內容導讀

　　廣泛應用于火箭、導彈、太空船體制造的鈦被譽為“全能金屬”“太空金屬”。鈦材的生產成本高，板形控制難度大，結合本鋼不銹鋼與國內某公司合作，采用本鋼二十輥森吉米爾軋機進行工業純鈦TA1的軋制試生產，通過對該品種特性的研究，確定了關鍵軋制工藝控制參數，并編制了生產試制方案，最終順利完成原料規格1.3 mm×1230 mm軋制0.5 mm×1230 mm成品規格的試生產，產品的厚度精度、板形及表面質量等技術指標完全滿足技術條件要求，得到用戶的認可。

　　鈦憑借比重輕、高低溫強度好、耐蝕性好、具有超導、貯氫、記憶等優良的性能，廣泛應用于航空航天、軍事工業、海洋開發、石油化工、發電、超導等領域，擁有“全能金屬”“海洋金屬”“第三金屬”“現代金屬”等美譽。我國雖是鈦材生產的大國，但目前其冷軋軋制一般采用四輥或六輥軋機，由于其軋制能力受限，故在總壓下率較高的情況下一般需要進行多次中間退火，才可軋制到目標厚度。生產0.5 mm及以下厚度薄規格產品時，其生產成本更高，板形控制難度更大。

　　本鋼不銹鋼冷軋丹東有限責任公司為進一步拓展品種結構，增強市場競爭力，利用其二十輥森吉米爾軋機的設備優勢，對工業純鈦TA1進行試軋制，以達到大幅降低TA1冷軋生產成本、提高板形質量和厚度精度，本次試軋制的原料厚度為1.3 mm、目標厚度為0.5 mm，結合前期生產經驗及對TA1特性的研究，制定試軋制方案，軋制后成品的厚度精度、板形及表面質量良好，滿足用戶的要求。

　　1.生產工藝流程和設備參數

　　1.1  原料規格及軋制目標厚度

　　原料規格及軋制目標厚度見表1。

表1  原料規格及軋制目標厚度

　　1.2  輥系配比

　　為保證正常軋制，避免軋制過程中出現“打滑”等異常現象，輥系配比及軋輥要求見表2。

表2  輥系配比及要求

　　工作輥上機前，對工作輥輥面進行檢查，以保證輥面質量；在軋制過程中，如果由于工作輥造成表面質量缺陷，及時更換工作輥。

　　1.3  軋制規程制定

　　本鋼二十輥森吉米爾軋機采用第一中間輥竄輥、ADEH側輥偏心調節、BC輥板形調整等功能，該軋機在板形控制和厚度控制等方面更具有優越性。第一中間輥和“AS-U”輥調整與板形輥相聯組成閉環控制，在軋機入口側和出口側有2個測厚儀進行厚度測量，并與壓下控制和張力控制連鎖，實行厚度自動控制；ADEH側輥偏心調節；BC輥板形調整；從而能夠軋制出厚度精度和平直度很高的薄帶材。

　　工業純鈦TA1具有以下冷加工性能：（1）熱導率低；（2）在冷變形過程中，沒有明顯的屈服點，其屈服強度和抗拉強度接近，屈強比較高，導致在冷變形過程中有產生裂紋的傾向；（3）具有極高的冷加工硬化效應（圖1），當變形量大于30%時，強度增加速度減慢，塑性幾乎不會降低；（4）由于其彈性模量小，大約是鐵的54%，成型加工時回彈大，冷成型困難。

圖1  純鈦的加工硬化曲線

　　為達到良好的板形和厚度精度，在軋制過程中嚴格控制帶鋼的張力、軋制力、道次壓下量以及軋制速度等工藝參數。鑒于TA1的特性及保證軋制穩定性，第一道次規定壓下率一般在20%左右，在隨后各道次壓下量逐步減少，最后一道次的壓下量一般在10%左右，在各道次內保持帶鋼對軋輥壓力趨于一致，從而有利于保證最終成品板形。

　　通過前期軋制不銹鋼的經驗以及對TA1特性的研究，制定軋制規程，具體見表3。

表3  TA1軋制規程

　　由于純鈦的熱導率差，所以在軋制過程中要求潤滑和冷卻效果要好，同時軋制速度不能過快，以防止純鈦溫度過高而出現粘輥現象，導致鈦材表面粗糙，表面質量不良。

　　1.4  其他注意事項

　　（1）軋制前做好測厚儀標定工作。

　　（2）軋制前清理輥道，同時檢查設備情況，以保證設備的穩定運行。

　　（3）每道次后對帶鋼表質量進行檢查，發現缺陷及時更換工作輥。

　　（4）軋制過程中在1、2、5、6道次后對厚度進行測量，如果實測厚度與測厚儀顯示厚度存在較大偏差，及時修定軋制目標設定值。

　　（5）在軋制到末道次時，進行墊紙。

　　2.產品缺陷與質量檢驗

　　2.1  測厚儀標定情況

　　為保證厚度精度以及軋制過程中的壓下及厚度自動控制的準確性，軋制前用TA1樣片對測厚儀進行標定，標定結果見表4。

　　表4  出入口測厚儀標定結果  mm

　　樣片厚度經測厚儀測量后，與實際樣片厚度基本相符，誤差均在0.01 mm以內，滿足軋制要求。

　　2.2  軋制情況

　　軋制前對準備上機的粗軋工作輥輥面質量進行檢查，在第5道次后更換精軋輥并檢查輥面質量。在軋制過程中前滑值在0.8%~3.7%，跑偏值在?3~7 mm，標準偏差（STD）值沒超過4.5I（I=10-5，為相對長度差），從上述主要參數實際數據反饋，軋制效果良好，且板形較好。各道次軋制力變化情況見圖2。從圖2中得知，各道次軋制力變化呈逐漸均勻降低，軋制規程設定比較合理。

圖2  各道次軋制力變化曲線

　　2.3  厚度檢查情況

　　在軋制過程中對1、2、5、6道次后的厚度進行測量并于測厚儀顯示厚度進行對比，具體見表5。

表5   厚度對比情況

　　從上表可知，軋制后實際厚度與規程設定及測厚儀顯示厚度相符，且最終實際目標厚度與設定值在±0.01 mm以內，滿足公差要求。

　　2.4  表面質量

　　第一道次軋制完成后對表面進行檢查，未發現軋機輥印缺陷，中間道次在測量厚度時或在升速前對帶鋼表面進行檢查，在軋制最后一道次頭部時，對最終表面進行檢查，均未發現缺陷，符合客戶要求。

　　3.結論

　　（1）本鋼二十輥森吉米爾軋機軋制的TA1工業純鈦，其軋制后的厚度精度、板形及表面質量均良好，各項指標達到預期目標，滿足客戶需求。

　　（2）采用二十輥森吉米爾軋機軋制工業純鈦TA1，可避免中間退火而大大降低了軋制生產成本，同時也可大幅提高生產效率和產品質量。

　　（3）工業純鈦TA1的試軋制成功，為拓展本鋼品種結構、增強市場競爭力，同時也為實現鋼鈦聯合奠定堅實的基礎。