CN104588408B - 一种工业纯钛方坯的加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业纯钛方坯的加热方法，是根据加热工业纯钛方坯的加热工艺要求，加热目标温度设定为700~900℃。先从室温升温至400~600℃，保温30~60min；然后升温至550~650℃，保温60~90min；升温至目标温度，保温60~100min，以均匀化钛坯。本发明采用电阻式加热炉与煤气加热炉匹配，进行互补式加热工业纯钛方坯，即在煤气加热炉旁配置了小型的电阻式加热炉进行工业纯钛方坯的加热。本发明可实现高速连轧机在轧制钢材与轧制钛材间进行快速切换，降低轧机待机时间，提高生产效率；解决了高速连轧机粗轧机入口与煤气加热炉出炉口间距较小，方坯从电炉出炉后无法直接进入粗轧机进行轧制的问题，并避免利用煤气加热炉长时间加热钛坯易出现的氧化和氢脆问题，有效提高了钛材产品的质量。
Description
技术领域
本发明属于钛加工技术领域，具体涉及一种工业纯钛方坯的加热方法。
背景技术
钛或钛合金线材因其优异的耐腐蚀性能和高比强度、强的人体亲和力等特性，而被广泛应用于航空航天、汽车、工具连接件、医疗器械等领域。钛或钛合金线、丝材的传统生产一般采用非连续式轧制方式，将钛或钛合金热轧成Φ6～Φ10的线、丝母材，再拉伸成所需规格的线材或丝材。现有的钛或钛合金线、丝母材的生产方法，一般为锻造或旋锻，这两种方法均需要多次加热，具有能耗高，劳动强度大，生产效率低，产品尺寸波动大，外形质量差等缺点。
近年也出现利用热轧生产钛或钛合金棒、线材的方法，均只需一次加热。例如采用电加热炉进行Φ100mm纯钛棒坯加热；采用台车加热炉进行棒坯加热。但均只说明了加热温度的控制范围，并未提及加热炉的具体控制方法，而在实际生产中，由于工业纯钛的导热性较差，在低温段加热时间过快时，容易造成工业纯钛方坯内外温度梯度大，产生热应力，造成内裂纹，若在高温段停留时间过长，则会与炉内的氧、氮等元素发生强烈反应，形成表面吸气层，恶化工业纯钛的变形性能，造成最终产品表面质量恶化。
还有关于基于推钢式加热炉的钛或钛合金大型板坯的加热方法，在600~800℃预热40~60min后，升温至840~960℃加热100~140min，再在840~960℃保温40~80min；关于加热炉串联加热工业纯钛板坯的加热方法,首先在预热炉中进行加热，然后进入加热炉中进行加热的方法，预热温度为580~600℃，加热温度为860~880℃，目前还没有对工业纯钛方坯进行加热，特别是在高速连轧机上进行钢-钛交叉轧制时适用的工业纯钛方坯加热的方法。
采用高速连轧方式进行工业纯钛棒、线材的轧制，生产效率高，产品质量好，但由于市场容量有限，若投资新建专门的连轧机进行工业纯钛棒、线材的生产，连轧机无法实现满负荷生产，这将大大增加投资成本。于是，采用钢-钛结合，借助生产钢材的设备进行工业纯钛棒、线材的生产成为当前有效降低投资费用和钛材生产成本的生产模式，然而，由于工业纯钛棒、线材生产量较小，轧钢厂原有的煤气加热炉的产量远远高于工业纯钛棒、线材的需求。此外，由于部分高速连轧机1#粗轧机入口与煤气加热炉出炉口间距较短，方坯从电炉出炉后，无法直接进入粗轧机进行轧制，为了解决此矛盾以及上述技术问题，开发一种能解决上述问题的工业纯钛方坯的加热方法是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业纯钛方坯的加热方法。
本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：
A、将工业纯钛方坯吊入电阻式加热炉中，从室温升温至400~600℃，保温30~60min，然后升温至550~650℃，保温60~90min，再升温至700~900℃，保温60~100min以均匀化工业纯钛方坯；
B、在升温至700~900℃，保温60~100min状态时，煤气加热炉停止出钢并空出悬臂辊道以便工业纯钛方坯通过，关小均热段烧嘴，将煤气加热炉炉温从1100~1250℃降至800~900℃，煤气加热炉炉内按微正压操作，炉压控制在0~10Pa以降低高温条件下氧气对工业纯钛方坯的影响；
C、将步骤A加热的工业纯钛方坯从电阻式加热炉中吊出，置于煤气加热炉的退钢辊道台架，利用人工盘转台架辊道将工业纯钛方坯送入煤气加热炉内；
D、通过煤气加热炉内的悬臂辊道将工业纯钛方坯送入轧机进行轧制；
E、煤气加热炉重新升温至1100~1250℃，恢复加热钢坯，进行正常的钢坯轧制，循环以上步骤完成新的工业纯钛方坯的加热。
本发明采用电阻式加热炉与煤气加热炉匹配，进行互补式加热工业纯钛方坯，即在煤气加热炉旁配置了小型的电阻式加热炉进行工业纯钛方坯的加热。本发明可实现高速连轧机在轧制钢材与轧制钛材间进行快速切换，降低轧机待机时间，提高生产效率；解决了高速连轧机粗轧机入口与煤气加热炉出炉口间距较小，方坯从电炉出炉后无法直接进入粗轧机进行轧制的问题，并避免利用煤气加热炉长时间加热钛坯易出现的氧化和氢脆问题，有效提高了钛材产品的质量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的工业纯钛方坯的加热方法，包括以下步骤：
A、将工业纯钛方坯吊入电阻式加热炉中，从室温升温至400~600℃，保温30~60min，然后升温至550~650℃，保温60~90min，再升温至700~900℃，保温60~100min以均匀化工业纯钛方坯；
B、在升温至700~900℃，保温60~100min状态时，煤气加热炉停止出钢并空出悬臂辊道以便工业纯钛方坯通过，关小均热段烧嘴，将煤气加热炉炉温从1100~1250℃降至800~900℃，煤气加热炉炉内按微正压操作，炉压控制在0~10Pa以降低高温条件下氧气对工业纯钛方坯的影响；
C、将步骤A加热的工业纯钛方坯从电阻式加热炉中吊出，置于煤气加热炉的退钢辊道台架，利用人工盘转台架辊道将工业纯钛方坯送入煤气加热炉内；
D、通过煤气加热炉内的悬臂辊道将工业纯钛方坯送入轧机进行轧制；
E、煤气加热炉重新升温至1100~1250℃，恢复加热钢坯，进行正常的钢坯轧制，循环以上步骤完成新的工业纯钛方坯的加热。
A步骤中所述的从室温升温至400~600℃的升温速率为4~7℃/min。
A步骤中所述的升温至550~650℃的升温速率为5~8℃/min。
A步骤中所述的升温至700~900℃的升温速率为1~3℃/min。
A步骤中所述的电阻式加热炉放置于煤气加热炉退钢辊道台架旁，以利于出炉工业纯钛方坯快速进入煤气加热炉，减少工业纯钛方坯温降。
C步骤还包括在煤气加热炉的退钢辊道台架对工业纯钛方坯温度进行测量步骤，若所测温度低于650℃，则将工业纯钛方坯在煤气加热炉内保温1~5min，使工业纯钛方坯温度升高至650℃以上再执行D步骤，将工业纯钛方坯进行轧制。
D步骤中为确保工业纯钛方坯进粗轧机的正常咬入，工业纯钛方坯出炉门离开悬臂辊道后，应运作煤气加热炉步进梁将出钢坯位上的钢坯送到悬臂辊道上，一旦工业纯钛方坯不能咬入粗轧机时则将该钢坯出炉推送工业纯钛方坯进入轧机。
所述的工业纯钛方坯的尺寸为140~165mm×140~165mm×4000~5500mm。
本发明的工作原理及过程
A、将一根尺寸为（140~165）mm×（140~165）mm×（4000~5500）mm的工业纯钛方坯吊入电阻式加热炉中进行加热。根据加热工业纯钛方坯的加热工艺要求，加热目标温度设定为700~900℃。其中，先以4~7℃/min的升温速率，从室温升温至500℃，保温30~60min；然后以5~8℃/min的升温速率，升温至600℃，保温60~90min；最后以1~3℃/min的升温速率，升温至目标温度，保温60~100min，以均匀化钛坯（工业纯钛方坯）。
B、当电阻式加热炉加热温度达到目标温度转入均热保温状态时，煤气加热炉停止出钢并空出悬臂辊道以便钛坯通过。关小均热段烧嘴，将煤气加热炉炉温从1100~1250℃降至800~900℃，煤气加热炉炉内按微正压操作，炉压控制在0～10Pa，以降低高温条件下氧气对钛坯的影响。
C、将步骤A加热的钛坯从电阻式加热炉中吊出，置于煤气加热炉的退钢辊道台架，利用人工盘转台架辊道将钛坯送入加热炉内。
D、通过煤气加热炉内的悬臂辊道将钛坯送入轧机进行轧制。
E、煤气加热炉重新升温至1100~1250℃，恢复加热钢坯，进行正常的钢坯轧制。电阻式加热炉重复步骤A，加热一根新的钛坯。
所述步骤A中，电阻式加热炉放置于煤气加热炉退钢辊道台架旁，以利于出炉工业纯钛方坯快速进入煤气加热炉，减少钛方坯温降。
所述步骤C中，在煤气加热炉的退钢辊道台架对钛坯温度进行测量，若所测温度低于650℃，则钛坯在煤气加热炉内保温1~5min，使钛坯温度升高至650℃以上再执行D步骤，将钛坯出炉进行轧制。
所述步骤D中，为确保纯钛方坯进1#粗轧机的正常咬入，钛坯出炉门离开悬臂辊道后，应立即运作煤气加热炉步进梁将出钢坯位上的钢坯送到悬臂辊道上，一旦钛坯不能咬入1#粗轧机时则迅速将该钢坯出炉推送钛坯进入轧机。
本发明的特点：
（1）本发明可实现高速连轧机在轧制钢材与轧制钛材间进行快速切换，降低轧机待机时间，提高生产效率。
（2）本发明解决了高速连轧机1#粗轧机入口与煤气加热炉出炉口间距较小，方坯从电炉出炉后，无法直接进入粗轧机进行轧制的问题。
（3）本发明利用电阻式加热炉和煤气加热炉的匹配，实现了工业纯钛棒、线材的小批量轧制，生产灵活，且可充分利用钢材轧制过程中改品种或检修的间隙进行生产，对轧钢生产影响小。
（4）本发明中，纯钛方坯主要在电阻式加热炉中完成加热和均热过程，可避免利用煤气加热炉长时间加热钛坯易出现的氧化和氢脆问题，有效提高了钛材产品的质量。
实施例1
A、将一根尺寸为145mm×145mm×5500mm工业纯钛方坯吊入电阻式加热炉中进行加热。根据加热工业纯钛方坯的加热工艺要求，加热目标温度设定为750℃。其中，先以4℃/min的升温速率，从室温升温至500℃，保温35min；然后以5℃/min的升温速率，升温至600℃，保温60min；最后以1℃/min的升温速率，升温至750℃，保温95min，以均匀化钛坯；
B、当电阻式加热炉加热温度达到750℃转入均热保温状态时，煤气加热炉停止出钢并空出悬臂辊道以便钛坯通过。关小均热段烧嘴，将煤气加热炉炉温从1200℃降至800℃，煤气加热炉炉内按微正压操作，炉压控制在0～10Pa。
C、将步骤A加热的钛坯从电阻式加热炉中吊出，置于煤气加热炉的退钢辊道台架，利用人工盘转台架辊道将钛坯送入加热炉内。
D、通过悬臂辊道将钛坯送入轧机进行轧制，轧制后的钛产品的性能参数检验结果见表1。
E、煤气加热炉重新升温至1200℃，恢复加热钢坯，进行正常的钢坯轧制。电阻式加热炉重复步骤A，加热一根新的钛坯。
实施例2
A、将一根尺寸为150mm×150mm×5000mm的工业纯钛方坯吊入电阻式加热炉中进行加热。根据加热工业纯钛方坯的加热工艺要求，加热目标温度设定为800℃。其中，先以6℃/min的升温速率，从室温升温至500℃，保温45min；然后以6℃/min的升温速率，升温至600℃，保温70min；最后以2℃/min的升温速率，升温至800℃，保温70min，以均匀化钛坯；
B、当电阻式加热炉加热温度达到800℃转入均热保温状态时，煤气加热炉停止出钢并空出悬臂辊道以便钛坯通过。关小均热段烧嘴，将煤气加热炉炉温从1250℃降至850℃，煤气加热炉炉内按微正压操作，炉压控制在0～10Pa。
C、将步骤A加热的钛坯从电阻式加热炉中吊出，置于煤气加热炉的退钢辊道台架，利用人工盘转台架辊道将钛坯送入加热炉内，在炉内保温4min。
D、通过悬臂辊道将钛坯送入轧机进行轧制，轧制后的钛产品的性能参数检验结果见表1。
E、煤气加热炉重新升温至1250℃，恢复加热钢坯，进行正常的钢坯轧制。电阻式加热炉重复步骤A，加热一根新的钛坯。
实施例3
A、将一根尺寸为165mm×165mm×4500mm的工业纯钛方坯吊入电阻式加热炉中进行加热。根据加热工业纯钛方坯的加热工艺要求，加热目标温度设定为900℃。其中，先以4℃/min的升温速率，从室温升温至500℃，保温60min；然后以7℃/min的升温速率，升温至600℃，保温90min；最后以3℃/min的升温速率，升温至900℃，保温60min，以均匀化钛坯；
B、当电阻式加热炉加热温度达到900℃转入均热保温状态时，煤气加热炉停止出钢并空出悬臂辊道以便钛坯通过。关小均热段烧嘴，将煤气加热炉炉温从1100℃降至900℃，煤气加热炉炉内按微正压操作，炉压控制在0～10Pa。
C、将步骤A加热的钛坯从电阻式加热炉中吊出，置于煤气加热炉的退钢辊道台架，利用人工盘转台架辊道将钛坯送入加热炉内，在炉内保温1min。
D、通过悬臂辊道将钛坯送入轧机进行轧制，轧制后的钛产品的性能参数检验结果见表1。
E、煤气加热炉重新升温至1100℃，恢复加热钢坯，进行正常的钢坯轧制。电阻式加热炉重复步骤A，加热一根新的钛坯。
表1 本发明制备的工业纯钛产品与市场上（即现有技术制备的钛产品）对比试验数据
| 屈服强度/Mpa | 抗拉强度/Mpa | 伸长率/% | 断面收缩率/% | |
| 实施例1 | 263 | 452 | 36 | 58 |
| 实施例2 | 244 | 407 | 42 | 62 |
| 实施例3 | 225 | 380 | 45 | 68 |
| 纯钛线材产品 | 305 | 445 | 28 | 57 |
利用本发明制备的工业纯钛产品在保证强度的同时，具有更加优异的韧性指标，利于后续的变形加工与使用。
Claims (5)
1.一种工业纯钛方坯的加热方法，其特征在于包括以下步骤：
A、将工业纯钛方坯吊入电阻式加热炉中，以4~7℃/min的升温速率从室温升温至400~600℃，保温30~60min，然后以5~8℃/min的升温速率升温至550~650℃，保温60~90min，再以1~3℃/min的升温速率升温至700~900℃，保温60~100min以均匀化工业纯钛方坯；
B、在升温至700~900℃，保温60~100min状态时，煤气加热炉停止出钢并空出悬臂辊道以便工业纯钛方坯通过，关小均热段烧嘴，将煤气加热炉炉温从1100~1250℃降至800~900℃，煤气加热炉炉内按微正压操作，炉压控制在0~10Pa以降低高温条件下氧气对工业纯钛方坯的影响；
C、将步骤A加热的工业纯钛方坯从电阻式加热炉中吊出，置于煤气加热炉的退钢辊道台架，利用人工盘转台架辊道将工业纯钛方坯送入煤气加热炉内；
D、通过煤气加热炉内的悬臂辊道将工业纯钛方坯送入轧机进行轧制；
E、煤气加热炉重新升温至1100~1250℃，恢复加热钢坯，进行正常的钢坯轧制，循环以上步骤完成新的工业纯钛方坯的加热。
2.根据权利要求1所述工业纯钛方坯的加热方法，其特征在于A步骤中所述电阻式加热炉放置于煤气加热炉退钢辊道台架旁，以利于出炉工业纯钛方坯快速进入煤气加热炉，减少工业纯钛方坯温降。
3.根据权利要求1所述工业纯钛方坯的加热方法，其特征在于C步骤还包括在煤气加热炉的退钢辊道台架对工业纯钛方坯温度进行测量步骤，若所测温度低于650℃，则将工业纯钛方坯在煤气加热炉内保温1~5min，使工业纯钛方坯温度升高至650℃以上再执行D步骤，将工业纯钛方坯进行轧制。
4.根据权利要求1所述工业纯钛方坯的加热方法，其特征在于D步骤中为确保工业纯钛方坯进粗轧机的正常咬入，工业纯钛方坯出炉门离开悬臂辊道后，应运作煤气加热炉步进梁将出钢坯位上的钢坯送到悬臂辊道上，一旦工业纯钛方坯不能咬入粗轧机时则将该钢坯出炉推送工业纯钛方坯进入轧机。
5.根据权利要求1所述工业纯钛方坯的加热方法，其特征在于所述工业纯钛方坯的尺寸为140~165mm×140~165mm×4000~5500mm。
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