CN108817132A - 一种纯钛及低强度钛合金板的温矫直方法 - Google Patents

Abstract

一种纯钛及低强度钛合金板的温矫直方法，通过板材出炉后快速温矫直，对于横跨板宽曲率较大的中间浪、翘头以及退火后的小边浪具有明显的改善作用，解决了板材冷矫直效率低、矫直效果不佳的问题。

Description

一种纯钛及低强度钛合金板的温矫直方法

技术领域

本发明属于有色金属加工领域，尤其是涉及一种钛合金板的温矫直方法。

背景技术

钛及钛合金板材广泛应用于化工、电力、船舶、电子、航空、航天等领域，不同用途板材除了对力学性能、表面状态等有特殊要求外，板材不平度也是一个重要的验收指标，为了满足不同产品对不平度的要求，需要通过矫直工序来消除轧制、热处理等加工过程中产生的弯曲、浪形、歪扭等板形不良。

钛及钛合金板强度高，弹性模量小，回弹大，与其它金属相比，矫直整形难度大。纯钛板主要通过“单张退火+冷矫直或成摞压矫形退火”矫正板形，也有通过辊底式加热炉和21辊矫直机实现纯钛薄板(0.5~4mm)在一定温度下进行矫直（王军刚,孙继斌,戴毅,等.一种纯钛薄板矫直装置[P].中国专利：CN203330179U.2013）。钛合金板通过“单张退火+成摞压矫形退火”矫正板形。冷矫直存在矫直效率低、劳动强度大、矫直道次多、无法矫直钛合金板、易损害设备等问题，纯钛薄板装置可以矫直的板材厚度和材质有限，压矫形退火存在生产周期长、成本高、能耗高、部分板材性能存在恶化趋势等缺点。因此需要对现有的矫直方法进行优化，拓宽可以矫直的板材厚度和材质，满足不同用途钛板材对不平度的要求。

发明内容

本发明的目的是为解决现有低强度钛合金板材在矫直后性能恶化，以及矫直过程费时费力的问题，提供一种纯钛及低强度钛合金板的温矫直方法，该方法中钛板材单张退火后无需冷却到室温，利用板材退火后带有一定余温屈服强度低于室温屈服强度的特点，直接进入矫直机进行矫直，矫直效率高，劳动强度低，矫直道次少，可以低强度钛合金板材，实现短流程、高效率、低成本矫直纯钛及低强度钛合金板材，矫直后钛板材不平度满足要求。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种纯钛及低强度钛合金板的温矫直方法，包括如下步骤：

步骤一、根据待矫直钛合金板材的材质确定该钛合金板材对应的退火温度T₁，通过板材厚度确定保温时间t, 纯钛及钛合金板材的成分与厚度不同，其对应的退火温度和保温时间不同，可根据国家标准进行查询，此为本领域技术人员的公知常识，不做详细描述，需要根据不同温度不同材质板材的高温力学性能来确定最低的矫直温度T₀，并计算待矫直钛合金板材送入退火炉的速度V₁，V₁=L_辊/t，L_辊为辊底炉炉腔长度，同时确定相邻两个待矫直钛合金板材间距为L_间，L_间=（L_辊-x*L_板）/（x-1）,其中L_板为待退火钛板的长度，x为可以同时进入辊底炉的板材数量；

步骤二、控制辊底式退火炉预先加热到温度T₁，待矫直钛合金板材通过辊底式退火炉入炉辊道以速度V₁进入退火炉中，间隔一定距离L运送另一块待矫直钛合金板材连续入炉，保温到预定时间t；

步骤三、保温结束后控制待矫直钛合金板材出炉，并以速度V₂，V₂=V₁通过辊底炉出炉辊道，以速度V₃，V₃≥[V₂*y(L_连+L_矫入)]/[V₂(T₁-T₀)-y*L_辊出]通过连接辊道，其中L_辊出、L_连、L_矫入分别为辊底炉出炉辊道长度、连接辊道长度、矫直机入炉辊道长度，y为降温系数，需在不同室温下通过实验来确定，此为本领域技术人员的公知常识，因此不做详细描述，通常情况下夏季系数低，冬季系数高；

步骤四、预先调整好的矫直机辊缝，待矫直钛合金板材以速度V₃经过连接辊道后通过矫直机入口辊道进入矫直机，检测矫直钛合金板材的温度T_实时，控制T_实时≥T₀，矫直机经过1~2道次后，用水平尺和塞尺测量板材不平度，当板材不平度＞10~15mm/m时，控制矫直机重复矫直操作；当板材不平度≤10~15mm/m时，板材以速度V₃经过矫直机出口辊道自动下料，矫直结束。

所述的矫直机为十一辊板料矫直机，可以进行冷矫直，也可以在辊温＜200℃情况下进行温矫直，可以矫直板材的厚度范围与板材屈服强度有关。

所述的T_实时＜T₀时，将对应待矫直钛合金板材重新送入辊底炉重新加热进行二次温矫直，二次补温，若一次温矫直后不平度不满足要求，可以辊底炉重新加热进行二次温矫直，查询对应板材所对应的加热温度和保温时间，加热温度不超过单张板材的退火温度，最大限度减小二次加热导致的力学性能恶化。

所述的连接辊道为可横移式辊道，即可以实现辊底式退火炉和矫直机之间的连续工作，又保留了辊底式退火炉和矫直机的独立使用功能，连接辊道速度可以在一定范围内调节，既可以与辊底炉出料辊道速度匹配，也可以与矫直机辊道进料速度匹配。

本发明的有益效果是：本发明所描述的一种纯钛及低强度钛合金板的温矫直方法，通过板材出炉后快速温矫直，对于横跨板宽曲率较大的中间浪、翘头以及退火后的小边浪具有明显的改善作用，解决了板材冷矫直效率低、矫直效果不佳的问题。①通过连接辊道，省掉了矫直前人工吊料和上料工序，板材退火后通过连接辊道可以直接进入矫直机进行矫直，降低了劳动强度；②退火后板材不再放置在辊底炉下料端，待板材冷却后用吊带将一摞板材吊运到矫直机上料端，再通过人工抬起板材放置在矫直机入口辊道上进行矫直，而是退火后板材依次通过辊底炉出炉辊道连接辊道和矫直机进料辊道进入矫直机进行矫直，提高了生产效率；③通过连接辊道速度可以调节的设计，根据不同材质板材的高温屈服强度差别，来调节不同板材的温矫直温度，拓宽了可以矫直的材质范围，板材在一定温度下屈服强度大幅降低，可以温矫直部分低强度钛合金板材；④利用板材在一定温度下屈服强度降低的特点，采用温矫直代替效率低、能耗高的压矫形退火，有效节约了能源，避免了部分板材由于压矫形退火性能恶化的趋势；⑤本方法设备及工艺简单，适用性强，可以实现大批量稳定生产。

附图说明

图1为本发明中温矫直装置结构示意图。

图示标记：1—辊底炉入炉辊道；2—辊底式退火炉；3—辊底炉出炉辊道；4—连接辊道；5—可横移导轨；6—矫直机进料辊道；7—十一辊板料矫直机；8—矫直机下料辊道。

具体实施方式

图1所示，具体实施方式如下：

实施例1

按以下所述工艺参数温矫直6mm TA1纯钛板材：

根据6mm TA1纯钛板材确定该钛合金板材对应的矫直温度T₀为100~500℃，待矫直钛合金板材对应的退火温度T₁为700~780℃，退火保温到时间t为35~50min，并计算待矫直钛合金板材送入退火炉的速度V₁，V₁=0.2~1m/min，同时确定相邻两个待矫直钛合金板材间距为L_间，L_间=1m，V₃=1~3m/min通过连接辊道同时以V₃=1~3m/min经过矫直机出口辊道自动下料；

然后将辊底式加热炉预先加热到700~780℃， 6*1030~1280*2500~5500mm的TA1纯钛板材通过辊底式退火炉入炉辊道以0.2~1m/min的速度进入辊底式退火炉，间隔1m,后续板材以同样速度连续入炉，保温35~50min。等保温结束后，板材以1~2m/min的速度快速出炉通过辊底炉出炉辊道，以1~3m/min的速度通过连接辊道。预先调整好矫直机辊缝，板材经过连接辊道以3m/min的速度通过矫直机入口辊道进入矫直机，进行多道次矫直，用红外测温仪实时测量确保温矫直温度100~500℃，矫直前板材存在边浪、拱形、中间大浪等板形不良，矫直1~2道次后用水平尺和塞尺测量板材不平度，确认板材不平度≤8mm/m后，板材以3m/min速度经过矫直机出口辊道自动下料。

实施例2

按以下所述工艺参数温矫直4~10mm Ti70钛合金板材：

根据4~10mm Ti70钛合金板材确定该钛合金板材对应的矫直温度T₀≥300℃，待矫直钛合金板材对应的退火温度T₁为600~750℃，退火保温到时间t为30~55min，并计算待矫直钛合金板材送入退火炉的速度V₁，V₁=0.2~1m/min，同时确定相邻两个待矫直钛合金板材间距为L_间，L_间=0.5~1m， V₃=3m/min通过连接辊道同时以V₃=3m/min经过矫直机出口辊道自动下料；

将辊底式加热炉预先加热到600~750℃，尺寸规格4~10*800~1250*2000~4000mm的Ti70钛合金板材通过辊底式退火炉入炉辊道以0.2~1m/min的速度进入辊底式退火炉，间隔0.5~1m,后续板材以同样速度连续入炉，保温30~55min。等保温结束后，板材以1~2m/min的速度快速出炉通过辊底炉出炉辊道，以3m/min的速度通过连接辊道。预先调整好矫直机辊缝，板材经过连接辊道以3m/min的速度通过矫直机入口辊道进入矫直机，进行多道次矫直，用红外测温仪实时测量确保温矫直温度≥300℃，矫直前板材存在边浪、拱形、中间大浪等板形不良，矫直1~2道次后用水平尺和塞尺测量板材不平度，确认板材不平度≤10~15mm/m后，板材以3m/min速度经过矫直机出口辊道自动下料。

实施例3

按以下所述工艺参数温矫直4~10mm TA5钛合金板材：

根据4~10mm TA5钛合金板材确定该钛合金板材对应的矫直温度T₀≥300℃，待矫直钛合金板材对应的退火温度T₁为600~700℃，退火保温到时间t为30~55min，并计算待矫直钛合金板材送入退火炉的速度V₁，V₁=0.2~1m/min，同时确定相邻两个待矫直钛合金板材间距为L_间，L_间=0.5~1m，V₃=3m/min通过连接辊道同时以V₃=3m/min经过矫直机出口辊道自动下料；

将辊底式加热炉预先加热到600~700℃，尺寸规格4~10*800~1250*2000~4000mm的TA5钛合金板材通过辊底式退火炉入炉辊道以0.2~1m/min的速度进入辊底式退火炉，间隔0.5~1m,后续板材以同样速度连续入炉，保温30~55min。等保温结束后，板材以1~2m/min的速度快速出炉通过辊底炉出炉辊道，以3m/min的速度通过连接辊道。预先调整好矫直机辊缝，板材经过连接辊道以3m/min的速度通过矫直机入口辊道进入矫直机，进行多道次矫直，用红外测温仪实时测量确保温矫直温度≥300℃，矫直前板材存在边浪、拱形、中间大浪等板形不良，矫直1~2道次后用水平尺和塞尺测量板材不平度，确认板材不平度≤10~15mm/m后，板材以3m/min速度经过矫直机出口辊道自动下料。

结合实施例1-3在矫直过程中无需人工吊料和上料，可以直接进行，退火后可以直接进行矫直，矫直效率高，劳动强度低，矫直道次少。

本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种纯钛及低强度钛合金板的温矫直方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、根据待矫直钛合金板材的材质确定该钛合金板材对应的退火温度T₁，通过板材厚度确定保温时间t，根据不同温度不同材质的高温力学性能来确定最低的矫直温度T₀，并计算待矫直钛合金板材送入退火炉的速度V₁，V₁=L_辊/t，其中，L_辊为辊底炉炉腔长度，同时确定相邻两个待矫直钛合金板材间距为L_间，L_间= L_间=（L_辊-x*L_板）/（x-1），其中L_板为待退火钛板的长度，x为可以同时进入辊底炉的板材数量；

步骤二、控制辊底式退火炉预先加热到温度T₁，待矫直钛合金板材通过辊底式退火炉入炉辊道以速度V₁进入退火炉中，间隔一定距离L_间运送另一块待矫直钛合金板材连续入炉，保温到预定时间t；

步骤三、保温结束后控制待矫直钛合金板材出炉，并以速度V₂，V₂=V₁通过辊底炉出炉辊道，以速度V₃，V₃≥[V₂*y(L_连+L_矫入)]/[V₂(T₁-T₀)-y*L_辊出]通过连接辊道，其中L_辊出、L_连、L_矫入分别为辊底炉出炉辊道长度、连接辊道长度、矫直机入炉辊道长度，y为降温系数；

步骤四、预先调整好的矫直机辊缝，待矫直钛合金板材以速度V₃经过连接辊道后通过矫直机入口辊道进入矫直机，检测矫直钛合金板材的温度T_实时，控制T_实时≥T₀，矫直机经过1~2道次后，用水平尺和塞尺测量板材不平度，当板材不平度＞10~15mm/m时，控制矫直机重复矫直操作；当板材不平度≤10~15mm/m时，板材以V₃速度经过矫直机出口辊道自动下料，矫直结束。

2.根据权利要求1所述的一种纯钛及低强度钛合金板的温矫直方法，其特征在于：所述的矫直机为十一辊板料矫直机。

3.根据权利要求1所述的一种纯钛及低强度钛合金板的温矫直方法，其特征在于：所述的T_实时＜T₀或一次温矫直后不平度不满足要求时，将对应待矫直钛合金板材重新送入辊底炉重新加热进行二次温矫直。

4.根据权利要求1所述的一种纯钛及低强度钛合金板的温矫直方法，其特征在于：所述的连接辊道为可横移式辊道。