一种金属铸锭挤压棒材的方法

摘要

一种金属铸锭的挤压棒材方法，涉及一种将金属及合金铸锭挤压成棒材的加工方法，特别是有色金属铸锭挤压棒材的方法。首先在铸锭挤压加工前，先对挤压铸锭进行超声波探伤，确定缩孔的位置与大小，在铸锭缩尾区端部沿与轴向平行对准缩孔打孔，孔与缩孔贯穿；再车加工出以缩孔为顶点、锥度α为5°～80°敞口，将缩孔完全暴露；采用模角γ为30°～60°的挤压模具进行挤压加工。采用本发明的方法，不需增加辅助工具，成功获得了质量优异的金属挤压棒材，并大大减少了原材料浪费，节约成本，效益明显。

说明书

技术领域

一种金属铸锭的挤压棒材方法，涉及一种将金属及合金铸锭挤压成棒材的加工方法，特别是有色金属铸锭挤压棒材的方法。

背景技术

Ta、Nb、Ti、Zr、Ha、Re、Cu、Ni等有色金属常采用真空感应熔炼钢模浇铸或电弧熔炼。由于熔炼工艺的特殊性，冷却时铸锭表面及端部先凝固，心部后凝固。因此，所得铸锭冒口区易存在缩孔，缩孔距端部的距离一般为铸锭直径的1/2至1/3，且组织与其它部位存在差异。为防止后续加工存在隐患，在挤压加工前先进行超声波探伤，初步判定缩孔深度，将铸锭冒口沿缩孔最深处切断。由此造成原材料浪费、成品率低，急需研制新的挤压工艺方法，减小疏松及缩孔对铸锭挤压成品率的影响。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效提高挤压成品率、减少原材料浪费，特别是减小挤压缩尾及降低缩孔对铸锭挤压成品率影响的金属铸锭挤压方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种金属铸锭挤压棒材的方法，其特征在于：首先在铸锭挤压加工前，先对挤压铸锭进行超声波探伤，判定出缩孔的位置与大小，在铸锭缩尾区端部沿与轴向平行对准缩孔打孔，孔与缩孔贯穿；再车加工出以缩孔为顶点、锥度α为5°～80°敝口，将缩孔完全暴露；采用模角γ为30°～60°的挤压模具进行挤压加工。

本发明的方法，对于难变形金属，锥度选用较大值。

处理后的坯料与角度变化后的模具共同作用使铸锭受力状态发生变化，产生类似破甲弹药型罩的聚能射流作用，导致中心区金属沿挤压方向流速加快，周围金属相对流动缓慢，最终缩孔区金属向前移动到棒材头部。挤压完只需切除很少的棒料头即可完全去除缩孔，保留的金属没有任何缺陷。

为了达到最佳挤压效果，需将坯料加工与模具改进有效结合。对于不同的合金类型，根据其各自不同特性，采用不同的配合模式。

对铸锭冒口区取样进行化学成分分析。结果表明，电弧熔炼锭冒口区气体元素及杂质含量比铸锭其它部位含量低，这是因为冒口区金属都经过小功率、长时间熔炼补缩，有利于气体元素及杂质的挥发去除；感应熔炼浇铸锭冒口区与其它部位差别不大。因此，不切冒口对挤压棒材质量没有影响。

本发明的方法，针对有色金属挤压过程中难以避免的冒口处缺陷，采用不切冒口、只对坯料进行简单加工，对挤压模具进行优化设计，有效避免了因切除冒口而造成的原材料损失。

附图说明

图1为本发明的铸锭缩尾区开有的敝口示意图。

图2为挤压模具模角结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明的方法作进一步的说明

一种金属铸锭挤压棒材的方法，首先在铸锭1挤压加工前，先对挤压铸锭进行超声波探伤，判定缩孔2的位置与大小，在铸锭缩尾区端部沿与轴向平行对准缩孔打孔，孔与缩孔贯穿；再车加工出以缩孔为顶点、锥度α为5°～80°敞口3，将缩孔完全暴露；采用模角γ为30°～60°的挤压模具4进行挤压加工。

实施例1

铌合金经电子束炉熔炼+电弧炉熔炼，制成Φ220×600mm铸锭。经超声波探伤确定冒口区缩孔直径为Φ20mm，距铸锭端部距离80mm。若切除冒口，损失金属体积约为：

V＝πr²×L＝3.14×(220/2)²×80＝3039.52cm³

合金密度为8.6g/cm³，损失金属的重量约为：

m＝ρ·V＝8.6g/cm³×3039.52cm³＝26.14kg

采用本方法，坯料开口锥度30°，模角60°，挤压Φ80mm棒材、挤后头部略有开裂，切去30mm，剩余部分完好。切头重量：

m₁＝ρ·V＝ρ×πr²×L＝8.6×3.14×(80/2)²×30＝1.296kg

实施例2

钛合金经两次电弧炉熔炼，制成Φ300×2000mm铸锭，经超声波探伤确定冒口区缩孔Φ30mm，距端部120mm，切冒口损失金属38kg。

采用本方法，坯料开口锥度15°，模角45°，挤压成Φ120mm棒坯，挤后头部良好，切头30mm，重339g。

实施例3

Cu合金经感应炉熔炼，制成Φ180×400mm铸锭，经超声波探伤确定冒口区缩孔Φ15mm，距端部60mm，切冒口损失金属13.6kg。

采用本方法，坯料开口锥度5°，模角30°，挤压成Φ80mm棒坯，挤后头部良好，切头15mm，重0.67kg。

实施例4

Ni合金经真空感应炉熔炼，制成Φ220×450mm铸锭，经超声波探伤确定冒口区缩孔Φ22mm，距端部90mm，切冒口损失金属27.1kg。

采用本方法，坯料开口锥度15°，模角45°，坯料开口挤压成Φ100mm棒坯，挤后头部良好，切头35mm，重2.45kg。