CN109797313A - 一种锅具冲压用钛卷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有色金属加工领域，具体涉及一种锅具冲压用钛卷及其制备方法。本发明通过板坯制备，热卷轧制，冷卷轧制、脱脂和退火，毛化辊平整等过程，得到锅具冲压用钛卷，其中，本发明通过板坯组分含量和毛化辊平整等重要工艺的控制，制得的锅具冲压用钛卷塑性好、各向异性小、具有较高粗糙度，冲压性能良好，用于平底锅、圆底锅等锅具冲压时冲压合格率可以达到98％以上，横向屈服强度≤300Mpa；横纵向屈服强度差值≤50Mpa。且本发明成本低、操作简单，适用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属加工领域，具体涉及一种锅具冲压用钛卷及其制备方法。
背景技术
钛密度低，耐腐蚀，另外健康无毒，具有良好的生物相容性。随着人们生活水平的提高，钛材在民用领域特别是在厨具领域应用越来越广泛。其中，钛锅是一个具有较大潜力的应用热点。然而，由于钛弹性模量低回弹大，屈强比高塑性成形困难，另外卷式生产的钛卷板一般具有较高的各项异性。而锅具一般深宽比较大，冲压时极易失效。目前行业内尚未有锅具冲压用钛卷板制备的相关文献或专利报道。
本发明的目的是生产可以满足锅具冲压的钛带卷。钛材具有健康无毒及良好生物相容性的特点，在厨具领域特别是锅具领域应用越来越广泛。然而由于钛金属本身的弹性模量低，屈强比高及钛卷板各项异性大等性质，其锅具冲压极易失效。本发明是为了批量稳定生产能满足锅具冲压用的钛卷。
发明内容
为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种锅具冲压用钛卷的制备方法，该方法可以稳定生产满足平底锅、圆底锅等锅具冲压要求的钛带卷。
本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的锅具冲压用钛卷，该钛卷塑性好、各向异性小、具有较高粗糙度。
本发明的再一目的在于提供上述锅具冲压用钛卷的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种锅具冲压用钛卷的制备方法，包含如下步骤：
(1)板坯制备：零级海绵钛采用EB熔炼或VAR熔炼方式制备板坯，得到锅具冲压用钛卷板坯；
(2)热卷轧制：对步骤(1)制得的锅具冲压用钛卷板坯进行热卷轧制，然后退火、抛丸酸洗、切边，得到规格为2.5～4.5*900～1250*C的白皮卷；
(3)冷卷轧制、脱脂和退火
根据成品目标厚度进行轧程设计：
①当目标厚度≤0.8mm，需经过2轧程，即对步骤(2)制得的白皮卷进行冷卷轧制、脱脂和退火，得到半成品；半成品进行二次冷卷轧制、脱脂和退火，得到成品；
②当目标厚度为0.8～1.2mm，只需一个轧程，即对步骤(2)制得的白皮卷进行冷卷轧制、脱脂和退火，得到成品；
(4)毛化辊平整
采用毛化辊进行平整，毛化辊辊径350～390mm，毛化方式为无序毛化，毛化辊粗糙度2.0～15.0μm，得到锅具冲压用钛卷；
①对于EB坯轧制卷材(即步骤(1)采用EB熔炼制备板坯)：平整道次2～4道次，轧制力120～350吨；平整压下量0.01～0.03mm；钛带表面目标粗糙度0.5～1.5μm；
②对于锻坯轧制卷材(即步骤(1)采用VAR熔炼制备板坯)：平整道次1～3道次，轧制力100～300吨；平整压下量0.005～0.025mm；钛带表面目标粗糙度0.5～1.5μm；
步骤(1)中所述的锅具冲压用钛卷板坯的成分要求如下所示：
Fe≤0.05wt％，C≤0.03wt％，N≤0.01wt％，H≤0.005wt％，O≤0.08wt％，其它≤0.1wt％，总和≤0.4wt％；
步骤(1)中所述的锅具冲压用钛卷板坯的成分要求优选如下所示：
Fe≤0.05wt％，C≤0.03wt％，N≤0.01wt％，H≤0.005wt％，O：0.05wt％，其它≤0.1wt％，总和≤0.4wt％；
步骤(1)中所述的零级海绵钛优选为不含回收料的零级海绵钛；
步骤(2)中所述的热卷轧制优选采用炉卷轧机进行；
步骤(3)中所述的冷卷轧制的具体操作优选为：
在1450mm冷轧机上以单位张力2.5kg/mm2～10.5kg/mm2进行冷卷轧制，其中，每轧程道次变形量为1～20％，每轧程经多道次冷轧，半成品总变形量≥30％，成品总变形量≥40％；
步骤(3)中所述的脱脂优选通过化学脱脂去除钛卷表面乳化液；
步骤(3)中所述的退火的条件优选为：
半成品的退火温度550～700℃，保温时间4h～10h；
成品的退火温度580～750℃；保温时间4h～10h；
步骤(4)中所述的锅具冲压用钛卷的厚度优选为0.5～1.2mm，宽度优选为900～1250mm；
步骤(4)中所述的锅具冲压用钛卷可进一步二次毛化平整以进一步减轻各向异性，例如：某些要求深冲性能的钛卷；
一种锅具冲压用钛卷，通过上述制备方法制备得到；
所述的锅具冲压用钛卷在厨具领域中的应用；
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明选择组分含量合适的板坯制备锅具冲压用钛卷，制得的锅具冲压用钛卷塑性好、各向异性小、具有较高粗糙度，冲压性能良好，用于平底锅、圆底锅等锅具冲压时冲压合格率可以达到98％以上，横向屈服强度≤300Mpa；横纵向屈服强度差值≤50Mpa。
(2)本发明对退火后的成品进行毛化辊平整，其中，毛化辊平整为减轻各项异性及获得一定粗糙度表面的关键工序，如果平整压下的量不合适，则各项异性大；如果粗糙度未达到，则冲压时润滑性差；各项异性大或润滑性差均会导致锅具冲压失效，冲压合格率低于50％。
(3)本发明成本低、操作简单，适用于工业化生产。
附图说明
图1是实施例1和对比实施例1制得的钛锅成品展示图；其中，A：实施例1制得的钛锅成品；B：对比实施例1制得的钛锅成品。
图2是实施例2和对比实施例2制得的钛锅成品展示图；其中，A：实施例2制得的钛锅成品；B：对比实施例2制得的钛锅成品。
图3是实施例3制得的钛锅成品展示图；其中，A：宏观情况；B：局部放大后表面光滑。
图4是对比实施例3制得的钛锅成品展示图；其中，A：宏观情况；B：局部放大后表面起皱。
图5是实施例4制得的钛锅成品展示图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)零级海绵钛(不含回收料)采用EB熔炼方式制备EB坯，得到锅具冲压用钛卷板坯，其中，该锅具冲压用钛卷板坯的成分为：Fe：0.05wt％，C：0.03wt％，N：0.01wt％，H：0.005wt％，O：0.05wt％；
(2)热卷轧制：采用炉卷轧机将步骤(1)制得的锅具冲压用钛卷板按照常规方法热卷轧制至厚度为3.5mm，然后在线退火、抛丸酸洗、切边，得到规格为3.5*1250*C的白皮卷；
(3)冷卷轧制、脱脂和退火
在1450mm冷轧机上将步骤(2)制得的白皮卷以单位张力8kg/mm2冷卷轧制多道次至目标厚度为1.0mm，然后化学脱脂去除钛卷表面乳化液，再进行退火处理(退火温度730℃，保温时间9h)，得到目标厚度为1.0mm的成品，其中，轧程道次变形量为10～12％，成品总变形量71.4％；
(4)毛化辊平整
采用毛化辊进行平整，毛化辊辊径390mm，毛化方式为无序毛化，毛化辊粗糙度10μm，平整4道次，平整轧制力350吨，平整压下0.025mm，得到钛带表面目标粗糙度1.2μm、宽度为1250mm的锅具冲压用钛卷；
本实施例制得的锅具冲压用钛卷取样测试性能：横向屈服强度275Mpa，纵向屈服强度245Mpa，锅具冲压后制得的钛锅成品如图1A所示，该钛卷满足锅具冲压要求。
对比实施例1
本实施例原材料海绵钛成分为：Fe：0.05wt％，C：0.03wt％，N：0.01wt％，H：0.005wt％，O：0.09wt％；其余操作与实施例1相同，最终得到的钛卷屈服强度达到350Mpa，强度高塑性差，进行锅具冲压出现严重压裂情况，如图1B所示。
实施例2
(1)零级海绵钛(不含回收料)采用EB熔炼方式制备EB坯，得到锅具冲压用钛卷板坯，其中，该锅具冲压用钛卷板坯的成分为：Fe：0.03wt％，C：0.02wt％，N：0.006wt％，H：0.005wt％，O：0.05wt％；
(2)热卷轧制：采用炉卷轧机将步骤(1)制得的锅具冲压用钛卷板按照常规方法热卷轧制至厚度为3.5mm，然后在线退火、抛丸酸洗、切边，得到规格为3.5*1250*C的白皮卷；
(3)冷卷轧制、脱脂和退火
在1450mm冷轧机上将步骤(2)制得的白皮卷以单位张力6.5kg/mm2冷卷轧制多道次至目标厚度为1.2mm，然后化学脱脂去除钛卷表面乳化液，再进行退火处理(退火温度750℃，保温时间8h)，得到目标厚度为1.2mm的成品，其中，轧程道次变形量为10～12％，成品总变形量65.7％；
(4)毛化辊平整
采用毛化辊进行平整，毛化辊辊径386mm，毛化方式为无序毛化，毛化辊粗糙度5.0μm，平整4道次，平整轧制力350吨，平整压下0.03mm，得到钛带表面目标粗糙度1.3μm、宽度为1250mm的锅具冲压用钛卷；
本实施例制得的锅具冲压用钛卷取样测试性能：横向屈服强度265Mpa，纵向屈服强度240Mpa，锅具冲压后制得的钛锅成品如图2A所示，该钛卷满足锅具冲压要求。
对比实施例2
本实施例毛化辊平整过程中，毛化辊粗糙度1.5μm，其余操作同实施例2，制得的钛卷粗糙度为0.4μm，进行锅具冲压出现严重压裂情况，如图2B所示。
实施例3
(1)零级海绵钛(不含回收料)采用EB熔炼方式制备EB坯，得到锅具冲压用钛卷板坯，其中，该锅具冲压用钛卷板坯的成分为：Fe：0.03wt％，C：0.02wt％，N：0.006wt％，H：0.005wt％，O：0.06wt％；
(2)热卷轧制：采用炉卷轧机将步骤(1)制得的锅具冲压用钛卷板按照常规方法热卷轧制至厚度为3.5mm，然后在线退火、抛丸酸洗、切边，得到规格为3.5*1250*C的白皮卷；
(3)冷卷轧制、脱脂和退火
①一轧：在1450mm冷轧机上将步骤(2)制得的白皮卷以单位张力8kg/mm2冷卷轧制多道次至目标厚度为1.5mm，然后化学脱脂去除钛卷表面乳化液，再进行退火处理(退火温度为680℃，保温时间9h)，得到目标厚度为1.5mm的半成品，其中，轧程道次变形量为10～12％，半成品总变形量62.5％；
②二轧：在1450mm冷轧机上将步骤①制得的半成品以单位张力6.5kg/mm2冷卷轧制多道次至目标厚度为0.5mm，然后化学脱脂去除钛卷表面乳化液，再进行退火处理(退火温度700℃，保温时间10h)，得到目标厚度为0.5mm的成品，其中，轧程道次变形量为8～10％，成品总变形量66.7％；
(4)毛化辊平整
采用毛化辊进行平整，毛化辊辊径386mm，毛化方式为无序毛化，毛化辊粗糙度2μm，平整4道次，平整轧制力350吨，平整压下0.01mm，得到钛带表面粗糙度0.6μm、宽度为1250mm的锅具冲压用钛卷；
本实施例制得的锅具冲压用钛卷取样测试性能：横向屈服强度265Mpa，纵向屈服强度240Mpa，锅具冲压后制得的钛锅成品如图3所示，满足锅具冲压要求。
对比实施例3
本实施例毛化辊平整过程中，毛化平整压下量0.005mm，其余操作同实施例2，制得的钛卷成品横向屈服强度270Mpa，纵向屈服强度200Mpa，冲压后出现起皱情况，如图4所示。
实施例4
(1)零级海绵钛(不含回收料)采用VAR熔炼方式制备锻坯，得到锅具冲压用钛卷板坯，其中，该锅具冲压用钛卷板坯的成分为：Fe：0.03wt％，C：0.03wt％，N：0.008wt％，H：0.005wt％，O：0.08wt％；
(2)热卷轧制：采用炉卷轧机将步骤(1)制得的锅具冲压用钛卷板按照常规方法热卷轧制至厚度为4.0mm，然后在线退火、抛丸酸洗、切边，得到规格为4.0*1250*C的白皮卷；
(3)冷卷轧制、脱脂和退火
①一轧：在1450mm冷轧机上将步骤(2)制得的白皮卷以单位张力8kg/mm2冷卷轧制多道次至目标厚度为1.5mm，然后化学脱脂去除钛卷表面乳化液，再进行退火处理(退火温度为680℃，保温时间9h)，得到目标厚度为1.5mm的半成品，其中，轧程道次变形量为10～12％，半成品总变形量62.5％；
②二轧：在1450mm冷轧机上将步骤①制得的半成品以单位张力6.5kg/mm2冷卷轧制多道次至目标厚度为0.5mm，然后化学脱脂去除钛卷表面乳化液，再进行退火处理(退火温度700℃，保温时间10h)，得到目标厚度为0.5mm的成品，其中，轧程道次变形量为8～10％，成品总变形量66.7％；
(4)毛化辊平整
采用毛化辊进行平整，毛化辊辊径386mm，毛化方式为无序毛化，毛化辊粗糙度3.5μm，平整3道次，平整轧制力200吨，平整压下0.005mm，得到钛带表面目标粗糙度0.5μm、宽度为1250mm的锅具冲压用钛卷；
本实施例制得的锅具冲压用钛卷取样测试性能：横向屈服强度270Mpa，纵向屈服强度250Mpa，锅具冲压后制得的钛锅成品如图5所示，满足锅具冲压要求。
综上所述，本发明提供的海绵钛成分为能满足锅具冲压的最佳成分，若超出此范围则钛卷强度高塑性差冲压极易出现破裂情况；毛化辊平整提供了高粗糙度的钛卷表面，表面粗糙度高冲压时可以表面可以储存润滑油大幅度降低模具和材料之间的摩擦力，提高冲压合格率；平整要保证一定的压下量，压下量过小各项异性大冲压时容易出现起皱情况；压下量过大出现形变孪晶强度高塑性差冲压时易出现破裂情况。本发明通过从板坯成分到成品表面粗糙度的全流程控制，综合考虑了卷材塑性、各项异性、表面粗糙度，制备出了具有最佳冲压性能的钛卷。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锅具冲压用钛卷的制备方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)板坯制备：零级海绵钛采用EB熔炼或VAR熔炼方式制备板坯，得到锅具冲压用钛卷板坯；
(2)热卷轧制：对步骤(1)制得的锅具冲压用钛卷板坯进行热卷轧制，然后退火、抛丸酸洗、切边，得到规格为2.5～4.5*900～1250*C的白皮卷；
(3)冷卷轧制、脱脂和退火
根据成品目标厚度进行轧程设计：
①当目标厚度≤0.8mm，需经过2轧程，即对步骤(2)制得的白皮卷进行冷卷轧制、脱脂和退火，得到半成品；半成品进行二次冷卷轧制、脱脂和退火，得到成品；
②当目标厚度为0.8～1.2mm，只需一个轧程，即对步骤(2)制得的白皮卷进行冷卷轧制、脱脂和退火，得到成品；
(4)毛化辊平整
采用毛化辊进行平整，毛化辊辊径350～390mm，毛化方式为无序毛化，毛化辊粗糙度2.0～15.0μm，得到锅具冲压用钛卷；
①对于EB坯轧制卷材：平整道次2～4道次，轧制力120～350吨；平整压下量0.01～0.03mm；钛带表面目标粗糙度0.5～1.5μm；
②对于锻坯轧制卷材：平整道次1～3道次，轧制力100～300吨；平整压下量0.005～0.025mm；钛带表面目标粗糙度0.5～1.5μm。
2.根据权利要求1所述的锅具冲压用钛卷的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的锅具冲压用钛卷板坯的成分要求如下所示：
Fe≤0.05wt％，C≤0.03wt％，N≤0.01wt％，H≤0.005wt％，O≤0.08wt％，其它≤0.1wt％，总和≤0.4wt％。
3.根据权利要求2所述的锅具冲压用钛卷的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的锅具冲压用钛卷板坯的成分要求如下所示：
Fe≤0.05wt％，C≤0.03wt％，N≤0.01wt％，H≤0.005wt％，O：0.05wt％，其它≤0.1wt％，总和≤0.4wt％。
4.根据权利要求1所述的锅具冲压用钛卷的制备方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的热卷轧制采用炉卷轧机进行。
5.根据权利要求1所述的锅具冲压用钛卷的制备方法，其特征在于：
步骤(3)中所述的冷卷轧制的具体操作为：
在1450mm冷轧机上以单位张力2.5kg/mm2～10.5kg/mm2进行冷卷轧制，其中，每轧程道次变形量为1～20％，每轧程经多道次冷轧，半成品总变形量≥30％，成品总变形量≥40％。
6.根据权利要求1所述的锅具冲压用钛卷的制备方法，其特征在于：
步骤(3)中所述的脱脂通过化学脱脂去除钛卷表面乳化液。
7.根据权利要求1所述的锅具冲压用钛卷的制备方法，其特征在于：
步骤(3)中所述的退火的条件为：
半成品的退火温度550～700℃，保温时间4h～10h；
成品的退火温度580～750℃；保温时间4h～10h。
8.根据权利要求1所述的锅具冲压用钛卷的制备方法，其特征在于：
步骤(4)中所述的锅具冲压用钛卷的厚度为0.5～1.2mm，宽度为900～1250mm。
9.一种锅具冲压用钛卷，其特征在于通过权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到。
10.权利要求9所述的锅具冲压用钛卷在厨具领域中的应用。
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