一种镍基合金板材轧制方法

技术领域

本发明涉及合金轧制加工技术领域，具体地，本发明涉及一种镍基合金板材轧制方法。

背景技术

镍基合金具有高的室温和高温强度、良好的抗氧化和耐腐蚀性能、优异的蠕变与疲劳抗力、良好的组织稳定性和使用可靠性，广泛应用于石油化工、能源、机械、环保等行业，是经济建设和国防军工不可或缺的一类极其重要的材料。镍基合金板材生产工艺流程长、质量要求高、工艺控制要求复杂，因此目前我国高端镍基合金板材基本依靠进口。镍基合金板材生产过程中主要存在轧制易开裂、轧机负荷高、表面缺陷多、成材率低、组织性能不易调控等问题，严重制约了我国镍基合金板材的国产化进程。因此，如何能够实现板材高质量轧制生产是目前存在的主要难题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种镍基合金板材轧制方法，采用该方法，可以有效提升镍基合金板材的表面质量及综合性能。

本发明的技术方案具体如下：

一种镍基合金板材轧制方法，包括如下步骤：

(1)将镍基合金铸锭制成厚度是180mm-220mm的矩形坯料；

(2)将矩形坯料加热至1180℃-1200℃，保温3h-4h，然后进行一火轧制或两火轧制，得到成品板材。

可选地，所述成品板材的厚度＞30mm，在步骤(2)中，将矩形坯料加热至1180℃-1200℃，保温3h-4h，然后进行一火轧制成型，得到成品板材。

可选地，所述成品板材的厚度≤30mm，在步骤(2)中，将矩形坯料加热至1180℃-1200℃，保温3h-4h，进行一火轧制得到中间坯，然后，将中间坯加热至1180℃-1200℃，保温2h-3h，进行二火轧制，得到成品板材。

可选地，所述二火轧制时压缩比≥3.0。

可选地，在对所述中间坯加热之前，先对所述中间坯进行全部修磨，进行PT渗透检测，确保所述中间坯的表面100％合格。

可选地，当所述成品板材的板厚＜10mm时，所述中间坯的厚度控制在50mm-60mm。

可选地，当10mm≤所述成品板材的板厚＜20mm时，所述中间坯的厚度控制在60mm-70mm。

可选地，当20mm≤所述成品板材的板厚≤30mm时，所述中间坯的厚度控制在70mm-90mm。

可选地，所述镍基合金是牌号为N06625的镍基合金。

可选地，所述镍基合金铸锭采用VIM+ESR或VIM+VAR方法冶炼获得。

相比于现有技术，本发明的技术方案至少具有如下有益效果：

采用本发明的镍基合金板材轧制方法，可以根据成品板材的厚度合理的选择轧制工艺，获得的成品板材表面无重皮、裂纹、毛刺、凹坑等缺陷，综合性能优异。

具体实施方式

为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。

针对目前镍基合金板材生产过程中存在的各种问题，本发明的发明人通过研究，创造性的提出了一种专门针对牌号是N06625高端镍基合金研发的镍基合金板材轧制方法。该方法根据成品板材的厚度合理的选择轧制工艺，获得的成品板材表面无重皮、裂纹、毛刺、凹坑等缺陷，综合性能优异。

在本发明中，牌号是N06625高端镍基合金板材标准成分控制范围为：

表1

成分控制标准参照ASME SB443。

作为一种优选的实施方案，本发明的镍基合金板材轧制方法具体包括以下步骤：

(1)准备矩形坯料

首先应当冶炼镍基合金铸锭。为了保证合金的冶金纯净度，合金应采用VIM+ESR(真空感应冶炼+电渣重熔)或者VIM+VAR(真空感应冶炼+真空自耗)方法冶炼。至于真空感应冶炼、电渣重熔和真空自耗的各自的具体操作过程，本领域技术人员可以在实际生产中根据需要进行合理选择，在此不做赘述。

使用压机对铸锭进行锻造开坯，对铸态组织进行破碎。同时获得符合轧机轧制所需尺寸合适的矩形坯料。对矩形坯料进行表面修磨，确保无任何缺陷，最终得到的矩形坯料的厚度应控制在180mm-220mm之间。

(2)轧制

由于镍基合金热变形抗力极大，极易产生轧制缺陷并带到成品，因此，本发明对轧制工序进行了创造性的改进，根据成品板材的厚度选择对矩形坯料进行一火轧制或两火轧制，并且根据成品板材的厚度设置加热温度、保温时间等参数。具体如下：

当成品板材的厚度＞30mm时，对矩形坯料进行一火轧制。具体是：将矩形坯料加热至1180℃-1200℃，保温3h-4h，然后进行一火轧制成型，即得到成品板材。在进行一火轧制成型时，总轧制道次数介于10-16次之间，单道次压下率介于8-20％之间。

当成品板材的厚度≤30mm时，对矩形坯料进行两火轧制。具体是：将矩形坯料加热至1180℃-1200℃，保温3h-4h，进行一火轧制得到中间坯，然后，将中间坯加热至1180℃-1200℃，保温2h-3h，进行二火轧制，得到成品板材。

然后，成品板材进行后期固溶热处理，固溶热处理可采用常规操作进行，此处不做赘述。

在进行两火轧制时，需要注意以下几点：

第一，二火轧制所需中间坯的厚度控制由成品板材的厚度所确定，首先要确保二火轧制时压缩比≥3.0(所谓压缩比是指坯料初始厚度除以最终轧制厚度)。具体地，当成品板材的板厚＜10mm时，中间坯的厚度控制在50mm-60mm，当10mm≤成品板材的板厚＜20mm时，中间坯的厚度控制在60mm-70mm；当20mm≤成品板材的板厚≤30mm时，中间坯的厚度控制在70mm-90mm。

第二，二火轧制前中间坯的表面必须全部修磨，完全消除可见缺陷，修磨后坯料进行PT渗透检测，确保表面100％合格。PT渗透检测具体可参照NB/T 47013进行。

板材轧制厚度30mm分界线主要是根据轧制压缩比、轧制过程坯料温降、轧制力、成品板型等综合考量。当成品板材厚度大于30mm时，轧制过程相对容易控制，可以有效保证成品板组织、性能、板型等关键工艺点。当成品板材厚度小于30mm时，对轧制过程综合控制水平要求极高，尤其成品板越薄，温降越大，轧制力越高，板材越容易开裂，板型非常难以控制。因此，综合考量轧制效率与轧制成材率、成功率，当成品板材厚度小于30mm时以两火轧制成材。

中间坯厚度的选择主要是基于二火轧制压缩比与轧制过程控制等因素。在保证二火轧制压缩比的前提下，当成品板越薄时，其中间坯厚度越薄。二火轧制时采用抢温快轧原则，总轧制时间越短，越有利于板材轧制及后期综合性能控制。因此轧制时间的缩短通过中间坯料薄化来实现(中间坯料越薄，轧制道次越少，时间越短)。

实施例

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

下述实施例中的镍基合金的元素组成如下：

表2

下述实施例中各参数的检测方法如下：

屈服强度：根据ASTM A370进行检测。

抗拉强度：根据ASTM A370进行检测。

伸长率：根据ASTM A370进行检测。

实施例1

采用VIM+ESR工艺获得镍基合金铸锭，其实际成分见上表2。铸锭经锻造开坯获得板坯料，坯料表面全部修磨，消除肉眼可见缺陷，坯料厚度190mm。

坯料加热温度1180℃，时间4h，而后进行轧制，一火成型，获得成品板厚度48mm。成品板表面无重皮、裂纹、毛刺、凹坑等缺陷，性能优异。

成品板经后期固溶热处理后：屈服强度＝411Mpa、抗拉强度＝817Mpa、伸长率＝63％，满足标准要求(标准要求：屈服强度≥379Mpa、抗拉强度≥758Mpa、伸长率≥30％)。

实施例2

采用VIM+ESR工艺获得镍基合金铸锭，其实际成分见上表2。铸锭经锻造开坯获得板坯料，坯料表面全部修磨，消除肉眼可见缺陷，坯料厚度195mm。

坯料加热温度1180℃，时间4h，而后进行轧制。一火轧制获得中间坯厚度75mm，表面全部修磨、PT渗透检测后进行二火轧制。坯料加热温度1180℃，时间2.5h，获得成品板厚度22mm。成品板表面无重皮、裂纹、毛刺、凹坑等缺陷，性能优异。

成品板经后期固溶热处理后：屈服强度＝433Mpa、抗拉强度＝841Mpa、伸长率＝61％，满足标准要求(标准要求：屈服强度≥379Mpa、抗拉强度≥758Mpa、伸长率≥30％)。

实施例3

采用VIM+ESR工艺获得镍基合金铸锭，其实际成分见上表。铸锭经锻造开坯获得板坯料，坯料表面全部修磨，消除肉眼可见缺陷，坯料厚度188mm。

坯料加热温度1180℃，时间4h，而后进行轧制。一火轧制获得中间坯厚度68mm，表面全部修磨、PT渗透检测后进行二火轧制。坯料加热温度1180℃，时间2.5h，获得成品板厚度16mm。成品板表面无重皮、裂纹、毛刺、凹坑等缺陷，性能优异。

成品板经后期固溶热处理后：屈服强度＝419Mpa、抗拉强度＝809Mpa、伸长率＝67％，满足标准要求(标准要求：屈服强度≥379Mpa、抗拉强度≥758Mpa、伸长率≥30％)。

实施例4

采用VIM+VAR工艺获得镍基合金铸锭，其实际成分见上表。铸锭经锻造开坯获得板坯料，坯料表面全部修磨，消除肉眼可见缺陷，坯料厚度220mm。

坯料加热温度1180℃，时间3h，而后进行轧制。一火轧制获得中间坯厚度55mm，表面全部修磨、PT渗透检测后进行二火轧制。坯料加热温度1180℃，时间3h，获得成品板厚度8mm。成品板表面无重皮、裂纹、毛刺、凹坑等缺陷，性能优异。

成品板经后期固溶热处理后：屈服强度＝438Mpa、抗拉强度＝829Mpa、伸长率＝62％，满足标准要求(标准要求：屈服强度≥379Mpa、抗拉强度≥758Mpa、伸长率≥30％)。

从实施例1至实施例4的板材力学性能数据可以看出，采用本发明的轧制方法对板材进行处理之后，获得的板材的力学性能不仅能够满足标准要求，而且还显著优于标准要求。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的替代、修饰、组合、改变、简化等，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。