钛凭借比重轻、高低温强度好、耐蚀性好、具有超导、贮氢、记忆等优良的性能,广泛应用于航空航天、军事工业、海洋开发、石油化工、发电、超导等领域,拥有“全能金属”“海洋金属”“第三金属”“现代金属”等美誉[1]。我国虽是钛材生产的大国[2],但目前其冷轧轧制一般采用四辊或六辊轧机,由于其轧制能力受限,故在总压下率较高的情况下一般需要进行多次中间退火,才可轧制到目标厚度。生产0.5 mm及以下厚度薄规格产品时,其生产成本更高,板形控制难度更大。
本钢不锈钢冷轧丹东有限责任公司为进一步拓展品种结构,增强市场竞争力,利用其二十辊森吉米尔轧机的设备优势,对工业纯钛TA1进行试轧制,以达到大幅降低TA1冷轧生产成本、提高板形质量和厚度精度,本次试轧制的原料厚度为1.3 mm、目标厚度为0.5 mm,结合前期生产经验及对TA1特性的研究,制定试轧制方案,轧制后成品的厚度精度、板形及表面质量良好,满足用户的要求。
1. 轧制工艺
1.1 原料规格及轧制目标厚度
原料规格及轧制目标厚度见表1。
1.2 辊系配比
为保证正常轧制,避免轧制过程中出现“打滑”等异常现象,辊系配比及轧辊要求见表2。
工作辊上机前,对工作辊辊面进行检查,以保证辊面质量;在轧制过程中,如果由于工作辊造成表面质量缺陷,及时更换工作辊。
1.3 轧制规程制定
本钢二十辊森吉米尔轧机采用第一中间辊窜辊、ADEH侧辊偏心调节、BC辊板形调整等功能,该轧机在板形控制和厚度控制等方面更具有优越性。第一中间辊和“AS-U”辊调整与板形辊相联组成闭环控制,在轧机入口侧和出口侧有2个测厚仪进行厚度测量,并与压下控制和张力控制连锁,实行厚度自动控制;ADEH侧辊偏心调节;BC辊板形调整;从而能够轧制出厚度精度和平直度很高的薄带材。
工业纯钛TA1具有以下冷加工性能:(1)热导率低;(2)在冷变形过程中,没有明显的屈服点,其屈服强度和抗拉强度接近,屈强比较高,导致在冷变形过程中有产生裂纹的倾向;(3)具有极高的冷加工硬化效应(图1),当变形量大于30%时,强度增加速度减慢,塑性几乎不会降低;(4)由于其弹性模量小,大约是铁的54%,成型加工时回弹大,冷成型困难。