【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轧钢，尤其涉及一种高成材率低成本生产厚度规格为15～60mm、宽度规格为2800～4000mm的tc4eli钛合金中厚板的方法。
技术介绍
1、随着航空航天、深海探潜、船舶、石油、化工及核能工业等领域技术的发展，对钛合金tc4eli板材的需求日益增加，并对钛合金板材在高强度、高尺寸精度以及良好冲击韧性和可焊接性等方面提出了要求。目前，对宽幅、大尺寸钛合金板材的需求越来越大，这主要是因为使用厚度为15～60mm、宽度为2800～4000mm的宽幅、大尺寸钛合金板材，可减少拼接焊缝，减小制造过程焊材探伤工作量，降低设备维护成本，增加设备的安全性；同时可大幅降低工厂化预制成本，缩短材料采购周期，提升工程建造速度。但是，由于钛合金的导热性差、加工窗口窄、热塑性较差，容易在轧件的表面及边角处产生裂纹，尤其是薄规格板材，随着轧制道次增加，终轧温度降低，上述缺陷的趋势更加明显。另外，在较低温度下发生大变形的工艺将大大提高轧制的设备负荷，对设备能力也提出了更高的要求，因此限制了控制轧制工艺在宽幅钛合金板材生产中的应用。目前，钛合金板材常规工艺路线采用二火轧制以及“抢温快轧”方式生产，即一方面要求轧制节奏加快，同时板坯加热温度处于(α+β)两相区的上限甚至处于合金相变点以上，尽可能使整个轧制过程处于相对较高的温度范围；由于此类板材的温降快，对温度变化非常敏感，生产过程中极易出现轧废、表面裂纹严重等诸多问题，废次品率高；而采用二火轧制以及表面产生裂纹会增加后期成品板的修磨量，因此大大增加了生产成本，降低了生产效率。由此可见，如何通过优
2、迄今为止，国内外对如何实现高成材率低成本生产厚度规格15～60mm、宽度规格2800～4000mm的tc4eli钛合金超宽幅板材的研究甚少。在本专利技术之前，公开号为cn103203361a的中国专利公开了“一种tc4钛合金宽幅厚板的轧制方法”。该方法采用低温大变形两火轧制，通过在每火次轧制完成后均进行水冷以实现快速降温，能够保留低温大变形组织，进而保证板材性能满足要求，但其性能无法保证深海服役技术要求，板材宽度小于2800mm，且采用二火轧制增加了生产成本。公开号为cn 108838208 a的中国专利公开了“一种宽幅tc4钛合金坯料的二火轧制方法”。采用适当的加热和均热工艺，并在轧制过程中采用二火抢温轧制，有效防止了钛合金坯料在开坯轧制过程中温降导致的扣头、上翘以等现象。但其生产的钢板厚度为42～46mm、宽度为3800～3900mm，且采用二火轧制增加了生产成本，并且对表面质量没有明确要求。
3、期刊论文“轧制工艺对tc4eli钛合金超宽幅厚板材组织与力学性能的影响”(李瑞等著，《材料热处理学报》，2020年1期)中，主要通过优化控制轧制相变点温度区间，保证板材力学性能，但其未对适于生产的板材宽度及厚度组距、表面质量状态及成材率等指标进行明确说明。
4、以上文献公开的钛合金板材的制造方法，虽然改善了板材表面质量、力学性能等问题，但并没有实现高成材率低成本生产厚度规格15～60mm、宽度规格2800～4000mm的tc4eli钛合金板材的目的。而采用本专利技术提供的技术方案，可以有效的克服上述不足，有效解决了使用150～250mm以下厚度的钛合金扁锭生产生产厚度规格15～60mm，宽度规格2800～4000mm的tc4eli钛合金板材时存在的表面裂纹多、后期成品板修磨量大以及二火轧制增加生产成本等问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种高成材率低成本生产tc4eli钛合金中厚板的方法，采用一火轧制工艺，达到轧制后板材无需修磨或少修磨的目的，大大降低了修磨人工及物料成本；解决了宽幅tc4eli钛合金热轧中厚板轧制后易产生表面裂纹的问题，表面裂纹废品率由20％以上降低至0.5％以下；所制板材的力学性能为：屈服强度≥880mpa，抗拉强度≥950mpa，延伸率≥12％，室温横向kv2≥45j。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
3、一种高成材率低成本生产tc4eli钛合金中厚板的方法，包括钛合金扁锭修磨喷涂、加热、轧制、在线热矫直及退火处理过程；具体如下：
4、1)钛合金扁锭修磨喷涂；
5、钛合金扁锭进行带温在线全表面修磨，修磨后的钛合金扁锭表面喷涂高温抗氧化涂料；
6、2)加热；
7、钛合金扁锭进加热炉进行加热，预热段温度为780～850℃，保温时间为25～40min；加热一段温度为870～920℃，保温时间为30～45min；加热二段温度为950～970℃，保温时间为45～60min；均热段温度为990～1010℃，保温时间为100～120min；同时控制均热段空燃比为1:1.8～1:2.2，保证钛合金扁锭的上下表面温差在20℃以内；
8、3)轧制；
9、轧制前，将辊道冷却水关闭；对钛合金扁锭进行往返轧制，先横轧后纵轧，横轧阶段至少前两道次每道次压下率为20％～25％，横轧阶段将轧辊冷却水关闭；纵轧阶段至少前两道次采用大压下率，单道次压下率为20％～35％，至少最后两道次的压下率控制在10％以下；纵轧阶段对轧辊采用分段冷却，轧制头部段时，轧辊冷却水量按100～150m3/h开启；轧制中间段时，轧辊水量按200～250m3/h开启；轧制尾部段时，轧辊水量按100～150m3/h开启；开轧温度为940～970℃，横轧阶段的轧制速度为2～3m/s，纵轧阶段的轧制速度为4～6.5m/s，终轧温度≥730℃，轧后快速抛出，抛出速度为5～6.5m/s；
10、3)在线热矫直；
11、至少进行三道矫直；热矫直的矫直温度为600～700℃，矫直力为1500～2500kn，弯辊量为1～3.0mm，倾动值为3～6mm；
12、4)退火处理；
13、退火处理温度为780～850℃，退火处理时间为3～4h。
14、进一步的，所述tc4eli钛合金中厚板的化学成分按重量百分比计为o：0.06％～0.11％，fe：0.18％～0.25％，c≤0.07％，h≤0.012％，al：5.5％～6.5％，v：3.5％～4.5％，余量为ti及不可避免的杂质元素。
15、进一步的，所述tc4eli钛合金中厚板的厚度为15～60mm，宽度为2800～4000mm。
16、进一步的，所述钛合金扁锭的制备过程为：采用一级海绵钛、al-v中间合金、al含量≥99.9％的高纯度al作为炉料，通过压制电极，在eb炉进行熔炼，得到钛合金扁锭。
17、进一步的，所述钛合金扁锭的尺寸为厚度×宽度×长度＝150～250mm×1550～1950mm×2500～3800mm。
18、进一步的，所述步骤1)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高成材率低成本生产TC4ELI钛合金中厚板的方法，其特征在于，包括钛合金扁锭修磨喷涂、加热、轧制、在线热矫直及退火处理过程；具体如下：
2.根据权利要求1所述的一种高成材率低成本生产TC4ELI钛合金中厚板的方法，其特征在于，所述TC4ELI钛合金中厚板的化学成分按重量百分比计为O：0.06％～0.11％，Fe：0.18％～0.25％，C≤0.07％，H≤0.012％，Al：5.5％～6.5％，V：3.5％～4.5％，余量为Ti及不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1所述的一种高成材率低成本生产TC4ELI钛合金中厚板的方法，其特征在于，所述TC4ELI钛合金中厚板的厚度为15～60mm，宽度为2800～4000mm。
4.根据权利要求1所述的一种高成材率低成本生产TC4ELI钛合金中厚板的方法，其特征在于，所述钛合金扁锭的制备过程为：采用一级海绵钛、Al-V中间合金、Al含量≥99.9％的高纯度Al作为炉料，通过压制电极，在EB炉进行熔炼，得到钛合金扁锭。
5.根据权利要求1或4所述的一种高成材率低成本生产TC4ELI钛
6.根据权利要求1所述的一种高成材率低成本生产TC4ELI钛合金中厚板的方法，其特征在于，所述步骤1)中，钛合金扁锭修磨后的表面粗糙度Ra≤100μm。
7.根据权利要求1所述的一种高成材率低成本生产TC4ELI钛合金中厚板的方法，其特征在于，所述步骤1)中，钛合金扁锭表面喷涂的高温抗氧化涂料为纳米SiO2抗氧化涂料，厚度为0.5～1.0mm。
8.根据权利要求1所述的一种高成材率低成本生产TC4ELI钛合金中厚板的方法，其特征在于，所述步骤2)中，加热炉在均热段的炉头留2～4个空位。
9.根据权利要求1所述的一种高成材率低成本生产TC4ELI钛合金中厚板的方法，其特征在于，所述步骤3)中，钛合金扁锭全长为L，头部段为头部1/8L长度段，中间段为1/8L～7/8L长度段，尾部段为尾部1/8L长度段。
10.根据权利要求1所述的一种高成材率低成本生产TC4ELI钛合金中厚板的方法，其特征在于，TC4ELI钛合金中厚板成品的力学性能为：屈服强度≥880MPa，抗拉强度≥950MPa，延伸率≥12％，室温横向KV2≥45J；TC4ELI钛合金中厚板成品的平直度≤8mm/2m。
...【技术特征摘要】
1.一种高成材率低成本生产tc4eli钛合金中厚板的方法，其特征在于，包括钛合金扁锭修磨喷涂、加热、轧制、在线热矫直及退火处理过程；具体如下：
2.根据权利要求1所述的一种高成材率低成本生产tc4eli钛合金中厚板的方法，其特征在于，所述tc4eli钛合金中厚板的化学成分按重量百分比计为o：0.06％～0.11％，fe：0.18％～0.25％，c≤0.07％，h≤0.012％，al：5.5％～6.5％，v：3.5％～4.5％，余量为ti及不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1所述的一种高成材率低成本生产tc4eli钛合金中厚板的方法，其特征在于，所述tc4eli钛合金中厚板的厚度为15～60mm，宽度为2800～4000mm。
4.根据权利要求1所述的一种高成材率低成本生产tc4eli钛合金中厚板的方法，其特征在于，所述钛合金扁锭的制备过程为：采用一级海绵钛、al-v中间合金、al含量≥99.9％的高纯度al作为炉料，通过压制电极，在eb炉进行熔炼，得到钛合金扁锭。
5.根据权利要求1或4所述的一种高成材率低成本生产tc4eli钛合金中厚板的方法，其特征在于，所述钛合金扁锭的尺寸为厚度×宽度×长度＝150～250mm×155...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐海健，韩楚菲，王小强，付锡彬，杨雨泽，乔馨，沙孝春，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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