CN113857247B - 热连轧钛合金板的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热连轧钛合金板的生产方法，属于钛合金板的轧制工艺技术领域。本发明打破了固有钛‑钢交叉轧制的特点，采用两座加热炉装钛模式，实现了热连轧钢生产线批量轧制钛合金，缩短了轧制时间，由原来的20小时缩短到10小时。最关键性的效果是，创造性地解决精轧机工作辊更换后钛合金头部跑偏扣翘头的技术难题，实现了生产的顺行和技术的突破。本发明只改变了轧制工艺，操作方便、快捷，基本不需投入成本。不需要来回的切换轧制模式，这样提高钛板的轧制节奏，缩短了钛板生产前的准备时间和轧制时间，提高了作业率，起到了小改动解决大问题的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种热连轧钛合金板的生产方法，属于钛合金板的轧制工艺技术领域。
背景技术
在常规热轧厂只有两座加热炉的情况下，由于钛板的加热温度比钢坯的加热温度低400℃左右，一般情况考虑一个炉子装钛坯进行加热，一个炉子装钢坯进行加热。钛板相关条件准备完成后，在轧制过程中为了保证钛板轧制顺利的成功轧制，都要先轧制20-40块钢坯后轧制钛坯，主要目的是使用钢坯轧制来调整设备的稳定性，调整轧机的轧制辊缝，来检查检测仪表的可靠程度。钛坯和钢坯的交叉轧制来提高轧制稳定性，防止钛坯跑偏和扣翘头的产生，此方法已经成为热连轧钛板生产的一种生产模式，但交叉轧制来回模式的切换导致操作人员来出错的机率偏高，弊端较多。
一是轧制过程时花费的时间长。一炉装钢一炉装钛，从停炉2小时、轧线设备准备到安装6小时、轧制过程5小时、设备恢复3-5小时，16-20小时可以生产25块钛坯。主要是交叉轧制，一个加热炉1个小时只能完成5-7块钛板的生产节奏。
二是交叉轧制，需要来回的切换钛生产模式和钢的生产模式，工序繁琐，容易混淆，导致异常状况产生。
三是轧制节奏跟限制，一座加热炉的钛板生产能力5块/小时，相当于12分钟生产1块钛坯，精轧机轧制时，工作辊始终处于冷辊状态，不利于钛合金头部稳定性穿带。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种热连轧钛合金板的生产方法，能够有效提高生产效率。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：热连轧钛合金板的生产方法，包括如下步骤：
一、热连轧轧制钛合金卷前，安排一个小单位5-10块的钢坯轧制，精轧机工作辊采用钛合金轧制的工作辊辊型，换辊时工作辊正常程序清零调平；
二、在5-10块钢坯轧制过程中，均采用“1+3”模式轧制，粗轧R2轧制速度为3.0m/s-4.5m/s，中间坯厚度控制在30mm-35mm之间；
三、记录每一块钢坯轧制时每一个机架传动侧、操作侧辊缝值，以及两侧辊缝的偏差值，记录每一块钢坯每一个机架轧制负荷偏差值，弯辊力值技术参数；
四、5-10块钢坯轧完后，抽出精轧机工作辊，准备安装钛合金生产的配套设备，精轧机工作辊均不更换，相关设备条件准备完成后又装入先前轧制的工作辊，精轧机液压缸不进行清零标定，直接压靠进行轧辊调平，投用液压压下功能；
五、采用两座加热炉装钛模式，开轧第一块轧制钛坯；加热炉及粗轧均按照正常的钛合金轧制工艺执行；钛合金精轧的轧制参数按照先前钢坯生产的参数进行调整，调整的轧制参数包括两侧辊缝的偏差值、轧制负荷偏差值和弯辊力值中的一项或者多项；
六、开轧第二块轧制钛坯，根据第一块的轧制状况进行精轧的轧制参数调整，调整的轧制参数包括两侧辊缝的偏差值、轧制负荷偏差值和弯辊力值中的一项或者多项；
七、精轧机末机架抛钛完成后紧跟第二块轧制，按照一个小时20-25块钛板进行轧制节奏控制。
进一步的是，精轧的负荷分配及辊缝计算模型如下：
中间坯厚度设定为A，轧制成品厚度设定为B,
精轧轧机的编号分别为F1、F2、F3、F4、F5和F6，
精轧轧机F1的钛板轧制负荷分配系数为K1，精轧轧机F2的钛板轧制负荷分配系数为K2，
精轧轧机F3的钛板轧制负荷分配系数为K3，精轧轧机F4的钛板轧制负荷分配系数为K4，
精轧轧机F5的钛板轧制负荷分配系数为K5，精轧轧机F6的钛板轧制负荷分配系数为K6，
钛板轧制负荷分配系数之和设定为S，即S＝K1+K2+K3+K4+K5+K6，
精轧机压下量按如下公式计算：
F1的压下量＝(A-B)×K1/S，
F2的压下量＝(A-B)×K2/S，
F3的压下量＝(A-B)×K3/S，
F4的压下量＝(A-B)×K4/S，
F5的压下量＝(A-B)×K5/S，
F6的压下量＝(A-B)×K6/S，
精轧机辊缝按如下公式计算：
F1的出口厚度＝A-F1的压下量，
F2的出口厚度＝F1的出口厚度-F2的压下量，
F3的出口厚度＝F2的出口厚度-F3的压下量，
F4的出口厚度＝F3的出口厚度-F4的压下量，
F5的出口厚度＝F4的出口厚度-F5的压下量，
F6的出口厚度＝F5的出口厚度-F6的压下量，
其中，K1的取值为2.5～3.0，K2的取值为1.2～1.33，K3的取值为0.5～0.687，K4的取值为0.2～0.39，K5的取值为0.1～0.22，K6的取值为0.05～0.09。
本发明的有益效果是：打破了固有钛-钢交叉轧制的特点，采用两座加热炉装钛模式，实现了热连轧钢生产线批量轧制钛合金，缩短了轧制时间，由原来的20小时缩短到10小时。最关键性的效果是，创造性地解决精轧机工作辊更换后钛合金头部跑偏扣翘头的技术难题，实现了生产的顺行和技术的突破。通过了近两年的实施应用，在某常规热连轧生产线轧制钛合金2000余吨，缩短了80小时轧制时间，精轧机各机架轧制跑偏和扣翘头废钛率均为“零”、工序作业率由之前的56.3％提高到77.80％，实用性强、效果显著。本发明只改变了轧制工艺，操作方便、快捷，基本不需投入成本。不需要来回的切换轧制模式，这样提高钛板的轧制节奏，缩短了钛板生产前的准备时间和轧制时间，提高了作业率，起到了小改动解决大问题的效果。
具体实施方式
本发明包括如下步骤：
一、热连轧轧制钛合金卷前，安排一个小单位5-10块的钢坯轧制，精轧机工作辊采用钛合金轧制的工作辊辊型，换辊时工作辊正常程序清零调平；
二、在5-10块钢坯轧制过程中，按照常规工艺进行即可，优选的方式为，均采用“1+3”模式轧制，粗轧R2轧制速度为3.0m/s-4.5m/s，中间坯厚度控制在30mm-35mm之间；
三、记录每一块钢坯轧制时每一个机架传动侧、操作侧辊缝值，以及两侧辊缝的偏差值，记录每一块钢坯每一个机架轧制负荷偏差值，弯辊力值技术参数；目前通常是由操作人员人工进行记录，当然也可采用传感器进行数据自动采集；
四、5-10块钢坯轧完后，抽出精轧机工作辊，准备安装钛合金生产的配套设备，精轧机工作辊均不更换，相关设备条件准备完成后又装入先前轧制的工作辊，精轧机液压缸不进行清零标定，直接压靠进行轧辊调平，投用液压压下功能；这里的“精轧机工作辊均不更换”是指“轧钢”和“轧钛”是用的同一套精轧机工作辊，但是切换成轧钛模式，需要更换对应的配套设备，在这个过程中需要拆下精轧机工作辊，钛合金生产所需的配套设备是现有常规技术；精轧机液压缸不能进行清零标定，而是直接压靠进行轧辊调平，投用液压压下功能，这样是为了避免丢失轧制参数基准；压靠力的负荷可调区间一般为500吨-1500吨，要使得轧辊调平，通常需要压靠1000吨左右；
五、采用两座加热炉装钛模式，开轧第一块轧制钛坯；加热炉及粗轧均按照正常的钛合金轧制工艺执行；钛合金精轧的轧制参数按照先前钢坯生产的参数进行调整，调整的轧制参数包括两侧辊缝的偏差值、轧制负荷偏差值和弯辊力值中的一项或者多项；这里是根据钢坯生产的成品外观质量，进行相应地调整补偿，确保开轧的第一块钛坯能顺利穿带轧制，一般由操作人员人工进行调整；
六、开轧第二块轧制钛坯，根据第一块的轧制状况进行精轧的轧制参数调整，调整的轧制参数包括两侧辊缝的偏差值、轧制负荷偏差值和弯辊力值中的一项或者多项；这里一般也是由操作人员人工进行调整控制；
七、精轧机末机架抛钛完成后紧跟第二块轧制，按照一个小时20-25块钛板进行轧制节奏控制。
本发明打破了固有钛-钢交叉轧制的特点，采用两座加热炉装钛模式，实现了热连轧钢生产线批量轧制钛合金，直接缩短钛板的轧制时间，由原来的20小时缩短到10小时左右，此种轧制模式是钛合金生产前几块的轧制参数没有对照可比性。前几块钛合金的穿带轧制受诸多因素的影响，大概率存在跑偏和扣翘头问题，产生废品几率相当高。因此本发明在步骤三记录了钢坯的轧制参数，并在步骤六和步骤七进行调整补偿，实时控制热连轧精轧机各机架工作辊轧制辊缝，调整两侧偏差纠正其跑偏，控制头部上下弯曲的扣翘头，主要侧重采用了调整精轧机工作辊两侧辊缝偏差、弯辊力、轧制力来实现顺利穿带。为便于调整控制，有效保证产品质量，本申请的发明人经过大量的生产实践摸索，确定了精轧机各机架的钛板轧制负荷分配系数，并在此基础上建立了精轧的负荷分配及辊缝计算模型，保存在二级计算机数据库中，用于实际生产。具体地，精轧的负荷分配及辊缝计算模型如下：
中间坯厚度设定为A，轧制成品厚度设定为B，
精轧轧机的编号分别为F1、F2、F3、F4、F5和F6，
精轧轧机F1的钛板轧制负荷分配系数为K1，精轧轧机F2的钛板轧制负荷分配系数为K2，
精轧轧机F3的钛板轧制负荷分配系数为K3，精轧轧机F4的钛板轧制负荷分配系数为K4，
精轧轧机F5的钛板轧制负荷分配系数为K5，精轧轧机F6的钛板轧制负荷分配系数为K6，
钛板轧制负荷分配系数之和设定为S，即S＝K1+K2+K3+K4+K5+K6，
精轧机压下量按如下公式计算：
F1的压下量＝(A-B)×K1/S，
F2的压下量＝(A-B)×K2/S，
F3的压下量＝(A-B)×K3/S，
F4的压下量＝(A-B)×K4/S，
F5的压下量＝(A-B)×K5/S，
F6的压下量＝(A-B)×K6/S，
精轧机辊缝按如下公式计算：
F1的出口厚度＝A-F1的压下量，
F2的出口厚度＝F1的出口厚度-F2的压下量，
F3的出口厚度＝F2的出口厚度-F3的压下量，
F4的出口厚度＝F3的出口厚度-F4的压下量，
F5的出口厚度＝F4的出口厚度-F5的压下量，
F6的出口厚度＝F5的出口厚度-F6的压下量，
其中，K1的取值为2.5～3.0，K2的取值为1.2～1.33，K3的取值为0.5～0.687，K4的取值为0.2～0.39，K5的取值为0.1～0.22，K6的取值为0.05～0.09。钛板轧制负荷分配系数为常数，由本申请的发明人经过大量实验摸索确定。
为便于理解，下面进行举例说明。
比如：钛合金的轧制成品厚度为3.0mm,中间坯厚度为30mm，精轧机各机架的钛板轧制负荷分配系数如表1所示。
表1精轧机各机架的钛板轧制负荷分配系数
| F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 |
| 2.8 | 1.33 | 0.687 | 0.39 | 0.22 | 0.09 |
钛板轧制负荷分配系数求和：S＝2.8+1.33+0.687+0.39+0.22+0.09＝5.517。
精轧机压下量计算：
F1的压下量＝(30-3)×2.8/5.517＝13.7031，
F2的压下量＝(30-3)×1.33/5.517＝6.5089，
F3的压下量＝(30-3)×0.687/5.517＝3.3621，
F4的压下量＝(30-3)×0.39/5.517＝1.9086，
F5的压下量＝(30-3)×0.22/5.517＝1.0766，
F6的压下量＝(30-3)×0.09/5.517＝0.4404，
精轧机辊缝计算：
F1的出口厚度＝30-13.7031＝16.2969，
F2的出口厚度＝16.3969-6.5089＝9.7879，
F3的出口厚度＝9.7879-3.3621＝6.4257，
F4的出口厚度＝6.4257-1.9086＝4.5171，
F5的出口厚度＝4.5171-1.0766＝3.4405，
F6的出口厚度＝3.4404-0.4404＝3。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施实例采用热连轧轧制生产线生产大卷重钛合金卷TA0，一次性生产30卷、222.20吨，轧制规格：厚度×宽度＝3.5mm～6.5mm×1050mm～1250mm，具体实施例应用本发明技术。具体如下：
(1)使用钛合金轧制辊型上机，精轧成品前机架辊压配置；F1＝+0.25mm，F2＝-0.15mm，
F3＝-0.20mm。轧制6块钢坯。
(2)两座加热炉均装钛坯，加热炉及粗轧均按照正常的钛合金轧制工艺执行。
(3)钢坯轧制最后3块规格均是4.0mm×1050mm，钛板轧制前两块规格均为4.5mm×1050mm。(4)钢坯轧制过程中记录轧制辊缝偏差、负荷偏差、弯辊力数据。第五、六块钢坯轧制数据
见表2。
(5)第一、二块钛合金轧制数据见表3，虽然轧制辊缝及轧制力存在较大差异，但是必须保证
两侧辊缝差值及轧制压力的差值相对于钢坯轧制基本保持不变。
表2实施例1的第五、六块钢坯轧制数据
表3实施例1的第一、二块钛合金轧制数据
实施效果：
实施例1在实施过程中，按照钢坯最后两块轧制数据的辊缝偏差值来轧制第一块钛坯的轧制偏差(辊缝偏差)，头部穿带平稳，不存在跑偏现象，穿带后存在一定的浪形，说明辊缝有一定的倾斜，在第二块钛坯轧制过程中进行了微量的调整。轧制力偏差基本保持最后一块的基准值，均不存在上弯下扣的情况，扣翘头轧制过程稳定，钛带卷表面及板形质量良好，本次钛板轧制时间缩短8小时，作业率提高10.3％。
实施例2：
本实施实例采用热连轧轧制生产线生产大卷重钛合金卷TA1，一次性生产23卷、197.8吨，轧制规格：厚度×宽度＝5.0mm～10.0mm×1050mm，具体实施例应用本发明技术。具体如下：
(1)使用钛合金轧制辊型上机，精轧成品前机架辊压配置；F1＝+0.25mm，F2＝-0.15mm，
F3＝-0.20mm。轧制7块钢坯。
(2)两座加热炉均装钛坯，加热炉及粗轧均按照正常的钛合金轧制工艺执行。
(3)钢坯轧制最后3块规格均是5.0mm×1050mm，钛板轧制前两块规格均为5.0mm×1050mm。(4)钢坯轧制过程中记录轧制辊缝偏差、负荷偏差、弯辊力数据。第六、七块钢坯轧制数据
见表4。
表4实施例2的第六、七块钢坯轧制数据
(5)第一、二块钛合金轧制数据见表5，虽然轧制辊缝及轧制力存在较大差异，但是必须保证两侧辊缝差值及轧制压力的差值基本保持不变。
表5实施例2的第一、二块钛合金轧制数据
实施效果：
实施例2在实施过程中，按照钢坯最后两块轧制数据的辊缝偏差值来轧制第一块钛坯的轧制偏差(辊缝偏差)，头部穿带平稳，不存在跑偏现象。在第二块钛坯轧制过程中进行了微量的调整。轧制过程稳定，钛带卷表面及板形质量良好，本次钛板轧制时间缩短10小时，作业率提高13.3％。
实施例3：
本实施实例采用热连轧轧制生产线生产大卷重钛合金卷TA1，一次性生产20卷、172吨，轧制规格：厚度×宽度＝7.0mm～10.0mm×1250mm，具体实施例应用本发明技术。具体如下：
(1)使用钛合金轧制辊型上机，精轧成品前机架辊压配置；F1＝+0.25mm，F2＝-0.15mm，
F3＝-0.20mm。轧制6块钢坯。
(2)两座加热炉均装钛坯，加热炉及粗轧均按照正常的钛合金轧制工艺执行。
(3)本次规格全部是厚规格，采用抛F3/F5机架生产，最后2块规格均是7.0mm×1250mm，钛
板轧制前两块规格均为7.0mm×1250mm。
(4)钢坯轧制过程中记录轧制辊缝偏差、负荷偏差、弯辊力数据。第五、六块钢坯轧制数据
见表6。
(5)第一、二块钛合金轧制数据见表7，虽然轧制辊缝及轧制力存在较大差异，但是必须保证
两侧辊缝差值及轧制压力的差值基本保持不变。
表6实施例3的第五、六块钢坯轧制数据
表7实施例3的第一、二块钛合金轧制数据
实施效果：
实施例3在实施过程中，头部穿带平稳，不存在跑偏现象。在第二块钛坯轧制过程中进行了微量的调整。轧制过程稳定，钛带卷表面及板形质量良好，本次钛板轧制时间缩短7小时，作业率提高9.6％。
Claims (1)
1.热连轧钛合金板的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
一、热连轧轧制钛合金卷前，安排一个小单位5-10块的钢坯轧制，精轧机工作辊采用钛合金轧制的工作辊辊型，换辊时工作辊正常程序清零调平；
二、在5-10块钢坯轧制过程中，均采用 “1+3”模式轧制，粗轧R2轧制速度为3.0m/s-4.5m/s，中间坯厚度控制在30mm-35mm之间；
三、记录每一块钢坯轧制时每一个机架传动侧、操作侧辊缝值，以及两侧辊缝的偏差值，记录每一块钢坯每一个机架轧制负荷偏差值，弯辊力值技术参数；
四、5-10块钢坯轧完后，抽出精轧机工作辊，准备安装钛合金生产的配套设备，精轧机工作辊均不更换，相关设备条件准备完成后又装入先前轧制的工作辊，精轧机液压缸不进行清零标定，直接压靠进行轧辊调平，投用液压压下功能；
五、采用两座加热炉装钛模式，开轧第一块轧制钛坯；加热炉及粗轧均按照正常的钛合金轧制工艺执行；钛合金精轧的轧制参数按照先前钢坯生产的参数进行调整，调整的轧制参数包括两侧辊缝的偏差值、轧制负荷偏差值和弯辊力值中的一项或者多项；
六、开轧第二块轧制钛坯，根据第一块的轧制状况进行精轧的轧制参数调整，调整的轧制参数包括两侧辊缝的偏差值、轧制负荷偏差值和弯辊力值中的一项或者多项；
七、精轧机末机架抛钛完成后紧跟第二块轧制，按照一个小时20-25块钛板进行轧制节奏控制；
步骤五和步骤六在调整轧制参数时，精轧的负荷分配及辊缝计算模型如下：
中间坯厚度设定为A，轧制成品厚度设定为B,
精轧轧机的编号分别为F1、F2、F3、F4、F5和F6，
精轧轧机F1的钛板轧制负荷分配系数为K1，精轧轧机F2的钛板轧制负荷分配系数为K2，
精轧轧机F3的钛板轧制负荷分配系数为K3，精轧轧机F4的钛板轧制负荷分配系数为K4，
精轧轧机F5的钛板轧制负荷分配系数为K5，精轧轧机F6的钛板轧制负荷分配系数为K6，
钛板轧制负荷分配系数之和设定为S，即S= K1+K2+K3+K4+K5+K6，
精轧机压下量按如下公式计算：
F1的压下量=（A-B）×K1/S，
F2的压下量=（A-B）×K2/S，
F3的压下量=（A-B）×K3/S，
F4的压下量=（A-B）×K4/S，
F5的压下量=（A-B）×K5/S，
F6的压下量=（A-B）×K6/S，
精轧机辊缝按如下公式计算：
F1的出口厚度=A- F1的压下量，
F2的出口厚度= F1的出口厚度- F2的压下量，
F3的出口厚度= F2的出口厚度- F3的压下量，
F4的出口厚度= F3的出口厚度- F4的压下量，
F5的出口厚度= F4的出口厚度- F5的压下量，
F6的出口厚度= F5的出口厚度- F6的压下量，
其中，K1的取值为2.5～3.0，K2的取值为1.2～1.33，K3的取值为0.5～0.687，K4的取值为0.2～0.39，K5的取值为0.1～0.22，K6的取值为0.05～0.09。
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