轧制工艺对板式换热器用钛板组织与性能的影响

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1、轧制工艺对板式换热器用钛板组织与性能的影响顾德才，邓贵顺，杭逸夫，王文鼎，葛伟，徐国俊（南京宝泰特种材料有限公司，江苏南京211125）摘要：主要讨论轧制工艺（包括热处理工艺）对板式换热器用钛板（简称板换料）的组织与性能的影响。板式换热器用钛板主要以纯钛板为主，厚度1.0mm以下，通过对轧制工艺改进以提高板换料组织性能，达到板换料标准，提高成材率。关键词：板换料；轧制工艺；组织性能进一步提高板换料压制成型率。前言12试验钛板式换热器是以波纹为传热面的新型、高效换热器，广泛应用于化工、石油、冶金、电力

2、、船舶、海洋、医药等工业部门的加热、冷却、冷凝、蒸发工艺过程中[1,2]。随着人们对板式换热器优越性的进一步认识和其应用领域的扩大，板式换热器的发展迅速，目前已成为主要的换热设备。钛板式换热器由于其高效紧凑以及出色的抗腐蚀能力，已成为许多强腐蚀工况中的首选设备。但是由于板式换热器板片都要承受来自冷、热流体两侧的压差，而这个压差就作用在该板片与相邻两板片间数以千计的接触点上，并且板式换热器是靠夹紧板片之间的橡胶垫片来密封冷热流体的，夹紧板片时，必然有一部分作用是靠板片之间接触点承受的。因此，板片压制精

3、度越高，板片之间的接触点所承受压力就均匀，板片的承压能力也越强。如果板片压制精度不够高，就会造成某些接触点承受压力过高而遭损坏的现象，这样只有靠增加板片厚度的方法来补救，而增加板片厚度必然会降低换热效率，也造成设备成本的加大。为了满足压制成型的“苛刻”条件，提高换热效率，要求钛板式换热器板片（钛板换料）厚度小于1mm，对于板片的强度、延伸率、杯突、晶粒组织有着特别要求。为了加大板式换热器发展力度，使其更加广泛的应用于各个领域，全面实现板式换热器用钛板国产化，提高板换料质量，有必要研究各种轧制工艺对板

4、换料组织与性能的影响，2.1试验材料试验用料为南京宝泰特种材料公司生产的直径560mm、2t的TA1铸锭，铸锭经锻造开坯成一定尺寸板坯后进行轧制。钛铸锭化学成分如表1所示。表1钛铸锭化学成分（ω/%）元素FeCHNO含量0.0220.0050.00470.0080.0642.2实验方法板换料生产加工流程如图1所示。分别采用3种轧制工艺，并对板材力学性能和显微组织进行比较。3种轧制工艺参数和条件分别如表2~表4所示。海绵钛锻造开坯酸碱洗电极热轧剪切下料一、二次锭熔炼冷轧成品退火压制成型图1板换料生产加

5、工流程分析与讨论虽然板换料的质量与铸锭的化学成分、压制模具有一定的关系，但钛板材轧制工艺直接影响板材3收稿日期：2008-12-25作者简介：顾德才（1949-），男，技师，主要从事钛材加工工作，电话：025-52788003。26卷32表2第1种轧制工艺参数和条件异性，强度高、塑性及深冲性能差。序号工序名称工艺条件及工艺参数加热温度850℃，一火总加工率87.5%—加热温度780℃，二次总加工率75%总加工率44%总加工率35.7%总加工率33.3%辊道炉、天然气退火720℃，20min12345

6、67一次热轧剪切下料，修磨二次热轧一次冷轧二次冷轧三次冷轧成品退火100μm表3第2种轧制工艺参数和条件序号工序名称工艺条件及工艺参数图2第1种轧制工艺状态下的显微组织照片加热温度850℃，一火总加工率87.5%换向轧制加热温度780℃，二次总加工率75%总加工率48%总加工率53.8%辊道炉、天然气退火720~730℃，25min一次热轧剪切下料，修磨二次热轧一次冷轧二次冷轧成品退火123456第2种轧制工艺下板材显微组织如图3所示。采用换向轧制，带状组织消除，呈现等轴晶粒组织，是因为换向轧制后纵

7、向、横向2个方向晶粒被拉长，变成柱状晶，在冷轧最后一道次轧制时，加工率大于50%，使得晶粒被破碎。经再结晶退火已破碎的柱状晶重新成核，结晶成等轴晶粒。力学性能较第1种轧制工艺有较大改善，尤其塑性深冲性能。但从图3可以看出金相细微组织仍存有滑移线，说明再结晶仍不充分，需提高温度或延长时间。表4第3种轧制工艺参数和条件序号工序名称工艺条件及工艺参数加热温度850℃，一火总加工率87.5%换向轧制加热温度780℃，二次总加工率75%总加工率48%总加工率53.8%电炉退炉温度720~730℃，100min

8、123456一次热轧剪切下料，修磨二次热轧一次冷轧二次冷轧成品退火的力学性能和显微组织。经过以上3种轧制工艺，测得的力学性能见表5，显微组织分别如图2~图4所示。表5不同轧制工艺状态下的力学性能轧制工艺σb/MPaσ0.2/MPaδ/%杯突值/mm200μm第1种第2种第3种36032026531528022551~5253~5658~6211~1212~1416~17图3第2种轧制工艺状态下的显微组织照片第1种轧制工艺下板材显微组织如图2所示。采用单向轧制，呈现带状