专利名称：大规格高单重的纯钛锻造板坯的生产方法
技术领域：
本发明涉及钛及钛合金加工领域，尤其涉及一种大规格高单重的纯钛锻造板坯的生产方法。
背景技术：
钛带广泛应用于大型民航客机、军用飞机、航天飞行器、核潜艇、核电站等高新技术领域。中国的钛资源极其丰富，是世界四大钛材生产国之一，但只能生产钛材中的板、管、 棒、线、丝、锻件和铸件，唯独不能生产大卷重宽幅钛带卷，只能长期依赖日本和美国进口。 钛带卷与其他金属带卷材一样，也是由板坯轧制而成的。因此生产大盘重宽幅钛带卷必然要有大规格单重量高的钛板坯。目前国内生产的钛板坯一般重量为5吨以下，同时由于生产钛板坯工艺复杂、流程长，成品率约为75%左右。
发明内容
针对上述技术的不足，本发明的目的是提供一种通过对锻造工艺的控制，生产出单重高、宽度大、成品率高的大规格高单重的纯钛锻造板坯的生产方法。本发明的技术方案是一种大规格高单重的纯钛锻造板坯的生产方法，包括压制电极、焊接电极、一次熔炼、二次熔炼、铸锭扒皮检验、铸锭加热锻造以及机加处理等步骤， 其特征在于(1)、在铸锭加热锻造工序之前，先在钛铸锭表面涂刷上特殊的高温水玻璃涂层，其配方中原料的比例为，玻璃防护润滑剂专用粘结剂水=4:1:8，涂层采用单方向涂抹，涂抹厚度为0.5 Imm;
(2)、在铸锭加热锻造过程中，将表面涂刷上高温水玻璃涂层的钛铸锭放进加热炉中加热到1000°C，并保温150 210分钟；同时在快锻机的下砧子表面加垫石棉垫，铸锭出炉后在其顶部加垫石棉垫；
(3)、采用微电脑自动控制的锻造方式，通过预先设定锻造工艺参数，道次压下量控制在30 50mm，送进量300mm，基本实现锻造过程80%以上工作自动化生产。本发明的优点是1、生产的大规格、大单重的锻造板坯填补国内空白；2、自动化程度高，产品的稳定性和一致性好；3、充分利用设备的能力，成品率提高，提高生产效率，降低消耗。
具体实施例方式下面的实施例可更详细地说明本发明，但不以任何形式限制本发明。实施例(1)、取各批次的材料化学成分符合GB/T 2524-2002要求的海绵钛若干， 经过混料系统自动称重、下料及混料后进入油压机模腔内，经过油压机挤压成1/4圆、高度为200mm、密度达3. 5的g/cm3的电极块，经自动堆垛后成为Φ 860 X 5800，重量达11. 58吨的圆柱状电极，并用夹具夹紧；
(2)、将海绵钛电极放入真空等离子焊箱内，先抽真空到3. 2Pa，然后充入氩气并达到压
3力为0.037MPa，同时运用三台焊枪在70 mm/min的焊接速度下，自动旋转电极，并纵焊12条焊缝，焊接牢固后去除夹具；
(3)、将钛电极置入10吨真空自耗电弧炉内，在炉内运用自动焊接上同牌号的辅助电极，辅助电极与自耗炉电极杆的电极夹头相联接，电极整体成为极端，坩埚模具为另一极端，炉内抽真空至0. 063Pa，之后接通电源，使极端间起弧，然后逐步加大电流并稳定至 26KA,逐步加大电压并稳定至34V，经过起弧、正常熔炼、热封顶的熔炼过程，使钛电极得到一次熔炼，待钛溶液在坩埚模具中冷却、凝固后，制得Φ960，重量为11. 5吨的一次钛锭；
(4)、将一次钛锭表面经过清理之后，再置入到10吨真空自耗电弧炉内，焊接上辅助电极，并与电极夹具相联接，使之成为极端，炉内抽真空至0. 54Pa,再接通电源，然后逐步加大电流并稳定至38KA，逐步加大电压并稳定至36V，经过起弧、正常熔炼、热封顶的熔炼过程， 使一次钛锭得到再次熔炼，待钛溶液在坩埚模具中冷却、再凝固后，得到Φ 1060mm，重量为 11.5吨二次钛锭；
(5)、将二次钛锭进行扒皮处理，去除表面气孔、裂纹等缺陷后，重量为10.9吨，并取样做化学成分分析；
(6)、钛铸锭表面涂刷上特殊的高温水玻璃涂层，放进加热炉中加热到1000°C，并保温 150 210分钟；同时在快锻机的下砧子表面加垫石棉垫，铸锭出炉后在其顶部加垫石棉垫，快锻机采用自动控制锻造模式，预先设定锻造工艺、压下量、压下速率，运用两台操作机，经两火锻造，终锻温度不低于700°C，将铸锭锻造制成190 (厚)X 1300 (宽)X 10000 (长) 的钛板坯毛坯；由于钛在锻造过程中容易开裂，特别是大规格的铸锭锻制，因此对于此大规格高单重板坯的锻造控制更为严格，铸锭开坯阶段应给以较大变形，纯钛为50 90%，第一道次变形量控制20 30%范围之内，以后道次可适当增大变形量，但不能使板坯上出现裂纹；送进量小于锤头宽度，为250 400mm，压下量不大于送进量的2/3，铸锭开坯拔长每行程压下量纯钛不超过100 mm，变形接近结束或温度相当低时应减小变形以防止裂纹产生。 第一火锻造的目的是将钛锭辗宽，锻至350 500X1320XL (长度)，然后回炉加热，炉温为 9500C，保温90分钟后进行第二火锻造，二火锻造的目的是以拔长为主，展宽为辅，并锻好板坯的四条棱边，校直；
(7)、对钛板坯的外表面进行机加工，制得规格为180(厚)X1280 (宽)X8800 (长)，重量达9. 2吨的钛板坯成品，成品率达到79. 5%。经检验该钛板坯的化学成分符合GB/T3620. 1-2007标准及客户对氧含量控制在 0. 03 0. 07之间的特殊要求，板坯的外形、表面质量和组织均满足客户提出的钛锻造板坯采购技术要求，利用该钛板坯生产的钛带卷的力学性能等符合ASTM B265标准要求。本实施例中给出的生产大规格钛板坯的方法不是唯一的，例如，第一，纯钛在挤压前可以不经过混料系统的混料过程，但是经过混料系统的混料可以充分混合不同批次原料，使产品的化学成分更为均勻，减少人为因素对产品质量的影响，降低员工的劳动强度， 提高产品质量；第二，在钛电极熔炼过程中炉腔内的真空度不用一定要低于0. 07Pa，但提高炉内真空度，能够减少钛电极在熔炼过程中被氧化的机会，减少铸锭的氧含量，有利于钛板坯的质量控制，提高产品质量；第三，在保证能够生产出钛铸锭的条件下，一次熔炼电流可以是M ^KA中的任意值，二次熔炼电流可以是34 39KA中的任意值，熔炼电压也可是33 38V中的任意值。第四，板坯的锻造过程可以采用手动自由锻造，但手动自由锻造的产品质量由于人为影响因素过多而会不稳定。
权利要求
1. 一种大规格高单重的纯钛锻造板坯的生产方法，包括压制电极、焊接电极、一次熔炼、二次熔炼、铸锭扒皮检验、铸锭加热锻造以及机加处理等步骤，其特征在于(1)、在铸锭加热锻造工序之前，先在钛铸锭表面涂刷上特殊的高温水玻璃涂层，其配方中原料的比例为，玻璃防护润滑剂专用粘结剂水=4:1:8，涂层采用单方向涂抹，涂抹厚度为0.5 Imm ；(2)、在铸锭加热锻造过程中，将表面涂刷上高温水玻璃涂层的钛铸锭放进加热炉中加热到1000°C，并保温150 210分钟；同时在快锻机的下砧子表面加垫石棉垫，铸锭出炉后在其顶部加垫石棉垫；(3)、采用微电脑自动控制的锻造方式，通过预先设定锻造工艺参数，道次压下量控制在30 50mm，送进量300mm，基本实现锻造过程80%以上工作自动化生产。
全文摘要
一种大规格高单重的纯钛锻造板坯的生产方法，①在铸锭加热锻造工序之前，先涂刷上特殊的高温水玻璃涂层，其配方比例为，玻璃防护润滑剂专用粘结剂水=4:1:8，涂层采用单方向涂抹，涂抹厚度为0.5～1mm；②在快锻机的下砧子表面加垫石棉垫，铸锭出炉后在其顶部加垫石棉垫；③采用微电脑自动控制的锻造方式，通过预先设定锻造工艺参数，道次压下量控制在30～50mm，送进量300mm，基本实现锻造过程80%以上工作自动化生产。本发明的优点1、生产的大规格、大单重的锻造板坯填补国内空白；2、自动化程度高，产品的稳定性和一致性好；3、充分利用设备的能力，成品率提高，提高生产效率，降低消耗。
文档编号B21J5/00GK102151774SQ20111006259
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月16日 优先权日2011年3月16日
发明者刘陈忠, 周慧, 唐仁波, 彭晖, 李卫, 王博, 黄明焉 申请人:湖南金天钛业科技有限公司