[发明专利]高效钛及钛合金铸锭短流程精锻开坯工艺

说明书

本发明提供一种高效钛及钛合金铸锭短流程精锻开坯工艺，包括加热流程、径锻机精锻变形、检验和机加工流程，然后得到钛合金棒材：其中所述的加热流程采用环形加热炉、通过火焰加热实现对钛及钛合金锭坯的加热，在加热过程中采用预热、加热以及均热三个阶段实现，其中预热段的加热温度在800±50°，加热时间为60‑70min；加热段的加热温度在900‑1150°，加热时间70‑90min，均热段的加热温度与加热段相当，均热时间为60‑90min；径锻机精锻变形处理包括通过液压式径锻机进行精锻，使用四锤头进行锤击锻造，锻造时间10‑30min。本发明采用改进加热方式的环形加热炉，通过环形分段加热的方式，并结合径锻机的锻造变形，实现钛及钛合金铸锭的快速、高效、短流程的制备。

技术领域

本发明涉及钛及钛合金棒材锻造技术领域，具体而言涉及一种高效钛及钛合金铸锭短流程精锻开坯工艺。

背景技术

钛及钛合金加热过程与铜、铝、铁和镍相比，钛的导热率低，加热的主要困难在于采用表面加热方法时，加热时间相当长，大型坯料加热时，截面温差大。与铜、铁、镍基合金的导热率随着温度的提高而下降不同，钛合金的导热率是随着温度的提高而增加。

但是，当提高加热温度时，钛及钛合金还会与空气发生强烈的反应。当在650℃以上加热时，钛与氧强烈反应，而在700℃以上时，则与氮也发生反应，同时形成被这两种气体所饱和的较深表面层。例如，当采用表面加热方式把直径350mm的钛坯料加热到1100～1150时，就需要在钛与气体强烈反应的温度范围中均热3～4h以上，则可能形成厚度1mm以上的吸气层。这种吸气层会恶化合金的变形性能。

结合图1，现有技术中对于钛合金铸锭的开坯工艺通常是经过加热、开坯锻造、二次加热、二次锻造变形、检验、机加工，制备棒材，甚至在一些性能要求下，还会包括三次加热和三次加热锻造变形的过程，延长了钛合金铸锭的开坯过程，相应的成本也是增加很多。

然而，目前钛合金材料生产除严格控制生产工艺过程质量外，钛的低成本化、高效、短流程钛及钛合金加工技术，是影响钛合金在各行业广泛应用的关键，目前的成本依然很高，低成本的制备越来越受到研制部门和钛材生产企业的高度重视，获得性能优异、表面质量好、材料收得率高是目前钛合金棒材生产制备的一大关键问题。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术存在的问题，提出一种高效钛及钛合金铸锭短流程精锻开坯工艺，采用改进加热方式的环形加热炉，通过环形分段加热的方式，并结合径锻机的锻造变形，实现钛及钛合金铸锭的快速、高效、短流程的制备。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

高效钛及钛合金铸锭短流程精锻开坯工艺，包括加热流程、径锻机精锻变形、检验和机加工流程，然后得到钛合金棒材：

其中所述的加热流程采用环形加热炉、通过火焰加热实现对钛及钛合金锭坯的加热，在加热过程中采用预热、加热以及均热三个阶段实现，其中预热段的加热温度在800±50°，加热时间为60-70min；加热段的加热温度在900-1150°，加热时间70-90min，均热段的加热温度与加热段相当，均热时间为60-90min；

径锻机精锻变形处理包括通过液压式径锻机进行精锻，使用四锤头进行锤击锻造，锻造时间10-30min。

优选地，在加热过程中，环形加热炉的设计采用加热段、预热段和均热段相互衔接成环形设计，在预热段和均热段之间进行装料和出料。

优选地，在加热过程中，环形加热炉的炉底回转一周，使得锭坯依次连续通过加热段、预热段和均热段三个区域。

优选地，在加热过程中，环形加热炉内的气氛条件为微氧化气氛。

优选地，在精锻变形过程中，在锭坯初锻时，锤头的锤击频次低于锻造中后期的频次，并且在锻造中后期，每道次变形速度和锤击频次逐步增高。