CN102909236A - 一种宽幅纯钛卷材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种宽幅纯钛卷材的制备方法，包括以下步骤：一、将一定规格的纯钛板坯大气退火后进行酸洗；二、将10～20张酸洗后的纯钛板坯焊接成卷，得到纯钛卷坯；三、采用1780mm六辊可逆式冷轧机对纯钛卷坯进行轧制，得到纯钛轧制卷坯；四、将纯钛轧制卷坯依次进行除油、退火、校平和剪切，得到厚度为0.5～3.0mm，宽度为1000～1500mm的宽幅纯钛卷材。本发明制备工艺简单，操作简便易行，无需特殊设备或复杂设备，采用常规设备即可实现大规模工业化生产；本发明制备的宽幅纯钛卷材填补了国内纯钛卷材产品的空白，打破了国外纯钛卷材产品的技术封锁，缩短了与国际先进技术的差距，有力地推动了纯钛材料的发展。
Description
技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种宽幅纯钛卷材的制备方法。
背景技术
纯钛卷材广泛用于航空、航天、核电站、化工、建筑等领域，其产品包括热换热器用薄钛板、复合板用钛板、焊管用钛板、建筑用钛板等。目前国内已建成若干套钛管焊接生产线，但生产钛管的上游产品纯钛卷材却主要依赖从国外进口。国外进口的纯钛卷材原材料的价格水平几乎与国内钛焊管成品的价格相当，这使得整个国内钛焊管市场发展缓慢，得不到大规模推广应用。
如何生产出满足使用要求的纯钛卷材成为整个钛加工行业迫切需要解决的技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种宽幅纯钛卷材的制备方法。该方法制备工艺简单，操作简便易行，无需特殊设备或先进设备，仅采用常规的1780mm六辊可逆冷轧机即可实现宽幅纯钛卷材的大规模工业化生产。采用该方法制备的厚度为0.5mm～3.0mm，宽度为1000mm～1500mm的宽幅纯钛卷材，填补了国内纯钛卷材产品的空白，打破了国外纯钛卷材产品的技术封锁，缩短了与国际先进技术的差距，有力地推动了纯钛材料的发展。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将厚度为1mm～5mm，宽度为1000mm～1560mm，长度为9000mm～10000mm的纯钛板坯进行大气退火处理，随炉冷却后酸洗去除表面氧化皮；
步骤二、采用等离子焊机将10～20张步骤一中酸洗后的纯钛板坯进行等离子焊接，得到宽度为1000mm～1560mm，长度为90m～200m的纯钛焊接板坯，然后采用收卷机将所述纯钛焊接板坯收卷，得到纯钛卷坯；
步骤三、采用1780mm六辊可逆式冷轧机对步骤二中所述纯钛卷坯进行轧制，并在轧制过程中采用设置于所述冷轧机上的液压AGC***对纯钛卷坯的厚度进行精确控制，得到厚度为0.5mm～3.0mm，宽度为1000mm～1560mm的纯钛轧制卷坯；所述轧制的道次变形率为1%～10%，所述轧制的总变形率为40%～50%；
步骤四、将步骤三中所述纯钛轧制卷坯依次进行除油处理、真空退火处理、校平处理和成品剪切处理，得到厚度为0.5mm～3.0mm，宽度为1000mm～1500mm的宽幅纯钛卷材。
上述的一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述大气退火处理的温度为650℃～680℃，大气退火处理的时间为10min～20min。
上述的一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述等离子焊接的电流为160A～250A，等离子焊接的速度为300mm/min～350mm/min。
上述的一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，步骤三中轧制之前根据以下公式预先设置所述冷轧机中间辊的窜辊量：窜辊量=±（1560-纯钛卷坯的宽度）/2；其中窜辊量的单位为mm，纯钛卷坯宽度的单位为mm。
上述的一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述轧制的速度为40m/min～60m/min。
上述的一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述轧制过程中采用设置于所述冷轧机上的自动纠偏装置消除镰刀弯现象，具体过程为：当操作侧每出现1mm/m的镰刀弯，将操作侧的轧制压力增大3吨～8吨，直至操作侧的镰刀弯现象完全消除为止；当传动侧每出现1mm/m的镰刀弯，将传动侧的轧制压力增大3吨～8吨，直至传动侧的镰刀弯现象完全消除为止。
上述的一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述轧制过程中采用设置于所述冷轧机上的液压弯辊装置通过增大或减小工作辊弯辊力的方法消除中浪或边浪，具体过程为：当出现中浪时，且中浪的翘曲度每增加1mm/m，将工作辊的弯辊力减小1吨～3吨，直至中浪完全消除为止；当出现边浪时，且边浪的翘曲度每增加1mm/m，将工作辊的弯辊力增大1吨～3吨，直至边浪完全消除为止。
上述的一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述真空退火处理的具体过程为：将所述纯钛轧制卷坯置于真空退火炉中，先升温至450℃～550℃后保温4h～6h，再升温至650℃～700℃后保温5h～9h；所述升温的速率为1～5℃/min，真空度不大于1×10-2Pa。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明制备工艺简单，操作简便易行，无需特殊设备或先进设备，仅利用现有板材生产用1780mm六辊可逆冷轧机即可实现宽幅纯钛卷材的大规模工业化生产。
2、采用本发明能够制备厚度为0.5mm～3.0mm，宽度为1000mm～1500mm的宽幅纯钛卷材，填补了国内纯钛卷材产品的空白，打破了国外纯钛卷材产品的技术封锁，缩短了与国际先进技术的差距，有力地推动了纯钛材料的发展。
3、本发明预先根据纯钛卷坯的宽度设定中间辊的窜辊量，以克服传统板型控制中的“1/4浪”现象，而且采用增大或减小弯辊力的方法进行中浪和边浪的改善，并通过1780mm六辊可逆冷轧机的自动纠偏功能调整轧制压力，以消除镰刀弯现象；另外，本发明采用液压AGC***精确控制板厚，使得纯钛卷材的厚度公差以及同板差达到较高水平，最终获得表面质量良好、性能优异的纯钛卷材。
4、本发明利用真空退火炉实现纯钛卷材的真空退火处理，使得钛合金卷材的内外温度控制在±10℃范围内，保证了纯钛卷材退火处理的均匀性。
5、本发明采用等离子无缝焊接技术进行纯钛板坯的焊接，并通过控制焊接工艺参数，使得焊缝质量优良，完全能够满足后续的处理要求和使用要求。
6、采用本发明制备的宽幅纯钛卷材的机械性能优良，各项指标均满足ASTM B265-2005标准技术要求。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例的宽幅纯钛卷材的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将厚度为5mm，宽度为1560mm，长度为10m的TA1纯钛板坯进行大气退火处理，随炉冷却后酸洗去除表面氧化皮；所述大气退火处理的温度为650℃，大气退火处理的时间为15min；
步骤二、采用等离子焊机对20张步骤一中酸洗后的纯钛板坯进行等离子焊接，得到宽度为1560mm，长度为200m的纯钛焊接板坯，然后采用收卷机将所述纯钛焊接板坯收卷，得到纯钛卷坯；所述等离子焊接的电流为185A，等离子焊接的速度为330mm/min；
步骤三、采用安泰科技股份有限公司生产的1780mm六辊可逆式冷轧机对步骤二中所述纯钛卷坯进行16道次轧制，轧制之前根据公式：窜辊量=（1560-纯钛卷坯的宽度）/2，设置轧机中间辊的窜辊量为0，并在轧制过程中利用设置于所述冷轧机上的液压AGC***对纯钛卷坯的厚度进行精确控制，利用自动纠偏装置消除镰刀弯现象，利用液压弯辊装置消除中浪或边浪，轧制的道次变形率分别为：2.5%，2.5%，5.7%，5.6%，4.8%，4.4%，3.6%，3.3%，3.2%，3.1%，2.9%，2.7%，2.2%，1.5%，1.2%，1.0%，轧制的总变形率为40%，轧制的速度为40m/min，在进行第5道次轧制时，操作侧出现2mm/m的镰刀弯，将操作侧的轧制压力增大6吨后镰刀弯得以消除；在进行第8道次轧制时，出现1mm/m的边浪，将工作辊弯辊力增大3吨后边浪得以消除；最终得到厚度为3.0mm，宽度为1560mm的纯钛轧制卷坯；
步骤四、将步骤三中所述纯钛轧制卷坯依次进行除油处理、真空退火处理、校平处理和成品剪切处理，得到厚度为3.0mm，宽度为1500mm的宽幅纯钛卷材；所述真空退火处理的具体过程为：将所述纯钛轧制卷坯装入真空退火炉中，先升温至温度为500℃保温4h，然后继续升温到工艺要求温度680℃保温6h，升温速率为5℃/min，真空度不大于1×10-2Pa。
本实施例的宽幅纯钛卷材的机械性能数据见表1。
表1本发明实施例1的宽幅纯钛卷材的机械性能数据
由表1可知，采用本实施例制备的宽幅纯钛卷材的机械性能优良，各项指标均能达到ASTM B265-2005标准要求。
实施例2
本实施例的宽幅纯钛卷材的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将厚度为2mm，宽度为1400mm，长度为9.5m的TA2纯钛板坯进行大气退火处理，随炉冷却后酸洗去除表面氧化皮；所述大气退火处理的温度为680℃，大气退火处理的时间为10min；
步骤二、采用等离子焊机对14张步骤一中酸洗后的纯钛板坯进行等离子焊接，得到宽度为1400mm，长度为133m的纯钛焊接板坯，然后采用收卷机将所述纯钛焊接板坯收卷，得到纯钛卷坯；所述等离子焊接的电流为160A，等离子焊接的速度为300mm/min；
步骤三、采用安泰科技股份有限公司生产的1780mm六辊可逆式冷轧机对步骤二中所述纯钛卷坯进行15道次轧制，轧制之前根据公式：窜辊量=（1560-纯钛卷坯的宽度）/2，设置轧机中间辊的窜辊量为±80mm，并在轧制过程中利用设置于所述冷轧机上的液压AGC***对纯钛卷坯的厚度进行精确控制，利用自动纠偏装置消除镰刀弯现象，利用液压弯辊装置消除中浪或边浪，轧制的道次变形率分别为：5%，10%，7%，6%，5.8%，5.4%，5.3%，4.5%，4.2%，3.8%，2.6%，2.5%，2.0%，1.5%，1.0%，轧制的总变形率为50%，轧制的速度为60m/min，在进行第7道次轧制时，操作侧出现3mm/m的镰刀弯，将操作侧的轧制压力增大24吨后镰刀弯得以消除；在进行第11道次轧制时，出现1mm/m的边浪，将工作辊弯辊力增大1吨后边浪得以消除；最终得到厚度为1.0mm，宽度为1400mm的纯钛轧制卷坯；
步骤四、将步骤三中所述纯钛轧制卷坯依次进行除油处理、真空退火处理、校平处理和成品剪切处理，得到厚度为1.0mm，宽度为1360mm的宽幅纯钛卷材；所述真空退火处理的具体过程为：将所述纯钛轧制卷坯装入真空退火炉中，先升温至温度为500℃保温5h，然后继续升温到工艺要求温度700℃保温8h，升温速率为3℃/min，真空度不大于1×10-2Pa。
本实施例的宽幅纯钛卷材的机械性能数据见表2。
表2本发明实施例2的宽幅纯钛卷材的机械性能数据
由表2可知，采用本实施例制备的宽幅纯钛卷材的机械性能优良，各项指标均能达到ASTM B265-2005标准要求。
实施例3
本实施例的宽幅纯钛卷材的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将厚度为1mm，宽度为1250mm，长度为9.8m的TA1纯钛板坯进行大气退火处理，随炉冷却后酸洗去除表面氧化皮；所述大气退火处理的温度为650℃，大气退火处理的时间为20min；
步骤二、采用等离子焊机对18张步骤一中酸洗后的纯钛板坯进行等离子焊接，得到宽度为1250mm，长度为176.4m的纯钛焊接板坯，然后采用收卷机将所述纯钛焊接板坯收卷，得到纯钛卷坯；所述等离子焊接的电流为250A，等离子焊接速度为350mm/min；
步骤三、采用安泰科技股份有限公司生产的1780mm六辊可逆式冷轧机对步骤二中所述纯钛卷坯进行16道次轧制，轧制之前根据公式：窜辊量=（1560-纯钛卷坯的宽度）/2，设置轧机中间辊的窜辊量为±155mm，并在轧制过程中利用设置于所述冷轧机上的液压AGC***对纯钛卷坯的厚度进行精确控制，利用自动纠偏装置消除镰刀弯现象，利用液压弯辊装置消除中浪或边浪，轧制的道次变形率分别为：4.5%，4.2%，7.8%，6.7%，6.5%，5.8%，5.5%，4.8%，4.6%，4.4%，3.4%，2.8%，2.2%，1.9%，1.5%，1.0%，轧制的总变形率为50%，轧制的速度为50m/min，在进行第8道次轧制时，传动侧出现3mm/m的镰刀弯，将传动侧的轧制压力增大24吨后镰刀弯得以消除；在进行第13道次轧制时，出现1mm/m的中浪，将工作辊弯辊力减小1吨后中浪得以消除；最终得到厚度为0.5mm，宽度为1250mm的纯钛轧制卷坯；
步骤四、将步骤三中所述纯钛轧制卷坯依次进行除油处理、真空退火处理、校平处理和成品剪切处理，得到厚度为0.5mm，宽度为1219mm的宽幅纯钛卷材；所述真空退火处理的具体过程为：将所述纯钛轧制卷坯装入真空退火炉中，先升温至温度为450℃保温6h，然后继续升温到工艺要求温度700℃保温5h，升温速率为1℃/min，真空度不大于1×10-2Pa。本实施例的宽幅纯钛卷材的机械性能数据见表3。
表3本发明实施例3的宽幅纯钛卷材的机械性能数据
由表3可知，采用本实施例制备的宽幅纯钛卷材的机械性能优良，各项指标均能达到ASTM B265-2005标准要求。
实施例4
本实施例的宽幅纯钛卷材的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将厚度为2mm，宽度为1000mm，长度为9m的TA2纯钛板坯进行大气退火处理，随炉冷却后酸洗去除表面氧化皮；所述大气退火处理的温度为665℃，大气退火处理的时间为12min；
步骤二、采用等离子焊机对10张步骤一中酸洗后的纯钛板坯进行等离子焊接，得到宽度为1000mm，长度为90m的纯钛焊接板坯，然后采用收卷机将所述纯钛焊接板坯收卷，得到纯钛卷坯；所述等离子焊接的电流为180A，等离子焊接的速度为320mm/min；
步骤三、采用安泰科技股份有限公司生产的1780mm六辊可逆式冷轧机对步骤二中所述纯钛卷坯进行15道次轧制，轧制之前根据公式：窜辊量=（1560-纯钛卷坯的宽度）/2，设置轧机中间辊的窜辊量为±280mm，并在轧制过程中利用设置于所述冷轧机上的液压AGC***对纯钛卷坯的厚度进行精确控制，利用自动纠偏装置消除镰刀弯现象，利用液压弯辊装置消除中浪或边浪，轧制的道次变形率分别为：4.0%，8.0%，6.9%，6.0%，5.7%，5.5%，5.4%，5.3%，4.3%，4.2%，3.6%，2.8%，2.3%，1.8%，1.0%，轧制的总变形率为50%，轧制的速度为50m/min，在进行第13道次轧制时，传动侧出现1mm/m的镰刀弯，将传动侧的轧制压力增大3吨后镰刀弯得以消除；在进行第9道次轧制时，出现1mm/m的中浪，将工作辊弯辊力减小3吨后中浪得以消除；最终得到厚度为1.0mm，宽度为1000mm的纯钛轧制卷坯；
步骤四、将步骤三中所述纯钛轧制卷坯依次进行除油处理、真空退火处理、校平处理和成品剪切处理，得到厚度为1.0mm，宽度为1000mm的宽幅纯钛卷材；所述真空退火处理的具体过程为：将所述纯钛轧制卷坯装入真空退火炉中，先升温至温度为550℃保温6h，然后继续升温到工艺要求温度650℃保温9h，升温速率为1℃/min，真空度不大于1×10-2Pa。
本实施例的宽幅纯钛卷材的机械性能数据见表4。
表4本发明实施例4的宽幅纯钛卷材的机械性能数据
由表4可知，采用本实施例制备的宽幅纯钛卷材的机械性能优良，各项指标均能达到ASTM B265-2005标准要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将厚度为1mm～5mm，宽度为1000mm～1560mm，长度为9000mm～10000mm的纯钛板坯进行大气退火处理，随炉冷却后酸洗去除表面氧化皮；
步骤二、采用等离子焊机将10～20张步骤一中酸洗后的纯钛板坯进行等离子焊接，得到宽度为1000mm～1560mm，长度为90m～200m的纯钛焊接板坯，然后采用收卷机将所述纯钛焊接板坯收卷，得到纯钛卷坯；
步骤三、采用1780mm六辊可逆式冷轧机对步骤二中所述纯钛卷坯进行轧制，并在轧制过程中采用设置于所述冷轧机上的液压AGC***对纯钛卷坯的厚度进行精确控制，得到厚度为0.5mm～3.0mm，宽度为1000mm～1560mm的纯钛轧制卷坯；所述轧制的道次变形率为1%～10%，所述轧制的总变形率为40%～50%；
步骤四、将步骤三中所述纯钛轧制卷坯依次进行除油处理、真空退火处理、校平处理和成品剪切处理，得到厚度为0.5mm～3.0mm，宽度为1000mm～1500mm的宽幅纯钛卷材。
2.根据权利要求1所述的一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述大气退火处理的温度为650℃～680℃，大气退火处理的时间为10min～20min。
3.根据权利要求1所述的一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述等离子焊接的电流为160A～250A，等离子焊接的速度为300mm/min～350mm/min。
4.根据权利要求1所述的一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，步骤三中轧制之前根据以下公式预先设置所述冷轧机中间辊的窜辊量：窜辊量=±（1560-纯钛卷坯的宽度）/2；其中窜辊量的单位为mm，纯钛卷坯宽度的单位为mm。
5.根据权利要求1所述的一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述轧制的速度为40m/min～60m/min。
6.根据权利要求1所述的一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述轧制过程中采用设置于所述冷轧机上的自动纠偏装置消除镰刀弯现象，具体过程为：当操作侧每出现1mm/m的镰刀弯，将操作侧的轧制压力增大3吨～8吨，直至操作侧的镰刀弯现象完全消除为止；当传动侧每出现1mm/m的镰刀弯，将传动侧的轧制压力增大3吨～8吨，直至传动侧的镰刀弯现象完全消除为止。
7.根据权利要求1所述的一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述轧制过程中采用设置于所述冷轧机上的液压弯辊装置通过增大或减小工作辊弯辊力的方法消除中浪或边浪，具体过程为：当出现中浪时，且中浪的翘曲度每增加1mm/m，将工作辊的弯辊力减小1吨～3吨，直至中浪完全消除为止；当出现边浪时，且边浪的翘曲度每增加1mm/m，将工作辊的弯辊力增大1吨～3吨，直至边浪完全消除为止。
8.根据权利要求1所述的一种宽幅纯钛卷材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述真空退火处理的具体过程为：将所述纯钛轧制卷坯置于真空退火炉中，先升温至450℃～550℃后保温4h～6h，再升温至650℃～700℃后保温5h～9h；所述升温的速率为1～5℃/min，真空度不大于1×10-2Pa。
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