1780mm炉卷轧机热轧钛板卷轧制工艺研究

曲家东 谭雪 戴山

摘要：结合中铝沈加1780mm炉卷轧机热轧钛材板卷的生产情况，进行数据分析，总结出一套高效可行的炉卷轧机钛材板卷轧制工艺路线，按此工艺生产的钛材板卷，退火后内部组织均匀，性能满足国家标准。

关键词：炉卷轧机；钛材轧制；板卷；工艺

随着装备水平的不断提高，钛材的轧制已经告别了传统的二人转轧机，向连轧机和炉卷轧机的方向迈进，采用炉卷轧机轧制的钛材板卷有着高效、优质的特点。

1 生产设备及工艺流程

1780炉卷轧机钛材板卷生产线，由加热炉、除鳞机、四辊轧机、卷取炉、立辊轧机、飞剪、层流冷却、卷取机、矫直机、分切剪、冷床和跺板机组成；

热轧卷材工艺流程：

步进炉→四辊轧机（平轧）→立辊、飞剪→四辊轧机（炉卷模式）→层流冷却→卷曲

热轧板材工艺流程：

板材：步进炉→四辊轧机（平轧）→立辊→四辊轧机（炉卷模式）→层流冷却→矫直机→定尺剪→跺板机

2 工艺要求及参数控制

2.1 板坯控制

板坯的缺陷在轧制中无法消除，在轧制前需要对板坯的各项参数进行要求，多数情况下要求板坯扣翘头不大于25mm，镰刀弯不大于3mm/m，鼓肚和楔形不大于2mm。

2.2 加热控制

纯钛的理论相变温度为882℃，但由于纯钛内部含有杂质元素，一般纯钛的实际相变温度可达890℃左右，在相变点温度以上加热时，钛由α相转化为β相，β相虽具有良好的加工塑性，但氧化极快，烧损较大，所以一般钛板坯的加热温度选择在860℃～880℃，既减轻了氧化，又满足了开轧条件。

2.3 轧制控制

2.3.1除鳞压力设定

轧制钛材使用高压水除鳞可有效减轻轧件表面的氧化皮，在除鳞压力为330bar的情况下，板坯表面的氧化皮可得到有效的清理，除鳞后板坯表面温降一般为10℃～30℃，不影响后续轧制。

2.3.2辊型及辊系工艺设定

热轧钛材板卷工作辊采用双凹辊辊型，支撑辊采用平辊辊型。轧辊凸度为0.10mm，表面粗糙度为1.8um的双凹辊辊型配置，轧制的稳定性好。

钛材热加工时对温度的敏感性极强，钛材热轧时，工作辊的冷却强度使用最大强度的60%～70%即可，既保护辊子，也可有效减少钛材温降。

2.3.3轧制工艺设定

道次加工率遵循由先低后高再下降的抛物线曲线进行分配，钛材热轧变形热大，温度敏感性强，为防止轧制过程中由于局部温度不均，造成金属延展不一致产生微裂纹，单道次最大道次加工率要控制在38%以下；

平轧模式时，为了预热辊道和调整板型，应采用大压下慢速轧制，轧制速度可选择为1～2m/s，轧制道次设定在7道次以内。炉卷模式时，由于带头、带尾进入卷曲炉的补温时间短，随着带材进入卷曲炉次数的增加，带头、带尾温度下降较快，轧件变形抗力增大，不均匀变形显现，板型难于控制，为减轻此种现象，卷曲炉卷筒温度要保持在830℃以上，来补偿头尾热损耗；同时减少炉卷轧制道次，提升轧制速度。

采用双凹辊的辊型配置，轧件中间厚度相对于两侧厚，为减小同板差，轧制時需调整工作辊弯辊，保证厚度凸度。

轧制过程中，立辊多投入在平轧的前5道次内，侧压量的选择以狗骨侧边高度进行参考，一般侧边与中心高度差在5mm以内时，工艺布置最合理。

飞剪切头尾道次设定在带材进入卷曲炉前的一道次，剪切长度可依据舌头形貌进行调整，舌头完全切除，有利于咬钢稳定；但有些时候为了方便穿带，也可以剪切一部分舌头，留有圆弧进入卷曲炉。

2.3.4卷曲温度及卷曲模式工艺设定

卷曲温度是影响带卷性能的重要指标，为得到良好的机械性能，钛卷卷曲温度需控制在500℃～600℃。

2.3.5矫直机参数工艺设定

钛材记忆性强和变形抗力大，在180℃以下矫直后会产生回弹，130℃以下矫直后板型无变化；钛板材矫直时，温度在350℃～500℃矫直后的板型最佳。

2.3.6退火温度设定

对按此工艺生产的6.0mmTA2卷材进行取样，700℃退火后，力学性能满足国家标准，晶粒为等轴晶，平均直径可达0.02mm。

6.0mmTa2700℃ 机械性能

3 结论

（1）炉卷轧机热轧钛材板卷，较合理的板坯加热温度为860℃～880℃；

（2）为防止变形不均和热裂纹的产生，单最大道次加工率应不大于38%；

（3）钛材不适合低温矫直，较为合适的钛材矫直温度为350℃～500℃。

参考文献：

[1]蔡茗宇.3500 mm炉卷轧机轧制5 mm厚钢板生产实践[J].轧钢，2015，32（1）：7476.

[2]李大鹏.炉卷机组薄规格板生产工艺改进[J].河南科技，2015，5582（4）：3940.

[3]王平.金属塑性成形力学[M].北京：冶金工业出版社，2006.

作者简介：曲家东（1990），男。