一种镍基合金挤压棒材感应加热方法

摘要

本发明涉及一种镍基合金挤压棒材感应加热方法。加热时间不低于150min，出炉温度900～950℃；坯料送感应加热炉，坯料直径≤260mm，长度不大于感应炉加热线圈长度的90%；用两阶段控制感应加热；第一阶段，加热功率（KW）=坯料直径（mm）×K1（KW/mm），K1=1.1-1.2；加热时间(s)=1/2坯料直径（mm）×M(s/mm)，M=1.4-1.6；第二阶段感应加热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；到目标温度后保温，保温功率15～30KW，时间30～45s。本发明克服了坯料感应加热温度不均的现象，无开裂现象。

权利要求

1.一种镍基合金挤压棒材感应加热方法，它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=坯料直径×K1，

功率调节系数K1的数值K1=1.1-1.2；

加热时间=1/2坯料直径×M，时间调节系数M的数值M=1.4-1.6；

第二阶段感应加热使坯料直接升至目标温度，加热功率=坯料直径×K2，

功率调节系数K2的数值K2=2.0-2.2；

其中 加热功率的单位为KW；

坯料直径的单位为mm；

功率调节系数K1与K2的单位为KW/mm：加热时间的单位为s；

时间调节系数M的单位为s/mm；

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。

2.根据权利要求1所述的一种镍基合金挤压棒材感应加热方法，其特征是：步骤Ⅲ，第一阶段感应加热完出炉，坯料表面温度为1080～1120℃之间，端面心部与边部温度差小于

40℃。

3.根据权利要求1或2任一所述的一种镍基合金挤压棒材感应加热方法，其特征是：步骤Ⅲ，第二阶段感应加热保温后出炉，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℃。

说明书

一种镍基合金挤压棒材感应加热方法

技术领域

[0001] 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

[0002] 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

[0003] 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。

[0004] 本发明所述的镍基高温合金中，合金中Ni≥45%（质量分数）。

[0005] 本镍基合金挤压棒材感应加热方法包括下述依次的步骤：

[0006] 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；

[0007] 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%；

[0008] 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；

[0009] 根据坯料断面直径尺寸确定第一阶段感应加热功率，

[0010] 加热功率（KW）=坯料直径（mm）×K1（KW/mm），

[0011] 功率调节系数K1的数值K1=1.1-1.2，即直径每1mm所需功率；

[0012] 加热时间(s)=1/2坯料直径（mm）×M(s/ mm)，

[0013] 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；

[0014] 第二阶段感应加热使坯料直接升至目标温度，

[0015] 加热功率（KW）=坯料直径（mm）×K2(KW/ mm)，

[0016] 功率调节系数K2的数值K2=2.0-2.2，即直径每1mm所需功率；

[0017] 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。

[0018] 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℃。

[0019] 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℃。

[0020] 本发明的有益效果

[0021] 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

[0022]  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。

[0023] 实施例1

[0024] 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。

[0025] 化学成分的重量百分比为：

[0026] C 0.02%，Cr 22%， Ni 64.35%， Mo 9%， Al 0.4%， Nb 4.0%， Ti 0.2%,[0027] 其余为不可避免的杂质。

[0028] 本实施例包括下述依次的步骤：

[0029] 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℃。

[0030] Ⅱ 出辊底炉坯料采用辊道送至感应加热炉，要求坯料直径φ222mm，长度680mm，感应炉线圈长度1000mm；

[0031] Ⅲ采用两阶段控制感应加热+控制保 温技术，解决坯料温度控制不准及温度不均现象。

[0032] 第一阶段感应加热功率260KW（本实施例取K1=1.17），加热时间170s（本实施例取M=1.53）；

[0033] 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，坯料表面温度为1080～1120℃之间，端面心部与边部温度差小于40℃。

[0034] 第二阶段感应加热功率445KW，目标温度1190℃，保温段功率15KW，保温时间30s。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。坯料出炉表面温度
1196℃，端面心部温度1187℃，端面边部温度1194℃。挤压棒材规格φ80mm，无表面缺陷、弯曲、开裂等现象，组织均匀。

[0035] 在实际生产过程中，第一阶段和第二阶段感应加热是在一个感应装置内实现的，是设置了两条工艺曲线，先后执行。因此在第一阶段感应加热完毕后，是不测温的。本实施例中是为了验证本申请工艺，临时出炉快速测量的。

[0036] 实施例2

[0037] 本实施例是采用VIM+ESR +径锻工艺得到C-276锻坯料，锻坯料表面进行机加处理，最终坯料规格φ258×770mm。

[0038] 化学成分的重量百分比为：

[0039] C 0.01%， Cr 16%， Ni 58.96%， Mo 16%， Fe 5%， W 4%，

[0040] 其余为不可避免的杂质。

[0041] 本实施例包括下述依次的步骤：

[0042] Ⅰ 坯料室温入辊底炉，在炉时间165min，出辊底炉温度940℃。

[0043] Ⅱ 出辊底炉坯料采用辊道送至感应加热炉，要求坯料直径φ258mm，长度770mm，感应炉线圈长度1000mm；

[0044] Ⅲ采用两阶段控制感应加热+控制保温技术，解决坯料温度控制不准及温度不均现象。

[0045] 第一阶段感应加热功率285KW（本实施例取K1＝1.1），加热时间195s（本实施例取M=1.51）；

[0046] 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，坯料表面温度为1080～1120℃之间，端面心部与边部温度差小于40℃。

[0047] 第二阶段感应加热功率520KW（本实施例取K2＝2.0），目标温度1200℃，保温段功率20KW，保温时间32s。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。坯料出炉表面温度1206℃，端面心部温度1191℃，端面边部温度1204℃。挤压棒材规格φ80mm，无表面缺陷、弯曲、开裂等现象，组织均匀。

[0048] 实施例3

[0049] 本实施例是采用VIM+ESR +径锻工艺得到Inconel718锻坯料，锻坯料表面进行机加处理，最终坯料规格φ218×790mm。

[0050] 化学成分的重量百分比为：

[0051] C 0.06%， Cr 19%， Ni 50.97%， Mo 3.0%， Al 0.4%， Ti 1.0%， Nb 5.0%，[0052] Fe 20.54%，其余为不可避免的杂质。

[0053] 本实施例包括下述依次的步骤：

[0054] Ⅰ 坯料室温入辊底炉，在炉时间180min，出辊底炉温度900℃。

[0055] Ⅱ 出辊底炉坯料采用辊道送至感应加热炉，要求坯料直径φ218mm，长度790mm，感应炉线圈长度1000mm；

[0056] Ⅲ采用两阶段控制感应加热+控制保温技术，解决坯料温度控制不准及温度不均现象。

[0057] 第一阶段感应加热功率240KW（本实施例取K1＝1.1），加热时间165s（本实施例取M＝1.51）；

[0058] 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，坯料表面温度为1080～1120℃之间，端面心部与边部温度差小于40℃。

[0059] 第二阶段感应加热功率440KW（本实施例取K2=2），目标温度1150℃，保温段功率15KW，保温时间30s。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。
坯料出炉表面温度1157℃，端面心部温度1146℃，端面边部温度1152℃。挤压棒材规格φ
85mm，无表面缺陷、弯曲、开裂等现象，组织均匀。