[发明专利]三辊Y型连轧机轧制钛及钛合金棒线材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛及钛合金棒线材的加工方法

技术背景

钛及钛合金具有高比强、耐酸碱、与人体亲和力强的特点，而广泛用于航空、医药、石油化工等行业。目前，国内生产Φ30-8mm钛及钛合金棒材的一般采用锻造、旋锻、轧制三种方法；Φ20-8mm钛及钛合金成卷线坯一般采用轧制方法。

现有方法一：锻造

锻造是稀有金属开坯及锻制棒材、饼材、环材的等基本方法之一，锻造设备可以使用锻锤、液压机等通用设备，也可生产使用精锻机等专用设备。Φ30-20mm棒材通常采用电动空气锤，锻造方法是将Φ50mm棒坯加热后，经多火次锻造，可加工出Φ30-20mm的棒坯。

用锻造加工钛及钛合金棒材的方法的优点是设备简单、投资少，操作简单；缺点是工作环境恶劣(噪音大、温度高)，加热火次多、能耗高，中断次数多、成品率低，棒材长度短(一般在1-2m)、椭圆度大(2-3mm)、表面质量差(易产生裂纹、折迭、压坑等)。

现有方法二：旋锻

旋锻实质上是模锻的一种特殊形式，旋锻机的工作原理是由两块锻模一方面环绕被锻坯条轴线高速旋转，同时，另一方面又对坯条进行高速锻打，从而是坯条变形。旋锻工艺是将Φ20mm棒坯加热后，经多火次锻造，可加工出Φ18-8mm的棒坯。

用旋锻加工钛及钛合金棒材的方法的优点是设备简单、投资少，操作简单；缺点是工作环境恶劣(噪音大、温度高)，操作工劳动强度大、生产效率低，加热火次多、能耗高，棒材长度短(一般在1-2m)，表面质量差(易产生裂纹、扭曲等)，道次变形量小、仅局限于棒材表面变形、棒材内外层组织性能相差大。

现有方法三：两辊轧制

应用250两辊轧机既可生产Φ30-8mm的棒材，又可生产Φ16-8mm的成卷线材。按机架的排列和轧制方式的不同，250两辊轧制可分为横列式非连续轧制和纵列式连续轧制两种。

250两辊横列式非连续轧制

250两辊横列式非连续轧机如图1所示，其优点是电控和传动简单，缺点是在于轧制速度不能随工艺要求而变化，由此导致：

①轧制速度只有1档，对成品轧机来说太低，而对粗轧来说又太快；

②温度降太快，产品单重小(约5kg)，小规格产品难以生产，产品尺寸波动大；

③生产不稳定，劳动强度大，过多依靠操作人员的技艺。

250两辊纵列式轧制

250两辊纵列式连续轧机如图2所示，其缺点是电控和传动复杂，优点是：

①连轧能够保证各道轧制速度随轧件延伸系数按比例增加，实现了粗轧时低速咬入和精轧时高速轧制；

②温度降很小(达到一定速度后反而升温)，保证了所要求的轧制温度。因为连轧时避免了往复轧制和横移，节约了时间。

250两辊轧机轧制钛及钛合金棒线材的不足

250两辊轧机(横列式非连续轧制或纵列式连续轧制)轧制成Φ30-8mm棒材或Φ16-8mm的成卷线材方法，由于轧件收到两向压缩应力，易产生劈头开裂，宽展大易出现耳子；加之采用90°扭曲轧制，轧件在入口到卫中不稳定，导致轧制中废料多、成品率低。三辊Y型连轧机

针对两辊轧机的不足，人们开始研究三辊Y型连轧机。

三辊Y型连轧机结构特点

三辊Y型轧机，简称Y型轧机。首先是由德国KOCKS公司于1975年在研制成功的钢管张力剪径机的成熟经验的基础上发展起来，主要用于轧制黑色金属和有色金属。二十世纪九十年代，美国就开始用于轧制钛及钛合金棒线材。但我国二十世纪八十年代、九十年代将Y型连轧机应用于轧制钢线材、钨钼线材，但一直未将Y型轧机应用于钛及钛合金棒线材的生产。

Y型轧机区别于其它轧机的最大特点是机架内有3个互成120°交角的圆盘状轧辊(见图3)，其中3.1为轧辊，3.2为传动轴，3.3为传动齿轮；其轧槽组成孔型，观其外形，三个轧辊的布置相似于字母“Y”，故称Y型轧机。

经过几十年的发展变化，目前国内外采用的三辊Y型连轧机根据机架形式的不同可分为闭式机架的三辊Y型轧机和开式机架的三辊Y型轧机两种。一般闭式机架牌坊为整体铸钢(铸铁)结构，开式机架牌坊由3个高强度螺栓将两片铸钢(铸铁)开式牌坊联结组成，便于装拆轧辊更换孔型。

根据机架传动方式的不同，机架有上传动机架和下传动机架两种形式(见图3a.b)，且同一机组的上传动和下传动机架均采用同一种机架，只是在使用过程中颠倒过来即可，不仅使同一机组的所有机架能够通用，而且也可以充分利用轧辊。