CN105018872B - 一种生产优质纯钛热轧板的方法 - Google Patents

Abstract

一种生产优质纯钛热轧板的方法，本发明采用热卷直接轧至目标厚度代替多轧程单片轧制，生产流程得到有效降低，同时避免了单片轧制钛板切头材料损失，得料率得到大幅提升；本发明未采用低效、高能耗压矫形退火方法矫正板形，节省了100～400mm压铁加热能耗浪费，得料率提升、能耗降低，使得本发明生产热轧纯钛板的加工成本得到显著降低等。本发明具有生产流程短、生产效率及得料率高、生产成本低等特点，同时产品厚度公差及板形技术指标得到较大提升，产品质量满足并显著优于GB/T 3621国家标准，适合工业化大批量生产。

Description

一种生产优质纯钛热轧板的方法

【技术领域】

本发明涉及钛及钛合金板材加工领域，尤其涉及一种生产优质纯钛热轧板的方法，具体涉及一种短流程、低成本生产优质纯钛热轧板的方法。

【背景技术】

已知的，由于纯钛具有耐蚀、轻质、生物相容性好等优点，且塑性优异，因此被广泛应用于化工、海洋、冶金、核电、医疗、建筑等领域。纯钛热轧板主要应用于化工设备、钛钢复合板及腐蚀性流体管道，其中3～12mm厚常用规格市场需求量最大。纯钛热轧板一般执行GB/T 3621标准生产及采购，随着市场竞争日益激烈，客户一方面期望不断降低生产成本，另一方面对产品厚度公差及板形质量要求越来越高，主要体现在：产品厚度公差要求提高至为标准一半；产品板形要求不平度由标准≤15～20mm/m，提高至≤5mm/m。但现有热轧纯钛板生产方法难以满足客户对产品质量提升、成本降低的需求。纯钛热轧板一般采用单片轧制方式进行生产，其生产流程为“板坯制备→一轧程热轧→半成品分切→表面修磨→二轧程热轧→压矫形退火→表面处理→分切定尺”，具有流程长、效率低、成本高、质量差的缺点。

因此，有必要研究一种纯钛热轧板生产方法。

【发明内容】

为了克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种生产优质纯钛热轧板的方法，本发明采用热卷直接轧至目标厚度代替多轧程单片轧制，生产流程得到有效降低，同时避免了单片轧制钛板切头材料损失，得料率得到大幅提升；进一步，本发明未采用低效、高能耗压矫形退火方法矫正板形，节省了100～400mm压铁加热能耗浪费，得料率提升、能耗降低，使得本发明生产热轧纯钛板的加工成本得到显著降低等。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种生产优质纯钛热轧板的方法，具体步骤如下：

第一步，加工纯钛方坯：

首先对纯钛方坯的表面进行铣面、倒角；

第二步，热卷轧制：

接上步，将坯料加热至850～950℃进行热卷轧制，钛卷厚度≤5.0mm时，公差控制在±0.10mm范围内，凸度控制在0～40μm范围内，楔形控制在≤30μm范围内；钛卷厚度＞5.0mm时，厚度公差控制在±0.15mm范围内，凸度控制在0～60μm范围内，楔形控制在≤40μm范围内；

第三步，开平分切：

接上步，对钛卷进行开平分切，开平分切包含纵剪切边及横剪，首先在纵剪机组上，对钛卷进行开卷，使用在线圆盘剪进行宽度方向切边定尺，然后收卷转移至横剪机组进行开平横切；通过横剪在线剪床进行长度方向定尺，同时在钛卷运行过程中，采用在线矫直机矫形，使分切后钛板龟背拱形高度降低至60mm以下；

第四步，辊底炉连续退火：

接上步，使用辊底炉连续退火模式，对开平分切的纯钛热轧板进行退火，以获得理想的性能及板形，退火保温结束后，钛板出炉在辊道上游动空冷，退火后钛板不平度达到≤5mm/m；

第五步，表面处理：

接上步，根据客户需求处理钛板表面。

所述的生产优质纯钛热轧板的方法，所述第一步中纯钛方坯的表面经铣面后获得规格为(4800～12000)mm ×(900～1280)mm×(160～220)mm的方坯，方坯四条长边倒角满足（5～20）mm×45°，方坯横向厚度偏差≤3mm。

所述的生产优质纯钛热轧板的方法，所述第二步中凸度是指带卷中心厚度与距边部各40mm处平均厚度差值。

所述的生产优质纯钛热轧板的方法，所述第二步中楔形是指以带卷横向中心点为基准，测量位置在离边部40mm处的厚度差。

所述的生产优质纯钛热轧板的方法，所述第二步中纯钛方坯热卷轧制后，钛卷在冷却至室温过程中，由于两端边部与中心部位冷却速率不同，导致开卷后横向龟背拱形严重，拱形通常高达100～300mm，板形较差。

所述的生产优质纯钛热轧板的方法，所述第四步中退火温度为600～850℃，加热保温时间为15～60min，具体退火工艺根据产品厚度及力学性能要求选定，退火过程中，开平分切的热轧纯钛板被加热至较高的温度，强度显著降低，材料软化，钛板利用自重及退火炉辊道游动作用，龟背拱形板形不良消失，板形不断改善至平直。

所述的生产优质纯钛热轧板的方法，所述第五步中钛板表面的处理包括喷砂、抛丸酸洗、碱酸洗。

采用如上所述的技术方案，具有如下有益效果：

本发明所述的一种生产优质纯钛热轧板的方法，本发明采用热卷直接轧至目标厚度代替多轧程单片轧制，生产流程得到有效降低，同时避免了单片轧制钛板切头材料损失，得料率得到大幅提升；本发明未采用低效、高能耗压矫形退火方法矫正板形，节省了100～400mm压铁加热能耗浪费，得料率提升、能耗降低，使得本发明生产热轧纯钛板的加工成本得到显著降低等。本发明具有生产流程短、生产效率及得料率高、生产成本低等特点，同时产品厚度公差及板形技术指标得到较大提升，产品质量满足并显著优于GB/T 3621国家标准，适合工业化大批量生产。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；

本发明所述的一种生产优质纯钛热轧板的方法，具体步骤如下：

第一步，加工纯钛方坯：

首先对纯钛方坯的表面进行铣面、倒角，纯钛方坯的表面经铣面后获得规格为(4800～12000)mm ×(900～1280)mm×(160～220)mm的方坯，方坯四条长边倒角满足（5～20）mm×45°，方坯横向厚度偏差≤3mm；

第二步，热卷轧制：

接上步，将坯料加热至850～950℃进行热卷轧制，钛卷厚度≤5.0mm时，公差控制在±0.10mm范围内，凸度控制在0～40μm范围内，楔形控制在≤30μm范围内；钛卷厚度＞5.0mm时，厚度公差控制在±0.15mm范围内，凸度控制在0～60μm范围内，楔形控制在≤40μm范围内；其中所述凸度是指带卷中心厚度与距边部各40mm处平均厚度差值；所述楔形是指以带卷横向中心点为基准，测量位置在离边部40mm处的厚度差；所述纯钛方坯热卷轧制后，钛卷在冷却至室温过程中，由于两端边部与中心部位冷却速率不同，导致开卷后横向龟背拱形严重，拱形通常高达100～300mm，板形较差；

第三步，开平分切：

接上步，对钛卷进行开平分切，开平分切包含纵剪切边及横剪，首先在纵剪机组上，对钛卷进行开卷，使用在线圆盘剪进行宽度方向切边定尺，然后收卷转移至横剪机组进行开平横切；通过横剪在线剪床进行长度方向定尺，同时在钛卷运行过程中，采用在线矫直机矫形，使分切后钛板龟背拱形高度降低至60mm以下；

第四步，辊底炉连续退火：

接上步，使用辊底炉连续退火模式，对开平分切的纯钛热轧板进行退火，以获得理想的性能及板形，退火保温结束后，钛板出炉在辊道上游动空冷，退火后钛板不平度达到≤5mm/m；所述退火温度为600～850℃，加热保温时间为15～60min，具体退火工艺根据产品厚度及力学性能要求选定，退火过程中，开平分切的热轧纯钛板被加热至较高的温度，强度显著降低，材料软化，钛板利用自重及退火炉辊道游动作用，龟背拱形板形不良消失，板形不断改善至平直；

第五步，表面处理：

接上步，根据客户需求处理钛板表面，所述钛板表面的处理包括喷砂、抛丸酸洗、碱酸洗。

本发明采用热卷轧制代替单片热轧，避免了头尾温降导致的厚度不均，厚度公差质量得到有效提高；通过合理控制热卷轧制凸度、楔形，开平分切矫直拱形，及辊底炉连续退火温度及时间工艺参数，板形得到了有效改善及控制。因此，采用本发明生产的热轧纯钛板，质量优异。

本发明具有以下创新点及优点：

①工艺方法新颖，创新性合理制定工艺流程及参数，使得热轧纯钛板质量及成本均得到较大改善；

②流程短，较传统单片轧制生产方法，流程缩短35%以上；

③成本低，得料率由传统单片轧制72～80%提升至88～96%，同时采用高效节能的辊底炉连续退火方式代替低效、高能耗压矫形退火，退火能耗降低20%以上；

④效率高，生产工序均采用连续化生产设备及模式，生产效率得到极大提升；

⑤可大批量生产，本发明均采用钛企及钢企常规设备生产，具有较好的设备适应性，实际生产操作方便，适合工业化大批量生产；

⑥产品质量高、均匀一致，产品厚度公差可达到标准一半，板形不平度由≤15～20mm提高至≤5mm，同时连续化生产方式，使得产品质量均匀一致性得到显著提升，质量稳定，产品满足并显著优于GB/T 3621标准要求。

本发明的具体实施例如下：

第一步，纯钛方坯制备：经铣面、倒角机加工，制备190×1060×9200mm规格TA1牌号纯钛方坯，四条长边倒角尺寸为10mm×45°，横向厚度偏差≤2mm。

第二步，热卷轧制：使用钢厂热卷轧制设备，将坯料加热至930℃进行热卷轧制，目标厚度6.0mm。钛卷厚度公差为6.0±0.12mm，宽度为1050~1070mm，凸度≤30μm，楔形≤20μm。热卷轧制完成后，空冷至室温，其横向龟背拱形为250mm。

第三步，开平分切：首先在纵剪机组上，进行开卷切边定宽，切边后钛卷宽度为mm。然后，将钛卷转移至横剪机组进行长度方向mm规格定尺。横剪过程中，利用机组在线矫直机进行矫形，分切后钛板龟背拱形高度改善至≤40mm。经开平分切，得到mm规格钛板。

第四步，辊底炉连续退火：使用辊底炉对开平分切的钛板进行连续退火，退火温度700℃，加热保温时间35min，退火结束后出炉游动空冷。退火过程中钛板龟背拱形逐渐消失，钛板板形得到改善变得平直，退火后钛板不平度达到≤4mm/m。

第五步，表面处理：在抛丸、酸洗线上，对退火后的钛板进行连续抛丸酸洗，去除表面氧化皮，得到表面均匀、美观的纯钛热轧板成品。

采用上述方法制备6×1000×4000mm规格热轧纯钛板生产流程数量、成品得料率、退火能耗及生产成本见表1所示，质量见表2所示。

与本发明的对比例如下：

采用单片轧制方法制备6×1000×4000mm规格热轧纯钛板，生产流程及工艺如下：①板坯制备，采用相同工艺，制备适于单片热轧的TA1板坯，规格为190×1060×1250mm；②一轧程热轧，采用930℃加热板坯，沿1250mm方向热轧至22mm；③半成品分切，将一轧程后钛板分切为22×1060×1200mm规格；④表面修磨，采用修磨方法去除表面缺陷；⑤二轧程热轧，采用830℃加热坯料，沿1200mm方向热轧至6.0mm成品厚度，成品厚度公差为6.0±0.25mm；⑥压矫形退火，钛板垛料高度300mm，压铁厚度150mmm，将压铁至于垛料钛板上方，进行700℃压矫形退火；⑦表面处理，采用抛丸酸洗方法去除表面氧化皮；⑧分切定尺，采用液压剪进行定尺，得到6×1000×4000mm规格成品。

采用单片轧制方法制备6×1000×4000mm规格热轧纯钛板生产流程数量、成品得料率、退火能耗及生产成本见表1所示，质量见表2所示。

经对比，与单片轧制生产方式相比，采用本发明技术生产的热轧纯钛板，生产流程由8个缩短为5个，流程缩短37.5%；得料率由76.3%提升至90.7%，退火能耗降低20%，生产成本仅为单片轧制生产方式的75%，生产成本显著降低。同时，产品厚度公差由6.0±0.25mm提高至6.0±0.12mm，厚度公差质量提升52%；板形由≤8mm提升至≤4mm；拉伸性能达到并显著优于标准技术要求，产品质量优异。可见本发明具有明显成本及质量优势。

表1 产品生产流程、得料率、退火能耗及生产成本对比表

项目	生产流程	成品得料率	退火能耗	生产成本
					对比例	8	76.3%	100%	100%
实施例	5	90.7%	80%	75%

备注：定义对比例退火能耗及生产成本为100%，并以此对比计算实施例。

表2 产品质量对比表

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的。但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (6)

1.一种生产优质纯钛热轧板的方法，其特征是：具体步骤如下：

第一步，加工纯钛方坯：

首先对纯钛方坯的表面进行铣面、倒角；

第二步，热卷轧制：

接上步，将坯料加热至850～950℃进行热卷轧制，其中钛卷厚度≤5.0mm时，公差控制在±0.10mm范围内，凸度控制在0～40μm范围内，楔形控制在≤30μm范围内；钛卷厚度＞5.0mm时，厚度公差控制在±0.15mm范围内，凸度控制在0～60μm范围内，楔形控制在≤40μm范围内；

第三步，开平分切：

接上步，对钛卷进行开平分切，开平分切包含纵剪切边及横剪，首先在纵剪机组上，对钛卷进行开卷，使用在线圆盘剪进行宽度方向切边定尺，然后收卷转移至横剪机组进行开平横切；通过横剪在线剪床进行长度方向定尺，同时在钛卷运行过程中，采用在线矫直机矫形，使分切后钛板龟背拱形高度降低至60mm以下；

第四步，辊底炉连续退火：

接上步，使用辊底炉连续退火模式，对开平分切的纯钛热轧板进行退火，以获得理想的性能及板形，退火保温结束后，钛板出炉在辊道上游动空冷，退火后钛板不平度达到≤5mm/m；所述退火温度为600～850℃，加热保温时间为15～60min，具体退火工艺根据产品厚度及力学性能要求选定，退火过程中，开平分切的热轧纯钛板被加热至较高的温度，强度显著降低，材料软化，钛板利用自重及退火炉辊道游动作用，龟背拱形板形不良消失，板形不断改善至平直；

第五步，表面处理：

接上步，根据客户需求处理钛板表面。

2.根据权利要求1所述的生产优质纯钛热轧板的方法，其特征是：所述第一步中纯钛方坯的表面经铣面后获得规格为(4800～12000)mm ×(900～1280)mm×(160～220)mm的方坯，方坯四条长边倒角满足（5～20）mm×45°，方坯横向厚度偏差≤3mm。

3.根据权利要求1所述的生产优质纯钛热轧板的方法，其特征是：所述第二步中凸度是指带卷中心厚度与距边部各40mm处平均厚度差值。

4.根据权利要求1所述的生产优质纯钛热轧板的方法，其特征是：所述第二步中楔形是指以带卷横向中心点为基准，测量位置在离边部40mm处的厚度差。

5.根据权利要求1所述的生产优质纯钛热轧板的方法，其特征是：所述第二步中纯钛方坯热卷轧制后，钛卷在冷却至室温过程中，由于两端边部与中心部位冷却速率不同，导致开卷后横向龟背拱形严重，拱形通常高达100～300mm，板形较差。

6.根据权利要求1所述的生产优质纯钛热轧板的方法，其特征是：所述第五步中钛板表面的处理包括喷砂、抛丸酸洗、碱酸洗。