[发明专利]一种镍基合金挤压棒材感应加热方法

说明书

技术领域

本发明属于镍基合金热变形技术领域，具体涉及一种镍基合金挤压棒材感应加热方法。

背景技术

镍基合金具有优良的耐腐蚀、抗氧化及良好的机械性能，在航空、航天、能源及石油化工领域有广泛应用，根据其产品使用形态，主要分为板、管、棒、线。镍基合金棒材主要作为转动轴类、紧固件类、承力件等产品所用原材料，对其内部组织要求比较严格，棒材主要采用锻造和挤压两种方式生产。而对于热挤压棒材，由于其具有优异的表面质量、细小均匀的内部组织、高成材率等显著优点，被作为加工更高等级产品所用原材料。与高合金含量不锈钢相比，镍基合金具有更高的变形抗力以及较低的热导率，采用高合金含量不锈钢相同的生产工艺，在实际挤压生产过程中，经常会出现挤压前坯料感应加热温度波动较大并且严重不均的现象（最高温差可达400℃），严重时出炉坯料甚至出现“黑心”现象，从而造成挤压棒材严重弯曲(直线度为每米0.1米)、表面鱼鳞缺陷、断面组织差异大、挤压开裂、挤压闷车等现象，造成较大的经济损失。

发明内容

本发明是为了克服现有镍基合金挤压棒材感应加热方法的不足，提供一种镍基合金挤压棒材感应加热方法，克服了坯料感应加热温度波动较大并且严重不均的现象，最终获得高质量挤压棒材。

本发明所述的镍基高温合金中，合金中Ni≥45%（质量分数）。

本镍基合金挤压棒材感应加热方法包括下述依次的步骤：

Ⅰ坯料首先采用辊底炉进行加热，总在炉时间不低于150min，出炉温度控制在900～950℃之间；

Ⅱ出辊底炉坯料采用辊道送至感应加热炉，要求坯料直径≤260mm，长度不大于感应炉加热线圈长度的90%；

Ⅲ采用两阶段控制感应加热+控制保温技术方案解决坯料温度控制不准及温度不均现象；

根据坯料断面直径尺寸确定第一阶段感应加热功率，

加热功率（KW）=坯料直径（mm）×K1（KW/mm），

功率调节系数K1的数值K1=1.1-1.2，即直径每1mm所需功率；

加热时间(s)=1/2坯料直径（mm）×M(s/mm)，

时间调节系数M的数值M=1.4-1.6，即直径每1mm所需的时间；

第二阶段感应加热使坯料直接升至目标温度，

加热功率（KW）=坯料直径（mm）×K2(KW/mm)，

功率调节系数K2的数值K2=2.0-2.2，即直径每1mm所需功率；

到达目标温度后进度保温段，保温段设定功率15～30KW，保温时间30～45s。

第一阶段感应加热采取低功率、长时间原则，避免由于严重“集肤”效应造成的坯料表面超温以及端面温度差过大现象。经测量，第一阶段感应加热完毕后，坯料表面温度约为1080～1120℃之间，端面心部与边部温度差小于40℃。

第二阶段感应加热使坯料直接升至目标温度，加热功率（KW）=坯料直径（mm）×K2（KW/mm）（K2=2.0-2.2），到达目标温度后进入保温段，保温段设定功率15～30KW，保温时间30～45s，保温段的目的是为了使坯料温度更加均匀以及补偿坯料的辐射损失。经测量，经保温后出炉坯料表面温度与目标温度差值≤20℃，端面心部与边部温度差≤25℃。

本发明的有益效果

采本发明的镍基合金挤压棒材感应加热方法，得到的镍基合金挤压棒材消除了表面裂纹，挤压弯曲，其直线度不大于每米0.02米，无开裂现象，棒材组织细小均匀，炉坯料表面温度与目标温度差值≤20℃，端面心部与边部温度差≤25℃，晶粒度等级差≤2，组织均匀，生产稳定。

具体实施方式

结合实施例详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例，下述实施例不是对本发明的限制。

实施例1

本实施例是采用VIM+ESR径锻工艺得到Inconel625锻坯料，锻坯料表面进行机加处理，最终坯料规格φ222×680mm。

化学成分的重量百分比为：

C0.02%，Cr22%，Ni64.35%，Mo9%，Al0.4%，Nb4.0%，Ti0.2%,

其余为不可避免的杂质。

本实施例包括下述依次的步骤：

Ⅰ坯料室温入辊底炉（辊底炉为圆形连续升温装置，进炉时为室温，而后坯料在炉内滚动，是一个逐渐升温的过程），在炉时间157min，出辊底炉温度920℃。