加工变形率设定在15%～20%，轧制至Ф8mm，轧制过程中坯料温度始终保持在750～800℃左右，轧条表面无明显宏观缺陷，内部金相组织为等轴的变形再结晶组织，组织细小均匀一致。