冷轧钛带卷平整工艺的研究

韩 聪，旷连俊

（湖南湘投金天钛金属股份有限公司，湖南 长沙 410205）

1 钛的基本介绍

钛及钛合金具有许多优异的性能，例如低密度、高熔点、高比强度、耐腐蚀、高低温性能好、无磁性，声波和震动的低阻尼特性，生物相容性好，具有超导特性、形状记忆和吸氢特性等，而被称为“太空金属”、“海洋金属”，在航空航天、海洋开发、化工、冶金、电力、人体生物材料、体育休闲、汽车等领域有着越来越广泛的用途[1]。

随着钛及钛合金材料终端应用的不断精深发展，对钛及钛合金材料的加工工艺也起到促进作用。平整工艺是钢铁冷轧带卷加工工艺的重要环节，是冷轧板带生产中最接近成品的一道工序，不但可以通过控制带材的延伸率与板形来保证退火后产品的力学性能与外形质量。而且可以在板带材表面形成一定的粗糙度，达到提高带钢涂覆性能和成形性能的目的[2]。因此，随着用户对冷轧钛带卷力学性能、板形、表面质量等方面要求的不断提高，对冷轧钛带卷平整工艺研究的重要性就日益凸现出来。

2 试验方法

2.1 工艺流程介绍

开卷→入口张力辊→单机架四辊平整→热风吹扫→出口张力辊→卷取（衬纸）。

2.2 试验原料

试验材料选用国内某公司生产的工业纯钛带卷，具体参数见表1。

表1 试验用钛带卷参数

2.3 设备参数

试验在单机架四辊湿式平整机上进行，设备相关参数见表2。

表2 四辊平整机相关设备参数

2.4 平整试验方案

试验采用在恒轧制力模式进行湿式平整，记录三种轧制力在恒张力条件下产生的延伸率并对应取样。平整工艺方案见表3。

表3 平整工艺方案

按上述轧制规程用不同轧制力分别轧制100米带材，记录工艺参数稳定时带材实际的延伸率。

3 试验结果

3.1 实际延伸率

表4 平整实测延伸率

在张力恒定、速度相同条件下，随轧制力的增加，带材产生的延伸率随之增加。

3.2 工艺结果分析

对经过平整试验后的带材分别取平整前、3000KN（0.25-0.3%延伸率）、5000KN（0.5-0.6%延伸率）、7000KN（0.8-0.9%延伸率）四种状态样品进行分析。

3.2.1 力学性能及硬度

四种状态样品室温力学性能、HV5规律如图1所示。

图1 （a）抗拉强度

如图1（a）所示，经过平整后抗拉强度有所提高。轧制力越大提高的程度越大。经过平整后纵横向的抗拉强度差减小。

如图1（b）所示，经过平整后屈服强度有所提高，纵向相对横向提高明显，且轧制力越大提高的程度越大。经过平整后纵横向的屈服强度差减小，且轧制力越大差值越小。硬度随平整轧制力的提高略有增加。

3.2.2 组织

通过金相显微镜观察不同工艺条件下的金相组织，如图2所示。

图2 （a）为平整前金相组织；（b）为平整后金相组织；（c）为不同工艺条件下晶粒尺寸

如图2（a）、（b）、（c）所示，钛带经过不同平整工艺轧制后，对金相组织有明显细化作用，随轧制力的升高晶粒尺寸有所减小，轧制力5000KN-7000KN对晶粒尺寸的影响不大。

3.2.3 表面形貌

通过扫描电镜对平整前后的钛带表面形貌进行分析，如图3所示。

图3 （a）为平整前表面；（b）为平整后表面

如图3（a）、（b）所示，对比未平整与平整样品可以看出，未平整的样品表面片状组织，相对疏松。经过平整后的样品表面有轧制方向的线条状凹槽，片状的组织被压平，相对较为致密。实现了表面轧制的工艺效果。

4 结论

通过利用单机架四辊湿式平整，采用不同轧制力对工业纯钛带卷进行平整，得出以下结论：

（1）随轧制力增加，钛带延伸率增加。

（2）随钛带延伸率增加，屈服强度、抗拉强度、硬度随之增加，且纵横向呈现的各项异性有所降低。

（3）钛带经过平整工艺产生细晶效果。

（4）钛带经过平整工艺表面轧制后表面更致密。