冷軋鈦帶卷平整工藝的研究

韓 聰，曠連俊

（湖南湘投金天鈦金屬股份有限公司，湖南 長沙 410205）

1 鈦的基本介紹

鈦及鈦合金具有許多優異的性能，例如低密度、高熔點、高比強度、耐腐蝕、高低溫性能好、無磁性，聲波和震動的低阻尼特性，生物相容性好，具有超導特性、形狀記憶和吸氫特性等，而被稱為“太空金屬”、“海洋金屬”，在航空航天、海洋開發、化工、冶金、電力、人體生物材料、體育休閑、汽車等領域有著越來越廣泛的用途[1]。

隨著鈦及鈦合金材料終端應用的不斷精深發展，對鈦及鈦合金材料的加工工藝也起到促進作用。平整工藝是鋼鐵冷軋帶卷加工工藝的重要環節，是冷軋板帶生產中最接近成品的一道工序，不但可以通過控制帶材的延伸率與板形來保證退火后產品的力學性能與外形質量。而且可以在板帶材表面形成一定的粗糙度，達到提高帶鋼涂覆性能和成形性能的目的[2]。因此，隨著用戶對冷軋鈦帶卷力學性能、板形、表面質量等方面要求的不斷提高，對冷軋鈦帶卷平整工藝研究的重要性就日益凸現出來。

2 試驗方法

2.1 工藝流程介紹

開卷→入口張力輥→單機架四輥平整→熱風吹掃→出口張力輥→卷取（襯紙）。

2.2 試驗原料

試驗材料選用國內某公司生產的工業純鈦帶卷，具體參數見表1。

表1 試驗用鈦帶卷參數

2.3 設備參數

試驗在單機架四輥濕式平整機上進行，設備相關參數見表2。

表2 四輥平整機相關設備參數

2.4 平整試驗方案

試驗采用在恒軋制力模式進行濕式平整，記錄三種軋制力在恒張力條件下產生的延伸率并對應取樣。平整工藝方案見表3。

表3 平整工藝方案

按上述軋制規程用不同軋制力分別軋制100米帶材，記錄工藝參數穩定時帶材實際的延伸率。

3 試驗結果

3.1 實際延伸率

表4 平整實測延伸率

在張力恒定、速度相同條件下，隨軋制力的增加，帶材產生的延伸率隨之增加。

3.2 工藝結果分析

對經過平整試驗后的帶材分別取平整前、3000KN（0.25-0.3%延伸率）、5000KN（0.5-0.6%延伸率）、7000KN（0.8-0.9%延伸率）四種狀態樣品進行分析。

3.2.1 力學性能及硬度

四種狀態樣品室溫力學性能、HV5規律如圖1所示。

圖1 （a）抗拉強度

如圖1（a）所示，經過平整后抗拉強度有所提高。軋制力越大提高的程度越大。經過平整后縱橫向的抗拉強度差減小。

如圖1（b）所示，經過平整后屈服強度有所提高，縱向相對橫向提高明顯，且軋制力越大提高的程度越大。經過平整后縱橫向的屈服強度差減小，且軋制力越大差值越小。硬度隨平整軋制力的提高略有增加。

3.2.2 組織

通過金相顯微鏡觀察不同工藝條件下的金相組織，如圖2所示。

圖2 （a）為平整前金相組織；（b）為平整后金相組織；（c）為不同工藝條件下晶粒尺寸

如圖2（a）、（b）、（c）所示，鈦帶經過不同平整工藝軋制后，對金相組織有明顯細化作用，隨軋制力的升高晶粒尺寸有所減小，軋制力5000KN-7000KN對晶粒尺寸的影響不大。

3.2.3 表面形貌

通過掃描電鏡對平整前后的鈦帶表面形貌進行分析，如圖3所示。

圖3 （a）為平整前表面；（b）為平整后表面

如圖3（a）、（b）所示，對比未平整與平整樣品可以看出，未平整的樣品表面片狀組織，相對疏松。經過平整后的樣品表面有軋制方向的線條狀凹槽，片狀的組織被壓平，相對較為致密。實現了表面軋制的工藝效果。

4 結論

通過利用單機架四輥濕式平整，采用不同軋制力對工業純鈦帶卷進行平整，得出以下結論：

（1）隨軋制力增加，鈦帶延伸率增加。

（2）隨鈦帶延伸率增加，屈服強度、抗拉強度、硬度隨之增加，且縱橫向呈現的各項異性有所降低。

（3）鈦帶經過平整工藝產生細晶效果。

（4）鈦帶經過平整工藝表面軋制后表面更致密。