冷轧纯钛卷生产技术综述

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1、·4·2010年第33卷第6期冷轧纯钛卷生产技术综述陈文灶（攀钢钒冷轧厂）摘要：对工业纯钛卷的冷轧生产工艺过程及技术加以介绍。纯钛冷轧板卷的生产主要由去氧化皮、冷轧及精整组成。关键词：冷轧;纯钛;带卷0引言钛作为金属材料，由于其具有比强度高、耐蚀性强、生物相容性好、无磁性等优点，不论在航空、航天、舰船、核能等高科技领域,还是在化工、冶金、汽车、建筑、食品等民用工业领域,以及在医疗、体育休闲等民生领域都得到了广泛的应用，被称为“太空金属”、“海洋金属”、“智能金属”等。从2007年开始，我国钛工业取得快速发展，生产量和消费量成倍增长，在此背

2、景下，国内钛材生产厂家加快了对钛材高端产品—冷轧纯钛卷的研究和开发。冷轧纯钛卷带主要用于发电站冷凝器、板式换热器以及化工、建筑等方面。1生产工艺概述纯钛冷轧板卷的生产主要由去氧化皮、冷轧及精整组成。纯钛冷轧板卷的生产设备与生产钢及黄铜板卷所使用的设备基本机同。相比之下，生产纯钛冷轧卷材所使用的唯一不同的设备是真空退火炉，因为必须防止在热处理过程中冷轧钛材的表面氧化。纯钛卷冷轧生产工艺主要包括：原料准备、热轧卷退火、热轧卷除鳞、酸洗、带钢表面修磨、冷轧、冷轧卷的热处理、平整和精整等。典型的生产工艺流程为：热轧卷→空气退火→机械除鳞－酸洗→修

3、磨→冷轧→中间退火→二次冷轧→产品退火→平整→精整→产品。2原料国内目前没有相应的冷轧用热轧钛卷标准，只有钛板材的国家标准。日本冷轧钛卷用料一般为（3～6）mm×（600～1600）mm×L，单卷重量在10t以下。3空气退火热轧带卷由于在热轧过程中的各部分差别产生微小的材质不均匀性以及轧后冷却不均匀产生残余应力造成板形缺陷，这些因素被认为对冷轧性能及最终产品的质量是有影响的，因此，通常通过退火再结晶消除应力、矫正板形并使材质均匀化。热轧卷的退火采用空气退火炉。但随着热轧、冷轧技术的发展，与钢材一样,其必要性正在减小，省去热轧带卷的退火将逐

4、步地成为趋势。4机械除磷－酸洗退火后的热轧钛卷表面不仅存在有热轧、退火产生的氧化皮，而且还残存有热轧时的表面缺陷以及在铸坯加热时由于氧的扩散而产生的表面硬化层。这些因素是产生冷轧钛材表面缺陷、尤其是冷轧钛带卷表面条状缺陷的主要原因。除磷—酸洗的目的是在冷轧前将其完全除去。由于钛卷热轧及空气退火后生成的氧化皮及吸气层与基体金属牢固地连在一起，在腐蚀介质中也具有很高的耐蚀性，故普通带钢酸洗线（一般采用单酸酸洗，如仅采用盐酸）无法将其清洗干净，需采用“机械除鳞+混酸酸洗”工艺才能清理干净氧化钛皮及吸气层。机械除鳞一般采用喷丸的方法促使致密的氧化

5、钛疏松；酸洗一般采用（硝酸+氢氟酸）或（硫酸+氢氟酸）的混合酸溶液。由于硝酸既能降低腐蚀度亦能减少吸氢量，故一般采用HF+HNO3的酸洗工艺。为获得良好的酸洗效果和减少吸氢量，要严格控制HF与HNO3的配比，选择合适的酸洗时间和酸洗温度。攀钢技术·5·钛的酸洗是放热反应,随时间增加酸的温度上升,为避免过度的酸洗需要注意控制酸的温度。5带卷表面修磨热轧时产生的表面缺陷或表面硬化层，如果经除鳞—酸洗后不能完全除去时，须通过机械修磨除去。带卷表面修磨，使用高速回转的宽幅修磨带，对带材表面进行连续修磨，每道次的修磨量约为10μm左右。6纯钛卷冷轧

6、6.1纯钛的冷加工特性纯钛是六方晶格金属，并形成特异的集合组织（晶粒的每个晶粒方位与特定方向一致的现象），因而是一种各向异性显著的材料。与通常的拉伸试验推算的轧制压力相比，实际轧制压力要高出很多，因此在冷轧时，多采用能轧制高变形抗力材料的、精度良好的多辊轧机，如20辊森吉米尔轧机和六辊轧机。图1为纯钛的加工硬化曲线[1]，其加工硬化程度并不是十分的强烈，到50%变形的时候抗拉强度接近800MPa，从50%变形加大到80%后抗拉强度并无明显的上升趋势。但由于钛的各项异性，反弹力较大，在轧制的时候道次和道次变形量的设定需要考虑其影响。由于钛是

7、活泼性金属，冷轧时若道次压下量大或轧制速度快，轧辊和钛材会产生热粘现象，此时生成的微小磨损粉末附着在轧辊或钛材表面上，使成品表面粗糙。6.2引带的连接在冷轧中，由于采用可逆轧制，带卷两端数米长的头尾部分(不均匀厚度)不能被轧制，使成品率降低。因此，在冷轧前须将被称为引导带(或服务带)的小带卷(长10m左右)连接于带卷两端，以减少钛卷头尾切除量，提高成品率。6.3轧制参数设定原则轧制纯钛与钢相比，相同轧件尺寸其压下量、轧制速度都要低些，因此道次数也要多些；而轧制张力却需大些。轧制道次更多的主要原因有三点：一是由于纯冷轧变形程度/%延伸率/%

8、抗拉强度,屈服点/MPa100200300400500600700800900010203040506070800.2%屈服点抗拉强度10203040501002030405060708001