[发明专利]一种超大直径铝合金整体环的轧制生产方法

摘要

本发明属于环轧成形技术领域，具体涉及一种超大直径铝合金整体环的轧制生产方法。本发明技术方案采用环轧成形技术，通过控制超大规格铝合金环件的轧制变形温度、直径增大速率、径轴向进给速率、径轴向压下量、轧制比、芯辊直径、环轧火次等，实现了超大直径铝合金整体环轧制过程的稳定持续进行，有效控制了环件尺寸精度、椭圆度及径轴向变形量，提高了产品质量一致性和产品合格率，满足了产品的技术指标要求。

主权项

1.一种超大直径铝合金整体环的轧制生产方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)环轧坯料制备：通过自由锻造方法制备所需规格的环轧坯料，进行车加工及超声波探伤检测，保证获得合格的环轧坯料；锻造加工：自由锻方式获得外径为3500～4500mm、内径为3000～3500mm、高度为500～650mm的环轧坯料；车加工：对环轧坯料上、下端面及内、外圆面进行车加工，去除表面黑皮及折叠伤，表面粗糙度达到Ra3.2以上，圆度控制在1mm以内；超声波探伤：对坯料上端面进行100％超声波探伤，按GJB2057标准A级验收，排除超标缺陷；(2)环轧坯料加热：将环轧坯料在电炉中进行加热、保温；(3)环轧成形：对环轧坯料进行二火次环轧成形；包括：(3.1)转运：将加热后的环轧坯料转运到环轧机上，转运时间小于290s，坯料表面温降控制在40℃以内；(3.2)第一火轧制：采用直径为400～600mm的芯辊对环轧坯料进行辗轧，辗轧至环轧坯料的外径为5000～6000mm、高度为450～600mm，轧制比为1.2～2.0，径轴向压下量之比为2.0～3.0；轧制过程分咬入阶段、快速轧制阶段、稳定轧制阶段、减速轧制阶段及成形整圆阶段共5个阶段进行：咬入阶段：环轧坯料咬入辊缝，开始建立轧制过程，该阶段只进行径向轧制，轴向轧辊无进给，轴向仅轧制由于径向轧制引起的宽展，咬入阶段轧制厚度值为整个轧制厚度变化量的5％；在此阶段的直径初增大率为1～3mm/s、直径终增大率为3～5mm/s、径向进给速率为0.02～0.06mm/s、轴向进给速率为0～0.02mm/s；快速轧制阶段：轧辊径向进给速度加快，环轧坯料随之快速长大，轴向进给按与径向进给成比例的进给，快速轧制阶段轧制厚度值为整个轧制厚度变化量的15％；在此阶段的直径初增大率为3～5mm/s、直径终增大率为5～12mm/s、径向进给速率为0.06～0.3mm/s、轴向进给速率为0.02～0.15mm/s；稳定轧制阶段：控制芯辊与锥辊的进给速度，使其与环轧坯料的直径增长速度相匹配，使轧制过程快速、稳定进行，稳定轧制阶段轧制厚度值为整个轧制厚度变化量的60％；在此阶段的直径初增大率为5～12mm/s、直径终增大率为5～12mm/s、径向进给速率为0.15～0.4mm/s、轴向进给速率为0.04～0.2mm/s；减速轧制阶段：径向和轴向进给速度减小，环轧坯料长大速率随之降低，减速轧制阶段轧制厚度值为整个轧制厚度变化量的10％；在此阶段的直径初增大率为5～12mm/s、直径终增大率为1～5mm/s、径向进给速率为0.05～0.4mm/s、轴向进给速率为0.02～0.15mm/s；成形整圆阶段：仅进行径向轧制，轴向仅轧制由于径向轧制引起的宽展，在仅有径向轧制的过程中进行整圆，同时消除因回弹引起的尺寸误差，成形整圆阶段轧制厚度值为整个轧制厚度变化量的10％；在此阶段的直径初增大率为1～3mm/s、直径终增大率为1～3mm/s、径向进给速率为0.02～0.05mm/s、轴向进给速率为0～0.02mm/s；(3.3)进行回炉保温2～4h，保温温度为420～460℃；(3.4)第二火轧制：换直径为700～900mm的芯辊对环轧坯料进行辗轧，辗轧至外径为8000～10000mm、高度为400～550mm，轧制比为1.2～1.8，径轴向压下量之比为2.0～3.0；轧制过程同步骤(3.2)相同，分咬入阶段、快速轧制阶段、稳定轧制阶段、减速轧制阶段及成形整圆阶段共5个阶段进行：咬入阶段：环轧坯料咬入辊缝，开始建立轧制过程，该阶段只进行径向轧制，轴向轧辊无进给，轴向仅轧制由于径向轧制引起的宽展，咬入阶段轧制厚度值为整个轧制厚度变化量的5％；在此阶段的直径初增大率为1～3mm/s、直径终增大率为3～8mm/s、径向进给速率为0.02～0.08mm/s、轴向进给速率为0～0.02mm/s；快速轧制阶段：轧辊径向进给速度加快，环轧坯料随之快速长大，轴向进给按与径向进给成比例的进给，快速轧制阶段轧制厚度值为整个轧制厚度变化量的15％；在此阶段的直径初增大率为3～8mm/s、直径终增大率为8～15mm/s、径向进给速率为0.08～0.35mm/s、轴向进给速率为0.04～0.15mm/s；稳定轧制阶段：控制芯辊与锥辊的进给速度，使其与环轧坯料的直径增长速度相匹配，使轧制过程快速、稳定进行，稳定轧制阶段轧制厚度值为整个轧制厚度变化量的60％；在此阶段的直径初增大率为8～15mm/s、直径终增大率为8～15mm/s、径向进给速率为0.15～0.5mm/s、轴向进给速率为0.08～0.3mm/s；减速轧制阶段：径向和轴向进给速度减小，环轧坯料长大速率随之降低，减速轧制阶段轧制厚度值为整个轧制厚度变化量的10％；在此阶段的直径初增大率为8～15mm/s、直径终增大率为1～5mm/s、径向进给速率为0.05～0.5mm/s、轴向进给速率为0.02～0.2mm/s；成形整圆阶段：仅进行径向轧制，轴向仅轧制由于径向轧制引起的宽展，在仅有径向轧制的过程中进行整圆，同时消除因回弹引起的尺寸误差，成形整圆阶段轧制厚度值为整个轧制厚度变化量的10％；在此阶段的直径初增大率为1～3mm/s、直径终增大率为1～3mm/s、径向进给速率为0.02～0.05mm/s、轴向进给速率为0～0.02mm/s；(3.5)环件轧制结束后在封闭环境中进行冷却，冷却过程中控制各个部位冷却速率一致；(4)尺寸检测：对环轧成形的环件进行尺寸检测，获得满足质量要求的环件。