钛或钛合金丝短流程连铸连挤设备及丝材制备方法技术

本发明专利技术提供一种钛或钛合金丝短流程连铸连挤设备，包括混送料装置、熔化铸锭装置、拉料装置、连续制棒装置、连续拉丝装置以及收丝装置；不同种类的原料经过送混料后进入熔化铸锭装置中的冷床上，经过等离子枪的加热熔炼形成金属液体，金属液体溢流至结晶器内进行铸锭成型，成型的铸锭通过拉料装置拉出后进入连续制棒装置，通过连续制棒装置得到拉丝所需的组织形态，再进入连续拉丝装置进行拉丝得到成型丝材，将成型丝材通过收丝装置收丝成盘。本发明专利技术还提供一种钛和钛合金丝短流程制备方法。本发明专利技术的钛或钛合金丝短流程设备通过连续化设计缩短加工工序，且通过连铸连挤的特定结构设计，得到具有成分更均匀、组织形态更佳的钛合金丝材。金丝材。金丝材。

【技术实现步骤摘要】
钛或钛合金丝短流程连铸连挤设备及丝材制备方法


[0001]本专利技术涉及钛及钛合金材料加工
，具体而言涉及一种钛或钛合金丝短流程连铸连挤设备及丝材制备方法。

技术介绍

[0002]钛合金是一种新型材料，具有强度高，抗蚀性好，热强度高，低温性能好，密度低，导热性好等优点，被广泛应用在航天航空，医疗，海洋等行业中。传统的钛合金丝材加工，以海绵钛作为原材料，要经过压电极，熔炼，开坯锻造，锻造，加热，轧制，酸洗，热处理，拉丝等十多种工艺，该工艺存在以下问题：1、加工工序多，质量把控困难，且加工周期长；2、每种规格的丝材都需要投入一款模具，工模具投入成本高，且模具寿命短；3、现有技术总设备投资高。
[0003]为了降低钛合金的成本，相关研究人员提出了钛和钛合金短流程制备，公布号为CN108546831A的中国专利提出了一种钛和钛合金短流程制备装置与方法，具体包括送料机构、熔炼室、结晶机构、辊轮输送机构、切断机构、自动翻转器、自动推送机构以及水平运输轨道，送料机构将原料连续输送至熔炼室内的水冷铜炉床上，通过等离子枪进行熔炼形成金属液体，金属液体溢出至结晶机构进行管材或者棒材的成型，然后通过辊轮输送机构输送经由切断机构切成设定值长度，定长的管材或者棒材落入到自动翻转器翻转后，经由自动推送机构将其推出至水平运输轨道上进行输出。其通过原料连续化设计、缩短制备工艺流程，实现海绵钛到棒材或管材的不同规格的快速成型，制备工艺连续化。但该短流程制备无法进行连续的丝材生产，且其得到的棒材为铸态组织，性能差，无法直接进行丝材的生产。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种钛或钛合金丝材短流程连铸连挤设备，通过连续化设计缩短加工工序，且通过连铸连挤的特定结构设计，得到具有成分更均匀、组织形态更佳的钛合金丝材。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出的钛或钛合金短流程连铸连挤设备包括混送料装置、熔化铸锭装置、拉料装置、连续制棒装置、连续拉丝装置以及收丝装置，不同种类的原料经过送混料后进入熔化铸锭装置中的冷床上，经过等离子枪的加热熔炼形成金属液体，金属液体溢出至结晶器内进行铸锭成型，成型的铸锭通过拉料装置拉出后进入连续制棒装置，通过连铸制棒装置得到拉丝所需的组织形态，再进入连续拉丝装置进行拉丝得到成型丝材，将成型丝材通过收丝装置收丝成盘。
[0006]其中，所述结晶器内为L形空心管道结构，结晶器的进料口设有第一感应线圈，通过第一感应线圈保持金属液体的熔融状态，结晶器的出料口设有第一冷却结构，通过第一冷却机构控制出料温度。
[0007]所述连续制棒装置包括加热机构和制棒机构，所述加热机构的一端设于拉料装置
的出料口处，加热机构的另一端与制棒机构连接，铸锭经过加热机构加热后进入制棒机构。
[0008]所述制棒机构具有多组制棒辊轮，所述制棒辊轮轮匀布在基座内，制棒辊轮之间形成供铸锭轧制成棒料的空间，基座轴线与铸锭轴线同轴，制棒辊轮中心的固定轴与基座的中心轴位于不同平面上，且复合角度为30
‑
40
°
；每个制棒辊轮具有圆柱面和圆锥面，构成制棒辊轮的轧制面，所述圆锥面的锥度为30
‑
40
°
，所述圆柱面构成制棒辊轮的矫正面；铸锭通过制棒辊轮的轧制成棒材并进入连续拉丝装置。
[0009]所述连续拉丝装置包括送料辊、第二感应线圈、第二冷却机构和拉丝辊，所述送料辊设于制棒机构的出料口处，将棒料从制棒辊轮中拉出，所述第二感应线圈设于送料辊的出料口处，棒料经过第二感应线圈加热后在拉丝辊拉力作用下进行拉丝，所述第二冷却机构设于第二感应线圈和拉丝辊之间，通过第二冷却机构将加工出的钛及钛合金丝进行冷却；其中，所述拉丝辊为四辊结构，每个拉丝辊轮之间呈90
°
，拉丝辊的工作面为圆弧面，圆弧的直径等于所需丝材的直径。
[0010]进一步地，所述结晶器为上大下小的正锥体结构，结晶器进料口的直径D2为出料口直径D1的1.5倍，且结晶器的出料口具有倒锥度。
[0011]进一步地，所述结晶器的出料口的锥度为0.2
‑
0.8
°
，以减少铸锭拉出时的摩擦力；第一感应线圈的功率为80
‑
180kw。
[0012]进一步地，所述基座内具有第一空腔，所述制棒机构的制棒辊轮为三组，制棒辊轮之间呈120
°
可调节的固定在基座空腔内侧。
[0013]进一步地，所述制棒辊轮之间形成的第二空腔的径长D3根据公式(1)计算：
[0014]D3＝h0‑
Δh
ꢀꢀ
(1)
[0015]其中，h0为铸锭的直径，Δh为压下量；
[0016]Δh根据公式(2)计算：
[0017]ε％＝(Δh/h0)％
ꢀꢀ
(2)
[0018]其中，h0为铸锭的直径，ε％为铸锭的变形量，变形量为40％
‑
80％。
[0019]进一步地，所述加热机构内设有第三感应线圈，功率为100
‑
300kw。
[0020]进一步地，所述送料辊为四辊结构，每个送料辊轮之间呈90
°
，保证棒材位置固定。
[0021]进一步地，所述坯料仓的上半部分为料仓，下半部分为称重小仓，轴中心为下料通道，所述料仓和称重小仓之间设有进料仓门，原料通过进料仓门进去称重小仓，达到所需重量后，通过信号系统传递的信号关闭自动进料仓门，并开启出料仓门，原料通过出料仓门进去下料通道。
[0022]进一步地，所述料仓内设温度传感器和电热丝，通过温度穿传感器检测仓内湿度，通过电热丝进行加热烘干；
[0023]所述坯料仓还设有料仓补料口，通过料仓补料口对料仓进行补料。
[0024]进一步地，所述混料仓内设有气动搅拌，通过气动搅拌将不同原料搅拌均匀；
[0025]所述混料仓与送料螺杆之间设有进料控制器和待料仓，通过进料控制器将混合原料送入待料仓；
[0026]所述待料仓与送料螺杆之间设有仓门，通过仓门控制送料速度。
[0027]进一步地，所述收丝盘的直径为100
‑
500cm，旋转速度为1
‑
2圈/分钟。
[0028]进一步地，所述熔化铸锭装置、连续制棒装置和连续拉丝装置均设有惰性气体循
环系统。
[0029]本专利技术的另一目的在于，还提出一种钛或钛合金丝短流程制备方法，包括以下步骤：
[0030]S1、混送料
[0031]根据需要冶炼的合金种类计算个成分的含量，之后将相对应种类的原料分别加入不同坯料仓的料仓中，并设定各称重小仓的称重值，进料仓门开启，原料从料仓均匀进入称重小仓，当进入称重小仓的原料达到所设定的重量后，给出信号关闭自动进料仓门，同时开启出料仓门，原料由出料仓门进入下料通道并随后在重力作用下落入混料仓，下料结束后自动关闭出料仓门；
[0032]在混料仓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛或钛合金丝短流程连铸连挤设备，其特征在于，包括混送料装置、熔化铸锭装置、拉料装置、连续制棒装置、连续拉丝装置以及收丝装置；所述混送料装置将原料混合，混合原料进入熔化铸锭装置的结晶器内进行熔炼形成铸锭，所述铸锭通过拉料装置拉出后进入连续制棒装置，通过连续制棒装置得到拉丝所需的组织形态的棒料，棒料再进入连续拉丝装置进行拉丝得到成型丝材，将成型丝材通过收丝装置收丝成盘；其中，所述结晶器内为L形空心管道结构，结晶器的进料口设有第一感应线圈，通过第一感应线圈保持金属液体的熔融状态，结晶器的出料口设有第一冷却结构，通过第一冷却机构控制出料温度；所述连续制棒装置包括加热机构和制棒机构，所述加热机构的一端设于拉料装置的出料口处，加热机构的另一端与制棒机构连接，铸锭经过加热机构加热后进入制棒机构；所述制棒机构具有多组制棒辊轮，所述制棒辊轮匀布在基座内，制棒辊轮之间形成供铸锭轧制成棒料的空间，基座轴线与铸锭轴线同轴，制棒辊轮中心的固定轴与基座的中心轴位于不同平面上，且复合角度为30
‑
40
°
；每个制棒辊轮具有圆柱面和圆锥面，构成制棒辊轮的轧制面，所述圆锥面的锥度为30
‑
40
°
，所述圆柱面构成制棒辊轮的矫正面；铸锭通过制棒辊轮的轧制成棒材并进入连续拉丝装置；所述连续拉丝装置包括送料辊、第二感应线圈、第二冷却机构和拉丝辊，所述送料辊设于制棒机构的出料口处，将棒料从制棒辊轮中拉出，所述第二感应线圈设于送料辊的出料口处，棒料经过第二感应线圈加热后在拉丝辊拉力作用下进行拉丝，所述第二冷却机构设于第二感应线圈和拉丝辊之间，通过第二冷却机构将加工出的钛及钛合金丝进行冷却；其中，所述拉丝辊为四辊结构，每个拉丝辊轮之间呈90
°
，拉丝辊的工作面为圆弧面，圆弧的直径等于所需丝材的直径。2.根据权利要求1所述的钛或钛合金丝短流程连铸连挤设备，其特征在于，所述结晶器为上大下小的正锥体结构，结晶器进料口的直径D2为出料口直径D1的1.5倍，且结晶器的出料口具有倒锥度。3.根据权利要求2所述的钛或钛合金丝短流程连铸连挤设备，其特征在于，所述倒锥度为0.2
‑
0.8
°
，第一感应线圈的功率为80
‑
180kw。4.根据权利要求1所述的钛或钛合金丝短流程连铸连挤设备，其特征在于，所述基座内具有第一空腔，所述制棒机构的制棒辊轮为三组，制棒辊轮之间呈120
°
可调节的固定在基座空腔内侧。5.据权利要求1所述的钛或钛合金丝短流程连铸连挤设备，其特征在于，所述制棒辊轮之间形成的第二空腔的径长D3根据公式(1)计算：D3＝h0‑
Δh
ꢀꢀꢀ
(1)其中，h0为铸锭的直径，Δh为压下量；Δh...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长江，陈小龙，姬会爽，沈礼锐，梁志杰，
申请(专利权)人：江苏宇钛新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：