一种TB、TC钛合金宽幅卷带轧制方法与流程

一种tb、tc钛合金宽幅卷带轧制方法
技术领域
1.本发明涉及钛合金卷带轧制技术领域，具体涉及一种tb、tc钛合金宽幅卷带轧制方法。


背景技术：

2.钛合金具有质量轻、强度大、弹性小、耐高温和腐蚀等特点，广泛应用于航空，航天，航海，海工，石油，化工等领域。钛的熔点为1720℃，钛具有两种同素异构体，在低于882℃表现为密排六方晶体格结构，称为α钛，在882℃以上呈现为体心立方品格结构，称为β钛，通过适当添加合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金，其中α钛合金代号为ta，β钛合金代号为tb，α+β钛合金代号为tc。
3.tb、tc系列的钛合金目前的卷带目前在国内目前主要是单张板轧制到2毫米以后，再焊接起来轧制，轧制后的卷带在加工到1.0以下以后，经常出现在焊接的部位出现断带，以及焊接部位晶体组织与本体组织不一致的现象出现，严重的影响了产品的一致性，并且现有的尺寸主要集中的300以下宽幅的卷带，中间无焊接的卷带为国外进口卷带，并且费用极高。
4.因此，解决tb、tc系列钛合金卷带的轧制显得尤为重要，tb、tc系列的钛合金与ta系列不同，ta系列钛合金退火过程中采用真空罩式退火炉退火，但是tb系列就不能用真空罩式退火炉退火，会导致tb系列合金的退火变成了时效处理，反而增加了材料的强度，降低了材料的塑性，导致后续的加工无法继续执行；因此本发明研究设计出一种tb、tc钛合金宽幅卷带轧制方法。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的钛合金卷带的轧制增加了材料的强度，降低了材料的塑性，以至于后续的加工无法继续执行的缺陷，从而提供一种tb、tc钛合金宽幅卷带轧制方法。
6.为了解决上述问题，本发明提供一种tb、tc钛合金宽幅卷带轧制方法，其包括以下步骤：
7.s1：制备电极块，并对电极块组焊后熔炼得到钛锭；
8.s2：对钛锭锻造成板坯，表面处理后轧制到50-60mm的中轧板，进一步轧制成5-6mm卷带；
9.s3：将所述卷带处理后，所述卷带经第一道次至倒数第三道次冷轧后得到冷轧预制冷轧卷带，再将所述预制冷轧卷带进行倒数第二道次以及末道次冷轧得到1mm的冷轧卷带，所述冷轧卷带进行在线退火。
10.优选地，所述s1中，以海绵钛为主要原料，加入合金包，将所述海绵钛等量分四层，相邻的两层所述海绵钛之间均填充等量的合金包以形成电极，将电极置于轧机机组轧制成电极块；
11.电极块置于真空箱内采用真空等离子进行电极组焊，将组焊后的电极块置于真空电极自耗炉中熔炼至少三次，以降低杂质，得到钛锭。
12.优选地，所述s2中表面处理为：检测成分是否满足成分要求、探伤去冒口、去除氧化皮以及缺陷检测、修磨；
13.所述检测成分是否满足成分要求为：
14.检测钛锭成分以判定钛锭中氧含量质量分数的占比，若满足钛锭中氧含量质量分数占比范围，则进行下一步处理，否则重新进行熔炼；
15.所述探伤去冒口为：对钛锭进行超声波探伤检测，切除铸锭冒口，于1120-1200℃下对钛锭进行保温，之后在轧机机组下锻造成板坯；
16.所述保温时间依据钛锭的厚度按照2.5min/mm增加；
17.所述去除氧化皮为：对板坯依次进行爆碱、酸洗以去除氧化；
18.所述缺陷检测、修磨为：用着色剂对所述板坯表面进行缺陷检测，检测出缺陷后对缺陷部分进行修磨，以便于进一步轧制成中轧板。
19.优选地，所述中轧板的轧制温度为980-950℃，保温时间为150min/cm确定，所述中轧板的厚度为50-60mm，对其表面进行打磨处理后置于水切割机上裁切成长2000mm、宽300-500mm的板条，在轧机机组上轧制成5-6mm的卷带。
20.优选地，所述卷带的处理为：将所述卷带经过加热、保温、固溶、破鳞处理以及表面修磨；
21.所述卷带的加热温度为800-880℃，所述保温时间为30min；
22.所述固溶方式为水冷式；
23.所述破鳞处理为通过破鳞机破鳞，所述破鳞处理前将所述卷带在轧机机组上继续冷轧下压0.3-0.5mm；
24.所述表面修磨为：将经过破鳞处理的卷带在打磨机上将表面的氧化皮和缺陷修磨。
25.优选地，所述预制冷轧卷冷轧过程中，所述第一道次至倒数第三道次冷轧过程之间进行中间退火；所述倒数第二道次和所述末道次进行在线退火，所述退火温度为750-820℃；
26.所述退火中采用氩气进行保护。
27.优选地，所述卷带经第一道次至倒数第三道次冷轧后得到冷轧预制冷轧卷带，控制冷轧卷带冷轧过程中轧机机组的压下率为10-20％。
28.本发明提供的一种tb、tc钛合金宽幅卷带轧制方法具有如下有益效果：
29.本发明通过根据tb合金的特性，为将钛锭轧制为卷带，按的配比压制电极，熔炼铸锭，锻造板坯，轧制到5-6mm直接用水速冷、固溶处理、成卷，成卷后破鳞表面，修磨后直接冷轧，冷轧过程中退火采用氩气保护在线退火；退火过程中全程要通氩气保护，保证表面不出现氧化色，退火结束后，继续冷轧到1毫米左右，如此反复就可以轧制到1.0以下的tb、tc系列的钛合金卷带，以克服了钛合金卷带的轧制增加了材料的强度，降低了材料的塑性，以至于后续的加工无法继续执行的缺陷。
附图说明
30.图1为本发明的tb、tc钛合金宽幅卷带轧制方法示意图。
具体实施方式
31.如图1所示，本发明提供一种tb、tc钛合金宽幅卷带轧制方法，其包括以下步骤：
32.s1：制备电极块，并对电极块组焊后熔炼得到钛锭；
33.具体地，以海绵钛为主要原料，加入合金包，其合金包与海绵钛的比例参照gb/t3620.1-2016《钛及钛合金牌号和化学成分》，将海绵钛等量分四层，相邻的两层海绵钛之间均填充等量的合金包以形成电极，将电极置于轧机机组轧制成电极块，电极块置于真空箱内采用真空等离子进行电极组焊，将组焊后的电极块置于真空电极自耗炉中熔炼至少三次，降低杂质后得到钛锭。
34.s2：对钛锭锻造成板坯，表面处理后轧制到50-60mm的中轧板，进一步轧制成5-6mm卷带；
35.具体地，检测钛锭成分以判定钛锭中氧含量质量分数是否在0.07～0.12％，若满足，则进行下一步处理，否则重新进行熔炼，将其进行超声波探伤检测，切除铸锭冒口，于1120-1200℃下对钛锭依据钛锭的厚度按照2.5min/mm增加保温时间伤去冒口，并对板坯依次进行爆碱、酸洗以去除氧化，之后用着色剂对所述板坯表面进行缺陷检测，检测出缺陷后对缺陷部分进行修磨，于980-950℃，150min/cm确定保温时间，轧制成厚度为50-60mm的中轧板，对其表面进行打磨处理后置于水切割机上裁切成长2000mm、宽300-500mm的板条，在轧机机组上轧制成5-6mm的卷带。
36.s3：将所述卷带处理后，所述卷带经第一道次至倒数第三道次冷轧后得到冷轧预制冷轧卷带，再将所述预制冷轧卷带进行倒数第二道次以及末道次冷轧得到1mm的冷轧卷带，所述冷轧卷带进行在线退火。
37.具体地，将卷带于800-880℃加热后保温30min，采取水冷式进行固溶，通过破鳞机破鳞，破鳞处理前将卷带在轧机机组上继续冷轧下压0.3-0.5mm，之后在打磨机上将表面的氧化皮和缺陷修磨，之后卷带经第一道次至倒数第三道次冷轧后得到冷轧预制冷轧卷带，在750-820℃采用中间退火，再将预制冷轧卷带进行倒数第二道次以及末道次冷轧得到1mm的冷轧卷带，在750-820℃采用在线退火，全程采用氩气保护，控制冷轧卷带冷轧过程中轧机机组的压下率为10-20％，以得到1mm卷带，其中压下率为压下量δh与轧件轧制前的高度h或轧制后高度h之比的百分数(％)，即δh/h
×
100或δh/h
×
100，它是表示轧制时高度方向相对压缩变形程度的变形参数。
38.实施例1
39.本实施例中以tb9为例，对四层海绵钛配置合金包后进行压电极处理，得到电极块，其中以海绵钛为主要原料，加入合金包；其中，相邻的两层海绵钛之间均填充等量的合金包以形成电极，将电极置于轧机机组轧制成电极块：对电极块置于真空箱内组焊后置于真空电极自耗炉中熔炼三次，得到钛锭；检测钛锭成分后探伤去冒口，并保温135min后锻造成板坯；其中，检测钛锭成分以判定钛锭中氧含量质量分数的占比为0.09％，进行下一步处理，之后对钛锭进行超声波探伤检测，切除铸锭冒口，于1150℃下对钛锭进行保温，之后在轧机机组下锻造成板坯；板坯依次进行爆碱、酸洗以去除氧化，用着色剂对板坯表面进行缺
陷检测，检测出缺陷后对缺陷部分进行修磨，以便于进一步轧制成50mm厚的中轧板；中轧板的轧制温度为980℃，保温时间为75min，对其表面进行打磨处理后置于水切割机上裁切成长500mm、宽2000mm的板条，在往复式卷带轧机上轧制成5mm的卷带；将卷带经过加热、保温、固溶以及破鳞处理，处理后对其进行表面修磨；其中，卷带的加热温度为850℃，保温时间为30min；卷带的固溶方式为水冷式；破鳞处理为通过破鳞机破鳞，破鳞处理前将卷带在轧机机组上继续冷轧下压0.3mm；通过将经过破鳞处理的卷带在打磨机上将表面的氧化皮和缺陷修磨；将处理后的卷带经三道次冷轧后得到冷轧预制冷轧卷带，在820℃采用中间退火，再将预制冷轧卷带进行二道次冷轧得到1mm的冷轧卷带，在820℃采用在线退火，全程采用氩气保护，控制冷轧卷带冷轧过程中轧机机组的压下率为9％，以得到1mm卷带。
40.实施例2
41.本实施与实施例1相比，以tb9为例，不同之处在于将处理后的卷带经两道次冷轧后得到冷轧预制冷轧卷带，在820℃采用中间退火，再将预制冷轧卷带进行二道次冷轧得到1mm的冷轧卷带，在820℃采用在线退火，全程采用氩气保护，控制冷轧卷带冷轧过程中轧机机组的压下率为16％，以得到1mm卷带。
42.实施例3
43.本实施与实施例1相比，以tb9为例，不同之处在于将处理后的卷带经一道次冷轧后得到冷轧预制冷轧卷带，在820℃采用中间退火，再将预制冷轧卷带进行二道次冷轧得到1mm的冷轧卷带，在820℃采用在线退火，全程采用氩气保护，控制冷轧卷带冷轧过程中轧机机组的压下率为21％，以得到1mm卷带。
44.实施例4
45.本实施与实施例1相比，以tc11为例，不同之处在于将处理后的卷带经两道次冷轧后得到冷轧预制冷轧卷带，在810℃采用中间退火，再将预制冷轧卷带进行三道次冷轧得到1mm的冷轧卷带，在810℃采用在线退火，全程采用氩气保护，控制冷轧卷带冷轧过程中轧机机组的压下率为10％，以得到1mm卷带。
46.实施例5
47.本实施与实施例1相比，以tc11为例，不同之处在于将处理后的卷带经两道次冷轧后得到冷轧预制冷轧卷带，在810℃采用中间退火，再将预制冷轧卷带进行两道次冷轧得到1mm的冷轧卷带，在810℃采用在线退火，全程采用氩气保护，控制冷轧卷带冷轧过程中轧机机组的压下率为15％，以得到1mm卷带。
48.实施例6
49.本实施与实施例1相比，以tc11为例，不同之处在于将处理后的卷带经一道次冷轧后得到冷轧预制冷轧卷带，在810℃采用中间退火，再将预制冷轧卷带进行两道次冷轧得到1mm的冷轧卷带，在810℃采用在线退火，全程采用氩气保护，控制冷轧卷带冷轧过程中轧机机组的压下率为21％，以得到1mm卷带。
50.分别对不同压下率下的卷带的表面温降和中部温升，以对压下率对轧制变形区温度场的影响，观察其在轧制过程中的变化情况，结果如表1所示：
51.表1：不同压下率下表面温降及中部温升
[0052] 压下率(％)表面温降/℃中部温升/℃实施例1926.12.88
实施例21617.55.76实施例32121.33.43实施例41025.33.12实施例51518.66.11实施例62120.63.4
[0053]
其随着压下率的增大，中部温升也在增大，卷板最大压下率与最小压下率，并且压下量越大，表面节点温度温降越大，在卷带出轧制区后，表面温度由于轧件自身热传导的影响温降变缓，而压下率在10-20％之间表面温降和中部温升之间的差值最小，符合在线退火的要求，充分利用末道次冷轧塑性变形时引入的热量，再经在线退火升温至回复所需温度，之后通过自然冷却的缓慢降温过程来完成回复过程，稳定化退火态所需的显微组织和性能，省去了冷轧卷自然冷却过程，缩短了工艺流程；本发明所提供的方法，在末道次冷轧后直接对单层的卷带进行在线退火，使得制备的卷带退火温度均匀，从而保证了卷带结构和性能的稳定。
[0054]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种tb、tc钛合金宽幅卷带轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：制备电极块，并对电极块组焊后熔炼得到钛锭；s2：对钛锭锻造成板坯，表面处理后轧制到50-60mm的中轧板，进一步轧制成5-6mm卷带；s3：将所述卷带处理后，所述卷带经第一道次至倒数第三道次冷轧后得到冷轧预制冷轧卷带，再将所述预制冷轧卷带进行倒数第二道次以及末道次冷轧得到1mm的冷轧卷带，所述冷轧卷带进行在线退火。2.根据权利要求1所述的tb、tc钛合金宽幅卷带轧制方法，其特征在于：所述s1中，以海绵钛为主要原料，加入合金包，将所述海绵钛等量分四层，相邻的两层所述海绵钛之间均填充等量的合金包以形成电极，将电极置于轧机机组轧制成电极块；电极块置于真空箱内采用真空等离子进行电极组焊，将组焊后的电极块置于真空电极自耗炉中熔炼至少三次，以降低杂质，得到钛锭。3.根据权利要求1所述的tb、tc钛合金宽幅卷带轧制方法，其特征在于：所述s2中表面处理为：检测成分是否满足成分要求、探伤去冒口、去除氧化皮以及缺陷检测、修磨；所述检测成分是否满足成分要求为：检测钛锭成分以判定钛锭中氧含量质量分数的占比，若满足钛锭中氧含量质量分数占比范围，则进行下一步处理，否则重新进行熔炼；所述探伤去冒口为：对钛锭进行超声波探伤检测，切除铸锭冒口，于1120-1200℃下对钛锭进行保温，之后在轧机机组下锻造成板坯；所述保温时间依据钛锭的厚度按照2.5min/mm增加；所述去除氧化皮为：对板坯依次进行爆碱、酸洗以去除氧化；所述缺陷检测、修磨为：用着色剂对所述板坯表面进行缺陷检测，检测出缺陷后对缺陷部分进行修磨，以便于进一步轧制成中轧板。4.根据权利要求1所述的tb、tc钛合金宽幅卷带轧制方法，其特征在于：所述中轧板的轧制温度为980-950℃，保温时间为150min/cm确定，所述中轧板的厚度为50-60mm，对其表面进行打磨处理后置于水切割机上裁切成长2000mm、宽300-500mm的板条，在轧机机组上轧制成5-6mm的卷带。5.根据权利要求1所述的tb、tc钛合金宽幅卷带轧制方法，其特征在于：所述卷带的处理为：将所述卷带经过加热、保温、固溶、破鳞处理以及表面修磨；所述卷带的加热温度为800-880℃，所述保温时间为30min；所述固溶方式为水冷式；所述破鳞处理为通过破鳞机破鳞，所述破鳞处理前将所述卷带在轧机机组上继续冷轧下压0.3-0.5mm；所述表面修磨为：将经过破鳞处理的卷带在打磨机上将表面的氧化皮和缺陷修磨。6.根据权利要求1所述的tb、tc钛合金宽幅卷带轧制方法，其特征在于：所述预制冷轧卷冷轧过程中，所述第一道次至倒数第三道次冷轧过程之间进行中间退火；所述倒数第二道次和所述末道次进行在线退火，所述退火温度为750-820℃；所述退火中采用氩气进行保护。
7.根据权利要求1所述的tb、tc钛合金宽幅卷带轧制方法，其特征在于：所述卷带经第一道次至倒数第三道次冷轧后得到冷轧预制冷轧卷带，控制冷轧卷带冷轧过程中轧机机组的压下率为10-20％。

技术总结
本发明提供一种TB、TC钛合金宽幅卷带轧制方法，包括：S1：制备电极块，并对电极块组焊后熔炼得到钛锭；S2：对钛锭锻造成板坯，表面处理后轧制到50-60mm的中轧板，进一步轧制成5-6mm卷带；S3：将所述卷带处理后，所述卷带经第一道次至倒数第三道次冷轧后得到冷轧预制冷轧卷带，再将所述预制冷轧卷带进行倒数第二道次以及末道次冷轧得到1mm的冷轧卷带，所述冷轧卷带进行在线退火。根据本发明通过根据钛合金的特性，熔炼铸锭，成卷后破鳞表面，修磨后直接冷轧，如此反复就可以轧制到1.0以下的TB、TC系列的钛合金卷带。的钛合金卷带。的钛合金卷带。


技术研发人员：苏广荣 张君姬 苏秋红
受保护的技术使用者：宝鸡昌润特殊材料有限责任公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/23