專利名稱：一種鈦板坯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦板坯的制備方法。
背景技術(shù)：
鈦及鈦合金加工材中，鈦板/卷產(chǎn)量占總加工量的80%左右，廣泛應(yīng)用于航空、航天、兵器、石化、制鹽、氯堿、濕法冶金、醫(yī)療、造紙、電鍍和電解等工業(yè)領(lǐng)域。目前國內(nèi)生產(chǎn)鈦(或鈦卷)板坯的方法有兩種一是采用鍛造，該方法主要是先將海綿鈦或回收廢鈦料壓制成電極塊，然后將電極塊拼裝焊接成電極棒，將焊接好的鈦電極棒在真空自耗電弧熔煉爐內(nèi)經(jīng)過2-3次熔煉最后形成圓柱形鈦錠，鈦錠經(jīng)過多個(gè)火次加熱和鍛造，最后制備成截面為長方形的板坯。二是采用模鑄，即采用真空自耗凝殼熔煉或電子 冷爐床熔煉然后直接澆注成鈦板坯的生產(chǎn)方法，該方法是將海綿鈦或者舊鈦料擠壓或焊接成柱狀電極，然后在真空自耗凝殼爐內(nèi)對(duì)鈦電極進(jìn)行熔煉，再將鈦溶液澆注鈦板坯鑄造模具內(nèi)，冷卻后開模即可得到鈦板坯。采用鍛造方式是目前國內(nèi)最主要的鈦板坯生產(chǎn)方式。采用鍛造方式方法生產(chǎn)的鈦板坯時(shí)，板坯厚度公差控制困難，使得后續(xù)鈦板或者鈦卷的熱軋時(shí)，板型和尺寸精度控制比較困難。同時(shí)，鍛造過程產(chǎn)生的褶皺、裂紋等缺陷也會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)熱軋板卷的表面質(zhì)量，使熱軋板卷表面出現(xiàn)壓入、凹坑、木紋、擦傷、重皮等嚴(yán)重表面質(zhì)量缺陷。此外，由于板坯厚度差異大和表面鍛造缺陷存在，也使得板坯表面清理時(shí)銑削量大，嚴(yán)重降低了板坯成材率；加之鍛造火次多，能耗大，生產(chǎn)效率低，降低了經(jīng)濟(jì)效益。采用模鑄方式雖然可以減少板坯鍛造環(huán)節(jié)，但是由于投資大，且受技術(shù)裝備條件要求高，使得模鑄方式生產(chǎn)鈦板坯的方法在國內(nèi)尚不成熟，很少使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有板坯制備方法的不足，提供一種鈦板坯的制備方法。該方法操作方便，且得到的鈦板坯厚度公差小，表面質(zhì)量好。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，將該圓柱形鈦電極采用真空自耗電弧熔煉后，將得到圓柱形鑄錠經(jīng)過一個(gè)火次鍛拔后鍛造成截面為長方形的中間坯，并將中間坯進(jìn)行熱軋開坯，能夠得到鈦板坯厚度公差小，表面質(zhì)量好的鈦板坯，從而完成了本發(fā)明S卩，本發(fā)明提供一種鈦板坯的制備方法，其中，該方法包括以下步驟I)將海綿鈦壓制成電極塊，或者將海綿鈦和作為合金元素的中間合金和/或金屬混合均勻后壓制成電極塊，將壓制的電極塊焊接成圓柱形電極，將該圓柱形電極采用真空自耗電弧熔煉，得到圓柱形鑄錠；2)將步驟I)中得到的圓柱形鑄錠經(jīng)過扒皮后在800°C _850°C保溫90-180分鐘，再升溫至950°C -1050°C后保溫180-420分鐘，然后經(jīng)過一個(gè)火次鍛拔后鍛造成截面為長方形的中間坯；3)將步驟2)中得到的中間坯進(jìn)行熱軋開坯，得到鈦板坯。
在本發(fā)明中，通過“鍛造+開坯軋制”的方法生產(chǎn)鈦板坯，得到的板坯厚度公差小，表面質(zhì)量好，并且該方法具有生產(chǎn)效率高、操作簡單、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種鈦板坯的制備方法，其中，該方法包括以下步驟I)將海綿鈦壓制成電極塊，或者將海綿鈦和作為合金元素的中間合金和/或金屬混合均勻后壓制成電極塊，將壓制的電極塊焊接成圓柱形電極，將該圓柱形電極采用真空自耗電弧熔煉，得到圓柱形鑄錠；2)將步驟I)中得到的圓柱形鑄錠經(jīng)過扒皮后在800°C _850°C保溫90-180分鐘，再升溫至950°C -1050°C后保溫180-420分鐘，然后經(jīng)過一個(gè)火次鍛拔后鍛造成截面為長方形的中間坯；3)將步驟2)中得到的中間坯進(jìn)行熱軋開坯，得到鈦板坯。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述海綿鈦可以為本領(lǐng)域常用的海綿鈦。優(yōu)選的情況下，所述海綿鈦為O級(jí)和/或I級(jí)的海綿鈦。該O級(jí)和I級(jí)的海綿鈦為本領(lǐng)域所公知。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述海綿鈦的粒徑可以在寬的范圍內(nèi)選擇，優(yōu)選的情況下，所述海綿鈦的粒徑范圍為O. 83-25. 4mm，更優(yōu)選為O. 83-12. 7mm。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述作為合金元素的中間合金和/或金屬的種類和用量為本領(lǐng)域所公知。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)所要得到產(chǎn)品，決定作為合金元素的中間合金和/或金屬的種類和用量，根據(jù)各成分的重量百分比進(jìn)行配比。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述將海綿鈦壓制成電極塊的方法，或者將海綿鈦和作為合金元素的中間合金和/或金屬混合均勻后壓制成電極塊的方法，可以采用本領(lǐng)域所公知的各種方法。例如可以在液壓機(jī)上壓制成電極塊。根據(jù)本發(fā)明的的方法，將該圓柱形電極采用真空自耗電弧熔煉的條件包括熔煉電壓30-50V，熔煉電流10-40KA，攪拌電流5-25A，真空度小于3Pa ;優(yōu)選為熔煉電壓32-38V，熔煉電流15-35KA，攪拌電流8-20A，真空度小于2Pa。根據(jù)本發(fā)明的的方法，優(yōu)選的情況下，將該圓柱形電極采用真空自耗電弧熔煉的次數(shù)為多次；更優(yōu)選將該圓柱形電極采用真空自耗電弧熔煉的次數(shù)為2-3次；進(jìn)一步優(yōu)選將該圓柱形電極采用真空自耗電弧熔煉的次數(shù)為2次。真空自耗電弧熔煉的具體方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，本發(fā)明在此不再贅述。根據(jù)本發(fā)明的的方法，優(yōu)選的情況下，將步驟I)中得到的圓柱形鑄錠經(jīng)過扒皮后在800°C -850°C保溫100-150分鐘，再升溫至980°C -1050°C后保溫240-360分鐘，然后經(jīng)過一個(gè)火次鍛拔后鍛造成截面為長方形的中間坯。上述一次鍛拔可以將保溫后的圓柱形鑄錠置于鍛造機(jī)上進(jìn)行。所述鍛造機(jī)為本領(lǐng)域所公知的各種鍛造機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的方法，該方法包括將步驟2)中得到的中間坯進(jìn)行熱軋開坯，得到鈦板坯。將步驟2)中得到的中間坯可以在開坯軋機(jī)上進(jìn)行熱軋，熱軋的溫度可以在寬的范圍內(nèi)選擇。一般情況下，熱軋溫度可以為900-100(TC ;優(yōu)選的情況下，熱軋溫度可以為920-960。。。根據(jù)本發(fā)明的方法，步驟2)中所述扒皮為本領(lǐng)域所公知，是指去除中間坯表面的雜質(zhì)層如氧化層。一般情況下，所述扒皮厚度小于5_ ;優(yōu)選的情況下，所述扒皮厚度為2-4mm。根據(jù)本發(fā)明的方法，該方法還包括將步驟3)中得到的鈦板坯冷卻后，去除坯頭和坯尾。根據(jù)本發(fā)明的方法，該方法還可以包括將上述去除坯頭和坯尾后的鈦板坯用銑床銑去除氧化皮后，制成規(guī)定尺寸的鈦板坯。以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明，但本發(fā)明并不僅限于下述實(shí)施例。實(shí)施例1(I)將O級(jí)海綿鈦(購于遵義鈦業(yè)公司，粒度范圍為O. 83-25. 4mm)在80麗液壓機(jī)上壓制成截面為扇形的電極塊，電極塊單重為126公斤；在等離子焊箱中焊接成直徑為835mm的圓柱形鈦電極；然后經(jīng)過二次真空自耗電弧熔煉；其中，一次熔煉電壓36V，熔煉電流26. 5KA，攪拌電流18A，真空度為2Pa ;二次熔熔煉電壓33V，熔煉電流32KA，攪拌電流20A，真空度為IPa。熔煉成一支直徑為1000mm、重量為9. 8噸的圓柱形鑄錠。經(jīng)檢測，鑄錠的成分的重量百分比為 Fe :0. 03%, C :0. 010%, N :0. 005%, H :0. 004%, O :0. 063%，余量為鈦。(2)將步驟(I)中得到的圓柱形鑄錠經(jīng)過扒皮(扒皮厚度為3mm)后在800°C保溫150分鐘，再升溫至1050°C后保溫360分鐘后，在4500噸鍛造機(jī)上進(jìn)行一個(gè)火次鍛拔，鍛拔的開鍛溫度為970°C，終鍛溫度815°C ;單向拔長到坯料斷面長寬尺寸為1000mmX400mm的中間坯。(3)將步驟⑵中得到的中間坯在開坯軋機(jī)上進(jìn)行熱軋，軋制加熱溫度為950°C，保溫200分鐘后，軋制成截面長寬尺寸為1060mmX200mm的鈦板坯。(4)將步驟(3)中熱軋好的鈦板坯冷卻至室溫后，鈦板坯經(jīng)過鋸切去除坯頭和坯尾，然后用銑床去除氧化皮，加工成截面尺寸為1050mmX 192mm的鈦板坯。得到的鈦板坯厚度公差為±3mm。實(shí)施例2(I)將I級(jí)海綿鈦(購于洛陽雙瑞萬基鈦業(yè)公司，粒度范圍為O. 83-25. 4mm)在80麗液壓機(jī)上壓制成截面為半圓形的電極塊，電極塊單重為76公斤；在等離子焊箱中焊接成直徑為470mm的圓柱形商業(yè)純鈦鈦電極，然后經(jīng)過二次真空自耗電弧熔煉；其中，一次熔煉電壓36V，熔煉電流15kA，攪拌電流8A，真空度為2Pa ;二次熔熔煉電壓37V，熔煉電流22KA，攪拌電流8A，真空度為IPa。熔煉成一支直徑為660mm、重量為3噸的圓柱形鑄錠。經(jīng)檢測，鑄錠的成分的重量百分比為Fe :0. 043%, C :0. 015%, N :0. 004%, H :0. 007%, O O. 067%、余量為鈦。(2)將步驟⑴中得到的圓柱形鑄錠經(jīng)過扒皮(扒皮厚度為4mm)后在850°C保溫120分鐘，再升溫至1000°C后保溫240分鐘后，在4500噸鍛造機(jī)上進(jìn)行一個(gè)火次鍛拔，鍛拔的開鍛溫度965°C，終鍛溫度803°C;單向拔長到斷面長寬尺寸為1000mmX200mm的中間坯。(3)將步驟⑵中得到的中間坯在開坯軋機(jī)上進(jìn)行熱軋，軋制加熱溫度為920°C，保溫120分鐘，軋制成截面長寬尺寸為1060mmX IOOmm的鈦板坯。(4)將步驟(3)中熱軋好的鈦板坯冷卻至室溫后，鈦板坯經(jīng)過鋸切去除坯頭和坯尾，然后用銑床去除氧化皮，加工成截面尺寸為1050mmX92mm的鈦板坯。得到的鈦板坯厚度公差為±3mm。實(shí)施例3(I)將O級(jí)海綿鈦(購于遵義鈦業(yè)公司，粒度范圍為O. 83-25. 4mm)、Ti_32Mo合金(購于嘉誠稀有金屬材料有限公司，平均粒度< 3mm)和鎳屑(購于華星實(shí)業(yè)有限公司，雜質(zhì)< O. 1%,長度< 15mm)混合均勻后,在80MN液壓機(jī)上壓制成截面為半圓形的電極塊，電極塊單重61公斤；在等離子焊箱中焊接成直徑為470mm的圓柱形TAlO合金電極，然后經(jīng)過二次真空自耗電弧熔煉；其中，一次熔煉電壓35. 5V，熔煉電流15. 5kA，攪拌電流8A，真空度為2Pa ;二次熔煉電壓36V，熔煉電流22KA，攪拌電流10A，真空度為IPa。熔煉成一支直徑為660mm、重量為3噸的鑄錠。經(jīng)檢測，鑄錠的成分的重量百分比為Mo :0. 28%,N1:0. 78%,Fe 0. 07%,C 0. 008%,N 0. 007%,H 0. 005%, O 0. 053%、余量為鈦。(2)將步驟⑴中得到的圓柱形鑄錠經(jīng)過扒皮(扒皮厚度為4mm)后在850°C保溫120分鐘，再升溫至980°C后保溫360分鐘后，在4500噸鍛造機(jī)上進(jìn)行一個(gè)火次鍛拔，鍛拔的開鍛溫度960°C，終鍛溫度81 (TC;單向拔長到斷面長寬尺寸為1000mm X 200mm的中間坯。(3)將步驟⑵中得到的中間坯在開坯軋機(jī)上進(jìn)行熱軋，軋制加熱度為980°C，保溫120分鐘，軋制成截面長寬尺寸為1060mmX IOOmm的鈦板坯。(4)將步驟(3)中熱軋好的鈦板坯冷卻至室溫后，鈦經(jīng)過鋸切去除坯頭和坯尾，然后用銑床去除氧化皮，加工成截面尺寸為1050mmX92mm的鈦板坯。得到的鈦板坯厚度公差為 ±3mm。對(duì)比例I按照實(shí)施例1中的方法進(jìn)行，不同的是，步驟(3)的開坯熱軋由另一火次的鍛拔代替，具體步驟如下(I)將O級(jí)海綿鈦(購于遵義鈦業(yè)公司，粒度范圍為O. 83-25. 4mm)在80麗水壓機(jī)上壓制成截面為扇形的電極塊，電極塊單重為126公斤；在等離子焊箱中焊接成直徑為835mm的圓柱形鈦電極；然后經(jīng)過二次真空自耗電弧熔煉；其中，一次熔煉電壓36V，熔煉電流26. 5KA，攪拌電流18A，真空度為2Pa ;二次熔熔煉電壓33V，熔煉電流32KA，攪拌電流20A，真空度為IPa。熔煉成一支直徑為1000mm、重量為9. 8噸的圓柱形鑄錠。經(jīng)檢測，鑄錠的成分的重量百分比為 Fe :0. 03%, C :0. 010%, N :0. 005%, H :0. 004%, O :0. 063%，余量為鈦。(2)將步驟⑴中得到的圓柱形鑄錠經(jīng)過扒皮(扒皮厚度為3mm)后在800°C保溫150分鐘，再升溫至1050°C后保溫360分鐘后，在4500噸鍛造機(jī)上進(jìn)行一個(gè)火次鍛拔，鍛拔的開鍛溫度為970°C，終鍛溫度815°C ;單向拔長到坯料斷面長寬尺寸為1000mmX400mm的中間坯。(3)將步驟(2)中得到的中間坯送回加熱爐進(jìn)行再次加熱，加熱溫度970°C，保溫200分鐘，在4500噸鍛造機(jī)上進(jìn)行鍛造，開鍛溫度為956°C、終鍛溫度為800°C，最后鍛拔為截面尺寸為1070mmX210mm的鈦板坯。(4)將步驟(3)中熱軋好的鈦板坯冷卻至室溫后，鈦板坯經(jīng)過鋸切去除坯頭和坯尾，然后用銑床去除氧化皮，加工成截面尺寸為1050mmX 192mm的鈦板坯。得到的鈦板坯厚度公差為±8mm。通過實(shí)施例1以及對(duì)比例I可以看出，采用本發(fā)明的方法得到的鈦板坯的厚度公差明顯要小于對(duì)比例I中得到的鈦板坯的厚度公差，且表面質(zhì)量要好于對(duì)比例I中得到的鈦板還。
權(quán)利要求
1.一種鈦板坯的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 1)將海綿鈦壓制成電極塊，或者將海綿鈦和作為合金元素的中間合金和/或金屬混合均勻后壓制成電極塊，將壓制的電極塊焊接成圓柱形電極，將該圓柱形電極采用真空自耗電弧熔煉，得到圓柱形鑄錠； 2)將步驟I)中得到的圓柱形鑄錠經(jīng)過扒皮后在800°C_850°C保溫90-180分鐘，再升溫至950°C -1050°C后保溫180-420分鐘，然后經(jīng)過一個(gè)火次鍛拔后鍛造成截面為長方形的中間坯； 3)將步驟2)中得到的中間坯進(jìn)行熱軋開坯，得到鈦板坯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟I)中的真空自耗電弧熔煉的條件包括熔煉電壓30-50V，熔煉電流10-40KA，攪拌電流5-25A，真空度小于3Pa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中，步驟I)中的海綿鈦的粒徑范圍為O.83-25. 4mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟I)中將該圓柱形電極采用真空自耗電弧熔煉的次數(shù)為2-3次。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟3)中的熱軋溫度為900-1000°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，該方法還包括，將步驟3)中得到的鈦板坯冷卻后，去除坯頭、坯尾和進(jìn)行去除氧化皮處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鈦板坯的制備方法，該方法包括將海綿鈦壓制成電極塊，或者將海綿鈦和作為合金元素的中間合金和/或金屬混合均勻后壓制成電極塊，將壓制的電極塊焊接成圓柱形電極，將該圓柱形電極采用真空自耗電弧熔煉，得到圓柱形鑄錠；將得到的圓柱形鑄錠經(jīng)過扒皮后在800℃-850℃保溫90-180分鐘，再升溫至950℃-1050℃后保溫180-420分鐘，然后經(jīng)過一個(gè)火次鍛拔后鍛造成截面為長方形的中間坯；將得到的中間坯進(jìn)行熱軋開坯，得到鈦板坯。根據(jù)本發(fā)明的方法，其操作方便，并且得到的鈦板坯厚度公差小，表面質(zhì)量好。
文檔編號(hào)B23P15/00GK103008978SQ20111028190
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者黃德明, 楊雄飛, 韋青峰, 陳永, 郭華 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司