EA039472B1 - Способ производства горячекатаной титановой плиты - Google Patents
Способ производства горячекатаной титановой плиты Download PDFInfo
- Publication number
- EA039472B1 EA039472B1 EA202091038A EA202091038A EA039472B1 EA 039472 B1 EA039472 B1 EA 039472B1 EA 202091038 A EA202091038 A EA 202091038A EA 202091038 A EA202091038 A EA 202091038A EA 039472 B1 EA039472 B1 EA 039472B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- rolled
- titanium
- hot
- slab
- rolling
- Prior art date
Links
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 268
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 265
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 263
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 115
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 76
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 76
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims abstract description 56
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 100
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 96
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 20
- 238000010314 arc-melting process Methods 0.000 claims description 9
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 88
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 57
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 38
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 29
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 22
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 20
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 9
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 8
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 7
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000004093 laser heating Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 238000010313 vacuum arc remelting Methods 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001122 Mischmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000988 reflection electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/02—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling heavy work, e.g. ingots, slabs, blooms, or billets, in which the cross-sectional form is unimportant ; Rolling combined with forging or pressing
- B21B1/026—Rolling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
- B21B27/005—Rolls with a roughened or textured surface; Methods for making same
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
- B21B3/003—Rolling non-ferrous metals immediately subsequent to continuous casting, i.e. in-line rolling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B45/004—Heating the product
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
- B22D21/06—Casting non-ferrous metals with a high melting point, e.g. metallic carbides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B15/00—Arrangements for performing additional metal-working operations specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B2265/00—Forming parameters
- B21B2265/14—Reduction rate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Abstract
Способ производства горячекатаной титановой плиты включает в себя: [1] плавление по меньшей мере одной части боковой поверхности титанового сляба путем воздействия луча или плазмы на боковую поверхность, но не на прокатываемую поверхность, с последующим образованием в боковой поверхности повторно затвердевшего слоя, имеющего диаметр зерна 1,5 мм или меньше и глубину 3,0 мм или больше от боковой поверхности; [2] выполнение процесса отделки на прокатываемой поверхности титанового сляба, в котором сформирован этот слой, чтобы тем самым довести показатель плоскостности X сляба до 3,0 или меньше; и [3] подвергание титанового сляба после процесса отделки горячей прокатке так, чтобы длина L дуги контакта валка в первом проходе черновой прокатки составляла 230 мм или больше.
Description
Горячекатаные титановые плиты обычно производятся с помощью описанного ниже способа производства. Сначала плавят титановую губку, полученную с помощью процесса Кролла, или титановый лом, а затем осуществляют кристаллизацию материала с образованием слитка (процесс плавки). Затем слиток подвергают обжатию на блюминге или ковке, которые выполняют в качестве горячей обработки давлением, и обрабатывают в сляб, имеющий форму и размеры, подходящие для горячей прокатки с целью производства горячекатаной титановой плиты (передельный процесс). Затем сляб подвергают горячей прокатке с образованием горячекатаной титановой плиты.
В качестве способа плавки используется процесс вакуумно-дугового переплава с нерасходуемым электродом (ВДП), процесс электронно-лучевого переплава (ЭЛП) или процесс плазменно-дуговой плавки (ПДП).
В случае использования в качестве способа плавки процесса дугового переплава с нерасходуемым электродом форма кристаллизатора ограничивается цилиндрической формой, что приводит к необходимости выполнять передельный процесс. В случае использования в качестве способа плавки процесса электронно-лучевого переплава или процесса плазменно-дуговой плавки имеется высокая степень свободы выбора формы кристаллизатора, поскольку металл плавится в другом месте и лишь затем отливается в кристаллизаторе. Следовательно, может быть отлит прямоугольный столбчатый слиток, имеющий подходящие размеры для горячей прокатки с целью производства горячекатаной титановой плиты. В случае использования такого вида прямоугольного столбчатого слитка для производства титанового горячекатаного материала передельный процесс может быть исключен.
Например, методы, раскрытые в патентных документах 1-3, могут использоваться в качестве способов производства горячекатаной титановой плиты без выполнения передельного процесса.
Патентный документ 1 раскрывает способ, в котором прямоугольный слиток чистого титана, у которого отношение ширина/толщина > 3,5, нагревают до температуры в диапазоне 900-1000°C, а после повергания прямоугольного слитка прокатке, при которой степень обжатия находится в пределах диапазона от 10% до менее чем 40% при температуре поверхности 880°C или больше в начале прокатки, выполняют прокатку так, чтобы полное обжатие при прокатке составляло 70% или больше в такой температурной области, в которой температура поверхности составляет менее 880°C, и температура поверхности сразу после чистовой прокатки не становится ниже чем 650°C. В способе, раскрытом в патентном документе 1, поперечное распределение материала предотвращается путем подавления прохода валка в температурной области устойчивости β-фазы до величины не большей, чем заданное значение. Посредством этого, в соответствии с патентным документом 1, предотвращается возникновение ситуации, в которой коробление, которое происходит у поверхности на прокатываемой стороне плиты, перемещается к поверхности из-за поперечного распределения и становится дефектами швов.
В патентном документе 2 предложен способ, в котором поверхность прямоугольного слитка пластически деформируют в качестве холодной обработки с использованием стального инструмента, имеющего форму наконечника с радиусом кривизны 3-30 мм, или стального шарика с радиусом 3-30 мм, и тем самым снабжают лунками, в которых средняя высота профильного элемента волнистости составляет 0,21,5 мм, а средняя длина профильного элемента волнистости составляет 3-15 мм. В соответствии с патентным документом 2, за счет придания деформации при холодной обработке поверхности прямоугольного слитка посредством стального инструмента или стального шарика, уменьшаются дефекты поверхности, приписываемые крупнозернистой затвердевшей микроструктуре, которая возникает, когда приповерхностная часть рекристаллизуется во время нагревания слитка при горячей прокатке.
В патентном документе 3 раскрыт исходный титановый материал для горячей прокатки, в котором наружный слой прокатываемой поверхности слитка плавится и повторно затвердевает, подвергаясь одному типу или комбинации двух или более типов процессов из высокочастотного индукционного нагрева, дугового нагрева, плазменного нагрева, нагрева электронным лучом и лазерного нагрева так, чтобы микроструктура в области от наружного слоя до глубины 1 мм или больше стала расплавленной и повторно затвердевшей микроструктурой. В соответствии с патентным документом 3 уменьшаются дефекты поверхности, которые возникают из-за влияния крупнозернистой затвердевшей микроструктуры, путем плавления и повторного затвердевания наружного слоя слитка, чтобы тем самым получить затвердевшую микроструктуру, которая является чрезвычайно мелкозернистой и имеет нерегулярные ориентации.
Список документов уровня техники
Патентные документы
Патентный документ 1: JP7-251202A
Патентный документ 2: WO 2010/090352
Патентный документ 3: JP2007-332420A
- 1 039472
Сущность изобретения
Техническая проблема
Однако в обычных способах производства горячекатаной титановой плиты в некоторых случаях дефекты поверхности, которые называют дефектами поверхности в краевой части, возникают в концевых частях в направлении по ширине прокатываемой поверхности горячекатаной титановой плиты. Образование дефектов поверхности в краевой части является заметным, в частности, в горячекатаной титановой плите, производимой способом, в котором передельный процесс исключен. Причина этого заключается в том, что поры (мелкие отверстия), которые существуют в поверхности слитка, не делаются безопасными за счет связывания давлением в передельном процессе. Поры, если они присутствуют в титановом слябе, который будет подвергнут горячей прокатке, могут привести к дефектам поверхности в краевой части во время горячей прокатки, потому что поры, присутствующие в прокатываемой поверхности, могут открыться на поверхности, или поры, присутствующие в боковой поверхности, могут переместиться по прокатываемой поверхности в результате вызванного прокаткой пластического течения и открыться на прокатываемой поверхности.
Когда в горячекатаной титановой плите образуются дефекты поверхности в краевой части, необходимо увеличивать количество удаляемой в травильном процессе поверхности горячекатаной титановой плиты (величину зачистки), или обрезать и удалять концевые части в направлении по ширине прокатываемой поверхности, на которой присутствуют дефекты поверхности в краевой части, и, следовательно, выход годного уменьшается.
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ производства горячекатаной титановой плиты, в которой подавлено образование дефектов поверхности в краевой части и которая имеет благоприятные поверхностные свойства.
Решение проблемы
Для подавления образования дефектов поверхности в краевой части горячекатаной титановой плиты авторы настоящего изобретения рассмотрели возможность ингибирования открытия пор, присутствующих в прокатываемой поверхности титанового сляба и вблизи от прокатываемой поверхности в боковых поверхностях титанового сляба, во время горячей прокатки. В результате исследования, проведенного авторами настоящего изобретения, они обнаружили, что подвергая титановый сляб перед горячей обработкой давлением процессу плавления и повторного затвердевания, который удовлетворяет нижеприведенному условию [1], и процессу отделки, который удовлетворяет нижеприведенному условию [2], а также выполнения горячей обработки давлением, которая удовлетворяет нижеприведенному условию [3], возможно подавить образование дефектов поверхности в краевой части, которые происходят из пор вблизи прокатываемой поверхности титанового сляба, и таким образом пришли к настоящему изобретению.
Суть настоящего изобретения заключается в следующем.
(1) Способ производства титановой плиты путем выполнения горячей прокатки титанового сляба, произведенного напрямую с использованием процесса электронно-лучевого переплава или процесса плазменно-дуговой плавки, содержащий когда поверхность титанового сляба, подлежащая горячей прокатке, определяется как прокатываемая поверхность, а поверхность, которая является параллельной направлению прокатки и перпендикулярна прокатываемой поверхности, определяется как боковая поверхность,
[1] стадию плавления по меньшей мере одной части боковой поверхности титанового сляба со стороны прокатываемой поверхности путем воздействия лучом или плазмой на боковую поверхность без воздействия лучом или плазмой на прокатываемую поверхность, а после этого повторного затвердевания с образованием в боковой поверхности слоя микроструктуры, имеющего эквивалентный диаметр окружности зерна 1,5 мм или меньше и имеющего глубину 3,0 мм или больше от боковой поверхности;
[2] стадию выполнения процесса отделки на прокатываемой поверхности титанового сляба, в котором сформирован слой микроструктуры, чтобы довести значение X, определяемое нижеприведенной формулой (1), до 3,0 или меньше; и
[3] стадию подвергания титанового сляба после процесса отделки горячей прокатке при условии, по которому значение L, определяемое нижеприведенной формулой (2), составляет 230 мм или больше.
X = (наибольшее значение из Но, Ηχ и Н2) - (наименьшее значение из Но, Ηχ и Н2)... (1)
L = {R(H0-H3)}1/2 ... (2) где смысловое значение каждого символа в вышеприведенных формулах является следующим:
X - показатель плоскостности сляба;
H0 - толщина центральной части в направлении по ширине титанового сляба после процесса отделки (мм);
H1 - толщина концевой части (в положении 1/8 ширины) в направлении по ширине титанового сляба после процесса отделки (мм);
H2 - толщина концевой части (в положении 1/4 ширины) в направлении по ширине титанового сляба после процесса отделки (мм);
L - длина дуги контакта валка в первом проходе черновой прокатки (мм);
- 2 039472
R - радиус прокатного валка в первом проходе черновой прокатки (мм);
Н3 - толщина центральной части в направлении по ширине титанового сляба на стороне выхода в первом проходе черновой прокатки (мм).
(2) Способ производства горячекатаной титановой плиты по п.(1), в котором на стадии [1] слой микроструктуры формируют по всей боковой поверхности.
(3) Способ производства горячекатаной титановой плиты по п.(1), в котором на стадии [1] на боковой поверхности слой мелкозернистой микроструктуры формируют в области от прокатываемой поверхности до положения на по меньшей мере 1/6 толщины титанового сляба.
(4) Способ производства горячекатаной титановой плиты по п.(3), в котором на стадии [1] на боковой поверхности слой мелкозернистой микроструктуры формируют в области от прокатываемой поверхности до положения на по меньшей мере 1/3 толщины титанового сляба.
(5) Способ производства горячекатаной титановой плиты по любому из пп.(1)-(4), в котором на стадии [2] шероховатость (Ra) прокатываемой поверхности делают равной 0,6 мкм или больше.
(6) Способ производства горячекатаной титановой плиты по любому из пп.(1)-(5), в котором на стадии [3] радиус прокатного валка в первом проходе черновой прокатки составляет больше чем 650 мм.
(7) Способ производства горячекатаной титановой плиты по любому из пп.(1)-(6), в котором на стадии [3] обжатие в первом проходе черновой прокатки составляет 30% или больше.
(8) Способ производства горячекатаной титановой плиты по любому из пп.(1)-(7), в котором на стадии [3] шероховатость (Ra) поверхности прокатного валка составляет 0,6 мкм или больше.
Полезные эффекты изобретения
В соответствии со способом производства горячекатаной титановой плиты по настоящему изобретению появление дефектов поверхности в краевой части, вызываемых порами, присутствующими в боковых поверхностях титанового сляба, перемещающихся к прокатываемой поверхности и открывающихся в прокатываемой поверхности во время горячей прокатки, может быть предотвращено, и даже если поры присутствуют в прокатываемой поверхности титанового сляба, появление дефектов поверхности в краевой части из-за открытия пор, присутствующих в прокатываемой поверхности, может быть предотвращено. Следовательно, в соответствии со способом производства горячекатаной титановой плиты по настоящему изобретению получается горячекатаная титановая плита с хорошими поверхностными свойствами. В результате количество металла, удаляемое с поверхности горячекатаной титановой плиты при зачистке в травильном процессе, может быть уменьшено. Кроме того, ширина обрезаемых и удаляемых концевых частей титановой плиты в направлении по ширине прокатываемой поверхности из-за дефектов поверхности в краевой части может быть уменьшена, а выход годного увеличен.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее поперечное сечение титанового сляба, произведенного с помощью процесса электроннолучевого переплава или процесса плазменно-дуговой плавки.
Фиг. 2 - вид для описания одного примера процесса плавления и повторного затвердевания в способе производства горячекатаной титановой плиты в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
Фиг. 3 - вид для описания одного примера процесса плавления и повторного затвердевания.
Фиг. 4 - вид для описания одного примера процесса плавления и повторного затвердевания.
Фиг. 5 - вид для описания одного примера процесса горячей прокатки в способе производства горячекатаной титановой плиты в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
Фиг. 6 - вид для описания другого примера процесса плавления и повторного затвердевания в способе производства горячекатаной титановой плиты в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
Описание вариантов осуществления
В способе производства горячекатаной титановой плиты в соответствии с настоящим вариантом осуществления титановая плита производится путем выполнения горячей прокатки после выполнения процесса плавления и повторного затвердевания и процесса отделки на титановом слябе, произведенном напрямую с использованием процесса электронно-лучевого переплава или процесса плазменно-дуговой плавки. Далее каждый из этих процессов будет описан со ссылками на фиг. 1-6.
1. Условия производства титанового сляба
При производстве горячекатаной титановой плиты в соответствии с настоящим вариантом осуществления используется титановый сляб, произведенный напрямую с использованием процесса электронно-лучевого переплава или процесса плазменно-дуговой плавки.
В этом случае в качестве титанового сляба может использоваться слиток или сляб в форме прямоугольного столбика, имеющий размеры, подходящие для горячей прокатки с целью производства горячекатаной титановой плиты, а также сляб или слиток, произведенный с использованием множества различных способов. В частности, в качестве титанового сляба может использоваться прямоугольный столбчатый слиток, произведенный с использованием процесса электронно-лучевого переплава или процесса плазменно-дуговой плавки.
В случае титана, имеющего состав высоколегированного сплава, сила реакции при прокатке при
- 3 039472 температурных условиях области α-фазы или области α+β-фаз является большой. Следовательно, довольно затруднительно произвести горячекатаную титановую плиту, имеющую состав высоколегированного сплава, которая состоит только из α-фазы или α-фазы и β-фазы. Соответственно, в случае выполнения горячей прокатки титана, имеющего состав высоколегированного сплава, с высокой степенью обжатия, она предпочтительно выполняется в области β-фазы. Однако когда титан, имеющий состав высоколегированного сплава, подвергается горячей прокатке в области β-фазы, имеет место небольшое образование дефектов поверхности в краевой части. Следовательно, титановый сляб, используемый в настоящем варианте осуществления, предпочтительно имеет состав, состоящий из титана, в котором содержание Ti равно 99% или больше (также называемого технически чистым титаном), или титана, имеющего состав низколегированного сплава, в которой главной составляющей фазой является α-фаза (также называемого титановым сплавом). Однако при необходимости в качестве титанового сляба может использоваться титан, состоящий из α-фазы и β-фазы, а также титан, состоящий из β-фазы.
Химический состав титанового сляба определяется в соответствии с химическим составом и массовой долей титановой губки и/или титанового лома, которые используются в качестве сырья, а также химических составов и массовых долей добавляемых вспомогательных материалов. Следовательно, для того, чтобы гарантировать получение целевого химического состава титанового сляба, химические составы титановой губки и титанового лома, а также вспомогательного сырья заранее определяются с помощью химического анализа и т.п., и требуемые массовые количества соответствующего сырья определяются в соответствии с химическими составами. Следует отметить, что даже если в сырье содержится некоторый элемент (например, хлор или магний), который испаряется и удаляется при электроннолучевом переплаве, этот элемент не содержится в титановом слябе. В дальнейшем символ %, используемый в отношении содержания каждого элемента, обозначает массовый процент.
Химический состав титанового сляба по настоящему изобретению содержит, например, O: от 0 до 1,0%, Fe: от 0 до 5,0%, Al: от 0 до 5,0%, Sn: от 0 до 5,0%, Zr: от 0 до 5,0%, Mo: от 0 до 2,5%, Ta: от 0 до 2,5%, V: от 0 до 2,5%, Nb: от 0 до 2%, Si: от 0 до 2,5%, Cr: от 0 до 2,5%, Cu: от 0 до 2,5%, Co: от 0 до 2,5%, Ni: от 0 до 2,5%, элементы платиновой группы: от 0 до 0,2%, РЗМ: от 0 до 0,1%, B: от 0 до 3%, N: от 0 до 1%, C: от 0 до 1%; H: от 0 до 0,015%, а остальное составляют титан и примеси.
В частности, элементы платиновой группы представляют собой один или более элементов, выбираемых из Ru, Rh, Pd, Os, Ir и Pt, и содержание элементов платиновой группы означает суммарное содержание вышеупомянутых элементов. Кроме того, термин РЗМ является общим термином, используемым для обозначения в общей сложности 17 элементов: Sc, Y и лантаноидов, и термин содержание РЗМ относится к суммарному содержанию вышеупомянутых элементов.
Наличие O, Fe, Al, Sn, Zr, Mo, Ta, V, Nb, Si, Cr, Cu, Co, Ni, элементов платиновой группы, РЗМ и B для химического состава не является существенным, и нижний предел содержания каждого из этих элементов составляет 0%. По мере необходимости нижний предел содержания каждого из O, Fe, Al, Sn, Zr, Mo, Ta, V, Nb, Si, Cr, Cu, Co, Ni, элементов платиновой группы, РЗМ и B может быть установлен как 0,01%, 0,05%, 0,1%, 0,2% или 0,5% соответственно.
Верхний предел содержания O может быть задан как 0,80, 0,50, 0,30 или 0,10%. Верхний предел содержания Fe может быть задан как 3, 2 или 1%. Верхний предел содержания Al может быть задан как 3, 2 или 1%. Верхний предел содержания Sn может быть задан как 3, 2 или 1%. Верхний предел содержания Zr может быть задан как 3, 2 или 1%. Верхний предел содержания Mo может быть задан как 2, 1,5, 1 или 0,5%. Верхний предел содержания Ta может быть задан как 2, 1,5, 1 или 0,5%. Верхний предел содержания V может быть задан как 2, 1,5, 1 или 0,5%. Верхний предел содержания Nb может быть задан как 1,5, 1, 0,5 или 0,3%. Верхний предел содержания Si может быть задан как 2, 1,5, 1 или 0,5%. Верхний предел содержания Cr может быть задан как 2, 1,5, 1 или 0,5%. Верхний предел содержания Cu может быть задан как 2, 1,5, 1 ИЛИ 0,5%. Верхний предел содержания Co может быть задан как 2, 1,5, 1 или 0,5%. Верхний предел содержания Ni может быть задан как 2, 1,5, 1 или 0,5%. Верхний предел содержания элементов платиновой группы может быть задан как 0,4, 0,3, 0,2 или 0,1%. Верхний предел содержания РЗМ может быть задан как 0,05, 0,03 или 0,02%. Верхний предел содержания B может быть задан как 2, 1, 0,5 или 0,3%. Верхний предел содержания N может быть задан как 0,08, 0,05, 0,03 или 0,01%. Верхний предел содержания C может быть задан как 0,08, 0,05, 0,03 или 0,01%. Верхний предел содержания H может быть задан как 0,012, 0,010, 0,007 или 0,005%.
Титановый сляб в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно производится так, чтобы удовлетворять диапазону химического состава, определенному в различных стандартах. Хотя существуют также стандарты ASTM и AMS, примеры стандартов будут описаны главным образом с упором на стандарты JIS в качестве репрезентативных стандартов. Настоящее изобретение может использоваться для производства титана, который соответствует спецификациям этих стандартов.
Примеры стандартов для титана включают в себя Классы 1-4, определенные в стандарте JIS H 4600 (2012), Классы 1-4, определенные в стандарте ASTM B265, а также Классы 3.7025, 3.7035 и 3.7055, определенные в стандарте DIN 17850.
Титановый сплав, в котором общее количество легирующих элементов не превышает 5,0%, а ос
- 4 039472 тальное - Ti и примеси, может упоминаться как пример титана, имеющего состав низколегированного сплава, в котором главной составляющей фазой является α-фаза. В этом случае примеры легирующих элементов включают в себя Al и т.п., которые являются α-стабилизирующими элементами, Sn, Zr и т.п., которые являются нейтральными элементами, Fe, Cr, Cu, Ni, V, Mo, Ni, Si, Co, Ta и т.п., которые являются β-стабилизирующими элементами, Pd, Ru и т.п., которые являются элементами платиновой группы, Mm (мишметалл), Y и т.п., которые являются редкоземельными металлами, а также O, C, N и т.п., которые являются газообразными элементами. Предпочтительное содержание α-стабилизирующих элементов или нейтральных элементов составляет 0-5,0% соответственно, а предпочтительное содержание βстабилизирующих элементов составляет 0-2,5%. Предпочтительное содержание редкоземельных металлов составляет 0-0,5%, а предпочтительное содержание газообразных элементов, таких как O, C и N, составляет 0-1,0%. Каждое из этих содержаний относится к суммарному содержанию в случае добавления множества элементов.
Примеры таких титановых сплавов включают в себя коррозионностойкий сплав, который содержит 0,02-0,2% Pd или Ru, которые являются элементами платиновой группы, вместе с Ti, или коррозионностойкий сплав, который содержит 0,02-0,2% Pd или Ru, которые являются элементами платиновой группы, а также 0,001-0,1% Mm или Y, являющихся редкоземельными металлами, вместе с Ti, или термостойкий сплав, который содержит 0,1-2,5% каждого из Al, Cu и Sn, у которых высока растворимость в αфазе.
Как проиллюстрировано на фиг. 2, титановый сляб 10, который является исходным материалом для горячекатаной титановой плиты, имеет, по существу, прямоугольную столбчатую форму. Поверхности, которые приблизительно перпендикулярны направлению по толщине титанового сляба 10 (другими словами, две поверхности, нормаль к которым приблизительно параллельна направлению по толщине титанового сляба), называются прокатываемыми поверхностями 10C и 10D, которые прокатываются во время горячей прокатки. Как проиллюстрировано на фиг. 2, прокатываемые поверхности 10C и 10D титанового сляба приблизительно прямоугольны.
Кроме того, поверхности, которые приблизительно параллельны направлению по толщине титанового сляба 10 (другими словами, поверхности, нормаль к которым приблизительно перпендикулярна направлению по толщине титанового сляба), называются боковыми поверхностями. Боковые поверхности титанового сляба 10 делятся на два вида. Одним видом боковой поверхности является боковая поверхность, которая приблизительно параллельна длинной стороне прямоугольника, образуемого прокатываемыми поверхностями 10C и 10D (другими словами, боковая поверхность, нормаль к которой приблизительно параллельна короткой стороне прокатываемой поверхности). Этот вид боковой поверхности упоминается как длинная боковая поверхность (обозначенная ссылочными цифрами 10A и 10B на фиг. 2). Другими словами, боковая поверхность, которая является параллельной направлению D прокатки в процессе горячей прокатки, является длинной боковой поверхностью. Другим видом боковой поверхности является боковая поверхность, которая приблизительно параллельна короткой стороне прямоугольника, образуемого прокатываемыми поверхностями 10C и 10D (другими словами, боковая поверхность, нормаль к которой приблизительно параллельна длинной стороне прямоугольника, образуемого прокатываемыми поверхностями). Этот вид боковой поверхности упоминается как короткая боковая поверхность.
Следует отметить, что боковые поверхности 10A и 10B, которые являются параллельными направлению D прокатки титанового сляба 10, используемого в настоящем варианте осуществления, означают длинные боковые поверхности. В дальнейшем описании, если явно не указано иное, термин боковая поверхность титанового сляба означает длинную боковую поверхность титанового сляба.
2. Условия процесса плавления и повторного затвердевания
Процесс плавления и повторного затвердевания, который выполняется на титановом слябе, должен удовлетворять нижеописанному условию [1 ].
[1] После плавления по меньшей мере одной части боковой поверхности титанового сляба со стороны прокатываемой поверхности путем воздействия лучом или плазмой на боковую поверхность без воздействия лучом или плазмой на прокатываемую поверхность, расплавленная часть повторно затвердевает, формируя слой микроструктуры, имеющий эквивалентный диаметр окружности зерна 1,5 мм или меньше до глубины по меньшей мере 3,0 мм от боковой поверхности. Этот слой микроструктуры представляет собой микроструктуру, которая формируется путем превращения из β-фазы в α-фазу во время плавления и повторного затвердевания, и является более мелкозернистой микроструктурой, чем материнская фаза, и ниже упоминается как слой мелкозернистой микроструктуры.
Следует отметить, что из-за того, что титановый сляб, произведенный напрямую с использованием процесса электронно-лучевой или плазменно-дуговой плавки, медленно охлаждается в вакууме, материнская фаза, для которой не выполнен процесс плавления и повторного затвердевания, представляет собой чрезвычайно большую литую микроструктуру, имеющую диаметр эквивалентной окружности зерна в несколько мм. С другой стороны, после того, как боковая поверхность такого вида титанового сляба будет временно расплавлена в процессе плавления и повторного затвердевания, титановый сляб
- 5 039472 относительно быстро охлаждается за счет рассеяния тепла из сляба во время повторного затвердевания. Следовательно, слой мелкозернистой микроструктуры представляет собой мелкозернистую микроструктуру по сравнению с материнской фазой. Диаметр эквивалентной окружности зерна слоя мелкозернистой микроструктуры предпочтительно составляет 1,2 мм или меньше, и более предпочтительно 1,0 мм или меньше. Хотя диаметр эквивалентной окружности зерна в слое мелкозернистой микроструктуры может быть настолько малым, насколько это возможно, его практический нижний предел составляет 5 мкм. Нижний предел диаметра эквивалентной окружности зерна слоя мелкозернистой микроструктуры может составлять 1 мкм. Поры, существующие в боковых поверхностях титанового сляба, могут быть сделаны безопасными путем формирования такого вида слоя мелкозернистой микроструктуры.
Кроме того, диаметр зерна слоя мелкозернистой микроструктуры может быть измерен путем полирования поперечного сечения T титанового сляба (поперечного сечения, перпендикулярного боковой поверхности и параллельного направлению по толщине титанового сляба) и выполнения измерения с использованием дифракции электронов с обратным рассеянием (EBSD). При этом измерении зерна рассматриваются как отличающиеся, когда имеется разность ориентации кристаллов в 5° или больше между смежными точками измерения, определяется площадь A каждого зерна, и диаметр l эквивалентной окружности зерна может быть вычислен на основе формулы A = nx(l/2)2.
Когда титановый сляб подвергается горячей прокатке, части боковых поверхностей перемещаются на прокатываемую поверхность из-за поперечного распределения по поверхности центральной части титанового сляба. Следовательно, если дефекты присутствуют на части боковой поверхности, большое количество дефектов поверхности на краевой части образуется в концевых частях по ширине плиты, и значительная доля этих частей должна быть обрезана, что уменьшает выход годного. Даже в том случае, когда величина перемещения по прокатываемой поверхности является большой, она соответствует приблизительно 1/3-1/6 толщины сляба. Например, в том случае, когда толщина сляба составляет в диапазоне приблизительно 200-260 мм, величина такого перемещения составляет приблизительно несколько десятков мм. Следовательно, та часть, которая перемещается на прокатываемую поверхность, является частью, находящейся близко к прокатываемой поверхности (около прокатываемой поверхности) на боковой поверхности, и образование дефектов поверхности в краевой части на прокатываемой поверхности может быть подавлено даже без плавления и повторного затвердевания всей боковой поверхности. Следовательно, достаточно сформировать слой мелкозернистой микроструктуры на по меньшей мере одной части каждой боковой поверхности со стороны прокатываемой поверхности. Более конкретно, в случае плавления и повторного затвердевания по меньшей мере одной части боковой поверхности со стороны прокатываемой поверхности, когда толщина титанового сляба принята за t, предпочтительно формировать слой мелкозернистой микроструктуры в области от прокатываемой поверхности до положения на 1/3 t. Другими словами, предпочтительно расплавлять и повторно затвердевать по меньшей мере области от верхнего и нижнего краев сляба высотой в 1/3 t. Другими словами, даже если имеется область, которая не подвергается плавлению и повторному затвердеванию, но она находится ниже положения в 1/3 t в центре толщины плиты, образование дефектов поверхности в краевой части на прокатываемой поверхности может быть предотвращено. Кроме того, при подвергании плавлению и повторному затвердеванию только одной части боковой поверхности продолжительность обработки может быть сокращена, а производительность увеличена. Однако поскольку существует риск того, что эффект предотвращения образования дефектов поверхности в краевой части не будет получен, если слой мелкозернистой микроструктуры будет обеспечен только в очень узком диапазоне, в случае обеспечения слоя мелкозернистой микроструктуры в по меньшей мере одной части боковой поверхности со стороны прокатываемой поверхности слой мелкозернистой микроструктуры может быть сформирован в области от прокатываемой поверхности до положения на 1/6 t.
С другой стороны, и вся боковая поверхность может быть подвергнута плавлению и повторному затвердеванию. В этом случае, в дополнение к подавлению образования дефектов поверхности в краевой части, вызываемых перемещением части соответствующих боковых поверхностей на прокатываемую поверхность, как было описано выше, образование краевых трещин на концевых частях плиты может быть предотвращено. Краевые трещины снижают выход годного. Кроме того, в том случае, когда холодная прокатка выполняется после выполнения горячей прокатки титанового продукта, имеющего сравнительно высокую прочность, иногда может происходить разрыв плиты из-за краевых трещин. Путем плавления и повторного затвердевания всей боковой поверхности возникновение такого разрыва плиты может быть предотвращено. Определение того, нужно ли плавить и повторно затвердевать только по меньшей мере одну часть боковой поверхности со стороны прокатываемой поверхности или всю боковую поверхность, может быть сделано на основе размера продукта (толщины) или процесса производства (включает ли процесс производства в себя холодную прокатку и т.п.).
В настоящем процессе прокатываемая поверхность титанового сляба не плавится. Причина этого заключается в том, что плавление и повторное затвердевание прокатываемой поверхности титанового сляба может вызвать образование неровностей на поверхности. В частности, в настоящем изобретении горячая прокатка выполняется так, чтобы длина дуги контакта составляла 230 мм или больше, и поэтому имеется склонность к образованию большого пластического течения в направлении по ширине плиты во
- 6 039472 время горячей прокатки. Следовательно, если прокатываемая поверхность плавится и повторно затвердевает, на поверхности могут образоваться линейные дефекты горячей прокатки. Поэтому в настоящем патенте плавление и повторное затвердевание прокатываемой поверхности не выполняется.
Фиг. 2 показывает вид, описывающий один пример процесса плавления и повторного затвердевания в способе производства горячекатаной титановой плиты по настоящему варианту осуществления. В соответствии с процессом плавления и повторного затвердевания путем облучения электронным лучом или плазмой боковых поверхностей 10A и 10B без выполнения процесса плавления и повторного затвердевания на прокатываемых поверхностях 10C и 10D, по меньшей мере одна часть боковых поверхностей 10A и 10B со стороны прокатываемых поверхностей 10C и 10D, которая параллельна направлению D прокатки титанового сляба 10, плавится и повторно затвердевает, и при этом формируется более мелкозернистая микроструктура, чем микроструктура основного металла. При этом плавление и повторное затвердевание выполняются так, чтобы глубина слоя мелкозернистой микроструктуры от боковых поверхностей 10A и 10B составляла 3,0 мм или больше. В процессе плавления и повторного затвердевания боковых поверхностей 10A и 10B в некоторых случаях часть концевых областей прокатываемых поверхностей 10C и 10D (например, областей, проходящих на 10 мм или 5 мм от концов), смежных с боковыми поверхностями 10A и 10B, может плавиться и повторно затвердевать, и может формироваться слой микроструктуры, подобный слою мелкозернистой микроструктуры, и такое плавление и повторное затвердевание являются приемлемыми.
В качестве способа нагрева, используемого при плавлении и повторном затвердевании боковых поверхностей 10A и 10B, которые являются параллельными направлению D прокатки титанового сляба 10 в настоящем варианте осуществления, могут использоваться дуговой нагрев (вольфрамовым электродом в среде защитных газов (TIG)), лазерный нагрев с использованием лазера на газообразном диоксиде углерода и т.п., плазменный нагрев, плазменно-дуговой нагрев, индукционный нагрев, электронно-лучевой нагрев и т.п. В частности, в том случае, когда используются плазменный нагрев и электронно-лучевой нагрев, поскольку подвод тепла может быть увеличен, получающаяся при литье прямоугольного столбчатого слитка неровность поверхности может быть легко выровнена. Кроме того, в том случае, когда используются плазменный нагрев и электроннолучевой нагрев, процесс плавления и повторного затвердевания может быть легко выполнен в неокисляющей атмосфере. Следовательно, плазменный нагрев и электроннолучевой нагрев являются подходящими в качестве способов плавления и повторного затвердевания титанового сляба 10, который состоит из активного металла. В случае выполнения процесса плавления и повторного затвердевания в вакууме для предотвращения окисления поверхности титанового сляба 10 желательно, чтобы степень вакуума в печи, в которой выполняется процесс плавления и повторного затвердевания, составляла 3x10’3 мм рт.ст. или меньше.
Процесс плавления и повторного затвердевания по настоящему варианту осуществления может выполняться однократно, или количество раз выполнения процесса плавления и повторного затвердевания может быть увеличено по мере необходимости. Однако чем больше раз выполняется процесс плавления и повторного затвердевания, тем дольше будет продолжительность обработки, что приведет к уменьшению производительности и увеличению затрат. Следовательно, количество раз выполнения процесса плавления и повторного затвердевания предпочтительно равно одному или двум.
В соответствии с настоящим вариантом осуществления слой мелкозернистой микроструктуры формируется путем плавления и повторного затвердевания по меньшей мере одной части на боковых поверхностях 10A и 10B со стороны прокатываемых поверхностей 10C и 10D, которые являются параллельными направлению D прокатки титанового сляба 10. В титановом слябе 10, имеющем слой мелкозернистой микроструктуры по настоящему варианту осуществления, поскольку имеется значительная разница между размером микроструктуры слоя мелкозернистой микроструктуры и размером микроструктуры основного металла, слой мелкозернистой микроструктуры и основной металл можно легко различить путем наблюдения в микроскоп поперечного сечения, ортогонального к направлению прокатки. Слой мелкозернистой микроструктуры включает в себя расплавленный и повторно затвердевший металл, образовавшийся в процессе плавления и повторного затвердевания, а также слой зоны термического влияния (слой ЗТВ), образующийся в процессе плавления и повторного затвердевания.
В настоящем варианте осуществления при выполнении процесса плавления и повторного затвердевания слой мелкозернистой микроструктуры формируется до глубины 3,0 мм или больше на по меньшей мере одной части на боковых поверхностях 10A и 10B со стороны прокатываемых поверхностей 10C и 10D. Глубина слоя мелкозернистой микроструктуры предпочтительно составляет 4,0 мм или больше. При глубине слоя мелкозернистой микроструктуры 3,0 мм или больше поры, которые существуют в боковых поверхностях титанового сляба 10, могут быть сделаны безопасными. Кроме того, при глубине слоя мелкозернистой микроструктуры 3,0 мм или больше, в том случае, когда прямоугольный столбчатый слиток сразу после отливки используется в качестве титанового сляба 10, неровность отливки на боковых поверхностях титанового сляба 10 может быть уменьшена. В отличие от этого, когда глубина слоя мелкозернистой микроструктуры составляет менее 3,0 мм, поры, существующие в боковых поверхностях титанового сляба 10, перемещаются к прокатываемой поверхности из-за вызываемого горячей прокаткой пластического течения, и образование дефектов поверхности в краевой части, которые возни- 7 039472 кают из-за открывающихся на прокатываемой поверхности пор, не может быть предотвращено в достаточной степени.
Для того, чтобы эффективно выполнить процесс плавления и повторного затвердевания, глубина слоя мелкозернистой микроструктуры предпочтительно делается равной 20,0 мм или меньше, а более предпочтительно 10,0 мм или меньше.
В настоящем варианте осуществления термин «глубина» слоя мелкозернистой микроструктуры означает глубину, которая измеряется следующим способом. Образец, в котором область на боковой поверхности в поперечном сечении, перпендикулярном боковой поверхности, служит наблюдаемой поверхностью, берется из титанового сляба после процесса плавления и повторного затвердевания. Полученный образец заливается в смолу по мере необходимости, поверхность наблюдения зеркально полируется механическим полированием, а затем подвергается травлению с использованием раствора азотной и фтористоводородной кислоты, и поля зрения размером 30x30 мм или больше наблюдаются в микроскоп для того, чтобы измерить глубину слоя мелкозернистой микроструктуры. Следует отметить, что в том случае, когда слой мелкозернистой микроструктуры является глубоким, поля зрения увеличиваются в направлении глубины, и для измерения глубины слоя мелкозернистой микроструктуры используются микрофотографии. Среднее значение вычисляется затем на основе глубины слоя мелкозернистой микроструктуры в произвольных пяти точках, и вычисленное значение принимается в качестве глубины слоя мелкозернистой микроструктуры.
Далее в качестве одного примера процесса плавления и повторного затвердевания по настоящему варианту осуществления будет описан случай, в котором боковые поверхности 10A и 10B, параллельные направлению D прокатки титанового сляба 10, плавятся с использованием электронно-лучевого нагрева и повторно затвердевают.
Сначала, как проиллюстрировано на фиг. 2, титановый сляб 10 располагается так, чтобы боковые поверхности 10A и 10B были приблизительно горизонтальны. Затем из этих двух боковых поверхностей 10A и 10B титанового сляба 10 электронный луч из одной электронно-лучевой пушки 12 в качестве нагревательного устройства излучается на ту поверхность, которая обращена вверх (10A на фиг. 2), чтобы тем самым нагреть эту поверхность, и по меньшей мере часть боковой поверхности 10A со стороны прокатываемой поверхности 10D плавится и повторно затвердевает.
Форма и площадь облучаемой электронным лучом области 14 боковой поверхности 10A титанового сляба 10 может регулироваться в соответствии со способом регулировки фокуса электронного луча и/или способом регулировки плотности пучка с использованием электромагнитной линзы для осцилляции малого луча с высокой частотой и т.п.
Площадь облучаемой электронным лучом области 14 боковой поверхности 10A титанового сляба 10 намного меньше, чем общая площадь боковой поверхности 10A, которая является объектом плавления и повторного затвердевания. Следовательно, предпочтительно излучать электронный луч, непрерывно перемещая электронно-лучевую пушку 12 относительно боковой поверхности 10A титанового сляба 10, или непрерывно перемещая боковую поверхность 10A титанового сляба 10 относительно электроннолучевой пушки 12.
Направление перемещения электронно-лучевой пушки 12 относительно боковой поверхности 10A особо не ограничено. Например, как проиллюстрировано на фиг. 2, электронно-лучевая пушка 12 может излучать электронный луч, перемещаясь (как показано стрелкой на фиг. 2) в направлении D прокатки титанового сляба 10 (в продольном направлении титанового сляба 10). Посредством этого электроннолучевая пушка 12 непрерывно нагревает боковую поверхность 10A в виде полосы с шириной W (с диаметром W в случае круглого луча или плотного пучка). Когда электронно-лучевая пушка 12 достигает концевой в продольном направлении части титанового сляба 10, она перемещается на заданное расстояние в направлении по толщине титанового сляба 10. После этого в ненагретой области, которая расположена рядом с нагретой областью в виде полосы на боковой поверхности 10A, боковая поверхность 10A непрерывно нагревается в виде полосы путем перемещения электронно-лучевой пушки 12 в направлении, противоположном направлению предыдущего перемещения в продольном направлении.
Перемещение электронно-лучевой пушки 12 в продольном направлении титанового сляба 10 и перемещение электронно-лучевой пушки 12 на заданное расстояние в направлении по толщине титанового сляба 10 выполняются таким образом многократно для того, чтобы нагреть по меньшей мере одну часть или всю боковую поверхность 10A со стороны прокатываемой поверхности 10D.
Когда температура боковой поверхности 10A становится равной или большей температуры плавления титана (обычно примерно 1670°C) в результате нагрева боковой поверхности 10A титанового сляба 10 путем облучения электронным лучом, наружный слой боковой поверхности 10A плавится. Посредством этого, как проиллюстрировано на фиг. 3, неровность 10P поверхности отливки или дефекты 10Q, такие как поры в боковой поверхности 10A титанового сляба 10, делаются безопасными.
После этого, когда наружный слой боковой поверхности 10A охлаждается за счет рассеяния тепла из основного металла (внутри титанового сляба 10) после плавления, и его температура становится равной или меньшей температуры затвердевания, расплавленный наружный слой боковой поверхности 10A затвердевает и становится расплавленным и повторно затвердевшим 16. Таким образом в боковой по- 8 039472 верхности 10A формируются слой 20 мелкозернистой микроструктуры, состоящий из расплавленного и повторно затвердевшего металла 16, и слой 18 зоны термического влияния (слой ЗТВ) до глубины, соответствующей подводу тепла электронным лучом. Слой 18 зоны термического влияния (слой ЗТВ) формируется из области со стороны основного металла, когда слой 16 расплавляемого и повторно затвердевающего металла достигает температуры не ниже точки превращения β, благодаря нагреву при формировании слоя 16 расплавленного и повторно затвердевшего металла и преобразованию в β-фазу.
Следует отметить, что, как проиллюстрировано на фиг. 3 и 4, глубина слоя 16 плавления и повторного затвердевания и слоя 18 зоны термического влияния (слоя ЗТВ), которые формируются с использованием электронно-лучевого нагрева (глубина слоя 20 мелкозернистой микроструктуры), является неоднородной. В слое 16 плавления и повторного затвердевания и слое 18 зоны термического влияния (слое ЗТВ) глубина является наибольшей в центральной части облучаемой электронным лучом области 14 и глубина постепенно становится меньше к краям облучаемой области 14, образуя криволинейную форму, выпуклую в сторону основного металла на поперечном сечении. Следовательно, чтобы сделать глубину слоя 16 плавления и повторного затвердевания и слоя 18 зоны термического влияния (слоя ЗТВ) (глубину слоя 20 мелкозернистой микроструктуры), которые формируются с использованием нагрева электронным лучом, равной или большей 3,0 мм, в некоторых случаях необходимо регулировать интервал электронного луча, излучаемого в форме полосы.
Например, в случае непрерывного нагрева всей боковой поверхности путем многократного выполнения перемещения электронно-лучевой пушки 12 в продольном направлении титанового сляба и перемещения электронно-лучевой пушки 12 на заданное расстояние в направлении по толщине титанового сляба 10, как было описано выше, делая величину перемещения электронно-лучевой пушки 12 в направлении по толщине титанового сляба 10 не большей, чем 1/2 ширины плавления, глубина слоя 20 мелкозернистой микроструктуры может быть сделана приблизительно однородной.
Таким образом, в соответствии с настоящим вариантом осуществления предпочтительно плавить и повторно затвердевать боковую поверхность 10A, управляя подводом тепла электронным лучом и интервалом облучения электронным лучом так, чтобы глубина слоя 20 мелкозернистой микроструктуры стала равна 3,0 мм или больше. Предпочтительно, чтобы разность между максимальной глубиной и минимальной глубиной слоя 20 мелкозернистой микроструктуры в каждом поле зрения при наблюдении составляла 1,0 мм или меньше.
Затем титановый сляб 10 помещается так, чтобы боковая поверхность 10B была обращена вверх, и электронный луч излучается на нее из одной электронно-лучевой пушки 12 для плавления и повторного затвердевания поверхности аналогично боковой поверхности 10A.
При выполнении вышеописанного процесса слой 20 мелкозернистой микроструктуры глубиной 3,0 мм или больше, состоящий из более мелкой микроструктуры, чем микроструктура основного металла, формируется в боковых поверхностях 10A и 10B, которые параллельны направлению D прокатки титанового сляба 10.
3. Условия процесса отделки
Необходимо, чтобы процесс отделки, который выполняется на титановом слябе после процесса плавления и повторного затвердевания, удовлетворял следующему условию [2].
[2] Прокатываемая поверхность титанового сляба, в котором сформирован слой мелкозернистой микроструктуры, подвергается процессу отделки так, что величину X, определяемую нижеприведенной формулой (1), доводят до 3,0 или меньше.
X = (наибольшее значение из Но, Ηχ и Н2) - (наименьшее значение из Но, Ηχ и Н2)... (1) где смысловое значение каждого символа в вышеприведенной формуле является следующим: X - показатель плоскостности сляба;
Но - толщина центральной части в направлении по ширине титанового сляба после процесса отделки (мм);
H1 - толщина концевой части (в положении 1/8 ширины) в направлении по ширине титанового сляба после процесса отделки (мм);
Н2 - толщина концевой части (в положении 1/4 ширины) в направлении по ширине титанового сляба после процесса отделки (мм).
Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее поперечное сечение титанового сляба, произведенного с помощью процесса электроннолучевого переплава или процесса плазменно-дуговой плавки. В процессе электроннолучевого переплава или плазменно-дуговой плавки титановый сляб производится путем отливки плавящегося металлического титана в кристаллизатор, а затем вытягивания металла снизу. При этом, когда титановый сляб находится внутри кристаллизатора, его поперечное сечение становится таким же, как и у кристаллизатора, потому что титановый сляб ограничен кристаллизатором с четырех сторон. Однако когда титановый сляб выходит из кристаллизатора, его форма больше не ограничена. При этом в центральной части титанового сляба остается ванна расплавленного металла и происходит вспучивание центральной части титанового сляба из-за давления изнутри наружу. Следовательно, как проиллюстрировано на фиг. 1, в направлении по ширине титановый сляб 10
- 9 039472 приобретает округлую форму, в которой центральная часть 11a слегка вспучена по сравнению с концевыми частями 11b. Следовательно, если горячая прокатка выполняется в то время, как титановый сляб 10 имеет такую форму, длина дуги контакта прокатного валка будет изменяться между центральной частью 11a и концевыми частями 11b, и длина дуги контакта в концевых частях 11b станет более короткой. В таком случае около концевых частей 11b откроются поры и возникнут дефекты поверхности в краевой части. Если максимальная разница в толщине между центральной частью 11a и концевыми частями 11b составляет 3,0 мм или меньше, длина дуги контакта может быть устойчиво обеспечена. Следовательно, показатель плоскостности X, определяемый вышеприведенной формулой (1), делается равным 3,0 или меньше. Показатель плоскостности X предпочтительно делается равным 2,8 или меньше, а более предпочтительно 2,6 или меньше. Хотя предпочтительно, чтобы показатель плоскостности X был как можно меньше, учитывая технологичность, практическим нижним пределом является значение 0,5.
В настоящем варианте осуществления в качестве примеров способа, используемого для подвергания прокатываемых поверхностей 10C и 10D процессу отделки, может быть упомянут способ, в котором выполняют процесс шлифовки, такой как механическая шлифовка, и/или процесс резания, такой как фрезерование или строгание. Процесс шлифовки отличается от процесса резания, такого как фрезерование или строгание. В качестве процесса отделки после обрезки может быть выполнен процесс шлифовки, такой как механическая шлифовка.
В настоящем варианте осуществления предпочтительно подвергать прокатываемые поверхности 10C и 10D титанового сляба 10, имеющие слой 20 мелкозернистой микроструктуры, процессу отделки так, чтобы достичь шероховатости поверхности (Ra), равной 0,6 мкм или больше, а более предпочтительно 0,8 мкм или больше. За счет того, что шероховатость (Ra) прокатываемых поверхностей 10C и 10D делается равной 0,6 мкм или больше, в процессе горячей прокатки ограничивающая сила, прикладываемая к титановому слябу 10 прокатными валками, которые сжимают титановый сляб 10, увеличивается, и образование дефектов поверхности в краевой части подавляется в большей степени. Если шероховатость поверхности Ra является слишком высокой, появляется риск того, что из-за шероховатости возникнут дефекты горячей прокатки, которые вызовут ухудшение поверхностных свойств. Следовательно, шероховатость поверхности Ra предпочтительно делается равной 100 мкм или меньше. Шероховатость поверхности Ra, равная 50 мкм или меньше, является еще более предпочтительной.
4. Условия горячей прокатки
Необходимо, чтобы горячая прокатка титанового сляба после процесса отделки удовлетворяла следующему условию [3].
[3] Горячая прокатка титанового сляба после процесса отделки выполняется таким образом, чтобы значение L, определяемое нижеприведенной формулой (2), составляло 230 мм или больше.
L = {R(H0-H3)}1/2... (2) где смысловое значение каждого символа в вышеприведенной формуле является следующим:
L - длина дуги контакта валка в первом проходе черновой прокатки (мм);
R - радиус прокатного валка в первом проходе черновой прокатки (мм)
H0-- толщина центральной части в направлении по ширине титанового сляба после процесса отделки (мм);
H3 - толщина центральной части в направлении по ширине титанового сляба на стороне выхода в первом проходе черновой прокатки (мм).
В этом случае в первом проходе черновой прокатки площадь контакта между прокатными валками и титановым слябом обеспечивается в достаточной степени. Следовательно, ограничивающая сила, прикладываемая к титановому слябу прокатными валками, сжимающими титановый сляб, получается достаточной. В результате, даже если поры присутствуют в прокатываемой поверхности титанового сляба, открытие пор, существующих в прокатываемой поверхности, предотвращается и образование дефектов поверхности в краевой части подавляется.
Способ производства горячекатаной титановой плиты в соответствии с настоящим изобретением будет теперь описан в более подробно.
Способ горячей прокатки, используемый в процессе горячей прокатки, особо не ограничен, и может использоваться способ, известный в данной области техники, и в том случае, когда горячекатаная титановая плита должна быть превращена в тонколистовой продукт, обычно используется прокатка рулонным способом. Кроме того, в случае изготовления тонколистового продукта толщина горячекатаной титановой плиты обычно составляет приблизительно 3-8 мм.
Условия, которые известны в данной области техники, могут быть использованы в качестве условий нагрева в процессе горячей прокатки. Например, аналогично обычной горячей прокатке титана, достаточно выполнять нагрев до температуры в диапазоне 720-920°C в течение 60-420 мин и начинать горячую прокатку внутри этого диапазона температур, а завершать горячую прокатку при температуре, которая равна или выше комнатной в соответствии с характеристиками стана горячей прокатки.
Фиг. 5 показывает вид, описывающий один пример процесса горячей прокатки в способе производства горячекатаной титановой плиты по настоящему варианту осуществления. Фиг. 5 схематично показывает поперечное сечение, иллюстрирующее состояние, в котором титановый сляб 10, имеющий слой
- 10 039472 мелкозернистой микроструктуры, прокатывается прокатными валками 24, 24 прокатного стана в зазоре между валками в первом проходе черновой прокатки. В процессе горячей прокатки по настоящему варианту осуществления выполняется горячая прокатка для первого прохода черновой прокатки титанового сляба 10, имеющего слой 20 мелкозернистой микроструктуры, и при этом длина L дуги контакта для каждого валка составляет 230 мм или больше.
Длина L дуги контакта валка является длиной той части, в которой каждый прокатный валок 24 и титановый сляб 10 контактируют друг с другом при рассмотрении прокатных валков 24, 24 прокатного стана в поперечном сечении, и определяется вышеприведенной формулой (2).
Дефекты поверхности в краевой части горячекатаной титановой плиты возникают в результате выпячивания титанового сляба 10 на боковые поверхности из-за горячей прокатки. Соответственно дефекты поверхности в краевой части обычно возникают на начальной стадии черновой прокатки, когда степень обжатия является большой. В частности, дефекты поверхности в краевой части обычно возникают в первом проходе черновой прокатки, и практически никаких дефектов поверхности в краевой части не возникает во втором и последующих проходах. Следовательно, достаточно сделать длину L дуги контакта валка равной или большей 230 мм только в первом проходе черновой прокатки.
При выполнении горячей прокатки в первом проходе черновой прокатки титанового сляба 10 при длине L дуги контакта валка, равной или большей 230 мм, обеспечивается достаточная поверхность соприкосновения между прокатными валками 24, 24 и титановым слябом 10. Следовательно, ограничивающая сила, прикладываемая к титановому слябу 10 прокатными валками 24, 24, сжимающими титановый сляб 10, получается адекватной, и шероховатость, которая возникает на прокатываемых поверхностях 10C и 10D, может быть уменьшена. В результате, даже если поры присутствуют в прокатываемых поверхностях 10C и 10D титанового сляба 10, их открытие предотвращается и образование дефектов поверхности в краевой части подавляется. Длина L дуги контакта валка более предпочтительно составляет 250 мм или больше для того, чтобы увеличить ограничивающую силу, прикладываемую к титановому слябу 10 прокатными валками 24, 24. Кроме того, если длина L дуги контакта валка будет слишком большой, то нагрузка на единицу площади уменьшится, и ограничивающая сила станет более слабой. Следовательно, длина L дуги контакта валка предпочтительно составляет 400 мм или меньше.
Как показано в вышеприведенной формуле (2), длина L дуги контакта валка удлиняется при увеличении радиуса R прокатных валков и степени обжатия.
Для того, чтобы гарантировать длину L дуги контакта валка, радиус R прокатного валка 24 предпочтительно составляет более чем 650 мм, а более предпочтительно 750 мм или больше. Однако если радиус R прокатного валка 24 будет слишком большим, потребуется более крупное прокатное оборудование, и таким образом радиус R прокатного валка 24 предпочтительно составляет не больше чем 1200 мм.
Степень обжатия в первом проходе черновой прокатки предпочтительно устанавливается равной 30% или больше, более предпочтительно 35% или больше, а еще более предпочтительно 40% или больше. При степени обжатия в первом проходе черновой прокатки 30% или больше легко гарантировать длину L дуги контакта валка и подавить открытие пор, присутствующих около прокатываемых поверхностей 10C и 10D титанового сляба 10, и образование дефектов поверхности в краевой части при этом подавляется в большей степени. Однако для того, чтобы сделать степень обжатия в первом проходе черновой прокатки большей чем 50%, необходимо использовать прокатное оборудование, которое может прикладывать большую нагрузку, и следовательно размер прокатного оборудования будет большим. Поэтому степень обжатия в первом проходе черновой прокатки предпочтительно устанавливается на не более чем 50%.
Шероховатость поверхности (Ra) прокатного валка 24 предпочтительно составляет 0,6 мкм или больше, а более предпочтительно 0,8 мкм или больше. Когда шероховатость поверхности (Ra) прокатного валка 24 составляет 0,6 мкм или больше, ограничивающая сила, прикладываемая к титановому слябу 10 прокатными валками 24, 24, которые сжимают титановый сляб 10, увеличивается, и образование дефектов поверхности в краевой части подавляется в большей степени. Однако если шероховатость поверхности (Ra) прокатного валка 24 будет слишком высокой, в некоторых случаях поверхностные свойства горячекатаной плиты могут ухудшиться. Следовательно, шероховатость поверхности (Ra) прокатного валка 24 предпочтительно составляет 1,5 мкм или меньше.
В способе производства горячекатаной титановой плиты по настоящему варианту осуществления, поскольку слой 20 мелкозернистой микроструктуры с глубиной 3,0 мм или больше формируется в боковых поверхностях 10A и 10B, которые являются параллельными направлению D прокатки титанового сляба 10, путем их плавления и повторного затвердевания, поры, существующие в боковых поверхностях 10A и 10B титанового сляба 10, могут быть сделаны безопасными. Соответственно, образование дефектов поверхности в краевой части, вызываемое перемещением пор, которые присутствуют в боковых поверхностях 10A и 10B титанового сляба 10, к прокатываемым поверхностям 10C и 10D во время горячей прокатки и их открытием в прокатываемых поверхностях 10C и 10D, может быть подавлено.
Кроме того, в способе производства горячекатаной титановой плиты по настоящему варианту осуществления выполняется такая горячая прокатка в первом проходе черновой прокатки титанового сляба
- 11 039472
10, имеющего слой 20 мелкозернистой микроструктуры, при которой длина L дуги контакта валка делается равной 230 мм или больше. Следовательно, ограничивающая сила, прикладываемая к титановому слябу 10 прокатными валками 24, 24, сжимающими титановый сляб 10, получается достаточной. В результате, даже если поры присутствуют в прокатываемых поверхностях 10C и 10D титанового сляба 10, их открытие предотвращается, и образование дефектов поверхности в краевой части подавляется.
Следовательно, в соответствии со способом производства горячекатаной титановой плиты по настоящему варианту осуществления получается горячекатаная титановая плита с хорошими поверхностными свойствами. В результате в том случае, когда горячекатаная титановая плита подвергается травлению, количество металла, удаляемого с поверхности при зачистке, может быть уменьшено. Кроме того, в том случае, когда концевые части в направлении по ширине прокатываемой поверхности, имеющие дефекты поверхности в краевой части, обрезаются и удаляются из горячекатаной титановой плиты, ширина обрезаемых и удаляемых частей может быть уменьшена. Соответственно выход годного материала горячекатаной титановой плиты увеличивается.
Кроме того, поскольку в соответствии со способом производства горячекатаной титановой плиты по настоящему варианту осуществления получается горячекатаная титановая плита, имеющая хорошие поверхностные свойства, передельный процесс может быть исключен, и производительность тем самым может быть увеличена. Кроме того, в способе производства горячекатаной титановой плиты по настоящему варианту осуществления, даже когда прямоугольный столбчатый слиток сразу после отливки используется в качестве титанового сляба 10, неровность 10P на литых боковых поверхностей 10A и 10B титанового сляба 10 может быть уменьшена при выполнении процесса плавления и повторного затвердевания. Следовательно, нет необходимости выполнять процесс выравнивания литых боковых поверхностей 10A и 10B титанового сляба 10 отдельно от процесса плавления и повторного затвердевания.
Таким образом, способ производства горячекатаной титановой плиты по настоящему варианту осуществления чрезвычайно полезен для сокращения производственных затрат и промышленные эффекты являются неизмеримыми.
Следует отметить, что способ производства горячекатаной титановой плиты по настоящему изобретению не ограничен способом производства по вышеописанному варианту осуществления.
Например, хотя вышеупомянутый вариант осуществления описан с использованием в качестве примера случая, в котором боковые поверхности 10A и 10B титанового сляба 10 располагаются приблизительно горизонтально, а затем подвергаются плавлению и повторному затвердеванию, как проиллюстрировано на фиг. 6, также может использоваться способ, в котором боковые поверхности 10A и 10B титанового сляба 10 располагаются приблизительно перпендикулярно поверхности земли, а затем подвергаются плавлению и повторному затвердеванию.
Хотя в вышеописанном варианте осуществления описан пример случая, в котором электроннолучевая пушка 12 излучает электронный луч, перемещаясь в направлении D прокатки титанового сляба 10 (продольном направлении титанового сляба 10), электронно-лучевая пушка 12 может излучать электронный луч, непрерывно перемещаясь вдоль направления, ортогонального к направлению D прокатки (направления по толщине титанового сляба 10).
Хотя в вышеописанном варианте осуществления описан пример случая, в котором электронный луч излучается на боковые поверхности 10A и 10B титанового сляба 10 с использованием одной электроннолучевой пушки 12 в качестве нагревательного устройства, может использоваться одно или более нагревательных устройств, и множество областей может нагреваться при одновременном использовании множества нагревательных устройств.
Примеры
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно посредством примеров.
Титановые материалы с различными химическими составами, показанными в табл. 1, 4 и 7, плавили с помощью процесса электронно-лучевого переплава (ЭЛП) или процесса плазменно-дуговой плавки (ПДП), а затем кристаллизовали, получив прямоугольные столбчатые слитки в литом состоянии, которые использовались в качестве титановых слябов (шириной 1000 мм). Затем выполняли процесс плавления и повторного затвердевания при различных условиях на боковых поверхностях титановых слябов (гранях, параллельных направлению прокатки и перпендикулярных прокатываемым поверхностям). После этого выполняли процесс отделки при различных условиях и титановые слябы подвергали горячей прокатке, получив горячекатаные титановые плиты.
В вышеупомянутом процессе плавления и повторного затвердевания нагревание каждой боковой поверхности выполняли соответствующими способами, описанными ниже. Боковую поверхность непрерывно нагревали в форме полосы путем перемещения нагревательного устройства в продольном направлении титанового сляба. После достижения концевой части в продольном направлении титанового сляба нагревательное устройство перемещали в направлении по толщине титанового сляба на расстояние, эквивалентное половине ширины расплавляемой полосы. После этого в ненагретой области, расположенной рядом с нагретой областью в форме полосы на боковой поверхности, боковую поверхность непрерывно нагревали в форме полосы путем перемещения нагревательного устройства в направлении, противоположном направлению предыдущего перемещения в продольном направлении. За счет многократно- 12 039472 го выполнения перемещения нагревательного устройства в продольном направлении титанового сляба и перемещения нагревательного устройства в направлении по толщине титанового сляба на расстояние, эквивалентное половине ширины расплавляемой полосы, нагревали предписанную область боковой поверхности (всю боковая поверхность или одну ее часть со стороны прокатываемой поверхности).
Каждый из титановых слябов после процесса плавления и повторного затвердевания обрезали в направлении, ортогональном к направлению прокатки, на расстоянии 200 мм от конца в направлении прокатки (часть, соответствующая заднему концу во время горячей прокатки), и из этих отрезанных частей извлекали образцы, в которых поверхность реза, ортогональная к направлению прокатки, использовалась в качестве поверхности наблюдения. Полученный образец заливали в смолу, поверхность наблюдения зеркально полировали с помощью механического полирования, а затем подвергали травлению с использованием раствора азотной и фтористоводородной кислоты, и поля зрения размером 30x30 мм или больше наблюдали в микроскоп. В результате для всех титановых слябов было подтверждено, что слой мелкозернистой микроструктуры, состоящий из более мелкозернистой микроструктуры, чем микроструктура основного металла, был сформирован на по меньшей мере одной части боковой поверхности со стороны прокатываемой поверхности. Кроме того, поверхность наблюдения каждого образца полировали и измеряли глубину и диаметр эквивалентной окружности зерна слоя мелкозернистой микроструктуры с использованием EBSD (дифракции электронов с обратным рассеянием). Измерение диаметра эквивалентной окружности зерна выполняли, считая зерна разными по критерию разности кристаллической ориентации 5° или больше между смежными точками измерения, и определяя площадь A каждого зерна и вычисляя диаметр L эквивалентной окружности зерна на основе формулы A=nx(L/2)2. Затем вычисляли средние значения на основе на глубины и диаметра эквивалентной окружности зерна слоя мелкозернистой микроструктуры в произвольных пяти точках, и вычисленные значения принимали за глубину и диаметр эквивалентной окружности зерна слоя мелкозернистой микроструктуры.
Затем прокатываемые поверхности титанового сляба после процесса плавления и повторного затвердевания подвергали процессу отделки (процессу шлифовки (механической шлифовки) или резания (фрезерования)) для доведения толщины до 200-300 мм. После этого шероховатость поверхности (Ra) измеряли в произвольных пяти точках на прокатанных поверхностях титанового сляба, используя прибор для измерения шероховатости поверхности, и определяли их среднее значение. Кроме того, измеряли толщину в центральной части в направлении по ширине и в концевых частях титанового сляба после процесса отделки и определяли показатель плоскостности сляба.
Затем полученные после процесса отделки титановые слябы нагревали в течение 240 мин при температуре 820°C, а после этого выполняли горячую прокатку, которая включала в себя черновую прокатку при различных условиях, чтобы тем самым произвести горячекатаные титановые плиты (рулоны полосы).
Шероховатость поверхности (Ra) каждого валка определяли следующим способом. Шероховатость поверхности (Ra) в произвольных пяти точках на поверхности валка измеряли с использованием прибора для измерения шероховатости поверхности и определяли их среднее значение. Вычисляли степень обжатия первого прохода черновой прокатки на основе первоначальной толщины плиты и толщины плиты после первого прохода черновой прокатки. Длину дуги контакта валка в первом проходе черновой прокатки вычисляли с использованием формулы (2) на основе радиуса прокатных валков, первоначальной толщины плиты и толщины плиты после первого прохода черновой прокатки.
Затем рулон полосы пропускали через непрерывную линию травления азотной и фтористоводородной кислотой и удаляли при зачистке приблизительно 50 мкм с каждой стороны. После этого концевые части в направлении по ширине прокатываемых поверхностей рулона полосы подвергали визуальному наблюдению для выявления дефектов поверхности, и степень дефектов поверхности в краевой части оценивали для всей длины рулона полосы в соответствии со следующими критериями.
Незначительная (оценка A):
Дефекты поверхности в краевой части не были замечены, или наблюдались дефекты поверхности в краевой части меньше чем 5 мм. (Оценка: Хорошая)
Довольно большие дефекты (оценка B): Наблюдались дефекты поверхности в краевой части размером 5 мм или больше и меньше чем 10 мм. (Оценка: Хорошая)
Глубокие дефекты (оценка C): Наблюдались дефекты поверхности в краевой части размером 10 мм или больше. (Оценка: Плохая)
Производственные условия и оценка исходных материалов для горячей прокатки, показанных в табл. 1, показаны в табл. 2 и 3, производственные условия и оценка исходных материалов для горячей прокатки, показанных в табл. 4, показаны в табл. 5 и 6, и производственные условия и оценка исходных материалов для горячей прокатки, показанных в табл. 7, показаны в табл. 8 и 9.
- 13 039472
Таблица 1
| № | Исходный материал для горячей прокатки | ||||||
| Способ производства слитка | Химический состав (мас.%) | ||||||
| О | Fe | N | С | Л | Ti | ||
| 1 | ЭЛЛ | 0,052 | 0,024 | 0,0032 | 0,0049 | 0,0044 | Остальное |
| 2 | ЭЛЛ | 0,060 | 0,036 | 0,0021 | 0,0039 | 0,0028 | Остальное |
| 3 | ЭЛЛ | 0,054 | 0,046 | 0,0026 | 0,0041 | 0,0027 | Остальное |
| 4 | ЭЛЛ | 0,054 | 0,026 | 0,0038 | 0,0025 | 0,0046 | Остальное |
| 5 | ЭЛЛ | 0,053 | 0,034 | 0,0040 | 0,0037 | 0,0030 | Остальное |
| 6 | ЭЛЛ | 0,052 | 0,047 | 0,0036 | 0,0038 | 0,0029 | Остальное |
| 7 | ЭЛЛ | 0,057 | 0,048 | 0,0036 | 0,0027 | 0,0056 | Остальное |
| 8 | ЭЛЛ | 0,057 | 0,038 | 0,0030 | 0,0025 | 0,0021 | Остальное |
| 9 | ЭЛЛ | 0,035 | 0,042 | 0,0031 | 0,0044 | 0,0041 | Остальное |
| 10 | ЭЛЛ | 0,046 | 0,060 | 0,0033 | 0,0026 | 0,0050 | Остальное |
| И | ЭЛЛ | 0,041 | 0,043 | 0,0033 | 0,0033 | 0,0037 | Остальное |
| 12 | ЭЛЛ | 0,044 | 0,049 | 0,0029 | 0,0027 | 0,0055 | Остальное |
| 13 | ЭЛ11 | 0,043 | 0,056 | 0,0022 | 0,0033 | 0,0050 | Остальное |
| 14 | ЭЛЛ | 0,048 | 0,038 | 0,0039 | 0,0045 | 0,0033 | Остальное |
| 15 | ЭЛЛ | 0,046 | 0,021 | 0,0037 | 0,0022 | 0,0044 | Остальное |
| 16 | ЭЛЛ | 0,042 | 0,051 | 0,0032 | 0,0042 | 0,0042 | Остальное |
| 17 | ЭЛЛ | 0,057 | 0,022 | 0,0021 | 0,0035 | 0,0040 | Остальное |
| 18 | ЭЛЛ | 0,055 | 0,056 | 0,0033 | 0,0021 | 0,0056 | Остальное |
| 19 | ЭЛЛ | 0,041 | 0,021 | 0,0028 | 0,0026 | 0,0021 | Остальное |
| 20 | ЭЛЛ | 0,048 | 0,041 | 0,0021 | 0,0038 | 0,0059 | Остальное |
| 21 | ЭЛЛ | 0,092 | 0,058 | 0,0033 | 0,0035 | 0,0030 | Остальное |
| 22 | ЭЛЛ | 0,193 | 0,085 | 0,0025 | 0,0041 | 0,0029 | Остальное |
| 23 | ЭЛЛ | 0,322 | 0,185 | 0,0090 | 0,0090 | 0,0045 | Остальное |
| 24 | ЭЛЛ | 0,050 | 0,030 | 0,0034 | 0,0045 | 0,0020 | Остальное |
| 25 | ЭЛЛ | 0,047 | 0,026 | 0,0026 | 0,0038 | 0,0040 | Остальное |
| 26 | ЭЛЛ | 0,054 | 0,030 | 0,0020 | 0,0020 | 0,0045 | Остальное |
| 27 | ЭЛЛ | 0,054 | 0,044 | 0,0025 | 0,0042 | 0,0037 | Остальное |
| 28 | ЭЛЛ | 0,375 | 0,045 | 0,0250 | 0,0042 | 0,0037 | Остальное |
| 29 | ЭЛЛ | 0,039 | 0,032 | 0,0480 | 0,0041 | 0,0029 | Остальное |
| 30 | ЭЛЛ | 0,185 | 0,085 | 0,0025 | 0,0920 | 0,0029 | Остальное |
| 31 | ЭЛЛ | 0,122 | 0,085 | 0,0025 | 0,0041 | 0,0115 | Остальное |
| 32 | ЭЛЛ | 0,150 | 0,365 | 0,0090 | 0,0090 | 0,0045 | Остальное |
| 33 | ЭЛЛ | 0,045 | 0,044 | 0,0033 | 0,0035 | 0,0030 | Остальное |
| 34 | ЭЛЛ | 0,045 | 0,044 | 0,0033 | 0,0035 | 0,0030 | Остальное |
| 35 | ЭЛЛ | 0,095 | 0,065 | 0,0025 | 0,0041 | 0,0029 | Остальное |
- 14039472
Таблица 2
| № | Процесс плавки и повторного затвердевания | Процесс отделки | |||||
| Способ нагрева | Глубина слоя мелкозерн истой микростру ктуры (мм) | Диаметр эквивалентной окружности зерна слоя мелкозернистой микроструктуры (мм) | Область плавления боковых поверхностей | Способ | Шерохо ватость поверхн ости Ra (мкм) | Показ атель плоек остнос ти X (мм) | |
| 1 | Электронн ый луч | 2,0 | 0,20 | Одна часть (до 1/4 t) | Фрезеро вание | 0,6 | з,о |
| 2 | Электронн ый луч | 2,5 | 0,22 | Одна часть (до 1/4 t) | Фрезеро вание | 0,6 | з,о |
| 3 | Электронн ый луч | з,о | 0,25 | Вся поверхность | Фрезеро вание | 0,6 | з,о |
| 4 | Электронн ый луч | 14,0 | 1,60 | Вся поверхность | Фрезеро вание | 1,0 | з,о |
| 5 | Электронн ый луч | И,5 | 1,30 | Вся поверхность | Фрезеро вание | 1,0 | з,о |
| 6 | Электронн ый луч | 10,3 | 1,10 | Вся поверхность | Фрезеро вание | 1,0 | з,о |
| 7 | Электронн ый луч | 5,0 | 0,30 | Одна часть (до 1/3 t) | Шлифов ка | 30,0 | з,о |
| 8 | Электронн ый луч | 5,0 | 0,30 | Одна часть (до 1/3 t) | Шлифов ка | 30,0 | 4,0 |
| 9 | Электронн ый луч | 4,0 | 0,27 | Вся поверхность | Шлифов ка | 23,0 | з,о |
| 10 | Электронн ый луч | 5,0 | 0,30 | Вся поверхность | Шлифов ка | 23,0 | з,о |
| И | Электронн ый луч | 5,0 | 0,30 | Вся поверхность | Шлифов ка | 25,0 | 2,5 |
| 12 | Электронн ый луч | 6,0 | 0,75 | Вся поверхность | Шлифов ка | 24,0 | 2,0 |
- 15 039472
| 13 | Электроны ый луч | з,о | 0,25 | Вся поверхность | Шлифов ка | 22,0 | 1,8 |
| 14 | Электроны ый луч | 5,0 | 0,30 | Вся поверхность | Шлифов ка | 23,0 | 1,5 |
| 15 | Электроны ый луч | 5,0 | 0,30 | Вся поверхность | Строган не | и,о | 1,5 |
| 16 | Электроны ый луч | 6,0 | 0,35 | Вся поверхность | Строган ие | 15,0 | з,о |
| 17 | Электроны ый луч | з,о | 0,25 | Вся поверхность | Строган ие | 19,0 | 1,5 |
| 18 | Электроны ый луч | 5,0 | 0,30 | Одна часть (до 1/3 1) | Фрезеро вание | 15,0 | 2,2 |
| 19 | Электроны ый луч | 6,0 | 0,35 | Одна часть (до 1/3 t) | Фрезеро вание | 5,0 | 2,5 |
| 20 | Электроны ый луч | 3,0 | 0,20 | Одна часть (до 1/6 t) | Фрезеро вание | 10,0 | 1,0 |
| 21 | Электроны ый луч | 5,0 | 0,30 | Одна часть (до 1/3 t) | Фрезеро вание | 10,0 | 1,0 |
| 22 | Электроны ый луч | 6,0 | 0,35 | Одна часть (до 1/6 t) | Фрезеро вание | 8,0 | 2,5 |
| 23 | Электроны ый луч | з,о | 0,10 | Одна часть (до 1/3 t) | Фрезеро вание | 15,0 | 2,5 |
| 24 | Электроны ый луч | 6,0 | 0,35 | Одна часть (до 1/3 t) | Шлифов ка | 20,0 | 1,5 |
| 25 | Плазменная дуга | 5,0 | 0,45 | Одна часть (до 1/3 t) | Шлифов ка | 14,0 | 2,3 |
| 26 | Лазер | 4,0 | 0,35 | Одна часть (до 1/3 t) | Шлифов ка | 85,0 | 0,5 |
| 27 | TIG | 4,0 | 0,40 | Одна часть (до 1/3 t) | Шлифов ка | 45,0 | 2,1 |
| 28 | Электронн ый луч | 5,0 | 0,25 | Вся поверхность | Шлифов ка | 20,0 | 1,0 |
| 29 | Электронн ый луч | 6,0 | 0,30 | Вся поверхность | Шлифов ка | 25,0 | 1,0 |
| 30 | Электронн ый луч | 6,0 | 0,20 | Вся поверхность | Шлифов ка | 23,0 | 1,0 |
| 31 | Электронн ый луч | 6,0 | 0,15 | Вся поверхность | Шлифов ка | 18,0 | 1,0 |
| 32 | Электронн ый луч | з,о | 0,05 | Вся поверхность | Шлифов ка | 18,0 | 1,0 |
| 33 | Электронн ый луч | 5,0 | 0,30 | Одна часть (до 1/3 t) | Фрезеро вание | 10,0 | 1,5 |
| 34 | Электронн ый луч | 5,0 | 0,30 | Одна часть (до 1/6 t) | Фрезеро вание | 10,0 | 1,5 |
| 35 | Электронн ый луч | 6,0 | 0,35 | Одна часть (до 1/3 t) | Шлифов ка | 25,0 | 1,5 |
- 16 039472
Таблица 3
| № | Первый проход черновой прокатки | Оценка дефектов поверхности | Примечания | |||||
| Шерохо ватость | Ради ус | Первой ачальн | Толщина плиты | Обжат ие при | Длина дуги | |||
| Ra | валка | ая | после | прокат | контакт | после | ||
| поверхн | (мм) | толщин | прокатки | ке (%) | а валка | травления | ||
| ости | а | (мм) | (мм) | горячекатан | ||||
| валка | плиты | ой плиты | ||||||
| (мкм) | (мм) | (дефекты около краев) | ||||||
| 1 | 0,6 | 700 | 220 | 144 | 35 | 231 | С | Сравнительный пример |
| 2 | 0,6 | 700 | 220 | 144 | 45 | 231 | С | Сравнительный пример |
| 3 | 0,6 | 700 | 220 | 144 | 35 | 231 | В | Пример |
| 4 | 0,6 | 700 | 220 | 144 | 35 | 231 | с | Сравнительный пример |
| 5 | 0,6 | 700 | 220 | 144 | 35 | 231 | в | Пример |
| 6 | 0,6 | 700 | 220 | 144 | 35 | 231 | в | Пример |
| 7 | 0,6 | 700 | 220 | 144 | 35 | 231 | в | Пример |
| 8 | 0,6 | 700 | 220 | 144 | 35 | 231 | с | Сравнительный пример |
| 9 | 0,6 | 700 | 200 | 130 | 35 | 221 | с | Сравнительный |
| пример | ||||||||
| 10 | 0,7 | 700 | 200 | 150 | 25 | 187 | с | Сравнительный |
| пример | ||||||||
| 11 | 0,6 | 750 | 240 | 150 | 38 | 260 | А | Пример |
| 12 | 0,6 | 850 | 260 | 155 | 40 | 299 | В | Пример |
| 13 | 0,6 | 1100 | 200 | 150 | 25 | 235 | В | Пример |
| 14 | 0,6 | 680 | 240 | 135 | 44 | 267 | В | Пример |
| 15 | 0,6 | 750 | 240 | 140 | 42 | 274 | А | Пример |
| 16 | 0,6 | 800 | 260 | 160 | 38 | 283 | В | Пример |
| 17 | 0,6 | 800 | 200 | 120 | 40 | 253 | А | Пример |
| 18 | 0,6 | 800 | 240 | 140 | 42 | 283 | А | Пример |
| 19 | 0,4 | 800 | 260 | 155 | 40 | 290 | В | Пример |
| 20 | 1,3 | 800 | 200 | 130 | 35 | 237 | В | Пример |
| 21 | 0,6 | 750 | 220 | 140 | 36 | 245 | А | Пример |
| 22 | 0,8 | 700 | 200 | 120 | 40 | 237 | В | Пример |
| 23 | 0,8 | 700 | 200 | 120 | 40 | 237 | В | Пример |
| 24 | 1,0 | 800 | 240 | 140 | 42 | 283 | А | Пример |
| 25 | 0,6 | 700 | 200 | 120 | 40 | 237 | А | Пример |
| 26 | 0,6 | 700 | 200 | 120 | 40 | 237 | В | Пример |
| 27 | 0,6 | 700 | 200 | 120 | 40 | 237 | В | Пример |
| 28 | 0,6 | 750 | 200 | 125 | 38 | 237 | В | Пример |
| 29 | 0,6 | 750 | 200 | 125 | 38 | 237 | В | Пример |
| 30 | 0,6 | 750 | 200 | 125 | 38 | 237 | В | Пример |
| 31 | 0,6 | 750 | 200 | 125 | 38 | 237 | В | Пример |
| 32 | 0,6 | 750 | 200 | 125 | 38 | 237 | В | Пример |
| 33 | 0,6 | 550 | 220 | 120 | 45 | 235 | В | Пример |
| 34 | 0,4 | 700 | 220 | 140 | 36 | 237 | В | Пример |
| 35 | 0,4 | 550 | 220 | 120 | 45 | 235 | В | Пример |
| № | Исходный материал для горячей прокатки | ||||||
| Способ производства слитка | Химический состав (мас.%) | ||||||
| О | Fe | N | С | н | Ti | ||
| 36 | пдп | 0,053 | 0,044 | 0,0023 | 0,0037 | 0,0022 | Остальное |
| 37 | пдп | 0,133 | 0,047 | 0,0032 | 0,0020 | 0,0027 | Остальное |
| 38 | пдп | 0,265 | 0,122 | 0,0550 | 0,0045 | 0,0027 | Остальное |
| 39 | пдп | 0,345 | 0,275 | 0,0045 | 0,0055 | 0,0036 | Остальное |
| 40 | пдп | 0,045 | 0,040 | 0,0034 | 0,0038 | 0,0028 | Остальное |
| 41 | пдп | 0,052 | 0,026 | 0,0024 | 0,0028 | 0,0059 | Остальное |
| 42 | пдп | 0,050 | 0,021 | 0,0034 | 0,0047 | 0,0060 | Остальное |
Таблица 4
- 17 039472
Таблица 5
| № | Процесс плавки и повторного затвердевания | Процесс отделки | |||||
| Способ нагрева | Глубина слоя мелкозерн истой микростру ктуры (мм) | Диаметр эквивалентной окружности зерна слоя мелкозернистой микроструктуры (мм) | Область плавления боковых поверхностей | Способ | Шерохо ватость поверхн ости Ra (мкм) | Показ атель плоек остнос ти X (мм) | |
| 36 | Электронн ый луч | з,о | 0,20 | Одна часть (до 1/6 t) | Шлифовка | 25,0 | 0,9 |
| 37 | Электронн ый луч | 5,2 | 0,30 | Одна часть (до 1/3 t) | Шлифовка | 20,0 | 0,8 |
| 38 | Электронн ый луч | 6,2 | 0,75 | Одна часть (до 1/3 t) | Фрезерован не | 5,0 | 2,9 |
| 39 | Электронн ый луч | 3,1 | 0,20 | Одна часть (до 1/3 t) | Фрезерован не | 24,0 | 1,4 |
| 40 | Плазменная дуга | 9,4 | 0,90 | Одна часть (до 1/3 t) | Фрезерован не | 18,0 | 2,5 |
| 41 | Лазер | 3,4 | 0,35 | Одна часть (до 1/3 t) | Шлифовка | 20,0 | 1,4 |
| 42 | TIG | 4,5 | 0,40 | Одна часть (до 1/3 t) | Шлифовка | 20,0 | 2,0 |
Таблица 6
| № | Первый проход черновой прокатки | Оценка дефектов поверхности после травления горячекатаной плиты (дефекты около краев) | Примечания | |||||
| Шерохов атость Ra поверхно сти валка (мкм) | Ради УС валка (мм) | Первой ачальн ая толщин а плиты (мм) | Толщина плиты после прокатки (мм) | Обжат ие при прокат ке (%) | Длина дуги контакт а валка (мм) | |||
| 36 | 0,7 | 1100 | 300 | 165 | 45 | 385 | А | Пример |
| 37 | 0,6 | 950 | 300 | 195 | 35 | 316 | А | Пример |
| 38 | 0,6 | 950 | 300 | 195 | 35 | 316 | В | Пример |
| 39 | 0,7 | 950 | 300 | 210 | 30 | 292 | В | Пример |
| 40 | 1,0 | 950 | 300 | 195 | 35 | 316 | В | Пример |
| 41 | 0,7 | 950 | 200 | 130 | 35 | 258 | в | Пример |
| 42 | 0,6 | 950 | 200 | 130 | 35 | 258 | в | Пример |
Таблица 7
| № | Исходный материал для горячей прокатки | ||||||||||||||
| Способ произво детва слитка | Химический состав (мас.%) | ||||||||||||||
| А1 | Си | Ni | Si | Sn | Nb | Pd | Ru | Mm | 0 | N | c | H | Ti | ||
| 43 | элп | - | - | - | - | - | - | 0,0 6 | - | - | 0,04 2 | 0,00 5 | 0,00 5 | 0,015 | Остальное |
| 44 | элп | - | - | 0,5 | - | - | - | - | 0,05 | - | 0,03 8 | 0,00 7 | 0,00 5 | 0,023 | Остальное |
| 45 | элп | - | - | 0,5 | - | - | - | - | 0,05 | 0,00 | 0,04 4 | 0,00 5 | 0,00 5 | 0,012 | Остальное |
| 46 | ПДП | - | 0,5 | - | - | - | - | - | - | - | 0,03 7 | 0,00 7 | 0,00 5 | 0,035 | Остальное |
| 47 | пдп | - | 1,0 | - | - | - | - | - | - | - | 0,03 8 | 0,00 5 | 0,00 5 | 0,021 | Остальное |
| 48 | ПДП | - | 1,0 | - | - | - | 0,5 | - | - | - | 0,04 0 | 0,00 6 | 0,00 5 | 0,001 | Остальное |
| 49 | пдп | - | 1,0 | - | 0,30 | 1,0 | 0,2 | - | - | - | 0,03 5 | 0,00 8 | 0,00 5 | 0,023 | Остальное |
| 50 | элп | 0,5 | - | - | 0,45 | - | - | - | - | - | 0,05 5 | 0,00 9 | 0,01 0 | 0,017 | Остальное |
| 51 | элп | 0,9 | - | - | 0,35 | - | - | - | - | - | 0,05 0 | 0,01 0 | 0,01 0 | 0,021 | Остальное |
-18039472
Таблица 8
| № | Процесс плавки и повторного затвердевания | Процесс отделки | |||||
| Способ нагрева | Глубина слоя мелкозернист ой микрострукту ры (мм) | Диаметр эквивалентной окружности зерна слоя мелкозернистой микроструктуры (мм) | Область плавления боковых поверхностей | Способ | Шерохо ватость поверхн ости Ra (мкм) | Показа тель плоско стност иХ (мм) | |
| 43 | Электронн ый луч | 3,3 | 0,20 | Вся поверхность | Шлиф о вка | 13,0 | 0,6 |
| 44 | Электронн ый луч | 8,2 | 0,75 | Вся поверхность | Шлиф о вка | 10,0 | 1,1 |
| 45 | Электронн ый луч | 8,2 | 0,75 | Вся поверхность | Шлиф о вка | 22,0 | 1,1 |
| 46 | Электронн ый луч | 7,2 | 0,75 | Вся поверхность | Шлиф о вка | 20,0 | 1,1 |
| 47 | Электронн ый луч | 6,7 | 0,05 | Вся поверхность | Фрезер ование | 9,0 | 2,2 |
| 48 | Электронн ый луч | 3,2 | 0,04 | Вся поверхность | Фрезер ование | 17,0 | 2,1 |
| 49 | Электронн ый луч | 5,3 | 0,02 | Вся поверхность | Фрезер ование | 13,0 | 1,3 |
| 50 | Электронн ый луч | 6,3 | 0,03 | Вся поверхность | Фрезер ование | 20,0 | 2,2 |
| 51 | Электронн ый луч | 7,3 | 0,05 | Вся поверхность | Фрезер ование | 24,0 | 2,2 |
| № | Первый проход черновой прокатки | Оценка дефектов поверхности после травления горячекатаной плиты (дефекты около краев) | Примеч ания | |||||
| Шерохова тость Ra поверхнос ти валка (мкм) | Радиус валка (мм) | Первой ачальна я толщин а плиты (мм) | Толщина плиты после прокатки (мм) | Обжати е при проката е (%) | Длина дуги контакта валка (мм) | |||
| 43 | 0,9 | 800 | 200 | 120 | 40 | 253 | А | Пример |
| 44 | 1,2 | 950 | 200 | 120 | 40 | 276 | А | Пример |
| 45 | 1,0 | 950 | 200 | 120 | 40 | 276 | А | Пример |
| 46 | 0,8 | 1000 | 200 | 130 | 35 | 265 | А | Пример |
| 47 | 0,8 | 950 | 200 | 140 | 30 | 239 | А | Пример |
| 48 | 0,8 | 950 | 200 | 140 | 30 | 239 | А | Пример |
| 49 | 0,8 | 950 | 200 | 140 | 30 | 239 | В | Пример |
| 50 | 0,8 | 950 | 200 | 138 | 31 | 243 | В | Пример |
| 51 | 0,8 | 950 | 200 | 136 | 32 | 247 | В | Пример |
Таблица 9
Следует отметить, что в табл. 3, 6 и 9 шероховатость поверхности валка означает шероховатость поверхности прокатного валка в первом проходе черновой прокатки, радиус валка означает, что радиус прокатного валка в первом проходе черновой прокатки, первоначальная толщина плиты означает толщину центральной части в направлении по ширине титанового сляба после процесса отделки, толщина плиты после прокатки означает толщину центральной части в направлении по ширине титанового сляба на стороне выхода в первом проходе черновой прокатки, и длина дуги контакта валка означает длину дуги контакта валка в первом проходе черновой прокатки.
Как показано в табл. 1-9, в №№ 1 и 2 глубина слоя мелкозернистой микроструктуры не была достаточной и составила менее чем 3 мм. В № 4 диаметр эквивалентной окружности зерна слоя мелкозернистой микроструктуры составил 1,60 мм и был слишком большим. В № 8 показатель X плоскостности прокатываемой поверхности после процесса отделки составил 4,0, что является высоким значением. В №№ 9 и 10 длина дуги контакта валка в первом проходе черновой прокатки была малой.
В результате в №№ 1 и 2, 4 и 8-10 глубокие дефекты присутствовали в концевых частях в направлении по ширине прокатываемых поверхностей горячекатаной титановой плиты, и качество горячекатаной титановой плиты было недостаточным. В отличие от этого, в каждом из №№ 3, 5-7 и 11-51, которые удовлетворяли условиям, определяемым настоящим изобретением, дефекты в концевых частях в направлении по ширине прокатываемой поверхности горячекатаной титановой плиты были незначительными или довольно большими дефектами, и поверхностные свойства горячекатаной титановой плиты были хорошими.
- 19039472
Список ссылочных обозначений
- Титановый сляб
A, 10B - Боковая поверхность
C, 10D - Прокатываемая поверхность
P - Неровность поверхности отливки
Q - Дефект
- Электронно-лучевая пушка
- Облучаемая область
- Плавление и повторное затвердевание
- Слой зоны термического влияния (слой ЗТВ)
- Слой мелкозернистой микроструктуры
- Прокатный валок
D - Направление прокатки
L - Длина дуги контакта валка
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Claims (3)
- [1] стадию плавления по меньшей мере одной части боковой поверхности титанового сляба со стороны прокатываемой поверхности путем воздействия лучом или плазмой на боковую поверхность без воздействия лучом или плазмой на прокатываемую поверхность, а после этого осуществления повторного затвердевания с образованием слоя мелкозернистой микроструктуры, имеющего эквивалентный диаметр окружности зерна 1,5 мм или меньше, до положения на глубине по меньшей мере 3,0 мм от поверхности боковой поверхности в по меньшей мере одной части боковой поверхности;1. Способ производства титановой плиты путем выполнения горячей прокатки титанового сляба, произведенного напрямую с использованием процесса электронно-лучевого переплава или процесса плазменно-дуговой плавки, причем когда поверхность титанового сляба, подлежащая прокатке, когда сляб подвергают горячей прокатке, определяется как прокатываемая поверхность, и поверхность, которая является параллельной направлению прокатки и перпендикулярна прокатываемой поверхности, определяется как боковая поверхность, содержащий:
- 2. Способ производства горячекатаной титановой плиты по п.1, в котором на стадии [1] слой мелкозернистой микроструктуры формируют по всей боковой поверхности.3. Способ производства горячекатаной титановой плиты по п.1, в котором на стадии [1] на боковой поверхности слой мелкозернистой микроструктуры формируют в области от прокатываемой поверхности до положения на по меньшей мере 1/6 толщины титанового сляба.4. Способ производства горячекатаной титановой плиты по п.3, в котором на стадии [1] на боковой поверхности слой мелкозернистой микроструктуры формируют в области от прокатываемой поверхности до положения на по меньшей мере 1/3 толщины титанового сляба.5. Способ производства горячекатаной титановой плиты по любому из пп.1-4, в котором на стадии [2] шероховатость (Ra) прокатываемой поверхности делают равной 0,6 мкм или больше.6. Способ производства горячекатаной титановой плиты по любому из пп.1-5, в котором на стадии [3] радиус прокатного валка в первом проходе черновой прокатки составляет больше чем 650 мм.7. Способ производства горячекатаной титановой плиты по любому из пп.1-6, в котором на стадии- 20 039472[3] обжатие в первом проходе черновой прокатки составляет 30% или больше.8. Способ производства горячекатаной титановой плиты по любому из пп.1-7, в котором на стадии[2] стадию выполнения процесса отделки на прокатываемой поверхности титанового сляба, в котором сформирован слой мелкозернистой микроструктуры, чтобы довести значение X, определяемое нижеприведенной формулой (1), до 3,0 или меньше; и[3] стадию подвергания титанового сляба после процесса отделки горячей прокатке при условии, по которому значение L, определяемое нижеприведенной формулой (2), составляет 230 мм или больше;X = (наибольшее значение из Но, Ηχ и Н2) - (наименьшее значение из Но, Ηχ и Н2) ... (1)L = {R(H0-H3)}1/2 ... (2) где смысловое значение каждого символа в вышеприведенных формулах является следующим:X - показатель плоскостности сляба;H0 - толщина центральной части в направлении по ширине титанового сляба после процесса отделки (мм);H1 - толщина концевой части (в положении 1/8 ширины) в направлении по ширине титанового сляба после процесса отделки (мм);H2 - толщина концевой части (в положении 1/4 ширины) в направлении по ширине титанового сляба после процесса отделки (мм);L - длина дуги контакта валка в первом проходе черновой прокатки (мм);R - радиус прокатного валка в первом проходе черновой прокатки (мм);H3 - толщина центральной части в направлении по ширине титанового сляба на стороне выхода в первом проходе черновой прокатки (мм).
- [3] шероховатость (Ra) поверхности прокатного валка составляет 0,6 мкм или больше.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2017/038776 WO2019082352A1 (ja) | 2017-10-26 | 2017-10-26 | チタン熱間圧延板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA202091038A1 EA202091038A1 (ru) | 2020-07-13 |
| EA039472B1 true EA039472B1 (ru) | 2022-01-31 |
Family
ID=66247837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA202091038A EA039472B1 (ru) | 2017-10-26 | 2017-10-26 | Способ производства горячекатаной титановой плиты |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11479839B2 (ru) |
| EP (1) | EP3702057B1 (ru) |
| JP (1) | JP6939893B2 (ru) |
| KR (1) | KR102332457B1 (ru) |
| CN (1) | CN111278581B (ru) |
| EA (1) | EA039472B1 (ru) |
| UA (1) | UA125157C2 (ru) |
| WO (1) | WO2019082352A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113560345B (zh) * | 2021-07-14 | 2023-10-20 | 鞍钢股份有限公司 | 一种采用直接轧制工艺生产tc4钛合金超宽板的方法 |
| CN113857247B (zh) * | 2021-10-19 | 2023-11-21 | 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 | 热连轧钛合金板的生产方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016051511A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 新日鐵住金株式会社 | 分塊工程や精整工程を省略しても熱間圧延後の表面性状に優れた熱間圧延用チタン鋳片およびその製造方法 |
| WO2017018511A1 (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-02 | 新日鐵住金株式会社 | 熱間圧延用チタン材 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07251202A (ja) | 1994-03-11 | 1995-10-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 純チタン熱間圧延板材の製造方法 |
| JP2001087801A (ja) | 1999-09-21 | 2001-04-03 | Nkk Corp | 連続鋳造ビレット鋳片の圧延割れを防止する圧延方法 |
| JP2002137008A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-14 | Hitachi Ltd | オンラインロール研削設備，オンラインロール研削方法，圧延設備及び圧延方法 |
| JP4414983B2 (ja) | 2006-06-15 | 2010-02-17 | 新日本製鐵株式会社 | チタン材の製造方法および熱間圧延用素材 |
| KR101354948B1 (ko) | 2009-02-09 | 2014-01-22 | 도호 티타늄 가부시키가이샤 | 열간 압연용 티타늄 소재 및 그 제조 방법 |
| US10179944B2 (en) * | 2011-04-22 | 2019-01-15 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Titanium slab for hot rolling use and method of production of same |
| US20140212688A1 (en) * | 2013-01-31 | 2014-07-31 | Ametek, Inc. | High grade titanium alloy sheet and method of making same |
| JP5639216B2 (ja) * | 2013-03-27 | 2014-12-10 | 株式会社神戸製鋼所 | 燃料電池セパレータ用チタン板材およびその製造方法 |
| KR101791769B1 (ko) * | 2013-04-01 | 2017-10-30 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 열간 압연용 티타늄 주조편 및 그 제조 방법 |
| EP3202950B1 (en) * | 2014-09-30 | 2020-03-11 | Nippon Steel Corporation | Titanium cast product for hot rolling and method for producing the same |
| US20180015535A1 (en) * | 2014-09-30 | 2018-01-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Titanium cast product for hot rolling unlikely to exhibit surface defects and method of manufacturing the same |
| TWI632959B (zh) * | 2015-07-29 | 2018-08-21 | 日商新日鐵住金股份有限公司 | Titanium composite and titanium for hot rolling |
| CN107034382A (zh) * | 2016-06-25 | 2017-08-11 | 上海大学 | 含Fe、Cr、Zr合金元素的α+β钛合金及其板材和棒材的制备方法 |
-
2017
- 2017-10-26 JP JP2019549788A patent/JP6939893B2/ja active Active
- 2017-10-26 CN CN201780096237.6A patent/CN111278581B/zh active Active
- 2017-10-26 KR KR1020207014583A patent/KR102332457B1/ko active IP Right Grant
- 2017-10-26 US US16/757,140 patent/US11479839B2/en active Active
- 2017-10-26 EP EP17930125.4A patent/EP3702057B1/en active Active
- 2017-10-26 EA EA202091038A patent/EA039472B1/ru unknown
- 2017-10-26 UA UAA202003098A patent/UA125157C2/uk unknown
- 2017-10-26 WO PCT/JP2017/038776 patent/WO2019082352A1/ja unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016051511A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 新日鐵住金株式会社 | 分塊工程や精整工程を省略しても熱間圧延後の表面性状に優れた熱間圧延用チタン鋳片およびその製造方法 |
| WO2017018511A1 (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-02 | 新日鐵住金株式会社 | 熱間圧延用チタン材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA125157C2 (uk) | 2022-01-19 |
| US11479839B2 (en) | 2022-10-25 |
| US20200340092A1 (en) | 2020-10-29 |
| EP3702057B1 (en) | 2023-04-26 |
| EP3702057A4 (en) | 2021-06-23 |
| WO2019082352A9 (ja) | 2019-06-06 |
| KR102332457B1 (ko) | 2021-12-01 |
| CN111278581A (zh) | 2020-06-12 |
| JPWO2019082352A1 (ja) | 2020-10-22 |
| EP3702057A1 (en) | 2020-09-02 |
| EA202091038A1 (ru) | 2020-07-13 |
| CN111278581B (zh) | 2021-10-01 |
| KR20200070358A (ko) | 2020-06-17 |
| WO2019082352A1 (ja) | 2019-05-02 |
| JP6939893B2 (ja) | 2021-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4414983B2 (ja) | チタン材の製造方法および熱間圧延用素材 | |
| KR101791769B1 (ko) | 열간 압연용 티타늄 주조편 및 그 제조 방법 | |
| WO2014163087A1 (ja) | 熱間圧延用チタン鋳片およびその製造方法 | |
| EP2394756A1 (en) | Titanium slab for hot-rolling, and smelting method and rolling method therefor | |
| JP2014233753A (ja) | 分塊工程や精整工程を省略しても熱間圧延後の表面性状に優れた工業用純チタンインゴットおよびその製造方法 | |
| CN106715005B (zh) | 即使省略初轧工序、精整工序，热轧后的表面性状也优异的热轧用钛铸坯及其制造方法 | |
| US10350658B2 (en) | Titanium casting product for hot rolling and method for producing the same | |
| EA039472B1 (ru) | Способ производства горячекатаной титановой плиты | |
| TWI730190B (zh) | 鈦熱軋板的製造方法 | |
| CN106715755B (zh) | 难以产生表面瑕疵的热轧用钛铸坯及其制造方法 | |
| KR20170047339A (ko) | 열간 압연용 티타늄 주조편 및 그 제조 방법 | |
| US20220331870A1 (en) | Alloy Member Production Method and Alloy Member | |
| KR101953487B1 (ko) | 표면 결함이 발생하기 어려운 열간 압연용 티타늄 주조편 및 그 제조 방법 |