專利名稱：一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬材料熱處理技術領域，具體涉及一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法。
背景技術：
鈦具有質輕、高強、耐蝕等優(yōu)點，被廣泛用于航空、航天、航海、冶金、化工、石化、醫(yī)療、體育器械等領域，長期以來一直是材料領域的研究熱點。隨著我國國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，鈦板材的用量不斷增加，特別是大規(guī)格鈦板材(本領域大規(guī)格鈦板材是指寬度不小 于I. 2m,長度不小于4m的鈦板材,本發(fā)明中大規(guī)格鈦板材指厚度為4mm 50mm,寬度為2000mm 2600mm，長度為4000mm 8000mm的鈦板材)的需求也日益增加，給鈦板材加工技術的發(fā)展帶來新的機遇，同時用戶對板材的外形、尺寸公差、表面質量、性能等也提出了嚴格的要求，尤其是對鈦板的板形要求更高。而大規(guī)格鈦板材在生產(chǎn)過程中需要經(jīng)過熱軋、冷車U熱處理、酸堿洗及修磨等多道工序，板材均會存在不同程度的翹曲，因此需要校平。但是由于鈦在室溫下具有較大的回彈性及較高的強度，板材校平比較困難，寬幅板材的校平尤為困難，導致成品板材的板形質量差，不能滿足用戶的使用要求。目前大規(guī)格鈦板校平的方法有簡單退火+機械方法矯直、真空蠕變校形、簡單退火+重物加壓+大氣消應力退火。簡單退火+機械方法矯直的方法是通過選擇合適的退火溫度對板材進行退火后，再在矯直機上對板材進行矯直，以減小板材不平度。此方法生產(chǎn)的板材的不平度得到了一定程度的改善，但由于進行了機械矯直的工序，造成板材內(nèi)應力進一步加大，校平后的板材不能進行復雜的成形加工或化統(tǒng)。真空蠕變校形是將鈦板材成垛地放置于平面度極高的可加熱的耐高溫陶瓷平臺上，用薄蓋板覆蓋，其上再用粉末狀保溫材料覆蓋保溫，最上面用耐高溫的塑料薄膜將其包覆，使材料的周圍形成封閉的空間；用高效真空泵對堆垛鈦板材空間抽真空，內(nèi)外部的壓力差作用于鈦板材，從而達到校平的目的。該方法生產(chǎn)的板材不平度較高，適用于高端產(chǎn)品的需求，但其生產(chǎn)周期較長，成本也較高。簡單退火+重物加壓+大氣消應力退火，據(jù)了解，此方法的原理基本與真空蠕變相同，其生產(chǎn)的板材不平度也能滿足客戶的需求，但其不同于真空蠕變校形的是校形平板及對鈦板加壓的均為平面度較高、厚度較厚且價格昂貴的耐熱鑄鋼板，鑄鋼板在反復使用過程中會產(chǎn)生變形使平面度不好，由于鑄鋼板較厚重，其再校形困難，因此此種方法生產(chǎn)的板材成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法。該方法在大氣退火條件下進行大規(guī)格鈦板材的熱校形，對退火設備及真空度的要求低，生產(chǎn)周期短，操作簡單，生產(chǎn)效率高，采用價格低廉的碳鋼材質的校形底板、校形壓板和隔離墊板，既能滿足校形過程所需的校形強度要求，還具備在反復使用過程中出現(xiàn)自身變形后再校形過程簡單、容易加工的特點，能夠在延長使用壽命的同時大大降低生產(chǎn)成本；采用階梯式升溫制度及冷卻方式，有利于大規(guī)格鈦板材的表面及內(nèi)部的應力完全釋放，在保證板材的力學性能和工藝性能的同時，使得校平后板材的板形在后續(xù)加工中得到良好的保持。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、在位于退火爐中的料盤上水平放置一塊不平度< 3mm/m的校形底板，然后將多張厚度為4mm 50mm,寬度為2000mm 2600mm,長度為4000mm 8000mm,且不平度為10mm/m 35mm/m的大規(guī)格鈦板材整齊疊放于所述校形底板上,疊放于所述校形底板上的大規(guī)格鈦板材的總厚度為IOOmm 250mm ； 步驟二、在步驟一中疊放于所述校形底板上的大規(guī)格鈦板材的頂層上鋪設一層或多層校形壓板；所述校形壓板的總重量為10噸 26噸，所述校形壓板的均不平度< 3mm/m，所述校形壓板的尺寸均完全覆蓋所述大規(guī)格鈦板材；步驟三、將步驟二中鋪設有校形壓板的大規(guī)格鈦板材升溫至500°C 550°C，保溫3h 5h后繼續(xù)升溫至650°C 700°C，保溫5h 7h后隨爐冷卻至250°C 300°C，然后空冷至40°C 80°C后出爐，得到厚度為4mm 50mm,寬度為2000mm 2600mm,長度為4000mm 8000mm,且不平度< 3mm/m的大規(guī)格鈦板材。上述的一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法，其特征在于，步驟一中所述退火爐為地坑式退火爐或臺車式退火爐。上述的一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法，其特征在于，步驟一中所述大規(guī)格鈦板材的材質為純鈦或鈦合金。上述的一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法，其特征在于，步驟一中所述大規(guī)格鈦板材的疊放過程中鋪設有隔離墊板，具體過程為先將大規(guī)格鈦板材疊放至厚度為50mm 100mm，再在已疊放大規(guī)格鈦板材的頂層上鋪設一層隔離墊板，然后在隔離墊板的頂部繼續(xù)疊放大規(guī)格鈦板材，控制相鄰隔離墊板之間大規(guī)格鈦板材的疊放厚度為50mm 100mm。上述的一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法，其特征在于，所述隔離墊板的材質為碳鋼，隔離墊板的厚度為40mm 60mm,隔離墊板的不平度< 3mm/m。上述的一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法，其特征在于，步驟一中所述校形底板與步驟二中所述校形壓板的材質均為碳鋼，其中所述校形底板的厚度為40mm 60mm，所述校形壓板的厚度為60mm 100mm。上述的一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法，其特征在于，步驟三中所述升溫的速率為 I。。/min 5°C /min。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點I、本發(fā)明在大氣退火條件下進行大規(guī)格鈦板材的熱校形處理，對退火設備及真空度的要求低，生產(chǎn)周期短，操作簡單，生產(chǎn)效率高，且裝爐量大，裝爐量可達20噸左右。2、本發(fā)明在大規(guī)格鈦板材的熱校形過程中采用階梯式升降溫制度，有利于大規(guī)格鈦板材的表面及內(nèi)部的應力完全釋放，在保證板材的力學性能和工藝性能的同時，使得校平后板材的板形在后續(xù)加工中得到良好的保持。
3、本發(fā)明采用隔離墊板進行分層裝爐的方式，使得在裝爐量相同的情況下，翹曲板材在校平處理時所產(chǎn)生的反彈力減小，更有利于板形的改善。4、本發(fā)明采用價格低廉的碳鋼材質的校形底板、校形壓板和隔離墊板，既能滿足校形過程所需的校形強度要求，還具備在反復使用過程中出現(xiàn)自身變形后再校形過程簡單、容易加工的特點，能夠延長使用壽命的同時大大降低生產(chǎn)成本。
具體實施例方式實施例I本實施例的大規(guī)格鈦板材的熱校形方法包括以下步驟步驟一、在位于地坑式退火爐中的料盤上水平放置一塊材質為碳鋼，厚度為40mm且不平度彡3mm/m的校形底板,然后將25張厚度為IOmm,寬度為2100mm,長度為6000mm,且不平度為10mm/m 26mm/m的大規(guī)格TA2純鈦板材整齊疊放于校形底板上,所述疊放過程中大規(guī)格TA2純鈦板材之間鋪設有隔離墊板，具體過程為先將10張大規(guī)格TA2純鈦板材疊放至厚度為100mm，再在已疊放TA2純鈦板材的頂層鋪設一層隔離墊板，然后依次疊放10張大規(guī)格TA2純鈦板材、一層隔離墊板以及5張大規(guī)格TA2純鈦板材，隔離墊板之間大規(guī)格TA2純鈦板材的疊放厚度為IOOmm,所述隔離墊板的材質為碳鋼，隔離墊板的厚度為50mm,隔離墊板的不平度彡3mm/m ；步驟二、在步驟一中疊放于校形底板上的大規(guī)格TA2純鈦板材頂部鋪設兩層材質均為碳鋼，厚度分別為60mm和80mm且不平度均< 3mm/m的校形壓板；所述校形壓板的總重量為22噸，校形壓板的尺寸均完全覆蓋大規(guī)格TA2純鈦板材；步驟三、將步驟二中鋪設有校形壓板的大規(guī)格TA2純鈦板材以3°C /min的速率升溫至550°C，保溫4h后繼續(xù)以3°C /min的速率升溫至680°C，保溫6h后隨爐冷卻至280°C，然后空冷至80°C后出爐，得到厚度為10mm，寬度為2100mm，長度為6000mm的大規(guī)格TA2純鈦板材。隨機抽取7張本實施例熱校形后的大規(guī)格TA2純鈦板材進行不平度檢測，與校形前不平度的對比結果見表I。表I本發(fā)明實施例I的大規(guī)格TA 2純鈦板材校形前與校形后的不平度檢測結果
\\板材
性1234567
校形前
/ , X16261820211510
(mm/m)
校形后
/ ； XI 21.8I 5I 5I 51.21.0
K ram/m )從表I可以看出，經(jīng)本實施例校形后的大規(guī)格TA2純鈦板材的不平度得到明顯改善，板材不平度由原始的10mm/m 26mm/m改善為l.Omm/m I. 表面無壓坑劃痕等缺陷。實施例2
本實施例的大規(guī)格鈦板材的熱校形方法包括以下步驟步驟一、在位于臺車式退火爐中的料盤上水平放置一塊材質為碳鋼，厚度為50mm且不平度彡3mm/m的校形底板，然后將50張厚度為5mm，寬度為2500mm，長度為7000mm，且不平度為20mm/m 35mm/m的大規(guī)格TC4鈦合金板材整齊疊放于校形底板上,所述疊放過程中大規(guī)格TC4鈦合金板材之間鋪設有隔離墊板，具體過程為先將10張大規(guī)格TC4鈦合金板材疊放至厚度為50mm，再在已疊放TC4鈦合金板材的頂層鋪設一層隔離墊板，然后繼續(xù)疊放大規(guī)格TC4鈦合金板材和隔離墊板，相鄰隔離墊板之間大規(guī)格TC4鈦合金板材的疊放厚度為50mm，所述隔離墊板的材質為碳鋼，隔離墊板的厚度為40mm，隔離墊板的不平度^ 3mm/m ；步驟二、在步驟一中疊放于校形底板上的大規(guī)格TC4鈦合金板材頂部鋪設兩層材質均為碳鋼，厚度分別為60mm和IOOmm且不平度均< 3mm/m的校形壓板；所述校形壓板的總重量為26噸，校形壓板的尺寸均完全覆蓋大規(guī)格TC4鈦合金板材；步驟三、將步驟二中鋪設有校形壓板的大規(guī)格TC4鈦合金板材以5°C /min的速率升溫至550°C，保溫3h后繼續(xù)以5°C /min的速率升溫至700°C，保溫7h后隨爐冷卻至300°C，然后空冷至70°C出爐，得到厚度為5mm，寬度為2500mm，長度為7000mm且不平度(3mm/m的大規(guī)格TC4鈦合金板材。隨機抽取7張本實施例熱校形后的大規(guī)格TC4鈦合金板材進行不平度檢測，與校形前不平度的對比結果見表2。表2本發(fā)明實施例2的大規(guī)格TC4鈦合金板材校形前與校形后的不平度檢測結果
權利要求
1.一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟一、在位于退火爐中的料盤上水平放置一塊不平度< 3mm/m的校形底板，然后將多張厚度為4mm 50mm,寬度為2000mm 2600mm,長度為4000mm 8000mm,且不平度為10mm/m 35mm/m的大規(guī)格鈦板材整齊疊放于所述校形底板上,疊放于所述校形底板上的大規(guī)格鈦板材的總厚度為IOOmm 250mm ； 步驟二、在步驟一中疊放于所述校形底板上的大規(guī)格鈦板材的頂層上鋪設一層或多層校形壓板；所述校形壓板的總重量為10噸 26噸，校形壓板的不平度均< 3mm/m，校形壓板的尺寸均完全覆蓋所述大規(guī)格鈦板材； 步驟三、將步驟二中鋪設有校形壓板的大規(guī)格鈦板材升溫至500°C 550°C，保溫3h 5h后繼續(xù)升溫至650°C 700°C，保溫5h 7h后隨爐冷卻至250°C 300°C，然后空冷至40°C 80°C后出爐，得到厚度為4mm 50mm,寬度為2000mm 2600mm,長度為4000mm 8000mm,且不平度< 3mm/m的大規(guī)格鈦板材。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法，其特征在于，步驟一中所述退火爐為地坑式退火爐或臺車式退火爐。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法，其特征在于，步驟一中所述大規(guī)格鈦板材的材質為純鈦或鈦合金。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法，其特征在于，步驟一中所述大規(guī)格鈦板材的疊放過程中鋪設有隔離墊板，具體過程為先將大規(guī)格鈦板材疊放至厚度為50mm 100mm，再在已疊放大規(guī)格鈦板材的頂層上鋪設一層隔離墊板，然后在隔離墊板的頂部繼續(xù)疊放大規(guī)格鈦板材，控制相鄰隔離墊板之間大規(guī)格鈦板材的疊放厚度為50mm 10Omnin
5.根據(jù)權利要求4所述的一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法，其特征在于，所述隔離墊板的材質為碳鋼，隔離墊板的厚度為40mm 60mm,隔離墊板的不平度彡3mm/m。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法，其特征在于，步驟一中所述校形底板與步驟二中所述校形壓板的材質均為碳鋼，其中所述校形底板的厚度為40mm 60mm,所述校形壓板的厚度為BOmm 100mm。
7.根據(jù)權利要求I所述的一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法，其特征在于，步驟三中所述升溫的速率為l°c /min 5°C /min。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種大規(guī)格鈦板材的熱校形方法，包括以下步驟一、在退火爐中放置校形底板，將大規(guī)格鈦板材疊放于校形底板上；二、在鈦板材頂部鋪設校形壓板；三、采用梯度升溫保溫工藝進行熱校形處理，得到不平度≤3mm/m的大規(guī)格鈦板材。本發(fā)明采用價格低廉的碳鋼材質的校形底板、校形壓板和隔離墊板，既能滿足校形過程所需的校形強度要求，還具備在反復使用過程中出現(xiàn)自身變形后再校形過程簡單、容易加工的特點，能夠在延長使用壽命的同時大大降低生產(chǎn)成本；采用階梯式升溫制度及冷卻方式，有利于大規(guī)格鈦板材的表面及內(nèi)部的應力完全釋放，在保證板材的力學性能和工藝性能的同時，使得校平后板材的板形在后續(xù)加工中得到良好的保持。
文檔編號B21D1/00GK102861788SQ20121039683
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權日2012年10月18日
發(fā)明者王瑞琴, 張清, 倪再鵬, 鄧家彬, 付文杰, 謝文龍, 吳曉東, 呂利強 申請人:西部鈦業(yè)有限責任公司