鈦的工業(yè)用途包括航空航天、石油化工、發(fā)電、制藥和醫(yī)療器械、海水淡化裝置及其他消費(fèi)品等。 鈦加工材料中，由熱軋卷經(jīng)冷軋制造的產(chǎn)品主要用 于發(fā)電站冷凝器、板式換熱器、化工、建筑等方面，產(chǎn)量約占加工材的80% 。

鈦材的品種主要有熱軋、冷軋板帶、焊管及棒線材。鈦材生產(chǎn)特點(diǎn)是采用鋼鐵加工設(shè)備進(jìn)行，根據(jù) 鈦材固有的特性，在設(shè)備、工藝上不斷改進(jìn)，以提高生產(chǎn)效率、加工材的尺寸精度及表面質(zhì)量，滿足不同用途的使用要求。 近幾年來 ，熱軋帶卷的生產(chǎn)技術(shù)、冷軋板的退火工藝技術(shù)、厚度精度及形狀控制技術(shù)等都取得了長足的進(jìn)步。

1、熱軋帶卷

鈦的熱軋帶卷是采用與厚板同樣的板坯作為原材料。熱軋時(shí)，通常采用兩棍軋機(jī)或四輥爐卷軋機(jī)， 為消除熱軋產(chǎn)生的表面氧化擴(kuò)散層，熱軋帶卷加熱溫度的設(shè)定應(yīng)在保證穩(wěn)定軋制并可卷制成帶的情況下，盡可能低。一般鈦在爐卷軋機(jī)的軋制溫度為750~840℃ , 道次壓下 量為25% -50%, 控制終軋溫度在660~730℃, 卷曲溫度為 640~690℃ 。

熱軋卷由于不均勻的殘余應(yīng)力以及熱滯后使板形不良，為此要進(jìn)行退火，以消除應(yīng)力。退火后的帶卷表面不僅有熱軋和退火的氧化皮，還殘存著熱軋時(shí)的表面缺陷及坯料加熱時(shí)氧擴(kuò)散引起的表面硬化層，這些是造成冷軋板表面缺陷的根源，所以在除鱗工序中務(wù)必徹底去除。

熱軋時(shí)的表面缺陷或表面硬化層，當(dāng)用酸洗不 能完全去除時(shí)，可采用機(jī)械打磨方式去除，一次打磨量約10μm, 根據(jù)表面缺陷情況進(jìn)行2~3 次打磨。另外，當(dāng)對(duì)帶卷的平整度有要求時(shí)，有時(shí)還在打磨前進(jìn)行少匾壓下的冷軋。由于鈦的活性高，打磨時(shí)在砂帶上附著打磨屑，堵塞孔眼，使打磨效率下降或容易發(fā)生燒損，因此要選擇合適的打磨條件和砂帶，另外，打磨形成的粉末有著火的危險(xiǎn)，可采用水或水溶性油等冷卻措施。

2、冷軋鈦板

冷軋鈦板是采用熱軋帶卷（厚度為3~6mm 、寬為600~1600mm, 單卷質(zhì)量在lOt以下）為原材料，一般的生產(chǎn)流程是退火、除鱗、冷軋、清洗、真空退火、平整軋制、拉矯，精整（分條、板剪切等）。

去除熱軋時(shí)的氧擴(kuò)散層，一般采用噴丸處理等機(jī)械方法和酸洗相結(jié)合，去除量約為幾十微米。若減少去除呈量，有時(shí)就會(huì)使氧擴(kuò)散層去除不干凈，殘留的表面會(huì)使后續(xù)工序的成品率下降。因此，正確測(cè)定氧擴(kuò)散層的厚度，準(zhǔn)確檢查出熱軋表面氧化層是控制除鱗量的關(guān)鍵。

鈦的各向異性顯著，用普通兩輥及四輥軋機(jī)難 于進(jìn)行鈦合金薄板、薄帶材及箔材的冷軋，因?yàn)閱挝粔毫Ω撸疖堓仒O大的彈性變形及壓扁，所以要采用較小直徑工作棍輥的軋機(jī)（森吉米爾型）或在垂直方向配以多個(gè)輥的多輥軋機(jī)（如UC軋機(jī)）進(jìn)行軋制。森吉米爾軋機(jī)采用短立柱的整體牌坊和剛性結(jié)構(gòu)，軋機(jī)模數(shù)高，工作輥直徑小，并具有塔形支撐輥系，第一中間輥端頭有錐度并可軸向移動(dòng)，軋輥的輥形調(diào)整是通過偏心機(jī)構(gòu)和支撐軸承來實(shí)現(xiàn)，軋制時(shí)帶材有較大的張力，同時(shí)給予大量工藝潤滑油，可極大地降低金屬作用于軋輥的壓力，減少軋輾彈性變形及軋輾彎曲，獲得良好的表面。

鈦材冷軋時(shí)，由于鈦是活性金屬，在軋輥咬入?yún)^(qū)內(nèi)，若道次壓下量大或軋制速度快，表面光潔度就降低，難以達(dá)到電子材料對(duì)表面的要求，這就是軋輥和材料的熱粘現(xiàn)象，這時(shí)生成的微小磨損粉附若在軋輥或板材表面上 ，使表面粗糙 ，因此，與相同尺寸的不銹鋼相比，壓下量、軋制速度都要低些，道次數(shù)也要多些，軋制油黏度要高。此外，為了防止輾面粘 附，還有采用陶瓷軋輥。

冷軋引起的加工硬化，必須經(jīng)退火處理以得到 所需的力學(xué)性能，純鈦的再結(jié)晶溫度因雜質(zhì)成分及冷加工率的不同 而有若干差異 ，約為 450~550℃ , 一般在600~800℃的范圍退火，退火溫度高或退火時(shí)間長就會(huì)因晶粒長大而軟化，提高了成形加工性， 但也因此出現(xiàn)了表面粗糙等弊端。

冷軋帶卷可在連續(xù)退火機(jī)組上進(jìn)行退火，或在真空爐中進(jìn)行退火。目前，冷軋板的退火方式有兩種方式。1）真空退火。冷軋后 ，先經(jīng)清洗除去軋制油等油脂類，一般用堿洗脫脂，洗凈的冷軋卷在400~5OO℃真空狀態(tài)下進(jìn)行處理，升溫要分階段進(jìn)行，以緩和帶卷內(nèi)部和外部的溫差，在真空排氣若干時(shí)間后用氬氣置換，并用強(qiáng)制風(fēng)扇攪拌，使之產(chǎn)生對(duì)流熱傳導(dǎo)而均溫，在600~750℃下保溫 ，使帶卷內(nèi)溫度均勻 ，控制品粒度 。該方法退火后的產(chǎn)品表面比酸洗面平滑。1）真空氣氛連續(xù)退火。 在連續(xù)生產(chǎn)線上進(jìn)行真空退火，對(duì)板材表面的平滑性、晶粒度的均勻性等都有利，但該退火方式設(shè)備費(fèi)用、作業(yè)費(fèi)用大。

退火工序決定了鈦的表面特性和材質(zhì)特性。近年來．隨者建筑用鈦的迅速發(fā)展，對(duì)鈦材的表面顏色提出了越來越高的要求。因此，改進(jìn)退火工藝方法是不可或缺的。

最終退火后的材料要根據(jù)需要進(jìn)行冷軋或矯 形，再送至縱橫切機(jī)組進(jìn)行切邊、分條、切板，為防止帶材表面通過剪切機(jī)時(shí)的劃傷，在機(jī)列與帶材的接觸部分均襯以橡膠。由于鈦的熱傳導(dǎo)系數(shù)小，反應(yīng)活性大，鈦板剪切時(shí)對(duì)工具的磨損也大，易產(chǎn)生毛邊，因此必須設(shè)定特有的工藝條件。當(dāng)需要均勻的力學(xué)性能或高強(qiáng)度時(shí)可進(jìn)行平整冷軋。矯形采用光整冷軋、張力輥式矯直或輥式矯直。光整冷軋的平軋道次主要對(duì)波浪邊等局部延伸有效，張力矯直或輥式矯直主要對(duì)反彈有效。為了抑制鈦的反彈，鈦板的拉矯變形要比普通鋼和不銹鋼大 。

3、箔材

鈦薄帶及箔材的生產(chǎn)工藝過程由主要工序（熱軋、冷軋帶坯、多輥軋機(jī)軋制薄帶材）及輔助工序（酸洗、脫脂、熱處理、剪切）組成。經(jīng)冷軋的帶坯是軋制薄帶和箔材的原始還坯料，帶坯在酸洗及退火后 進(jìn)行數(shù)次冷軋 ，每道次 冷軋的總變形雖為20%~40%, 中間經(jīng)過脫脂及真空退火，需要時(shí)可用圓盤剪切機(jī)切邊 。

近年來，通過在多輥軋機(jī)油壓下系統(tǒng)的活塞上 安裝位置檢出器，來提高壓下系統(tǒng)的靈敏度，從而控制鈦箔材的厚度精度。目前，軋制厚 度為0.04mm的鈦箔厚度精度可控制在±0.001 mm內(nèi)。

對(duì)于箔材的形狀控制，一般多輾軋機(jī)采用自動(dòng)形狀控制的中間輥橫移以及凸度調(diào)整機(jī)構(gòu)等 。形狀控制還應(yīng)進(jìn)行板凸度的控制，以抑制卷帶時(shí)的折皺。另外，使中間棍端部的形狀適合軋制條件，達(dá)到最佳化。

薄帶材及箔材主要用二十輥軋機(jī)軋制，用礦物 油作為工藝潤滑劑 。在真空退火爐中退火 ，真空度為0.01Pa , 溫度為600~750°C 。

4、結(jié)語

近年來，鈦材的熱軋帶卷生產(chǎn)技術(shù)、冷軋板帶的軋制技術(shù)、薄帶材的厚度精度控制都取得了很大提高，產(chǎn)品質(zhì)量也得到很大提升，后續(xù)的主要工作是如何生產(chǎn)大卷重的鈦材以及根據(jù)鈦的特性，在設(shè)備、工藝上不斷改進(jìn)，提高生產(chǎn)效率、材料尺寸精度和表面質(zhì)很，以滿足不同用途的使用要求。

相關(guān)鏈接