一種鎳基合金擠壓棒材感應(yīng)加熱方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鎳基合金熱變形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎳基合金擠壓棒材感應(yīng)加熱方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳基合金具有優(yōu)良的耐腐蝕、抗氧化及良好的機(jī)械性能，在航空、航天、能源及石油化工領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，根據(jù)其產(chǎn)品使用形態(tài)，主要分為板、管、棒、線。鎳基合金棒材主要作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸類(lèi)、緊固件類(lèi)、承力件等產(chǎn)品所用原材料，對(duì)其內(nèi)部組織要求比較嚴(yán)格，棒材主要采用鍛造和擠壓兩種方式生產(chǎn)。而對(duì)于熱擠壓棒材，由于其具有優(yōu)異的表面質(zhì)量、細(xì)小均勻的內(nèi)部組織、高成材率等顯著優(yōu)點(diǎn)，被作為加工更高等級(jí)產(chǎn)品所用原材料。與高合金含量不銹鋼相比，鎳基合金具有更高的變形抗力以及較低的熱導(dǎo)率，采用高合金含量不銹鋼相同的生產(chǎn)工藝，在實(shí)際擠壓生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)擠壓前坯料感應(yīng)加熱溫度波動(dòng)較大并且嚴(yán)重不均的現(xiàn)象(最高溫差可達(dá)400°C )，嚴(yán)重時(shí)出爐坯料甚至出現(xiàn)“黑心”現(xiàn)象，從而造成擠壓棒材嚴(yán)重彎曲(直線度為每米0.1米)、表面魚(yú)鱗缺陷、斷面組織差異大、擠壓開(kāi)裂、擠壓悶車(chē)等現(xiàn)象，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有鎳基合金擠壓棒材感應(yīng)加熱方法的不足，提供一種鎳基合金擠壓棒材感應(yīng)加熱方法，克服了坯料感應(yīng)加熱溫度波動(dòng)較大并且嚴(yán)重不均的現(xiàn)象，最終獲得高質(zhì)量擠壓棒材。
[0004]本發(fā)明所述的鎳基高溫合金中，合金中Ni ^ 45% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。
[0005]本鎳基合金擠壓棒材感應(yīng)加熱方法包括下述依次的步驟:
I坯料首先采用輥底爐進(jìn)行加熱，總在爐時(shí)間不低于150min，出爐溫度控制在900?950°C之間；
II出輥底爐坯料采用輥道送至感應(yīng)加熱爐，要求坯料直徑< 260mm，長(zhǎng)度不大于感應(yīng)爐加熱線圈長(zhǎng)度的90% ；
III采用兩階段控制感應(yīng)加熱+控制保溫技術(shù)方案解決坯料溫度控制不準(zhǔn)及溫度不均現(xiàn)象；
根據(jù)坯料斷面直徑尺寸確定第一階段感應(yīng)加熱功率，
加熱功率(KW)=還料直徑(mm) XKl (Kff/mm),
功率調(diào)節(jié)系數(shù)Kl的數(shù)值Kl=L 1-1.2，即直徑每Imm所需功率；
加熱時(shí)間(s) =1/2還料直徑(mm) XM(s/ mm)，
時(shí)間調(diào)節(jié)系數(shù)M的數(shù)值M=L 4-1.6，即直徑每Imm所需的時(shí)間；
第二階段感應(yīng)加熱使坯料直接升至目標(biāo)溫度，
加熱功率(KW)=還料直徑(mm) XK2 (KW/ mm)，
功率調(diào)節(jié)系數(shù)K2的數(shù)值K2=2.0-2.2，即直徑每1_所需功率； 到達(dá)目標(biāo)溫度后進(jìn)度保溫段，保溫段設(shè)定功率15?30KW，保溫時(shí)間30?45s。
[0006]第一階段感應(yīng)加熱采取低功率、長(zhǎng)時(shí)間原則，避免由于嚴(yán)重“集膚”效應(yīng)造成的坯料表面超溫以及端面溫度差過(guò)大現(xiàn)象。經(jīng)測(cè)量，第一階段感應(yīng)加熱完畢后，坯料表面溫度約為1080?1120°C之間，端面心部與邊部溫度差小于40°C。
[0007]第二階段感應(yīng)加熱使坯料直接升至目標(biāo)溫度，加熱功率(KW)=坯料直徑(mm) X K2(Kff/mm)(K2=2.0-2.2)，到達(dá)目標(biāo)溫度后進(jìn)入保溫段，保溫段設(shè)定功率15?30KW，保溫時(shí)間30?45s，保溫段的目的是為了使坯料溫度更加均勻以及補(bǔ)償坯料的輻射損失。經(jīng)測(cè)量，經(jīng)保溫后出爐坯料表面溫度與目標(biāo)溫度差值< 20°C，端面心部與邊部溫度差< 25°C。
[0008]本發(fā)明的有益效果
采本發(fā)明的鎳基合金擠壓棒材感應(yīng)加熱方法，得到的鎳基合金擠壓棒材消除了表面裂紋，擠壓彎曲，其直線度不大于每米0.02米，無(wú)開(kāi)裂現(xiàn)象，棒材組織細(xì)小均勻，爐坯料表面溫度與目標(biāo)溫度差值< 20°C，端面心部與邊部溫度差< 25°C，晶粒度等級(jí)差< 2，組織均勾，生產(chǎn)穩(wěn)定。
【具體實(shí)施方式】
[0009]結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】不局限于下述的實(shí)施例，下述實(shí)施例不是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0010]實(shí)施例1
本實(shí)施例是采用VM+ESR徑鍛工藝得到Inc0nel625鍛坯料，鍛坯料表面進(jìn)行機(jī)加處理，最終坯料規(guī)格Φ 222 X 680mm。
[0011]化學(xué)成分的重量百分比為:
C 0.02%，Cr 22%，Ni 64.35%，Mo 9%，Al 0.4%，Nb 4.0%，Ti 0.2%,
其余為不可避免的雜質(zhì)。
[0012]本實(shí)施例包括下述依次的步驟:
I坯料室溫入輥底爐(輥底爐為圓形連續(xù)升溫裝置，進(jìn)爐時(shí)為室溫，而后坯料在爐內(nèi)滾動(dòng)，是一個(gè)逐漸升溫的過(guò)程)，在爐時(shí)間157min，出輥底爐溫度920 °C。
[0013]II出輥底爐坯料采用輥道送至感應(yīng)加熱爐，要求坯料直徑Φ 222mm，長(zhǎng)度680mm，感應(yīng)爐線圈長(zhǎng)度100mm ；
III采用兩階段控制感應(yīng)加熱+控制保溫技術(shù)，解決坯料溫度控制不準(zhǔn)及溫度不均現(xiàn)象。
[0014]第一階段感應(yīng)加熱功率260KW (本實(shí)施例取Kl=L 17)，加熱時(shí)間170s (本實(shí)施例取 M=L 53)；
第一階段感應(yīng)加熱采取低功率、長(zhǎng)時(shí)間原則，避免由于嚴(yán)重“集膚”效應(yīng)造成的坯料表面超溫以及端面溫度差過(guò)大現(xiàn)象。經(jīng)測(cè)量，第一階段感應(yīng)加熱完畢后，坯料表面溫度為1080?1120°C之間，端面心部與邊部溫度差小于40°C。
[0015]第二階段感應(yīng)加熱功率445KW (尾數(shù)5或10設(shè)備好控制，故取相近的數(shù)值)，目標(biāo)溫度1190°C，保溫段功率15KW，保溫時(shí)間30s。保溫段的目的是為了使坯料溫度更加均勻以及補(bǔ)償坯料的輻射損失。坯料出爐表面溫度1196°C，端面心部溫度1187°C，端面邊部溫度1194°C。擠壓棒材規(guī)格Φ80πιπι，無(wú)表面缺陷、彎曲、開(kāi)裂等現(xiàn)象，組織均勻。
[0016]在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，第一階段和第二階段感應(yīng)加熱是在一個(gè)感應(yīng)裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，是設(shè)置了兩條工藝曲線，先后執(zhí)行。因此在第一階段感應(yīng)加熱完畢后，是不測(cè)溫的。本實(shí)施例中是為了驗(yàn)證本申請(qǐng)工藝，臨時(shí)出爐快速測(cè)量的。
[0017]實(shí)施例2
本實(shí)施例是采用V頂+ESR +徑鍛工藝得到C-276鍛坯料，鍛坯料表面進(jìn)行機(jī)加處理，最終坯料規(guī)格Φ 258 X 770mm。
[0018]化學(xué)成分的重量百分比為:
C 0.01%，Crl6%, Ni 58.96%，Mo 16%，F(xiàn)e 5%，W 4%，
其余為不可避免的雜質(zhì)。
[0019]本實(shí)施例包括下述依次的步驟:
I坯料室溫入輥底爐，在爐時(shí)間165min，出輥底爐溫度940°C。
[0020]II出輥底爐坯料采用輥道送至感應(yīng)加熱爐，要求坯料直徑Φ 258mm,長(zhǎng)度770_，感應(yīng)爐線圈長(zhǎng)度100mm ；
III采用兩階段控制感應(yīng)加熱+控制保溫技術(shù)，解決坯料溫度控制不準(zhǔn)及溫度不均現(xiàn)象。
[0021]第一階段感應(yīng)加熱功率285KW (本實(shí)施例取Kl = 1.1)，加熱時(shí)間195s (本實(shí)施例取 M=L 51)；
第一階段感應(yīng)加熱采取低功率、長(zhǎng)時(shí)間原則，避免由于嚴(yán)重“集膚”效應(yīng)造成的坯料表面超溫以及端面溫度差過(guò)大現(xiàn)象。經(jīng)測(cè)量，第一階段感應(yīng)加熱完畢后，坯料表面溫度為1080?1120°C之間，端面心部與邊部溫度差小于40°C。
[0022]第二階段感應(yīng)加熱功率520KW (本實(shí)施例取K2 = 2.0)，目標(biāo)溫度1200°C，保溫段功率20KW，保溫時(shí)間32s。保溫段的目的是為了使坯料溫度更加均勻以及補(bǔ)償坯料的輻射損失。坯料出爐表面溫度1206°C，端面心部溫度1191°C，端面邊部溫度1204°C。擠壓棒材規(guī)格Φ 80mm,無(wú)表面缺陷、彎曲、開(kāi)裂等現(xiàn)象，組織均勻。
[0023]實(shí)施例3
本實(shí)施例是采用VM+ESR +徑鍛工藝得到InConel718鍛坯料，鍛坯料表面進(jìn)行機(jī)加處理，最終坯料規(guī)格Φ 218 X 790mm。
[0024]化學(xué)成分的重量百分比為:
C 0.06%，Cr 19%，Ni 50.97%，Mo 3.0%，Al 0.4%，Ti 1.0%，Nb 5.0%，
Fe 20.54%，其余為不可避免的雜質(zhì)。
[0025]本實(shí)施例包括下述依次的步驟:
I坯料室溫入輥底爐，在爐時(shí)間180min，出輥底爐溫度900°C。
[0026]II出輥底爐坯料采用輥道送至感應(yīng)加熱爐，要求坯料直徑Φ 218mm，長(zhǎng)度790mm，感應(yīng)爐線圈長(zhǎng)度100mm ；
III采用兩階段控制感應(yīng)加熱+控制保溫技術(shù)，解決坯料溫度控制不準(zhǔn)及溫度不均現(xiàn)象。
[0027]第一階段感應(yīng)加熱功率240KW (本實(shí)施例取Kl = 1.1)，加熱時(shí)間165s (本實(shí)施例取 M = 1.51)；
第一階段感應(yīng)加熱采取低功率、長(zhǎng)時(shí)間原則，避免由于嚴(yán)重“集膚”效應(yīng)造成的坯料表面超溫以及端面溫度差過(guò)大現(xiàn)象。經(jīng)測(cè)量，第一階段感應(yīng)加熱完畢后，坯料表面溫度為1080?1120°C之間，端面心部與邊部溫度差小于40°C。
[0028]第二階段感應(yīng)加熱功率440KW (本實(shí)施例取K2=2)，目標(biāo)溫度1150°C，保溫段功率15KW，保溫時(shí)間30s。保溫段的目的是為了使坯料溫度更加均勻以及補(bǔ)償坯料的輻射損失。坯料出爐表面溫度1157°C，端面心部溫度1146°C，端面邊部溫度1152°C。擠壓棒材規(guī)格Φ 85mm，無(wú)表面缺陷、彎曲、開(kāi)裂等現(xiàn)象，組織均勻。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鎳基合金擠壓棒材感應(yīng)加熱方法，它包括下述依次的步驟: I坯料首先采用輥底爐進(jìn)行加熱，總在爐時(shí)間不低于150min，出爐溫度控制在900?950°C之間； II出輥底爐坯料采用輥道送至感應(yīng)加熱爐，要求坯料直徑< 260mm，長(zhǎng)度不大于感應(yīng)爐加熱線圈長(zhǎng)度的90% ； III采用兩階段控制感應(yīng)加熱+控制保溫技術(shù)方案解決坯料溫度控制不準(zhǔn)及溫度不均現(xiàn)象； 根據(jù)坯料斷面直徑尺寸確定第一階段感應(yīng)加熱功率， 加熱功率(KW)=還料直徑(mm) XKl (Kff/mm), 功率調(diào)節(jié)系數(shù)Kl的數(shù)值Kl=L 1-1.2 ; 加熱時(shí)間(s) =1/2還料直徑(mm) XM(s/ mm)， 時(shí)間調(diào)節(jié)系數(shù)M的數(shù)值M=L 4-1.6 ； 第二階段感應(yīng)加熱使坯料直接升至目標(biāo)溫度， 加熱功率(KW)=還料直徑(mm) XK2 (KW/ mm)， 功率調(diào)節(jié)系數(shù)K2的數(shù)值K2=2.0-2.2 ; 到達(dá)目標(biāo)溫度后進(jìn)度保溫段，保溫段設(shè)定功率15?30KW，保溫時(shí)間30?45s。2.根據(jù)權(quán)利要求1的述的一種鎳基合金擠壓棒材感應(yīng)加熱方法，其特征是:步驟III，第一階段感應(yīng)加熱完出爐，坯料表面溫度約為1080?1120°C之間，端面心部與邊部溫度差小于 40°C。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的一種鎳基合金擠壓棒材感應(yīng)加熱方法，其特征是:步驟III，第二階段感應(yīng)加熱保溫后出爐，坯料表面溫度與目標(biāo)溫度差值< 20°C，端面心部與邊部溫度差< 25 °C。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種鎳基合金擠壓棒材感應(yīng)加熱方法，它包括：<b>Ⅰ</b>用輥底爐加熱，時(shí)間不低于150min，出爐溫度900～950℃；<b>Ⅱ</b>坯料送至感應(yīng)加熱爐，坯料直徑≤260mm，長(zhǎng)度不大于感應(yīng)爐加熱線圈長(zhǎng)度的90%；<b>Ⅲ</b>用兩階段控制感應(yīng)加熱；第一階段，加熱功率（KW）=坯料直徑（mm）×K1（KW/mm），功率調(diào)節(jié)系數(shù)K1=1.1-1.2；加熱時(shí)間(s)=1/2坯料直徑（mm）×M(s/mm)，時(shí)間調(diào)節(jié)系數(shù)M=1.4-1.6；第二階段感應(yīng)加熱坯料直接升至目標(biāo)溫度，加熱功率（KW）=坯料直徑（mm）×K2(KW/mm)，功率調(diào)節(jié)系數(shù)K2=2.0-2.2；到目標(biāo)溫度后保溫，保溫功率15～30KW，保溫時(shí)間30～45s。本發(fā)明克服了坯料感應(yīng)加熱溫度嚴(yán)重不均的現(xiàn)象，直線度不大于每米0.02米，無(wú)開(kāi)裂現(xiàn)象。
【IPC分類(lèi)】B21C29/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105032970
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510554221
【發(fā)明人】王巖, 徐芳泓, 李陽(yáng), 曾莉, 方旭東
【申請(qǐng)人】太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年9月2日