專利名稱：一種高得料率低成本生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)tc4合金熱軋板工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種TC4合金熱軋板加工技術(shù)，特別是一種高得料率低成本生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)TC4合金熱軋板工藝方法。
背景技術(shù)：
TC4合金由于其優(yōu)良的綜合性能，在航空航天、艦船、衛(wèi)生和體育等行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用，該合金產(chǎn)品占鈦材總產(chǎn)量50%以上，但是由于其生產(chǎn)成本高，限制了其廣泛應(yīng)用，其中材料利用率低及熱軋坯料或成品板修磨量大是造成其成本偏高的主要原因之一。一般TC4合金都要經(jīng)過2次以上自耗熔煉爐熔煉制備鑄錠，然后進(jìn)行墩粗、拉拔制備滿足熱軋要求規(guī)格的坯料，而每次鑄錠重熔及鍛坯鍛造，均需進(jìn)行扒皮及修磨去除加工過程中表面氧化皮及裂紋，從原料到熱軋坯料制備得料率僅8(Γ84%，原材料至成品得料率僅為55飛5% ；另一方面，TC4熱軋過程中容易產(chǎn)生裂紋，無論是熱軋坯料還是成品板修磨量大，大大增加了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率。因此，有必要研究如何使用EB爐直接熔煉成分合格且尺寸滿足熱軋規(guī)格要求的板坯，不經(jīng)鍛造直接熱軋，從而大大提高原材料的得料率，另一方面就是怎樣通過優(yōu)化生產(chǎn)流程及熱軋工藝調(diào)整，使用普通熱軋機(jī)就可生產(chǎn)出無裂紋或少裂紋板材,從而大大減少大模量,提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高得料率低成本生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)TC4合金熱軋板工藝方法，滿足 GB/T 3621-2007、GB/T 14845-2007 和 ASTM Β265-2006 標(biāo)準(zhǔn)要求。為了實(shí)現(xiàn)解決上述技術(shù)問題的目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
本發(fā)明的一種高得料率低成本 生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)TC4合金熱軋板工藝方法，包括
一、EB扁錠制備
①選料選擇一級(jí)海綿鈦、Al-V中間合金、高純度Al作為爐料，并壓制電極；
②熔煉使用EB爐進(jìn)行熔煉，熔煉電流8 10Α，拉錠速度1300kg/h，得到尺寸規(guī)格為190X1280X5000"5400mm 的 EB 錠 TC4 板坯，其化學(xué)成分滿足 GB/T 3620.1 2007 關(guān)于 TC4合金成分要求。二、修磨及熱軋
①根據(jù)成品板厚度規(guī)格，選擇3 4火次軋制目標(biāo)厚度；
②供一火熱軋坯料的修磨用銑床去除鑄錠毛坯表面3 5mm厚金屬層，采用著色探傷技術(shù)檢查表面裂紋，并進(jìn)行局部修磨直至裂紋清除干凈；
③一火軋制坯料裝爐前涂覆鈦合金抗氧化熱軋保護(hù)涂料KBC-12，裝爐溫度70(Tl000°C，加熱溫度為IOOiTl 100°C，加熱時(shí)間以1. 6±O. 2min/mm計(jì)算，一火道次變形率在5 30%之間，一火總變形率為68 85%，得到厚度為2(T50mm 二火軋制坯料；
④供二火軋制坯料修磨兩面全扒皮，并進(jìn)行著色探傷及局部修磨直至一火板材裂紋徹底清除干凈；⑤二火軋制裝爐溫度60(T900°C，坯料加熱溫度為92(T980 °C，加熱保溫時(shí)間以1. 3±0. 15min/mm計(jì)算，二火道次變形率在4 20%之間；
⑥供三火熱軋坯料修磨兩側(cè)6(Tl20mm進(jìn)行扒皮，并修磨去除中間部位裂紋、壓坑等缺陷；
⑦三火軋制裝爐溫度70(T960°C，坯料加熱溫度90(T960°C，加熱保溫時(shí)間以1. 2±0. lmin/mm計(jì)算,成品板軋制道次變形率在4 19%之間。對(duì)于6mm及以上厚度規(guī)格板，三火直接軋制成品厚度規(guī)格，要求控制終軋溫度> 750°C ；
⑧供四火熱軋坯料修磨坯料噴砂、酸洗后，修磨去除表面缺陷；表面缺陷有局部裂紋等；
⑨四火軋制坯料加熱工藝及軋制工藝參照三火軋制工藝參數(shù)進(jìn)行。三、大氣退火退火溫度74(T850°C，退火保溫時(shí)間3(T60min。四、噴砂、酸洗、修磨及定尺通過噴砂及酸洗去除退火板材表面氧化皮，隨后修磨定尺即可得到不同尺寸規(guī)格的退火態(tài)TC4熱軋板。本發(fā)明涉及EB熔煉、熱軋及著色檢驗(yàn)技術(shù)，工藝路線新穎，產(chǎn)品性能優(yōu)良。一、成品得料率高、純度高。本發(fā)明以海綿鈦、Al-V合金及高純Al使用EB熔煉爐直接熔鑄出適合熱軋機(jī)軋制尺寸的方坯，方坯扒皮量少，且無需鍛造，直接進(jìn)行熱軋，避免了因多火次鍛造扒皮而產(chǎn)生的材料浪費(fèi)，從而提高了材料得料率，原材料板坯得料率可由傳統(tǒng)制備方法80 84%提高至92%，原材料成品得料率由原來55 65%提高至69 73. 6%，且電子束(EB)爐熔煉鑄錠可有效去除夾雜，提高坯料純度；二、成品修磨量少。成品板表面裂紋是TC4合金熱軋板主要問題之一，本發(fā)明將著色檢驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用在開坯坯料表面檢驗(yàn)及供一火軋制坯料表面質(zhì)量檢驗(yàn)上，從而保證每次軋制前裂紋得到有效清除，這樣最終軋制成品表面無裂紋或少裂紋，從而有效改善 了成品板表面質(zhì)量并降低修磨量。三、生產(chǎn)成本低。由于成品得料率提高，成品修磨量少，生產(chǎn)成本得到降低。四、工藝易于實(shí)現(xiàn)，可大批量生產(chǎn)。使用現(xiàn)有EB爐及1450四輥熱軋機(jī)即可批量化作業(yè)生產(chǎn)熱軋板。五、性能優(yōu)良。使用此工藝方法及技術(shù)制備的板材抗拉強(qiáng)度為95(Tll00MPa，屈服強(qiáng)度為88(T980MPa，延伸率在14 20%之間，上述技術(shù)指標(biāo)均能滿足 GB/T 3621-2007、GB/T 14845-2007 和 ASTM B265-2006 標(biāo)準(zhǔn)要求。這些技術(shù)方案中涉及的EB或者EB爐，指的是電子束以及電子束熔煉爐。通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果本發(fā)明采用EB熔煉、熱軋及著色檢驗(yàn)技術(shù)，工藝路線新穎，產(chǎn)品性能優(yōu)良。通過采用EB熔煉軋制坯料，原材料至板坯得料率提高至92%，原材料至成品得料率提高至69 73. 6%，同時(shí)在一火軋制修磨后采用著色檢驗(yàn)技術(shù)，可有效保證裂紋清除干凈，達(dá)到后續(xù)軋制無修磨或少修磨目的，大大降低了修磨人工及物料成本。使用此工藝方法及技術(shù)制備的板材抗拉強(qiáng)度為95(Tll00MPa，屈服強(qiáng)度為88(T980MPa，延伸率在14 20%之間，上述技術(shù)指標(biāo)均能滿足GB/T 3621-2007、GB/T14845-2007 和 ASTM B265-2006 標(biāo)準(zhǔn)要求。


圖1是14mm厚TC4成品板金相組織圖。圖2是4mm厚TC4成品板金相組織圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利進(jìn)一步解釋說明。但本專利的保護(hù)范圍不限于具體的實(shí)施方式。按以下工藝路線及工藝參數(shù)進(jìn)行TC4板材生產(chǎn)
一、EB扁錠制備。①選料選擇一級(jí)海綿鈦、Al-V中間合金、高純度Al作為爐料，并壓制電極； ②熔煉使用EB爐進(jìn)行熔煉，熔煉電流8 10A，拉錠速度1300kg/h，得到規(guī)格為
190\1280\5200臟、化學(xué)成分滿足68八3620.1要求的TC4合金EB錠。二、修磨及熱軋。1、14mm厚度規(guī)格TC4板材修磨及熱軋。①根據(jù)成品板厚度規(guī)格，3火次軋制目標(biāo)厚度；
②供一火熱軋坯料的修磨用銑床去除鑄錠毛坯表面5mm厚金屬層，采用著色探傷技術(shù)檢查表面裂紋，并進(jìn)行局部修磨直至裂紋清除干凈；
③一火軋制坯料裝爐前涂覆鈦合金抗氧化熱軋保護(hù)涂料KBC-12，裝爐溫度800°C，力口熱溫度為1060°C,加熱時(shí)間以1. 6mm/min±3min計(jì)算；經(jīng)8道次一火軋至目標(biāo)厚度50mm,每道次變形率在5 22%之間，一火總變形率為73. 68% ；
④供二火軋制坯料修磨兩面全扒皮，并進(jìn)行著色探傷及局部修磨直至一火板材裂紋徹底清除干凈； ⑤二火軋制裝爐溫度850°C，坯料加熱溫度為980°C，加熱保溫時(shí)間以1.3mm/min計(jì)算；經(jīng)4道次二火軋至目標(biāo)厚度28mm，道次變形率在4 20%之間；
⑥供三火熱軋坯料修磨兩側(cè)6(Tl20mm范圍內(nèi)進(jìn)行扒皮，并修磨去除中間部位裂紋、壓坑等缺陷；
⑦成品軋制裝爐溫度900°C，坯料加熱溫度960°C，加熱保溫時(shí)間以1.2mm/min計(jì)算；經(jīng)6道次三火軋至14mm成品規(guī)格，每道次變形率在4 19%之間，終軋溫度> 780V。2、4mm厚度規(guī)格TC4板材修磨及熱軋。①根據(jù)成品板厚度規(guī)格，4火次軋制目標(biāo)厚度；
②供一火熱軋坯料的修磨用銑床去除鑄錠毛坯表面5mm厚金屬層，采用著色探傷技術(shù)檢查表面裂紋，并進(jìn)行局部修磨直至裂紋清除干凈；
③一火軋制坯料裝爐前涂覆鈦合金抗氧化熱軋保護(hù)涂料KBC-12，裝爐溫度800°C，加熱溫度為1060°C,加熱時(shí)間以1. 6mm/min±3min計(jì)算；經(jīng)8道次一火軋至目標(biāo)厚度50mm,每道次變形率在5 22%之間，一火總變形率為73. 68%。④供二火軋制坯料修磨兩面全扒皮，并進(jìn)行著色探傷及局部修磨直至一火板材裂紋徹底清除干凈；
⑤二火軋制裝爐溫度850°C，坯料加熱溫度為980°C，加熱保溫時(shí)間以1.3mm/min計(jì)算；經(jīng)8道次二火軋至目標(biāo)厚度16_，道次變形率在4 20%之間；
⑥供三火熱軋坯料修磨兩側(cè)6(Tl20mm范圍內(nèi)進(jìn)行扒皮，并修磨去除中間部位裂紋、壓坑等缺陷；
⑦三火軋制裝爐溫度900°C，坯料加熱溫度960°C，加熱保溫時(shí)間以1.2mm/min計(jì)算；經(jīng)四道次三火軋至目標(biāo)厚度8mm，每道次變形率在4 18%之間，終軋溫度> 760 °C ；⑧供四火熱軋坯料修磨坯料噴砂、酸洗后，修磨去除局部裂紋等缺陷；
⑨四火軋制裝爐溫度900°C，坯料加熱溫度960°C，加熱保溫時(shí)間以1.2mm/min計(jì)算；經(jīng)6道次三火軋至成4mm成品厚度規(guī)格，每道次變形率在4 18%之間。三、大氣退火。根據(jù)材料成分、板材厚度及成品軋制火次總變形量值，其中14mm厚度規(guī)格板材在800°C進(jìn)行退火，退火保溫時(shí)間45min ;4mm厚度規(guī)格板材在780°C進(jìn)行退火，退火保溫時(shí)間30mino四、噴砂、酸洗、修磨及定尺。通過噴砂及酸洗去除退火板材表面氧化皮，隨后修磨定尺即可得到不同尺寸規(guī)格的退火態(tài)TC4熱軋板。實(shí)施例1
采用上述工藝方法制備的14X 1000X 1600mm規(guī)格TC4板材，成品軋制后無裂紋；原材料板坯得料率達(dá)到92%，原材料成品得料率達(dá)到72%。成品板材組織較為均勻，由等軸狀α +片狀α及晶間β組成，晶粒度12. 5級(jí)；成品板屈服強(qiáng)度905 MPa、抗拉強(qiáng)度940MPa、延伸率16%,優(yōu)于TC4板材國(guó)標(biāo)及美標(biāo)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其金相組織如圖1所示。實(shí)施例2
采用上述工藝方法制備的4 X 1000 X 2000mm規(guī)格TC4板材，成品軋制后無裂紋；原材料板坯得料率達(dá)到92%，原材料成品得料率達(dá)到70%。成品板材組織均勻，由初生等軸和拉長(zhǎng)α +次生片狀α +晶間β組成，晶粒度12級(jí)；成品板屈服強(qiáng)度945 MPa、抗拉強(qiáng)度990MPa、延伸率19. 5%,優(yōu)于TC4板材國(guó)標(biāo)及美標(biāo)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其金相組織如圖2所示。

對(duì)比例I
采用自耗熔煉爐熔煉和鍛造工藝制備軋制TC4板坯，軋程間半成品不采用著色探傷方法檢測(cè)裂紋生產(chǎn)14X 1000X 1600mm規(guī)格TC4板材，成品軋制后表面均存在裂紋需要修磨；原材料板坯得料率達(dá)到82%，原材料成品得料率達(dá)到59. 04%，成品得料率較本工藝方法低，成本高。成品板屈服強(qiáng)度975 MPa、抗拉強(qiáng)度990MPa、延伸率12. 5%，延伸率低于本加工工藝方法。對(duì)比例2
采用自耗熔煉爐熔煉和鍛造工藝制備軋制TC4板坯，軋程間半成品不采用著色探傷方法檢測(cè)裂紋生產(chǎn)4 X 1000 X 2000mm規(guī)格TC4板材，成品軋制后表面均存在裂紋需要修磨，部分裂紋深度超差報(bào)廢；原材料至板坯得料率83%，原材料至成品得料率58. 1%，成品得料率較本工藝方法低，成本高。成品板屈服強(qiáng)度965 MPa、抗拉強(qiáng)度980MPa、延伸率14. 5%，延伸率低于本加工工藝方法。
權(quán)利要求
1. 一種高得料率低成本生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)TC4合金熱軋板工藝方法，其特征是包括如下工藝過一、EB扁錠制備①選料選擇一級(jí)海綿鈦、Al-V中間合金、高純度Al作為爐料，并壓制電極；②熔煉使用EB爐進(jìn)行熔煉，熔煉電流8 10A，拉錠速度1300kg/h，得到尺寸規(guī)格為 190X1280X5000"5400mm 的 EB 錠 TC4 板坯，其化學(xué)成分滿足 GB/T 3620.1 2007 關(guān)于 TC4 合金成分要求；二、修磨及熱軋①根據(jù)成品板厚度規(guī)格，選擇3 4火次軋制目標(biāo)厚度；②供一火熱軋坯料的修磨用銑床去除鑄錠毛坯表面3 5mm厚金屬層，采用著色探傷技術(shù)檢查表面裂紋，并進(jìn)行局部修磨直至裂紋清除干凈；③一火軋制坯料裝爐前涂覆鈦合金抗氧化熱軋保護(hù)涂料KBC-12，裝爐溫度 70(Tl000°C，加熱溫度為100(Tll00°C，加熱時(shí)間以1. 6±0. 2min/mm計(jì)算，一火道次變形率在5 30%之間，一火總變形率為68 85%，得到厚度為2(T50mm 二火軋制坯料；④供二火軋制坯料修磨兩面全扒皮，并進(jìn)行著色探傷及局部修磨直至一火板材裂紋徹底清除干凈；⑤二火軋制裝爐溫度60(T900°C，坯料加熱溫度為92(T980 °C，加熱保溫時(shí)間以1. 3±0. 15min/mm計(jì)算，二火道次變形率在4 20%之間；⑥供三火熱軋坯料修磨兩側(cè)6(Tl20mm進(jìn)行扒皮，并修磨去除中間部位裂紋、壓坑等缺陷；⑦三火軋制裝爐溫度70(T960°C，坯料加熱溫度90(T960°C，加熱保溫時(shí)間以1.2 + 0. lmin/mm計(jì)算,成品板軋制道次變形率在4 19%之間；對(duì)于6mm及以上厚度規(guī)格板， 三火直接軋制成品厚度規(guī)格；控制終軋溫度> 750°C ；⑧供四火熱軋坯料修磨坯料噴砂、酸洗后，修磨去除表面缺陷；⑨四火軋制坯料加熱工藝及軋制工藝參照三火軋制工藝參數(shù)進(jìn)行；三、大氣退火退火溫度74(T850°C，退火保溫時(shí)間3(T60min；四、噴砂、酸洗、修磨及定尺通過噴砂及酸洗去除退火板材表面氧化皮，隨后修磨定尺即可得到不同尺寸規(guī)格的退火態(tài)TC4熱軋板。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種高得料率低成本生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)TC4合金熱軋板工藝方法，通過EB扁錠制備、修磨及熱軋、大氣退火、噴砂、酸洗、修磨及定尺得到退火態(tài)TC4熱軋板；其中，將著色檢驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用在開坯坯料表面檢驗(yàn)及供一火軋制坯料表面質(zhì)量檢驗(yàn)上。本發(fā)明采用EB熔煉軋制坯料，原材料至板坯得料率提高至92%，原材料至成品得料率提高至69~73.6%，有效保證裂紋清除干凈，達(dá)到后續(xù)軋制無修磨或少修磨目的，大大降低了修磨人工及物料成本；制備的板材抗拉強(qiáng)度為950~1100MPa，屈服強(qiáng)度為880~980MPa，延伸率在14~20%之間，滿足GB/T3621-2007、GB/T14845-2007和ASTMB265-2006標(biāo)準(zhǔn)要求。
文檔編號(hào)C21D8/02GK103045906SQ201210564530
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者李渤渤, 劉茵琪, 包淑娟, 郭朋, 顧新盛, 王衛(wèi)超, 王樹軍 申請(qǐng)人:洛陽雙瑞精鑄鈦業(yè)有限公司