CN111910139A - 一种通过毛化工艺防止极薄钛带卷退火粘结的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种通过毛化工艺防止极薄钛带卷退火粘结的方法，属于有色金属材料的退火工艺，尤其是采用罩式退火炉的冷轧极薄钛带卷；本发明通过毛化处理，分段升温和提高降温速率的方法，一方面可以有效消除极薄钛带卷的粘结缺陷，提高产品质量及成品率；另一方面可以降低成本和能耗，操作简便、可进行批量化生产从而获得高质量，低成本的极薄钛带，具有良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明公开一种通过毛化工艺防止极薄钛带卷退火粘结的方法，属于有色金属的退火工艺领域，尤其是采用罩式退火炉的冷轧极薄钛带卷。
背景技术
工业纯钛因其低密度，高强度，可加工性强，具有良好的耐蚀性及综合力学性能被广泛应用于航空航天，海洋和化工领域。退火的主要目的是消除残余内应力，防止变形和开裂；细化晶粒，改善性能；降低硬度提高塑性以便于后续的加工处理。在高退火温度，较长退火时间，极薄钛带卷易产生粘结缺陷，如马蹄状，弧形凹印，月牙状等，降低成品率，严重的话还会导致整个极薄钛带卷无法使用。
现有的极薄钛带卷退火工艺一般都是抽真空，加入惰性气体，降低退火温度以及降低卷曲张力。但是仍然会有粘结缺陷且退火后极薄钛带卷表面有氧化层，退火后需要清理，既加大了工作量又增加了成本，现阶段的技术未能很好解决极薄钛带卷的粘结缺陷，因此通过改善现有技术来防止极薄钛带卷粘结被广泛期待。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过毛化工艺防止极薄钛带卷退火粘结的方法，包括以下步骤：
(1)极薄钛带卷退火前进行毛化处理，使极薄钛带卷表面粗糙度为10％-40％。
(2)极薄钛带卷退火工艺：用惰性气体置换炉内气体，将极薄钛带卷分阶段升温至再结晶温度(再结晶温度630℃)以上并保温，再以20-60℃/h的冷却速率将极薄钛带卷缓冷至400-500℃，此阶段按气体流量为10-30m3/h的速率持续通入惰性气体；最后将极薄钛带卷以60-180℃/h的冷却速率冷却至出炉温度(20-50℃)，此阶段按气体流量为1-10m3/h的速率持续通入惰性气体。
分阶段升温过程为：首先将极薄钛带卷加热到400-500℃并保温1-4小时，接着将极薄钛带卷加热至650-800℃并保温1-4h，在此加热和保温过程中以30-60m3/h的流量将惰性气体通入退火炉，且升温速率控制在120-200℃/min。
优选的，本发明步骤(1)中采用喷砂处理，其中SiO2含量≥95％，喷砂粒度在十到二十号之间。
优选的，本发明步骤(2)中惰性气体选用氩气，且纯度不低于99.999％。
优选的，本发明步骤(2)中所述退火炉是罩式退火炉，包括炉台、内罩、加热罩以及冷却系统。
本发明的原理：退火前对极薄钛带卷进行喷砂处理，既起到清洁的作用，又可以使极薄钛带卷获得一定的粗糙度，防止退火过程中因表面光滑而粘结；分段升温可以有效消除卷内因受热不均匀产生的粘结；先缓冷后加快冷快速率可以有效避免因冷却速率过快而产生的热应力，从而降低粘结现象。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过极薄钛带卷表面的喷砂处理，增大钛带卷的表面粗糙度和表面积，减少退火时钛带卷的接触，操作简单，可以有效地防止退火过程中钛带卷粘结，提高成材率，获得高品质、低成本的极薄钛带卷。
(2)本发明通过退火过程升温时的分段加热，可有效防止极薄钛带卷在加热过程中的受热不均匀现象，且能降低热应力引起的钛带卷变形，尤其适合厚度小于0.5mm的极薄钛带卷以及需要高温长时间的退火。
(3)本发明通过退火过程中加入惰性气体，且通入惰性气体并非按固定的流量；一方面可以有效防止极薄钛带卷与空气发生化学反应，另一方面合理控制惰性气体流量，避免浪费，节约成本。
(4)本发明在退火过程的冷却阶段，采用先缓冷再加快冷却速率，可有效避免由于冷却速率过快导致的粘结，从而获得具有良好表面质量的极薄钛带卷。
附图说明
图1是本发明实施例1所示的退火工艺图。
图2是本发明实施例2所示的退火工艺图。
图3是本发明实施例3所示的退火工艺图。
图4是本发明实施例1所生产出的产品图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
本发明实施例对20辊冷轧机组轧后板材进行喷砂处理，罩式退火炉进行极薄钛带卷的退火处理为例进行说明，本实施例所用20辊冷轧机组可生产最小厚度为0.001mm的极薄钛带卷，罩式退火炉由炉台、内罩、加热罩以及冷却系统组成，退火工艺流程如图1所示。
实施例1
一种通过毛化工艺防止极薄钛带卷退火粘结的方法，包括以下步骤：
(1)将TA10极薄钛带卷轧至0.45mm厚后，退火前先用石英砂进行喷砂处理，其中SiO2含量为98％，喷砂粒度十二号，极薄钛带卷表面粗糙度为20％。
(2)将极薄钛带卷放入退火炉的内罩用纯度为99.999％的氮气彻底置换内罩气氛，至炉内压力为40hPa正压，随后用加热罩加热，此时以160℃/h的加热速度将极薄钛带卷加热至480℃并保温1小时，在加热和保温过程中以50m3/h的流量通入纯度为99.999％的氮气，以保持炉内压力40hPa；再以140℃/h的加热速度将极薄钛带卷加热至720℃±10℃并保温3h，此时通入氩气流量不变，保温及后续冷却过程保持炉内压力8hPa的条件下，进行带加热罩冷却，此时以10m3/h的流量通入纯度为99.999％的氮气，一方面以50℃/h的冷却速度和6h的冷却时间将极薄钛带卷缓冷至420℃，另一方面实现保压，并且在带加热罩冷却结束后，以130℃/h的冷却速度用冷却罩将钛带卷冷却至30℃，在此冷却过程中以5m3/h的流量通入纯度为99.999％的氮气，一方面用于冷却极薄钛带卷，另一方面用于保压吊开内罩，将极薄钛带卷出炉。
经过退火处理的极薄钛带卷无粘结现象，表面质量好可被直接送往后续加工。
实施例2
一种通过毛化工艺防止极薄钛带卷退火粘结的方法，包括以下步骤：
(1)将TA10极薄钛带卷轧至0.4mm后，退火前先用石英砂进行喷砂处理，其中SiO2含量为98％，喷砂粒度十四号，极薄钛带卷表面粗糙度为30％。
(2)退火工艺流程如图2所示：将极薄钛带卷放到退火炉炉台上并扣上内罩用惰性气体彻底置换内罩气氛，至炉内压力为37hPa正压，在置换的同时，用加热罩加热，此时先以150℃/h的加热速度将极薄钛带卷加热到450℃并保温2小时，在加热和保温过程中用惰性气体以40m3/h的流量吹扫内罩，以置换和带走在加热和保温过程中产生的由水分、残油、粉尘、杂质形成的挥发物、化合物和碳化物，随后停止惰性气体吹扫并按180℃/h的加热速度将极薄钛带卷加热到680℃±10℃并保温3h首先进行带加热罩冷却，此时保持炉内压力不变并用16m3/h的流量通入惰性气体并以40℃/h的冷却速度和5小时的冷却时间将极薄钛带卷缓冷至480℃，在带加热罩冷却结束后，用冷却罩以120℃/h的冷却速度将极薄钛带卷冷却至40℃，在冷却罩冷却过程中，以5m3/h的流量用惰性气体对极薄钛带卷进行保护冷却并将炉内压力保持在10hPa的条件下吊开内罩，将极薄钛带卷出炉。
经过退火处理的极薄钛带卷无粘结现象，表面质量好可被直接送往后续加工。
实施例3
一种通过毛化工艺防止极薄钛带卷退火粘结的方法，包括以下步骤：
(1)将TA10极薄钛带卷轧至0.5mm后，退火前先用石英砂进行喷砂处理，其中SiO2含量为98％，喷砂粒度十一号，极薄钛带卷表面粗糙度为20％。
(2)退火工艺流程如图3所示。
将极薄钛带卷放入退火炉的内罩用惰性气体彻底置换内罩气氛，至炉内压力为35hPa正压，在置换的同时，按照120℃/h的加热速度用加热罩将极薄钛带卷加热至430℃并保温2h，然后以140℃/h的加热速率升温至660℃±10℃并保温2.5h在通入流量为45m3/h的惰性气体，保温过程中保持炉内压力不变的条件下，进行带加热罩冷却，此时以60℃/h的冷却速度和4h的冷却时间将极薄钛带卷缓冷至420℃，在冷却程中惰性气体起到对极薄钛带卷进行保护冷却的作用，且炉内压力保持在7hPa，随后按照150℃/h的冷却速度用冷却罩将极薄钛带卷冷却至20℃，在此冷却过程中以8m3/h的流量通入惰性气体进行保护冷却吊开内罩，将极薄钛带卷出炉。
经过退火处理的极薄钛带卷无粘结现象，表面质量好可被直接送往后续加工。
对比实施例1
将TA10极薄钛带卷轧至0.45mm厚后放入退火炉的内罩用纯度为99.999％的氮气彻底置换内罩气氛，至炉内压力为40hPa正压，随后用加热罩加热，此时以160℃/h的加热速度将极薄钛带卷加热至480℃并保温1小时，在加热和保温过程中以50m3/h的流量通入纯度为99.999％的氮气，以保持炉内压力40hPa；再以140℃/h的加热速度将极薄钛带卷加热至720℃±10℃并保温3h，此时通入氩气流量不变，保温及后续冷却过程保持炉内压力8hPa的条件下，进行带加热罩冷却，此时以10m3/h的流量通入纯度为99.999％的氮气，一方面以50℃/h的冷却速度和6h的冷却时间将极薄钛带卷缓冷至420℃，另一方面实现保压，并且在带加热罩冷却结束后，以130℃/h的冷却速度用冷却罩将钛带卷冷却至30℃，在此冷却过程中以5m3/h的流量通入纯度为99.999％的氮气，一方面用于冷却极薄钛带卷，另一方面用于保压吊开内罩，将极薄钛带卷出炉。
对出炉后的极薄钛带卷进行检查，发现月牙状粘结缺陷，产生这一现象的原因是退火前未进行毛化处理，极薄钛带卷表面光滑，易产生粘结。
对比实施例2
(1)将TA10极薄钛带卷轧至0.45mm厚后，退火前先用石英砂进行喷砂处理，其中SiO2含量为98％，喷砂粒度十二号，极薄钛带卷表面粗糙度为20％。
(2)将极薄钛带卷放入退火炉的内罩用纯度为99.999％的氮气彻底置换内罩气氛，至炉内压力为40hPa正压，随后用加热罩加热，此时以160℃/h的加热速度将极薄钛带卷加热至720℃±10℃并保温4小时，在加热和保温过程中以50m3/h的流量通入纯度为99.999％的氮气，以保持炉内压力40hPa，保温及后续冷却过程保持炉内压力8hPa的条件下，以130℃/h的冷却速度用冷却罩将钛带卷冷却至30℃，在此冷却过程中以5m3/h的流量通入纯度为99.999％的氮气，一方面用于冷却极薄钛带卷，另一方面用于保压吊开内罩，将极薄钛带卷出炉。
对出炉后的极薄钛带卷进行检查，发现马蹄状粘结缺陷，产生这一现象的原因一方面是退火时未进行分阶段升温，极薄钛带卷内受热不均匀，使卷内产生温差；另一方面是退火降温时未进行缓冷，冷却速率过快使卷内产生热应力，出现粘结缺陷。
经实施例与对比例比较发现，退火前进行喷砂处理，既起到清洁的作用，又可以使极薄钛带卷获得一定的粗糙度，防止退火过程中因表面光滑而粘结；分段升温可以有效消除卷内因受热不均匀产生的粘结；先缓冷后加快冷快速率可以有效避免因冷却速率过快而产生的热应力，从而降低粘结现象。因此采用本发明方法对极薄钛带卷进行退火处理可以有效防止粘结缺陷。
Claims (4)
1.一种通过毛化工艺防止极薄钛带卷退火粘结的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)极薄钛带卷退火前进行毛化处理，使极薄钛带卷表面粗糙度为10％-40％；
(2)极薄钛带卷退火工艺：用惰性气体置换炉内气体，将极薄钛带卷分阶段升温至再结晶温度以上并保温，再以20-60℃/h的冷却速率将极薄钛带卷缓冷至400-500℃，此阶段按气体流量为10-30m3/h的速率持续通入惰性气体；最后将极薄钛带卷以60-180℃/h的冷却速率冷却至出炉温度，此阶段按气体流量为1-10m3/h的速率持续通入惰性气体；
分阶段升温过程为：首先将极薄钛带卷加热到400-500℃并保温1-4小时，接着将极薄钛带卷加热至650-800℃并保温1-4h，在此加热和保温过程中以30-60m3/h的流量将惰性气体通入退火炉，且升温速率控制在120-200℃/min。
2.根据权利要求1所述通过毛化工艺防止极薄钛带卷退火粘结的方法，其特征在于：步骤(1)中采用喷砂处理，其中SiO2含量≥95％，喷砂粒度在十到二十号之间。
3.根据权利要求1所述通过毛化工艺防止极薄钛带卷退火粘结的方法，其特征在于：步骤(2)中惰性气体选用氩气，且纯度不低于99.999％。
4.根据权利要求1所述通过毛化工艺防止极薄钛带卷退火粘结的方法，其特征在于：步骤(2)中所述退火炉是罩式退火炉，包括炉台、内罩、加热罩以及冷却系统。
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