Способ нагрева слитков

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к методу нагрева заготовок тугоплавких высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, под горячую пластическую деформацию. Сущность изобретения: в предлагаемом способе нагрева слитков, включающем загрузку слитков в разогретую печь и их выдержку в ней при ступенчатом повышении температуры рабочего пространства печи, слитки перед нагревом укладывают на подину печи верхним торцем (литником) к центру печи и выдерживают в ней до заданной температуры. технический результат: достигается равномерный прогрев всех зон слитка и снижение поверхностных дефектов при последующем его горячем деформировании.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способу нагрева слитков тугоплавких высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, под горячую пластическую деформацию.

Известен способ нагрева слитков перед ковкой, заключающийся в том, что слиток помещают в нагревательную печь, выдерживают до достижения поверхностными слоями слитка ковочной температуры, удаляют его из печи и выдерживают на воздухе (Тюрин В.А. Теория и процессы ковки слитков на прессах. М. : Машиностроение, 1979, с. 171, 167).

Этот способ нагрева слитков используется при получении поковок из слитков, когда требуется первоочередная преимущественная проработка зон внеосевой ликвации слитrа при ковке.

Однако известный способ не обеспечивает достаточно высокого качестве поверхностных слоев поковок после деформации.

Известен способ нагрева слитков под ковку путем загрузки слитка в печь и последующей его выдержке в ней при ступенчатом повышении температуры рабочего пространства печи. (Орхименко Я. М. Технология кузнечно-штампованного производства. М.: Машиностроение, 1976, с. 118-120).

Однако по указанному способу не обеспечивается максимально возможная производительность нагревательной печи из-за передержки при высоких температурах ухудшается качество нагреваемого металла. Это происходит вследствие того, что каждое последующее повышение температуры печи производят в момент, когда температура равномерно прогретого слитка соответствует предыдущей температуре печи. Такой способ удлиняет процесс нагрева слитков в печи.

Наиболее близким по технической сущности является способ нагрева слитков под ковку путем загрузки слитков в печь после достижения в ней температуры, максимально допустимой для сохранения сплошности нагреваемого слитка, и последующей выдержки его в печи с повышением температуры рабочего пространства в момент достижения наибольшей разности температур между поверхностью и центральной зоной слитка (а.с. СССР N 728968, кл. B 21 J 1/06, публ. 1980 г., Бюллетень N 15).

Недостатками известного способа для нагрева слитков высокореакционных металлов, выплавленных методом вакуумного дугового переплава, является недостаточный прогрев отдельных участков слитка, в частности верхнего торца (литника), имеющего поперечное сечение в виде чаши по сравнению с более плоским нижним торцем слитка (донником). Недостаточный прогрев отдельных участков слитка приводит к образованию поверхностных дефектов при их последующем пластическом деформировании.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является обеспечение возможности равномерного прогрева всех зон слитка для последующего бездефектного горячего деформирования.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе нагрева слитков, включающем загрузку слитков в разогретую печь и их выдержку в ней при ступенчатом повышении температуры рабочего пространства печи, слитки перед нагревом укладывают на подину печи верхним торцем (литником) к центру печи и выдерживают в ней до заданной температуры.

Особенностью тугоплавких высокореакционных сплавов является не только высокая склонность к газонасыщению поверхности и образованию окалины, но и низкая теплопроводность. Вследствие низкой теплопроводности при транспортировке нагретого слитка к прессу для горячего деформирования отдельные поверхностные участки слитка охлаждаются быстрее, что приводит к дефектам при деформации.

На цилиндрическом слитке наиболее охлаждаемыми участками поверхности являются галтели (переходы от цилиндрической образующей к торцам). Слитки, выплавленные в вакуумных дуговых электропечах, имеют, как правило, нижний торец (донник) более плоский, а верхний торец (литник) в виде чаши. Поэтому наиболее охлаждаемыми участками таких слитков являются галтели верхнего торца (литника) вследствие недостаточного прогрева его при нагреве слитков известными способами.

При горячем деформировании слитков захоложенные участки образуют на слябе характерную трещину в виде дуги, которая при дальнейшей прокатке сляба на плиту приводит к расслоениям и пленам на поверхности плиты.

Размещение слитков для нагрева верхним торцем к центру печи позволяет равномерно прогреть все зоны слитка, вследствие чего в процессе транспортировки слитка от печи к прессу литник меньше охлаждается, что приводит к снижению поверхностных дефектов при его дальнейшем горячем деформировании.

Предлагаемый способ нагрева слитков опробован в промышленных условиях литейно-прессового цеха при штамповке слябов размерами 870 х 1600, х 250 мм из слитков диаметром 570 мм. длиной 1400 мм титанового сплава 6Al-4V. Нагрев слитков осуществляли в электрической печи СДО до температуры 1160-1200^oC. В предварительно разогретую до 800^oC печь слитки укладывали в два ряда литниками к центру (во внутрь).

Для получения сравнительных данных параллельно проводили нагрев слитков по известному способу, но размещенными в печи литниками наружу.

При деформации слитков, нагретых литниками к центру печи, поверхностных дефектов из-за переохлаждения отдельных участков слитков не наблюдалось.

При нагреве слитков литниками наружу поверхностные дефекты после деформации были выявлены на каждом третьем слябе. Такие слябы подвергались дополнительной доработке (механическая обработка строганием - повторные проходы). Более мелкие дефекты зачищались абразивным инструментом.

Преимущества предлагаемого способа нагрева слитков по сравнению с известными заключаются в том, что достигается равномерный прогрев всех зон слитка, что, в свою очередь, приводит к снижению дефектов при последующей горячей деформации слитков.

Формула изобретения

Способ нагрева слитков, включающий загрузку слитков в разогретую печь и их выдержку в ней при ступенчатом повышении температуры рабочего пространства печи, отличающийся тем, что слитки перед нагревом укладывают на подину печи верхним торцем - литником к центру печи и выдерживают в ней до заданной температуры.