一種鎳基高溫合金熱擠壓制管感應(yīng)加熱溫度控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鎳基高溫合金熱擠壓制管感應(yīng)加熱溫度控制方法，它包括下述依次的步驟：Ⅰ輥底爐加熱輥底爐內(nèi)時間不低于130min，出輥底爐溫度在900～930℃之間；Ⅱ一次感應(yīng)加熱與擴孔?一次感應(yīng)加熱功率（KW）=坯料斷面壁厚（mm）×K1，K1=4.5～4.8；一次感應(yīng)加熱目標溫度（℃）=二次感應(yīng)目標出爐溫度－（50-60）℃；然后擴孔；Ⅲ二次感應(yīng)加熱第一階段加熱功率（KW）=坯料斷面壁厚（mm）×K2，K2=6.1～6.4；第一階段加熱控制時間（s）=坯料斷面面積（mm2）×M/1000，M=7～8；第二階段加熱功率（KW）=坯料斷面壁厚（mm）×K3，K3=1.8-2.1；然后出爐。本鎳基高溫合金熱擠壓制管感應(yīng)加熱溫度控制方法避免過燒熔化。
【專利說明】一種鎳基高溫合金熱擠壓制管感應(yīng)加熱溫度控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鎳基高溫合金熱擠壓制管感應(yīng)加熱溫度控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鎳基高溫合金具有優(yōu)良的耐腐蝕、抗氧化及良好的機械性能，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。鎳基高溫合金管材主要應(yīng)用在火力發(fā)電鍋爐用過熱器、再熱器，石油化工領(lǐng)域用于輸油氣等，使用條件十分苛刻。鎳基高溫合金由于合金化元素含量高，熱加工溫度范圍窄，組織性能要求嚴格，管材通常采用熱擠壓+冷軋方式進行生產(chǎn)。與高合金含量不銹鋼相比，鎳基高溫合金具有更高的變形抗力、較低的熱導率和熔點，采用與不銹鋼相同的熱擠壓加熱生產(chǎn)工藝，現(xiàn)有的鎳基高溫合金熱擠壓制管感應(yīng)加熱溫度控制方法仍采用大功率快速升溫(500KW以上)+保溫工藝，經(jīng)常出現(xiàn)坯料感應(yīng)加熱內(nèi)外壁溫度波動較大(與目標溫度相差可以達到150°C)、溫度分布不均(最高溫度與最低溫度相差可以達到200°C)、過燒甚至熔化等現(xiàn)象，熱擠壓過程廢品率較高，造成較大的經(jīng)濟損失。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有鎳基高溫合金熱擠壓制管感應(yīng)加熱溫度控制方法的上述不足，本發(fā)明提供一種坯料感應(yīng)加熱內(nèi)外壁溫度波動較小、溫度分布均勻、避免過燒熔化的鎳基高溫合金熱擠壓制管感應(yīng)加熱溫度控制方法。
[0004]本發(fā)明是基于對高合金含量不銹鋼材料，管坯擠壓前二次感應(yīng)加熱通常采用大功率快速升溫(500KW以上)+保溫工藝方法，出感應(yīng)爐坯料內(nèi)外壁溫差較小，與設(shè)定溫度較為接近。但是采用此加熱方法生產(chǎn)鎳基高溫合金，由于鎳基高溫合金導熱性較差，經(jīng)常出現(xiàn)坯料內(nèi)外壁溫差過大，內(nèi)壁超溫，坯料過燒甚至直接熔化現(xiàn)象，因此需對加熱工藝方法進行改進。
[0005]本鎳基高溫合金熱擠壓制管感應(yīng)加熱溫度控制方法包括下述依次的步驟:
I輥底爐加熱
坯料首先采用輥底爐進行加熱，在輥底爐內(nèi)時間不低于130min，出輥底爐溫度控制在900?930°C之間，以保證坯料溫度均勻。
[0006]II 一次感應(yīng)加熱+擴孔
出輥底爐坯料經(jīng)過一次感應(yīng)加熱爐加熱+擴孔后，運送至二次感應(yīng)加熱爐。一次感應(yīng)爐采用一階段升溫，到溫后5s內(nèi)馬上出爐方式生產(chǎn)，根據(jù)坯料斷面壁厚及二次感應(yīng)目標出爐溫度進行工藝設(shè)計。
[0007]一次感應(yīng)加熱功率及目標溫度設(shè)計如下:
加熱功率(KW) =坯料斷面壁厚(mm) XKl
其中Kl是一次感應(yīng)功率修正系數(shù)，Kl=4.5?4.8 ;
加熱目標溫度(°C ) = 二次感應(yīng)目標出爐溫度°C 一( 50?60 ) °C。
[0008]( 二次感應(yīng)目標溫度是根據(jù)鋼種特性確定的，例如:鋼的熔點、再結(jié)晶特性、變形抗力、熱塑性等等綜合考慮確定，每一個鋼種有自己的參數(shù))
然后擴孔；
III 二次感應(yīng)加熱
采用兩階段控制感應(yīng)加熱、并取消保溫段技術(shù)方案解決坯料溫度控制不準、不均、過燒、熔化等現(xiàn)象，同樣根據(jù)坯料斷面壁厚及出爐溫度來制定兩階段加熱工藝參數(shù)。
[0009]首先確定二次感應(yīng)加熱第一階段加熱功率及控制時間:
第一階段加熱功率(KW) =坯料斷面壁厚(mm) XK2 ；
其中K2是二次感應(yīng)第一階段功率修正系數(shù)，K2=6.1?6.4 ;
第一階段加熱控制時間(s)=還料斷面面積(mm2) /1000XM 其中M是二次感應(yīng)第一階段加熱時間修正系數(shù)，M=7?8 ;
達到第一階段加熱控制時間后，降低加熱功率。第二階段加熱功率:
第二階段加熱功率(KW) =坯料斷面壁厚(mm) XK3 ；
其中K3是二次感應(yīng)第二階段功率修正系數(shù)，K3=l.8?2.1 ;
坯料到達最終目標溫度后迅速在5s內(nèi)出爐。
[0010]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，可以有效減少坯料內(nèi)外壁溫差，避免由于過度“集膚效應(yīng)”造成的坯料過燒及熔化。經(jīng)測量，坯料二次感應(yīng)加熱后出爐溫度與目標溫度差值(20°C，內(nèi)外壁溫差彡25°C。

【具體實施方式】
[0011 ] 下面結(jié)合實施例詳細清楚地說明本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的【具體實施方式】不局限于下述的實施例。
[0012]實施例一
本實施例熱擠壓的是625鍛坯料。采用VIM (真空感應(yīng)冶煉)+ESR (電渣重熔)+徑鍛工藝得到625鍛坯料，鍛坯料進行表面機加工及內(nèi)部深掏孔處理，規(guī)格Φ 219 X 710(長度)X 80(壁厚)mm。
[0013]本實施例的熱擠壓制管感應(yīng)加熱溫度控制方法包括下述依次的步驟:
I輥底爐加熱
坯料首先采用輥底爐進行加熱，坯料室溫入輥底爐，在輥底爐內(nèi)時間共144min，出輥底爐溫度920°C。
[0014]II 一次感應(yīng)加熱+擴孔
坯料通過輥道運送至一次感應(yīng)加熱爐，經(jīng)加熱(加熱功率370KW，出爐3s溫度1120°C )、擴孔后(擴孔后坯料規(guī)格Φ 220 X 750 (長度)X 57 (壁厚)mm)，
運送至二次感應(yīng)加熱爐。
[0015]過程如下:
一次感應(yīng)加熱功率及目標溫度設(shè)計如下:
加熱功率(KW) =80 (mm) X 4.62=370 (Kff)
其中 Κ1=4.62
加熱目標溫度(°C) = 二次感應(yīng)目標出爐溫度1180°C — 600C =1120°C (外表面溫度) III二次感應(yīng)加熱
二次感應(yīng)加熱爐第一階段加熱功率350KW，第一階段加熱時間210s。二次感應(yīng)第二階段加熱功率110鼎，最終目標溫度11801:，到達目標溫度后迅速在48內(nèi)出爐。坯料出爐外表面溫度1187 °C，內(nèi)表面溫度1195°C。
[0016]過程如下:
首先確定二次感應(yīng)加熱第一階段加熱功率及控制時間:
第一階段加熱功率(KW)=57 (mm) X6.14=350 (Kff)
K2=6.14 ；
第一階段加熱控制時間(s) =29187.67 (mm2) X7.2 /1000=210s M=7.2
第二階段加熱功率(KW)=57 (mm) XL 93=110 (Kff)；
K3=l.93
坯料到達最終目標溫度后迅速出爐。
[0017]坯料經(jīng)擠壓，擠壓管材規(guī)格Φ 140X22mm,無表面缺陷，組織均勻。
[0018]實施例二
本實施例熱擠壓的是718鍛坯料。采用VIM (真空感應(yīng)冶煉)+ESR (電渣重熔)+徑鍛工藝得到718鍛坯料，鍛坯料進行表面機加工及內(nèi)部深掏孔處理，規(guī)格Φ 219 X 650(長度)X 75(壁厚)mm。
[0019]本實施例的熱擠壓制管感應(yīng)加熱溫度控制方法包括下述依次的步驟:
I輥底爐加熱
坯料首先采用輥底爐進行加熱，坯料室溫入輥底爐，在輥底爐內(nèi)時間共174min，出輥底爐溫度925 °C。
[0020]II 一次感應(yīng)加熱+擴孔
坯料通過輥道運送至一次感應(yīng)加熱爐，經(jīng)加熱(加熱功率360KW，出爐在4s內(nèi)溫度1150°C)、擴孔后(擴孔后坯料規(guī)格Φ 220 X 680 (長度)X 58 (壁厚)mm)，
運送至二次感應(yīng)加熱爐。
[0021]過程如下:
一次感應(yīng)加熱功率及目標溫度設(shè)計如下:
加熱功率(KW) =75 (mm) X 4.8=360 (Kff)
其中Kl=4.8
加熱目標溫度(°C)=1200°C— 500C =1150 (°C)
1200°C是外表面溫度。
[0022]III 二次感應(yīng)加熱
二次感應(yīng)加熱爐第一階段加熱功率365KW，第一階段加熱時間215s。二次感應(yīng)第二階段加熱功率115KW，最終目標溫度1200°C，到達目標溫度后在4s內(nèi)迅速出爐。坯料出爐外表面溫度1192°C，內(nèi)表面溫度1205°C。
[0023]過程如下:
首先確定二次感應(yīng)加熱第一階段加熱功率及控制時間:
第一階段加熱功率(KW)=58 (mm) X6.14=350 (Kff)
K2=6.14 ；
第一階段加熱控制時間(s) =29503.44 (mm2) X 7.2 /1000=215s M=7.2
第二階段加熱功率(KW)=58 (Iiim)XL98=Il5 (Kff)；
K3=l.98
坯料到達最終目標溫度后迅速出爐。
[0024]坯料經(jīng)擠壓，擠壓管材規(guī)格Φ 108X 17mm,無表面缺陷，組織均勻。
[0025]實施例三
本實施例熱擠壓的是C276鍛坯料。采用VM (真空感應(yīng)冶煉)+ESR (電渣重熔)+徑鍛工藝得到C276鍛坯料，鍛坯料進行表面機加工及內(nèi)部深掏孔處理，規(guī)格Φ247Χ700 (長度)X 90 (壁厚)_。
[0026]本實施例的熱擠壓制管感應(yīng)加熱溫度控制方法包括下述依次的步驟:
I輥底爐加熱
坯料首先采用輥底爐進行加熱，坯料室溫入輥底爐，在輥底爐內(nèi)時間共165min，出輥底爐溫度920°C。
[0027]II 一次感應(yīng)加熱+擴孔
坯料通過輥道運送至一次感應(yīng)加熱爐，經(jīng)加熱(加熱功率420KW，出爐3s溫度1130°C )、擴孔后(擴孔后坯料規(guī)格Φ 249 X 740 (長度)X 70 (壁厚)mm)，
運送至二次感應(yīng)加熱爐。
[0028]過程如下:
一次感應(yīng)加熱功率及目標溫度設(shè)計如下:
加熱功率(KW) =90 (mm) X 4.66=420 (Kff)
其中 Κ1=4.66
加熱目標溫度(°C )=1185°C— 550C =1130 (0C)0
[0029]III 二次感應(yīng)加熱
二次感應(yīng)加熱爐第一階段加熱功率440KW，第一階段加熱時間280s。二次感應(yīng)第二階段加熱功率140KW，最終目標溫度1185°C，到達目標溫度后在3s內(nèi)迅速出爐。坯料出爐外表面溫度1170°C，內(nèi)表面溫度1192°C。
[0030]過程如下:
首先確定二次感應(yīng)加熱第一階段加熱功率及控制時間:
第一階段加熱功率(KW) =70 (mm) X6.28=440 (Kff)
K2=6.28 ；
第一階段加熱控制時間(s) =39344.2 (mm2) X7.11 /1000=280s M=7.11
第二階段加熱功率(KW) =7O (mm) X 2.0=140 (Kff)；
K3=2.0
坯料到達最終目標溫度后迅速出爐。
[0031]坯料經(jīng)擠壓，擠壓管材規(guī)格Φ 140X20mm，無表面缺陷，組織均勻。
【權(quán)利要求】
1.一種鎳基高溫合金熱擠壓制管感應(yīng)加熱溫度控制方法，它包括下述依次的步驟: I輥底爐加熱 坯料首先采用輥底爐進行加熱，在輥底爐內(nèi)時間不低于130min，出輥底爐溫度在900?930°C之間； II一次感應(yīng)加熱與擴孔 出輥底爐坯料經(jīng)過一次感應(yīng)加熱爐加熱， 一次感應(yīng)加熱功率=坯料斷面壁厚XK1， 上式中功率的單位為KW，壁厚的單位為mm ； 其中Kl是一次感應(yīng)功率修正系數(shù)，Kl=4.5?4.8 ; 一次感應(yīng)加熱目標溫度(°C) = 二次感應(yīng)目標出爐溫度(°C) 一(50?60) 0C ； 加熱到目標溫度的坯料5s內(nèi)出爐擴孔； III二次感應(yīng)加熱 采用兩階段控制感應(yīng)加熱 第一階段加熱功率=坯料斷面壁厚XK2， 上式中功率的單位為KW，壁厚的單位為mm ； 其中K2是二次感應(yīng)第一階段功率修正系數(shù)，K2=6.1?6.4 ; 第一階段加熱控制時間=坯料斷面面積XM /1000, 上式中控制時間的單位為S，斷面面積的單位為mm2 ； 其中M是二次感應(yīng)第一階段加熱時間修正系數(shù)，M=7?8 ; 達到第一階段加熱控制時間后，降低加熱功率，進行第二階段加熱: 第二階段加熱功率=坯料斷面壁厚XK3 上式中功率的單位為KW，壁厚的單位為mm 其中K3是二次感應(yīng)第二階段功率修正系數(shù)，K3=l.8?2.1 ; 坯料到達最終目標溫度后迅速在5s內(nèi)出爐。
【文檔編號】B21C29/00GK104174683SQ201410340061
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】王巖, 徐芳泓, 李陽, 方旭東, 曾莉 申請人:太原鋼鐵(集團)有限公司