三辊Ｙ型连轧机轧制钛及钛合金棒线材的方法技术

本发明专利技术提供了一种应用三辊Ｙ连轧机轧制钛及钛合金棒线材的方法。本发明专利技术的思路是通过三辊Ｙ连轧机组将加热的Φ５０ｍｍ钛及钛合金棒坯经６－１８道次连轧至Φ３０－８ｍｍ棒材（或２４－８ｍｍ六方，三角）或Φ２０－８ｍｍ成卷线坯。本方法采用加热１次就可将Φ５０ｍｍ的棒坯轧制成Φ３０－８ｍｍ的棒材（或三角、六方）或Φ２０－８ｍｍ的成卷线坯，相对于目前的多火次的锻造、旋锻、两辊横列式非连续轧制和两辊纵列式连续轧制生产钛及钛合金棒材或成卷线坯的方法，不但具有明显的高效、节能、噪音小、占地面积小，钛及钛合金棒线材尺寸精度高、组织性能优良，而且可生产三角或六方等异型型材。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钛及钛合金棒线材的加工方法 技术背景钛及钛合金具有高比强、耐酸碱、与人体亲和力强的特点，而广泛用于航 空、医药、石油化工等行业。目前，国内生产O30—8mm钛及钛合金棒材的一 般采用锻造、旋锻、轧制三种方法；020—8mm钛及钛合金成巻线坯一般采用 轧制方法。现有方法一锻造锻造是稀有金属开坯及锻制棒材、饼材、环材的等基本方法之一，锻造设备 可以使用锻锤、液压机等通用设备，也可生产使用精锻机等专用设备。030— 20mm棒材通常采用电动空气锤，锻造方法是将O50mm棒坯加热后，经多火次 锻造，可加工出O30—20mm的棒坯。用锻造加工钛及钛合金棒材的方法的优点是设备简单、投资少，操作简单； 缺点是工作环境恶劣(噪音大、温度高)，加热火次多、能耗高，中断次数多、 成品率低，棒材长度短(一般在1—2m)、椭圆度大(2—3mm)、表面质量差(易 产生裂纹、折迭、压坑等)。现有方法二旋锻旋锻实质上是模锻的一种特殊形式，旋锻机的工作原理是由两块锻模一方面 环绕被锻坯条轴线高速旋转，同时，另一方面又对坯条进行高速锻打，从而是坯条变形。旋锻工艺是将O20mm棒坯加热后，经多火次锻造，可加工出018—8mm的棒坯。用旋锻加工钛及钛合金棒材的方法的优点是设备简单、投资少，操作简单； 缺点是工作环境恶劣(噪音大、温度高)，操作工劳动强度大、生产效率低，加 热火次多、能耗高，棒材长度短(一般在l一2m)，表面质量差(易产生裂纹、 扭曲等)，道次变形量小、仅局限于棒材表面变形、棒材内外层组织性能相差大。现有方法三两辊轧制应用250两辊轧机既可生产O30—8mm的棒材，又可生产O 16—8mm的成巻线材。按机架的排列和轧制方式的不同，250两辊轧制可分为横列式非连续轧 制和纵列式连续轧制两种。2S0两辊横列式非连续轧制250两辊横列式非连续轧机如图1所示，其优点是电控和传动简单，缺点是在于轧制速度不能随工艺要求而变化，由此导致① 轧制速度只有1档，对成品轧机来说太低，而对粗轧来说又太快；② 温度降太快，产品单重小(约5kg)，小规格产品难以生产，产品尺寸波 动大；③ 生产不稳定，劳动强度大，过多依靠操作人员的技艺。 250两辊纵列式轧制250两辊纵列式连续轧机如图2所示，其缺点是电控和传动复杂，优点是 ①连轧能够保证各道轧制速度随轧件延伸系数按比例增加，实现了粗轧时低速咬入和精轧时高速轧制②温度降很小(达到一定速度后反而升温)，保证了所要求的轧制温度。因为连轧时避免了往复轧制和横移，节约了时间。 250两辊轧机轧制钛及钛合金棒线材的不足250两辊轧机(横列式非连续轧制或纵列式连续轧制)轧制成O30—8mm棒材或(D16—8mm的成巻线材方法，由于轧件收到两向压縮应力，易产生劈头开裂，宽展大易出现耳子加之采用90°扭曲轧制，轧件在入口到卫中不稳定，导致轧制中废料多、成品率低。三辊Y型连轧机针对两辊轧机的不足，人们开始研究三辊Y型连轧机。三辊Y型连轧机结构特点三辊Y型轧机，简称Y型轧机。首先是由德国KOCKS公司于1975年在研 制成功的钢管张力剪径机的成熟经验的基础上发展起来，主要用于轧制黑色金属 和有色金属。二十世纪九十年代，美国就开始用于轧制钛及钛合金棒线材。但我 国二十世纪八十年代、九十年代将Y型连轧机应用于轧制钢线材、钩钼线材， 但一直未将Y型轧机应用于钛及钛合金棒线材的生产。Y型轧机区别于其它轧机的最大特点是机架内有3个互成120°交角的圆盘 状轧辊(见图3),其中3.1为轧辊，3.2为传动轴，3.3为传动齿轮;其轧槽组成孔型, 观其外形，三个轧辊的布置相似于字母"Y"，故称Y型轧机。经过几十年的发展变化，目前国内外采用的三辊Y型连轧机根据机架形式 的不同可分为闭式机架的三辊Y型轧机和开式机架的三辊Y型轧机两种。 一般 闭式机架牌坊为整体铸钢(铸铁)结构，开式机架牌坊由3个高强度螺栓将两片 铸钢(铸铁)开式牌坊联结组成，便于装拆轧辊更换孔型。根据机架传动方式的不同，机架有上传动机架和下传动机架两种形式(见图 3a.b),且同一机组的上传动和下传动机架均采用同一种机架，只是在使用过程 中颠倒过来即可，不仅使同一机组的所有机架能够通用，而且也可以充分利用轧 辊。一般情况下，同一机组的上传动机架或下传动机架均设有用于导料的进出、 口到卫装置，到卫装置有滑动式到卫和辊式到卫两种形式，可根据机架孔型的形 式、轧件尺寸的大小以及成品的精度要求等选择不同的到卫装置。三辊Y型连轧机一般由主传动包括主传动电机4.1、减速机4.3、齿轮箱4.4、 工作机架4.6、机架底座4.5、出料装置4.9、电控装置4.8、稀油润滑装置4.7、 和辅助系统等几部分组成。主传动电机通过减速机4.3和齿轮箱4.4对同一机组 的所有机架进行集体传动，有时对最后一个机架采用差速电机4.2辅助传动，以 控制成品精度。机架之间的传动速比根据工艺要求确定后不变，且机架间速比尽 可能相同，以便简化传动装置，利于制造。见图4。三辊Y型轧机的孔型特点三辊Y型轧机的孔型是由3个互成120°交角的轧辊上的槽所围成(图5), 轧辊从3个对称方向同时压縮轧件，在下一道次，轧辊调转180° ,在另为3个 对称方向上压縮轧件，在交替轧制过程中轧件受到6个方向的压縮变形(图6), 因此轧件的变形及周边的冷却都比较均匀，对保证成品轧材质量极为有利。与两辊孔型相比较，三辊Y型轧机孔型中轧件自由宽展面积少，特别是弧 三角形孔型，弧边对宽展又有一定的约束作用，因而三辊Y型轧机轧件宽展量 相对要少，轧制时孔型并不充满，轧件不易产生耳子和压折。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种新的钛及钛合金棒线材轧制方法, 它具有节能、高效、钛及钛合金棒线材的直径偏差小和组织性能均匀、可生产三 角或六方等异型型材的特点。本专利技术的思路是由台车加热炉、三辊Y型连轧机组、飞剪、冷床、巻取机、 滚道等设备组成三辊Y型连轧机列来实现的。参见图7所示，其中1为棒坯料加 热,2为380粗轧机组，3为320中轧机组,4为冷床，5为250精轧机组,6为冷床，7 为巻取机，8为飞剪,9为辊道.本专利技术的三辊Y型连轧机轧制纯钛及钛合金棒线材的方法,其通过控制三辊Y 型连轧轧机中的加热工艺，粗、中、精连轧机组的孔型、速度，经剪切、冷却、 巻取工艺，将直径①5OX150OOmm的钛及钛合金棒坯一次加热后，轧制为①30 一8的成品圆(或24—8mm六方，三角)棒材和O20—8mm (单重为lOOkg) 的成巻线材。本专利技术的特点① 轧件表面质量好，劈头少。由于轧件在三辊轧机中处于三向压应力状态， 三面压縮，六6面加工，因此变形均匀，宽展小。这样就保证轧件表面质量好，劈头少。② 节约能耗，提高轧件热加工温度。原因是轧件在三辊Y型轧机中的良好 变形状态，轧件在三辊Y型轧机中的变形能耗比两辊轧机(两辊轧机变形图见图 13)低20%—30%。加之采用坯料加热一次就可轧制到①30—8mm的棒线材。③ 轧制的品种、规格范围广， 一套孔型能适应纯钛、钛合金。原因是，在 三角(弧三角)孔型中轧件自由宽展，无过充满问题，加之微小的张力，因此轧 件的品种适应性很广。在轧制规格方面， 一套粗、中、精孔型既可轧出C)30—本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三辊Ｙ型连轧机轧制纯钛及钛合金棒线材的方法，其特征在于采用三辊Ｙ型连轧机组，通过控制三辊Ｙ型连轧轧机中的加热工艺，粗、中、精连轧机组的孔型、速度，将直径Φ５０×１５０００ｍｍ的钛及钛合金棒坯一次加热后，轧制为Φ３０－８的成品圆或２４－８ｍｍ六方或三角棒材和Φ２０－８ｍｍ／单重为１００ｋｇ的成卷线材。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱恩科，谭华，蔡协勇，陈学军，王清火，赵振刚，
申请(专利权)人：厦门虹鹭钨钼工业有限公司，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]