冷轧钛带罩式退火氧化原因分析及控制

2022-06-24刘喜波李渤渤

世界有色金属 2022年5期

钛金属具有比重低、强度高、耐腐蚀性强、生物相容性好等优点，广泛应用于航空航天、舰船、冶金、石油化工、医疗等领域。冷轧钛带是用优质海绵钛为原料，以成卷的方式生产、供货，常用厚度规格为0.5mm～3.0mm，具有产量大、表面质量好、组织均匀等优点。

冷轧钛卷带在加工过程中，为了消除加工硬化、改善钛带塑性和韧性，得到较好的力学性能，需要对钛卷带进行退火。由于钛属于化学性质比较活泼的金属，加热时易与O

、N

、H

和水蒸气等发生反应

，为保证生产出高质量的钛卷，采用在真空或惰性气体保护下对钛卷进行退火。目前国内外主要有三种退火设备：真空退火炉、氩气连退线、氩气保护的罩式退火炉。其中罩式炉退火具有成本低、周期短、均匀性好等优点，但是钛卷带使用罩式炉退火时，由于各种原因，经常会出现退火后氧化现象，钛卷氧化严重影响钛带表面质量和成品率，甚至会造成钛卷报废。本文针对钛卷罩式退火氧化的原因及控制办法进行了分析。

1 钛卷罩式退火工艺流程

罩式退火炉主要由炉台、加热罩、冷却罩、内罩、真空系统、加热系统、冷却系统、电气系统等组成，如图1所示。退火时采用一炉双卷，两卷垂直放置。

钛卷罩式退火炉作业流程为：钛卷装炉→装内罩、加热罩→抽真空→充氩气→加热→保温→卸加热罩→装冷却罩→冷却→卸冷却罩、内罩→钛卷至冷却台。

罩式退火原料为纯钛卷（TA1或TA2），规格为（0.5～3.0）mm×1250mm×L，单卷重量在6t。钛卷经料架吊上炉台,内罩吊装就位,内罩与炉台间由机械锁紧装置压紧水冷胶圈形成密封腔，经抽真空、冷密封检查、充氩气等工艺控制过程，达到炉内所需保护气氛和工作压力，加热系统和循环风机开始工作使炉内保护气体强循环,均匀温度，并在自动化电气控制系统的控制下完成升温、保温、风冷、水冷等全部工艺过程。

退火前罩式退火炉需要抽真空，达到一定的真空度，并且设备处于密封状态，但设备长期使用老化会造成设备内罩、管道或者密封漏气，氧气进入炉内，炉内真空度下降，高温退火时会造成钛卷氧化。

幼儿在学习几何图形之前就对物体的形状有了初步了解，这是他们在生活与探索之中积累的经验。特别是幼儿能够对自己接触过的物体形状拥有比较清晰的认识。例如，幼儿能够知道足球是圆形的，门窗是长方形的等。而在这个阶段，幼儿对图形的认识还无法脱离具体物体单独存在，需要逐渐从具体化的物体向抽象化的图形概念进行转化，这才能够形成抽象意识，从而更加准确地理解和把握几何图形的概念。比如，很多幼儿会用具体的事物代指某种图形，而在经过一段时间的学习后他们则会尝试将物体与形状进行比较，形成初步的图形观念，最终完成几何图形概念抽象化。

2 退火氧化缺陷及原因分析

为了得到光亮的表面质量，钛卷退火在真空和保护气氛中进行，钛卷罩式退火一般采用氩气作为保护气。但由于设备故障、操作不当、表面污染等问题使得钛卷罩式退火时，气氛中的氧气、二氧化碳及水蒸气等氧化介质含量较大，钛卷表面会发生氧化，形成一层致密的氧化膜

。钛的氧化反应方程式为Ti+O=TiO

，反应条件为高温加热。

在加热温度较低时，钛表面的氧化膜近乎透明，人们用肉眼是比较难察觉到的，但是当温度升高后，氧化膜也会慢慢增厚，并对光线产生干涉，在人的眼中也就会呈现出不同的颜色。一般钛卷罩式退火氧化呈现自边部向中部渐变的淡黄色、黄褐色或蓝色印迹，轮廓线呈弧形，无规则，一般边部比较严重，如图2所示。经过分析，通常以下原因会造成炉内气氛氧化介质增加，从而导致钛卷退火后表面出现氧化。

2.1 设备问题

2.1.1 设备漏气

定义1.1[9] 伪BCI-代数是一个代数结构(X;≤,→,,1), 其中“≤”为X上的一个二元关系，“→”和“ ”为X上的二元运算，“1”是X的一个元，满足如下公理：对任意x,y,z ∈X,

（1）钛卷从脱脂干净到装入炉内的过程中，要保证无污染，如果操作人员装炉过程中未佩戴干净手套，工装吊具有油污，会造成钛卷二次污染，退火后产生氧化。

钛卷在炉内退火时，料盘、内罩、支架等部件共同在炉内加热，扩散泵通过管道与炉内气氛相连接，如果炉内罩、料盘等部位（如3图所示）有油污等污染物，或者扩散泵存在漏油，退火时温度升高后油污碳化产生一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物等氧化介质，氧化介质与钛卷在高温下发生反应，造成钛卷氧化。

2.2 氩气污染

氩气是一种惰性气体，在常温下与其他物质均不起化学反应，在高温下也不溶于液态金属中，它的性质十分不活泼，既不能燃烧，也不助燃。

钛卷罩式退火过程中要向炉内充氩气进行保护，如果氩气的纯度不够，或充氩操作时氩气压力不够，炉内气体混有氧气，高温退火时会造成钛卷氧化。

2.3 钛卷污染

根据以上原因分析，为了避免或减少钛卷罩式退火氧化的发生，可以从以下几个方面进行控制：

做好设备的定期维保和日常的点检，定期检查设备各零部件的工作情况，通过压升率测试和设备捡漏，确保设备不漏气、不漏油；同时，应定期对炉台、料盘、内罩、真空腔等重要部位进行清理，并在钛卷装炉前进行确认，避免油污污染钛卷造成氧化缺陷。

（1）脱脂液清洗能力不足，钛卷表面油污脱脂不干净；

（2）脱脂设备辊刷老化，刷洗能力不足，不能有效去除表面油污；

（3）漂洗水更换不及时，未将钛卷表面的脱脂液冲洗干净；

（4）热风吹扫能力不足，钛卷清洗后未完全烘干，钛卷表面会存在水汽。

污染的钛卷装入炉内，高温时油污和水蒸气会在炉内挥发，增加氧化介质，造成钛卷表面产生氧化。

2.4 卷型不良

大量生产数据表明，卷材轧制后板型较差时，氧化有增多的情况。经过分析，当卷材有边浪时，钛卷卷取后层间缝隙增大（如图5所示），退火时气体在炉内循环不通畅，容易产生涡流等现象，进而产生负压区，容易引起炉外气体渗入炉内，气体易沿边浪区域渗入卷材内部造成氧化

。

2.5 操作问题

罩式退火过程中操作不当也会造成钛卷氧化，操作不当有以下几个方面

：

2.1.2 设备污染

包括自主学习能力；沟通和团队合作能力；知识整合的能力；解决问题的能力；对知识掌握的广度和深度；临床科研思维和研究的能力；对信息、资源的掌握及使用能力；评判性思维；激发学习兴趣；均在75%以上，学生对此模式总的满意度达到96%，说明此教学模式是有显著效果的，具体见（表2）。

（2）退火过程中操作人员未按工艺要求操作，退火时炉内真空度不达标或者充氩压力不够，会造成钛卷退火氧化。

关于隐秀感，现象学强调“可能之物”的背景，就开启了一切事物通达“无”“道”与“神”的浑茫意境，可以说，在现象学看来，一切事物皆在“隐”“秀”间闪烁与显现。海德格尔借古希腊神庙，道说艺术作品的本源时，以优美的辞笔，让神庙在天容海色、天风海涛间卓伟秀出以后，说“神庙作品阒然无声地开启着世界，同时把这世界重又置回到大地中。如此这般，大地本身才作为家园般的基地而露面。”㉜显然，海德格尔给艺术作品赋予了两个特点:其一，开启世界，即神庙牵连的古希腊民族的历史文化世界，此为“秀”;其二，制造大地，大地关联于无与道、神与神秘，是掩蔽的，故为“隐”。某种意义上也可以说，海氏哲学，是最富隐秀感的哲学。

（3）设备维保、点检执行不到位，炉台、内罩、料盘等部位清理不干净，造成钛卷退火氧化。

3 钛卷氧化的控制

由于罩式退火为真空充氩退火，因此退火前钛卷需要进行脱脂清洗，去除表面油污，脱脂过程是钛卷在脱脂箱内，通过脱脂液的喷淋和辊刷的刷洗去除表面油污，最后经过漂洗水冲洗和热风烘干，满足罩式退火的要求。钛卷脱脂不干净（如图4所示），将导致钛卷氧化缺陷，主要包括：

3.1 设备维护

在该阶段，企业已知政府制定的针对新能源汽车的CAFC得分效率θ1，两企业决策自身的续航里程研发水平。在研发过程中，两企业可以开展合作和竞争两种模式，当两企业选择研发合作时，技术溢出率较高。在竞争模式下，两企业的技术溢出率为ω1、ω2；在合作模式下，两企业的技术溢出率为ω′1、 ω′2。其中 0＜ω1＜ω′1＜1， 0＜ω2＜ω′2 ＜1。

其二，新闻传播主体继续呈现多元化特征，数字报纸面临更加严峻的竞争压力。CNNIC的数据显示，最近半年内，手机网民使用过的手机应用个数平均超过10个，手机软件的多样化促进了新闻获取渠道的多样化，也促使各个平台对移动新闻客户端的争夺进入白热化，其中人民日报、光明日报等传统媒体，新浪、搜狐等门户网站，以及没有任何新闻背景的今日头条、鲜闻等新闻聚合平台都纷纷推出移动新闻客户端。随着互联网“去中心化”的发展，网民通过微博、微信等社交平台都可以成为新闻提供商。新闻来源的多元化使得传统媒体的数字报纸优势减弱，竞争压力更加严峻。

3.2 氩气控制

保护气体采用纯度为99.99%及以上的氩气，并且始终保持管道内存有氩气，避免空气进入管道。在充氩操作时保证管道压力，炉内氩气压力达到工艺要求。

3.3 钛卷管控

加强脱脂设备的脱脂和烘干效果，做好脱脂设备辊刷的点检和维保，避免因辊刷老化造成钛卷脱脂不干净，制定钛卷脱脂检验标准，确保钛卷脱脂干净、无污染，满足罩式退火要求。

控制钛卷轧制板型，轧制后通过平整或者拉矫消除边浪，确保钛卷脱脂后层间无明显缝隙，端部无溢出，有利于退火时炉内气体的循环和废气的排出。

皇帝拍拍她的手背：“那就好。”皇帝指一指身后，“朕听说你不适，就忍不住来了，正好也催促太医过来，给你仔细瞧瞧。”

术后9h患者重新进入手术室，常规麻醉监测和诱导、可视喉镜气管插管。在全麻下行后正中入路胸椎板切除减压术。切除胸2、3、4椎板及胸5部分椎板，可见椎管内硬膜外血凝块压迫脊髓(见图3)，清除血凝块，仔细查验硬膜外腔通畅、无活动性出血后，放置硬膜外引流管，逐层缝合，术中输液1 000ml，尿量400ml。手术历时5h结束。待患者完全清醒后拔除气管插管，测双下肢膝关节以上感觉有所恢复，但双下肢肌力仍为0级。术后给予预防感染、营养神经、消除水肿、适当输液、止血等相应治疗。