專利名稱：一種高得料率低成本生產優質tc4合金熱軋板工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種TC4合金熱軋板加工技術，特別是一種高得料率低成本生產優質TC4合金熱軋板工藝方法。
背景技術：
TC4合金由于其優良的綜合性能，在航空航天、艦船、衛生和體育等行業獲得廣泛應用，該合金產品占鈦材總產量50%以上，但是由于其生產成本高，限制了其廣泛應用，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合金都要經過2次以上自耗熔煉爐熔煉制備鑄錠，然后進行墩粗、拉拔制備滿足熱軋要求規格的坯料，而每次鑄錠重熔及鍛坯鍛造，均需進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，大大增加了生產成本，降低了生產效率。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格要求的板坯，不經鍛造直接熱軋，從而大大提高原材料的得料率，另一方面就是怎樣通過優化生產流程及熱軋工藝調整，使用普通熱軋機就可生產出無裂紋或少裂紋板材,從而大大減少大模量,提高生產效率,降低生產成本。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種高得料率低成本生產優質TC4合金熱軋板工藝方法，滿足 GB/T 3621-2007、GB/T 14845-2007 和 ASTM Β265-2006 標準要求。為了實現解決上述技術問題的目的，本發明采用了如下技術方案
本發明的一種高得料率低成本 生產優質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爐進行熔煉，熔煉電流8 10Α，拉錠速度1300kg/h，得到尺寸規格為190X1280X5000"5400mm 的 EB 錠 TC4 板坯，其化學成分滿足 GB/T 3620.1 2007 關于 TC4合金成分要求。二、修磨及熱軋
①根據成品板厚度規格，選擇3 4火次軋制目標厚度；
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，采用著色探傷技術檢查表面裂紋，并進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涂料KBC-12，裝爐溫度70(Tl000°C，加熱溫度為IOOiTl 100°C，加熱時間以1. 6±O. 2min/mm計算，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，加熱保溫時間以1. 3±0. 15min/mm計算，二火道次變形率在4 20%之間；
⑥供三火熱軋坯料修磨兩側6(Tl20mm進行扒皮，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，加熱保溫時間以1. 2±0. lmin/mm計算,成品板軋制道次變形率在4 19%之間。對于6mm及以上厚度規格板，三火直接軋制成品厚度規格，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進行。三、大氣退火退火溫度74(T850°C，退火保溫時間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格的退火態TC4熱軋板。本發明涉及EB熔煉、熱軋及著色檢驗技術，工藝路線新穎，產品性能優良。一、成品得料率高、純度高。本發明以海綿鈦、Al-V合金及高純Al使用EB熔煉爐直接熔鑄出適合熱軋機軋制尺寸的方坯，方坯扒皮量少，且無需鍛造，直接進行熱軋，避免了因多火次鍛造扒皮而產生的材料浪費，從而提高了材料得料率，原材料板坯得料率可由傳統制備方法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，本發明將著色檢驗技術應用在開坯坯料表面檢驗及供一火軋制坯料表面質量檢驗上，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 了成品板表面質量并降低修磨量。三、生產成本低。由于成品得料率提高，成品修磨量少，生產成本得到降低。四、工藝易于實現，可大批量生產。使用現有EB爐及1450四輥熱軋機即可批量化作業生產熱軋板。五、性能優良。使用此工藝方法及技術制備的板材抗拉強度為95(Tll00MPa，屈服強度為88(T980MPa，延伸率在14 20%之間，上述技術指標均能滿足 GB/T 3621-2007、GB/T 14845-2007 和 ASTM B265-2006 標準要求。這些技術方案中涉及的EB或者EB爐，指的是電子束以及電子束熔煉爐。通過采用上述技術方案，本發明具有以下的有益效果本發明采用EB熔煉、熱軋及著色檢驗技術，工藝路線新穎，產品性能優良。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%，同時在一火軋制修磨后采用著色檢驗技術，可有效保證裂紋清除干凈，達到后續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制備的板材抗拉強度為95(Tll00MPa，屈服強度為88(T980MPa，延伸率在14 20%之間，上述技術指標均能滿足GB/T 3621-2007、GB/T14845-2007 和 ASTM B265-2006 標準要求。


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。
具體實施例方式下面結合附圖對本專利進一步解釋說明。但本專利的保護范圍不限于具體的實施方式。按以下工藝路線及工藝參數進行TC4板材生產
一、EB扁錠制備。①選料選擇一級海綿鈦、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爐進行熔煉，熔煉電流8 10A，拉錠速度1300kg/h，得到規格為
190\1280\5200臟、化學成分滿足68八3620.1要求的TC4合金EB錠。二、修磨及熱軋。1、14mm厚度規格TC4板材修磨及熱軋。①根據成品板厚度規格，3火次軋制目標厚度；
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，采用著色探傷技術檢查表面裂紋，并進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涂料KBC-12，裝爐溫度800°C，力口熱溫度為1060°C,加熱時間以1. 6mm/min±3min計算；經8道次一火軋至目標厚度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，加熱保溫時間以1.3mm/min計算；經4道次二火軋至目標厚度28mm，道次變形率在4 20%之間；
⑥供三火熱軋坯料修磨兩側6(Tl20mm范圍內進行扒皮，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，加熱保溫時間以1.2mm/min計算；經6道次三火軋至14mm成品規格，每道次變形率在4 19%之間，終軋溫度> 780V。2、4mm厚度規格TC4板材修磨及熱軋。①根據成品板厚度規格，4火次軋制目標厚度；
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，采用著色探傷技術檢查表面裂紋，并進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涂料KBC-12，裝爐溫度800°C，加熱溫度為1060°C,加熱時間以1. 6mm/min±3min計算；經8道次一火軋至目標厚度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，加熱保溫時間以1.3mm/min計算；經8道次二火軋至目標厚度16_，道次變形率在4 20%之間；
⑥供三火熱軋坯料修磨兩側6(Tl20mm范圍內進行扒皮，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，加熱保溫時間以1.2mm/min計算；經四道次三火軋至目標厚度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，加熱保溫時間以1.2mm/min計算；經6道次三火軋至成4mm成品厚度規格，每道次變形率在4 18%之間。三、大氣退火。根據材料成分、板材厚度及成品軋制火次總變形量值，其中14mm厚度規格板材在800°C進行退火，退火保溫時間45min ;4mm厚度規格板材在780°C進行退火，退火保溫時間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格的退火態TC4熱軋板。實施例1
采用上述工藝方法制備的14X 1000X 1600mm規格TC4板材，成品軋制后無裂紋；原材料板坯得料率達到92%，原材料成品得料率達到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；成品板屈服強度905 MPa、抗拉強度940MPa、延伸率16%,優于TC4板材國標及美標相關標準。其金相組織如圖1所示。實施例2
采用上述工藝方法制備的4 X 1000 X 2000mm規格TC4板材，成品軋制后無裂紋；原材料板坯得料率達到92%，原材料成品得料率達到70%。成品板材組織均勻，由初生等軸和拉長α +次生片狀α +晶間β組成，晶粒度12級；成品板屈服強度945 MPa、抗拉強度990MPa、延伸率19. 5%,優于TC4板材國標及美標相關標準。其金相組織如圖2所示。

對比例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裂紋生產14X 1000X 1600mm規格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到82%，原材料成品得料率達到59. 04%，成品得料率較本工藝方法低，成本高。成品板屈服強度975 MPa、抗拉強度990MPa、延伸率12. 5%，延伸率低于本加工工藝方法。對比例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裂紋生產4 X 1000 X 2000mm規格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。成品板屈服強度965 MPa、抗拉強度980MPa、延伸率14. 5%，延伸率低于本加工工藝方法。
權利要求
1. 一種高得料率低成本生產優質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爐進行熔煉，熔煉電流8 10A，拉錠速度1300kg/h，得到尺寸規格為 190X1280X5000"5400mm 的 EB 錠 TC4 板坯，其化學成分滿足 GB/T 3620.1 2007 關于 TC4 合金成分要求；二、修磨及熱軋①根據成品板厚度規格，選擇3 4火次軋制目標厚度；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，采用著色探傷技術檢查表面裂紋，并進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涂料KBC-12，裝爐溫度 70(Tl000°C，加熱溫度為100(Tll00°C，加熱時間以1. 6±0. 2min/mm計算，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，加熱保溫時間以1. 3±0. 15min/mm計算，二火道次變形率在4 20%之間；⑥供三火熱軋坯料修磨兩側6(Tl20mm進行扒皮，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，加熱保溫時間以1.2 + 0. lmin/mm計算,成品板軋制道次變形率在4 19%之間；對于6mm及以上厚度規格板， 三火直接軋制成品厚度規格；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進行；三、大氣退火退火溫度74(T850°C，退火保溫時間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格的退火態TC4熱軋板。
全文摘要
本發明介紹了一種高得料率低成本生產優質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TC4熱軋板；其中，將著色檢驗技術應用在開坯坯料表面檢驗及供一火軋制坯料表面質量檢驗上。本發明采用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，達到后續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；制備的板材抗拉強度為950~1100MPa，屈服強度為880~980MPa，延伸率在14~20%之間，滿足GB/T3621-2007、GB/T14845-2007和ASTMB265-2006標準要求。
文檔編號C21D8/02GK103045906SQ201210564530
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月24日 優先權日2012年12月24日
發明者李渤渤, 劉茵琪, 包淑娟, 郭朋, 顧新盛, 王衛超, 王樹軍 申請人:洛陽雙瑞精鑄鈦業有限公司