CN106475415A - 工业纯钛及钛合金的热连轧轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工业纯钛及钛合金的热连轧轧制方法，适用于热连轧钢生产线批量轧制工业纯钛及钛合金。本发明采用热连轧钢生产线轧制钛及钛合金，在钛及钛合金按轧制计划轧制过程中，穿插入带钢的轧制,可提高热连轧轧制钛及钛合金的稳定性，实现钢‑钛共线的高效生产。另外，本发明的轧机工作辊采用负辊型，辊型曲线对轧件具备自动对中的作用，且能满足轧件特殊材质、特殊工艺条件的轧件断面形状控制要求，实现轧制稳定性的提高和板形控制的改善。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业纯钛及钛合金的热连轧轧制方法，适用于热连轧钢生产线批量轧制工业纯钛及钛合金。
背景技术
钛属于稀贵有色金属，被称为“第三金属”和“全能金属”，具有轻质、高强、耐腐、耐热、无磁和耐低温等一些列优良性能，广泛应用于国防工业以及石油、化工、冶金、电力、交通、医疗、海洋、环保、建筑、体育及旅游休闲等民用行业，故又有“未来的金属”之称。目前，钛板的生产通常采用往复轧制的模式，该生产方式下存在机组作业效率低、产品成材率低，且产品的长度受限制等不足，再加之钛的用量相对较小，新建热轧钛带卷的专用生产线的投入产出比低、投资成本高。因此，为了高效、低成本地连续生产大卷重钛带卷，利用热连轧生产线进行钛-钢共线生产，是大卷重钛带卷生产的发展趋势。常规热连轧通常由1-2架粗轧机E1R1、E2R2(R2为四辊轧机)和6-7架四辊精轧机(F1-F7)组成。
采用热连轧进行钛及钛合金连续生产过程中，由于钛及钛合金材料的特异性及控制工艺的独特性(与钢产品生产相比)，轧制过程的稳定问题是制约钛及钛合金热连轧轧制顺行的关键问题，包括轧制过程中的扣翘头问题、精轧跑偏、甩尾、轧破甚至轧废等问题，直接影响到轧制钛带的表面质量、板形质量及金属收得率，当然也影响到机组的生产效率。具体而言，因钛及钛合金的而高温变形特性影响，轧制节奏、轧件间的间隔时间、轧件间成分的波动、轧制规格的变化等都会直接影响到轧制的稳定性，极易导致上述所述生产、工艺质量事故。导致热连轧钛及钛合金带卷轧废率高：5％以上，工序成材率低：92％以下，严重制约了热连轧轧制大卷重钛带卷的生产效率。因为钛及钛合金对热加工工艺有很高的敏感性，包括机架压下率、轧机辊缝形状及轧辊热凸度、轧制速度、轧件温度、摩擦系数、连轧张力等工艺条件，尤其是钛及钛合金高温塑性好，与常规钢产品相比，钛及钛合金热轧过程的延伸及宽展变形都比较大，轧机辊缝形状及轧辊热凸度的控制是解决热连轧轧制钛及钛合金轧制稳定性的关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种工业纯钛及钛合金的热连轧轧制方法，可提高热连轧轧制钛及钛合金的稳定性，实现钢-钛共线的高效生产。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：工业纯钛及钛合金的热连轧轧制方法，采用热连轧钢生产线轧制钛及钛合金，在钛及钛合金按轧制计划轧制过程中，穿插入带钢的轧制。
进一步的是：当钛及钛合金轧制规格更换时，若厚度规格变化Δh1≥1.5mm或宽度变化Δb1≥100mm，规格变换前进行3～5卷带钢的轧制。
进一步的是：当精轧机甩架轧制钛及钛合金时，若采用甩1架或2架精轧机的方式轧制，甩架后先进行3～5卷带钢的轧制，然后再轧制钛及钛合金。
进一步的是：在钛及钛合金轧制过程中，若出现7min及以上时间的待轧，开轧时进行3～5卷带钢的轧制。
进一步的是：当钛及钛合金坯原料的铝当量变化1.0％以上时，在铝当量变化的钛及钛合金带卷间进行3～5卷带钢的轧制。
进一步的是：穿插入轧制的带钢厚度与将轧制钛及钛合金带卷之间厚度规格变化Δh2≤1.50mm、宽度规格变化Δb2≤100mm。
进一步的是：对于屈服强度ReL≥350MPa的钛或钛合金，穿插入轧制的带钢屈服强度与钛或钛合金的屈服强度之间的差值Δθ≤80MPa；对于屈服强度ReL＜350MPa的钛或钛合金，穿插入轧制的带钢的屈服强度与钛或钛合金的屈服强度之间的差值Δθ≤50MPa。
进一步的是：穿插入带钢的轧制时，全程轧制模式与钛及钛合金带卷轧制模式一致。
进一步的是：采用1架四辊粗轧机配合6或7架四辊精轧机进行轧制，四辊粗轧机和四辊精轧机的工作辊均采用负辊型，根据轧制顺序从四辊粗轧机依次往后，工作辊的辊型大小分别为-100μm～-150μm、-70μm～-90μm、-70μm～-90μm、-60μm～-50μm、-60μm～-50μm、-40μm～-30μm、-40μm～-30μm、-30μm～-20μm。
进一步的是：四辊粗轧机和四辊精轧机的支撑辊均在轧辊辊身两端一定长度范围内按一定程度、一定的曲线进行倒角。
本发明的有益效果是：(1)、本发明的轧制计划编排技术—钛-钢产品穿插轧制方法，创新性地解决了对热加工工艺高敏感性的钛及钛合金的轧制稳定性问题，具体通过“钛-钢产品穿插轧制”保证轧机尤其是精轧机辊缝形状及轧辊热凸度的稳定性。
(2)、本发明针对钛及钛合金热连轧轧制的工艺特性，解决了轧制的稳定性，具体解决轧制过程中的扣翘头问题、精轧跑偏、甩尾、轧破甚至轧废等问题。通过了近三年的实施应用，在某热连轧生产线轧制工业纯钛及钛合金7500余吨，轧废率由之前6.70％的降低到0.70％以下、工序成材率由之前的92.70％提高到97.50％以上，实用性强、效果显著。
(3)、本发明针对钛及钛合金材料的特异性及热加工工艺的独特性，实现了钢-钛共线高效、高质量批量生产，可采用原热连轧生产线，几乎不发生投资，经济性强。
(4)、本发明的轧机工作辊采用负辊型，辊型曲线对轧件具备自动对中的作用，且能满足轧件特殊材质、特殊工艺条件的轧件断面形状(板凸度)控制要求，实现轧制稳定性的提高和板形控制的改善。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明采用热连轧钢生产线轧制钛及钛合金，在钛及钛合金按轧制计划轧制过程中，穿插入带钢的轧制。本发明可应用于单独轧制工业纯钛，也可以应用于单独轧制钛合金，也可以应用于工业纯钛及钛合金一起轧制。
穿插入轧制带钢的优选实施方式为：当钛及钛合金轧制规格更换时，若厚度规格变化Δh1≥1.5mm或宽度变化Δb1≥100mm，规格变换前进行3～5卷带钢的轧制。在这里钛及钛合金轧制规格更换，可以是增大，也可以减小，只要满足厚度规格变化Δh1≥1.5mm或宽度变化Δb1≥100mm即采取穿插带钢轧制。
当精轧机甩架轧制钛及钛合金时，若采用甩1架或2架精轧机的方式轧制，甩架后先进行3～5卷带钢的轧制，然后再轧制钛及钛合金。
在钛及钛合金轧制过程中，若出现7min及以上时间的待轧，开轧时进行3～5卷带钢的轧制。
当钛及钛合金坯原料的铝当量变化1.0％以上时，在铝当量变化的钛及钛合金带卷间进行3～5卷带钢的轧制。在这里铝当量变化，可以是增大，也可以减小，只要满足铝当量变化1.0％以上即采取穿插带钢轧制。
穿插入轧制的带钢厚度与将轧制钛及钛合金带卷之间厚度规格变化Δh2≤1.50mm、宽度规格变化Δb2≤100mm。在这里穿插入轧制的带钢规格，可以是适当大于在带钢轧制之后即将轧制的钛及钛合金带卷规格，也可以是适当小于在带钢轧制之后即将轧制的钛及钛合金带卷规格。另外，钢坯长度与钛及钛合金坯长度优选为一致或接近。优选地，穿插入带钢的轧制时，全程轧制模式与钛及钛合金带卷轧制模式一致。
对于屈服强度ReL≥350MPa的钛或钛合金，穿插入轧制的带钢屈服强度与钛或钛合金的屈服强度之间的差值Δθ≤80MPa；对于屈服强度ReL＜350MPa的钛或钛合金，穿插入轧制的带钢的屈服强度与钛或钛合金的屈服强度之间的差值Δθ≤50MPa。在这里，穿插入轧制的带钢屈服强度相较于钛或钛合金的屈服强度，可以是大于，也可以小于，只要满足设定差值条件即采取穿插带钢轧制。穿插入轧制的带钢优选为：优质碳素钢、碳素结构钢或钢质接近的钢种等；而对于轧制变形抗力较高的钛及钛合金时，穿插入轧制的带钢优选变形抗力接近的低合金钢。
另外，本发明优选采用1架四辊粗轧机配合6或7架四辊精轧机进行轧制，四辊粗轧机和四辊精轧机的工作辊均采用负辊型，根据轧制顺序从四辊粗轧机依次往后，工作辊的辊型大小分别为-100μm～-150μm、-70μm～-90μm、-70μm～-90μm、-60μm～-50μm、-60μm～-50μm、-40μm～-30μm、-40μm～-30μm、-30μm～-20μm。四辊粗轧机和四辊精轧机的支撑辊均在轧辊端部倒角。优选地，在实施过程中，精轧机组根据轧制厚度规格配以合适的轧制速度，可提高实施效果。本发明采用6架或7架四辊精轧机均可，只需匹配上述辊型大小即可。
实施例1：
本实施例采用热连轧轧制生产线生产大卷重工业纯钛卷TA1、TA2，一次性生产34卷，轧制规格：厚度×宽度＝2.5～10.0mm×1050～1300mm，具体轧制过程见表1。实施过程如下：
(1)卷号50140900300与5014090040的轧制宽度变化Δb1＝130mm、且50140900400卷轧制规格为3.0mm×1120mm，在两卷之间进行钢卷的穿插轧制：钢质为SPHC，规格为3.25mm×1150mm，数量3卷。
(2)卷号50140900500与5014090060的轧制宽度变化Δb1＝100mm、且50140900600卷轧制规格为2.5mm×1050mm，在两卷之间进行钢卷的穿插轧制：钢质为SPHC，规格为2.5mm×1026mm，数量3卷。
(3)卷号50140901000与50140901100的轧制宽度变化Δb1＝100mm，且铝当量ΔAl*变化较大，50140900110卷轧制规格为5.0mm×1250mm，在两卷之间进行钢卷的穿插轧制：钢质为SPHC，规格为,4.5mm×1265mm，数量3卷。
(4)轧制50140901500钛卷时，精轧机进行甩架轧制，在50140901400与50140901500两卷之间进行钢卷的穿插轧制：钢质为SPHC、规格为4.5mm×1265mm、数量为3卷。
(5)卷号50140903000与50140903100的铝当量ΔAl*＝1.272％，在两卷之间进行钢卷的穿插轧制：钢质为Q235B，规格为8.0mm×1280mm，数量3卷。
表1实施例1轧制控制方法实施实例
实施例1采用1架四辊粗轧机配合6架四辊精轧机进行轧制，四辊粗轧机和四辊精轧机的工作辊均采用负辊型、支撑辊均在轧辊端部倒角。工作辊具体辊型配置见表2，四辊粗轧机为R2，四辊精轧机依次为F1、F2、F3、F4、F5、F6。
表2实施例1粗精轧机工作辊辊型配置实施
| 轧机机架 | R2 | F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 |
| 辊型大小/μm | -120 | -70 | -70 | -50 | -50 | -30 | -30 |
实施例1的实施效果：
本实施过程，粗、精轧轧制状态稳定，没产生轧制扣翘头，精轧机跑偏、甩尾、轧破、轧废等问题，钛带卷表面及板形质量良好，板凸度范围40μm～80μm，工序综合成材率97.42％。
实施例2：
本实施例采用热连轧轧制生产线生产大卷重工业纯钛卷TA1、TA2及钛合金TC4，一次性生产21卷，轧制规格：厚度×宽度＝3.0～8.0mm×1050～1250mm，具体轧制过程见表3，较实施例1，本实施例增加了钛合金TC4的轧制。实施过程如下：
(1)卷号60450500700与60450500800的轧制宽度变化Δb1＝150mm，在两卷之间进行钢卷的穿插轧制：钢质为SPHC，规格为3.0mm×1150mm，数量3卷。
(2)卷号60450500900与60450501000的轧制宽度变化Δb1＝150mm、厚度变化Δh1＝3.0mm，在两卷之间进行钢卷的穿插轧制：钢质为Q195B，规格为6.0mm×1250mm，数量3卷。
(3)卷号60450501400与60450501500的轧制材质由TA2变化为TC4，铝当量Al*变化很大，ΔAl*＝3.872％，在两卷之间进行钢卷的穿插轧制：钢质为Q345B，规格为7.5mm×1280mm，数量4卷。
表3实施例2轧制控制方法实施实例
实施例2采用1架四辊粗轧机配合6架四辊精轧机进行轧制，四辊粗轧机和四辊精轧机的工作辊均采用负辊型、支撑辊均在轧辊端部倒角。工作辊具体辊型配置见表4，四辊粗轧机为R2，四辊精轧机依次为F1、F2、F3、F4、F5、F6。
表4实施例2粗精轧机工作辊辊型配置实施实例
| 轧机机架 | R2 | F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 |
| 辊型大小/μm | -150 | -70 | -70 | -50 | -50 | -30 | -30 |
实施例2的实施效果：
本实施过程，粗、精轧轧制状态稳定，没产生轧制扣翘头，精轧机跑偏、甩尾、轧破、轧废等问题，尤其是钛合金轧制状态非常良好，钛及钛合金带卷表面及板形质量良好，板凸度范围53μm～86μm，工序综合成材率97.89％。
Claims (10)
1.工业纯钛及钛合金的热连轧轧制方法，采用热连轧钢生产线轧制钛及钛合金，其特征在于：在钛及钛合金按轧制计划轧制过程中，穿插入带钢的轧制。
2.如权利要求1所述的工业纯钛及钛合金的热连轧轧制方法，其特征在于：当钛及钛合金轧制规格更换时，若厚度规格变化Δh1≥1.5mm或宽度变化Δb1≥100mm，规格变换前进行3～5卷带钢的轧制。
3.如权利要求1所述的工业纯钛及钛合金的热连轧轧制方法，其特征在于：当精轧机甩架轧制钛及钛合金时，若采用甩1架或2架精轧机的方式轧制，甩架后先进行3～5卷带钢的轧制，然后再轧制钛及钛合金。
4.如权利要求1所述的工业纯钛及钛合金的热连轧轧制方法，其特征在于：在钛及钛合金轧制过程中，若出现7min及以上时间的待轧，开轧时进行3～5卷带钢的轧制。
5.如权利要求1所述的工业纯钛及钛合金的热连轧轧制方法，其特征在于：当钛及钛合金坯原料的铝当量变化1.0％以上时，在铝当量变化的钛及钛合金带卷间进行3～5卷带钢的轧制。
6.如权利要求1所述的工业纯钛及钛合金的热连轧轧制方法，其特征在于：穿插入轧制的带钢厚度与将轧制钛及钛合金带卷之间厚度规格变化Δh2≤1.50mm、宽度规格变化Δb2≤100mm。
7.如权利要求1所述的工业纯钛及钛合金的热连轧轧制方法，其特征在于：对于屈服强度ReL≥350MPa的钛或钛合金，穿插入轧制的带钢屈服强度与钛或钛合金的屈服强度之间的差值Δθ≤80MPa；对于屈服强度ReL＜350MPa的钛或钛合金，穿插入轧制的带钢的屈服强度与钛或钛合金的屈服强度之间的差值Δθ≤50MPa。
8.如权利要求1所述的工业纯钛及钛合金的热连轧轧制方法，其特征在于：穿插入带钢的轧制时，全程轧制模式与钛及钛合金带卷轧制模式一致。
9.如权利要求1～8中任意一项所述的工业纯钛及钛合金的热连轧轧制方法，其特征在于：采用1架四辊粗轧机配合6或7架四辊精轧机进行轧制，四辊粗轧机和四辊精轧机的工作辊均采用负辊型，根据轧制顺序从四辊粗轧机依次往后，工作辊的辊型大小分别为-100μm～-150μm、-70μm～-90μm、-70μm～-90μm、-60μm～-50μm、-60μm～-50μm、-40μm～-30μm、-40μm～-30μm、-30μm～-20μm。
10.如权利要求9所述的工业纯钛及钛合金的热连轧轧制方法，其特征在于：四辊粗轧机和四辊精轧机的支撑辊均在轧辊端部倒角。
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