CN107488773B - 一种降低冷轧钛带卷罩式退火粘结的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低冷轧钛带卷罩式退火粘结的工艺方法，采用表面毛化及控制降温速率方法，实现了冷轧钛带卷罩式退火无粘结目标，尤其解决了1.0mm以下薄规格带卷，以及特殊组织性能要求需高温、长时间退火冷轧钛带卷罩式退火粘结技术瓶颈；本方法操作简单、成本低：钛卷表面毛化及控制降温，在普通轧机、平整机及罩式退火炉上即可操作实现，无需新增设备，操作简单，且每对毛化辊可加工30km以上钛卷，损耗小、成本低；本发明质量稳定性好，可实现批量化规模生产，效率高：本发明工艺方法生产过程可实现设备自动化或半自动化控制，质量一致性及稳定性好，适合于批量化规模生产，生产效率高。

Description

一种降低冷轧钛带卷罩式退火粘结的工艺方法
技术领域
本发明涉及有色金属加工技术领域，具体的说是一种降低冷轧钛带卷罩式退火粘结的工艺方法。
背景技术
钛金属化学性质活泼，高温下易与空气中的氮气、氧气等发生反应生成氧化，因此冷轧钛带卷一般采用成卷罩式真空退火方式进行热处理。退火过程中，钛带卷在张力作用下层与层之间有压紧力，同时卷材加热、保温、降温过程中受热不均产生径向应力，另外退火温度高(通常≥600℃)、加热时间长，综合因素作用下，层间钛原子易产生扩散形成粘连，粘接形成倾向远大于带钢。在退火后开卷时，粘连部分撕开后产生塑性变形，形成月牙状、马蹄形或弧形的凹坑或印记，形成粘结缺陷，其严重程度与退火工艺制度、卷曲张力、带卷厚度有关，缺陷严重时甚至会导致整卷报废，是冷轧钛带卷退火最为常见缺陷。
为减少冷轧钛带卷罩式退火粘结，行业内目前主要从以下几个方面进行改善：（1）降低退火温度、缩短保温时间；（2）分阶段升温，降低受热不均热应力倾向；（3）降低卷曲张力；（4）保温结束后缓冷。虽然采取了上述步骤，但尚无法有效避免粘结缺陷产生。另外对于某些特殊性能要求需要较高退火温度、较长退火时间的产品，若通过降低退火温度、缩短保温时间减轻粘结，则可能出现性能不合格。因此，现有技术未能很好解决罩式退火粘结缺陷，尤其在1.0mm以下及需要高温、长时间退火保温冷轧钛带卷存在瓶颈，退火粘结缺陷预防效果不够理想，需要探索新的工艺方法进行改善。
发明内容
针对上述现有技术未能很好解决罩式退火粘结缺陷，尤其在1.0mm以下及需要高温、长时间退火保温冷轧钛带卷存在瓶颈，退火粘结缺陷预防效果不够理想等问题，本发明提供一种降低冷轧钛带卷罩式退火粘结的工艺方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种降低冷轧钛带卷罩式退火粘结的工艺方法，包括以下步骤：
步骤一：冷轧钛带卷罩式退火前对表面进行毛化处理
（1）对轧辊进行表面毛化加工处理，轧辊毛化后，粗糙度控制在0.5~6μm，即得毛化辊；
（2）冷轧钛带卷轧至目标厚度后，使用毛化辊对其进行多道次轧制或平整，厚度减薄量≤0.02mm，使得带卷表面转印形成毛化面，其表面粗糙度相当于毛化辊粗糙度的20~50%；
（3）采用毛化辊进行轧制或平整，使冷轧钛带卷表面转印毛化粗糙度控制在0.3~2.0μm；
步骤二：冷轧钛带卷罩式退火保温结束后设置控制降温阶段
（1）在500℃以上降温阶段高温区，采用加热补偿热量方法，延缓降温速率，使降温速率控制在0.1~2.0℃/min；
（2）控制降温过程中，实际降温曲线与控制值一致平稳，避免温度过冲及剧烈波动，实际降温速率波动较设定值偏差≤±0.25℃/min。
所述步骤一（1）中采用激光毛化加工方法。
所述步骤二（1）中采用罩式炉加热补偿热量方法。
本发明的有益效果：
本发明提供的降低冷轧钛带卷罩式退火粘结的工艺方法，退火粘结改善效果显著：采用表面毛化及控制降温速率方法，实现了冷轧钛带卷罩式退火无粘结目标，尤其解决了1.0mm以下薄规格带卷，以及特殊组织性能要求需高温、长时间退火冷轧钛带卷罩式退火粘结技术瓶颈；本方法操作简单、成本低：钛卷表面毛化及控制降温，在普通轧机、平整机及罩式退火炉上即可操作实现，无需新增设备，操作简单，且每对毛化辊可加工30km以上钛卷，损耗小、成本低；本发明质量稳定性好，可实现批量化规模生产，效率高：本发明工艺方法生产过程可实现设备自动化或半自动化控制，质量一致性及稳定性好，适合于批量化规模生产，生产效率高。
附图说明
图1 本发明冷轧钛带卷罩式退火示意图；
附图标记：1、罩式退火炉；2、冷轧钛带卷；3、冷轧钛带卷端部；4、打包带。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。
一种降低冷轧钛带卷罩式退火粘结的工艺方法，所述方法具体步骤如下：
步骤一：冷轧钛带卷罩式退火前对表面进行毛化处理
（1）采用激光毛化加工方法，对轧辊进行表面加工处理，轧辊毛化后粗糙度控制在0.5~6μm；
（2）冷轧钛带卷轧至目标厚度后，使用毛化辊对其进行多道次轧制或平整，厚度减薄量≤0.02mm，使得带卷表面转印形成毛化面，其表面粗糙度相当于毛化辊粗糙度的20~50%；
（3）选择合适粗糙度的毛化辊进行轧制或平整，使冷轧钛带卷表面转印毛化粗糙度控制在0.3~2.0μm。罩式退火温度越高、保温时间越长、厚度规格越薄，粘结缺陷形成倾向越大，则表面毛化粗糙度选择越大。同时，为避免出现带卷退火前因脱脂不干净形成退火氧化问题，带卷表面毛化粗糙度不应过大，需控制在≤2.0μm；
步骤二：冷轧钛带卷罩式退火保温结束后设置控制降温阶段
（1）冷轧钛带卷罩式退火示意图，见图1。退火保温结束后降温过程中，带卷外层及两端先降温收缩，而内部降温滞后，因此形成较大层间收缩压应力，是粘结产生的主要原因之一。降温速度越快，带卷内外部收缩导致的层间压应力越大，则粘结越严重。500℃以上高温区钛原子易扩散，粘结主要发生于此温度区间；500℃以下不易形成粘结。在500℃以上降温阶段高温区，采用罩式炉加热补偿热量方法，延缓降温速率，使降温速率控制在0.1~2.0℃/min。降温速率与带卷退火温度有关，退火温度越高，粘结倾向越大，则应采用较小的降温速率。
（2）控制降温过程中，实际降温曲线应与控制值一致平稳，避免温度过冲及剧烈波动，实际降温速率波动较设定值偏差≤±0.25℃/min。
实例1：
1)冷轧钛带卷厚度1.2mm，罩式退火温度630℃，退火保温时间5h；
2)带卷轧至目标厚度后，退火前使用毛化辊轧制2道次，厚度轧制减薄量0.01mm，毛化辊粗糙度1.0μm，轧制后带卷表面粗糙度0.3μm；
3)保温结束后500℃以上降温阶段高温区，控制降温速率1.2℃/min，实际降温速率波动较设定值偏差≤±0.20℃/min；
4)卷材退火后无粘结。
对比例1：
采用与实施例1相同罩式退火温度及保温时间参数，对1.2mm冷轧钛带卷进行退火，退火前未采用本发明所描述方法对带卷表面进行毛化，同时退火保温结束后自然冷却，不进行加热补偿延缓温降。退火后开卷检查，粘结缺陷不良率10%。其计算方法为，粘结缺陷总长度/带卷总长度，对于连续粘结缺陷，其持续长度记录为缺陷长度；对于不连续粘结缺陷，长度不足1m的以1m计算。
实例2：
1) 冷轧钛带卷厚度0.5mm，罩式退火温度640℃，退火保温时间6h；
2) 带卷轧至目标厚度后，退火前使用毛化辊轧制2道次，厚度轧制减薄量0.005mm，毛化辊粗糙度1.5μm，轧制后带卷表面粗糙度0.5μm；
3)保温结束后500℃以上降温阶段高温区，控制降温速率1.0℃/min，实际降温速率波动较设定值偏差≤±0.18℃/min；
4)卷材退火后无粘结。
对比例2：
采用与实施例2相同退火温度及保温时间，对0.5mm冷轧钛带卷进行退火，退火前未采用本专利所描述方法对带卷表面进行毛化，同时退火保温结束后自然冷却，不进行加热补尝延缓温降。退火后开卷检查，粘结缺陷不良率20%。
实例3：
1)冷轧钛带卷厚度0.8mm，罩式退火温度720℃，退火保温时间8h；
2)带卷轧至目标厚度后，退火前使用毛化辊轧制3道次，厚度轧制减薄量0.005mm，毛化辊粗糙度4.0μm，轧制后带卷表面粗糙度1.3μm；
3)保温结束后500℃以上降温阶段高温区，控制降温速率0.8℃/min，实际降温速率波动较设定值偏差≤±0.15℃/min；
4)卷材退火后无粘结。
对比例3：
采用与实施例3相同退火温度及保温时间，对0.8mm冷轧钛带卷进行退火，退火前未采用本专利所描述方法对带卷表面进行毛化，同时退火保温结束后自然冷却，不进行加热补尝延缓温降。退火后开卷检查，粘结缺陷不良率60%。

Claims (3)

1.一种降低冷轧钛带卷罩式退火粘结的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：冷轧钛带卷罩式退火前对表面进行毛化处理
（1）对轧辊进行表面毛化加工处理，轧辊毛化后，粗糙度控制在0.5~6μm，即得毛化辊；
（2）冷轧钛带卷轧至目标厚度后，使用毛化辊对其进行多道次轧制或平整，厚度减薄量≤0.02mm，使得带卷表面转印形成毛化面，其表面粗糙度相当于毛化辊粗糙度的20~50%；
（3）将步骤（2）处理后的冷轧钛带卷采用毛化辊进行轧制或平整，使冷轧钛带卷表面转印毛化粗糙度控制在0.3~2.0μm；
步骤二：冷轧钛带卷罩式退火保温结束后设置控制降温阶段
（1）在500℃以上降温阶段高温区，采用加热补偿热量方法，延缓降温速率，使降温速率控制在0.1~2.0℃/min；
（2）控制降温过程中，实际降温曲线与控制值一致平稳，避免温度过冲及剧烈波动，实际降温速率波动较设定值偏差≤±0.25℃/min。
2.如权利要求1所述的降低冷轧钛带卷罩式退火粘结的工艺方法，其特征在于：所述步骤一（1）中采用激光毛化加工方法。
3.如权利要求1所述的降低冷轧钛带卷罩式退火粘结的工艺方法，其特征在于：所述步骤二（1）中采用罩式炉加热补偿热量方法。
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