纯钛带材在线软化退火处理系统的一些实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0028] 如图1所示，一些实施例中，工业纯钛带材的在线软化退火处理系统包括：乳机， 工业纯钛带材7,高能脉冲电源4。
[0029] 轧机包括：第一支撑辊1，轧辊2,第二支撑辊3,开卷装置5,收卷装置6。开卷装 置5位于乳棍2的输入侧，收卷装置6位于乳棍2的输出侧。第一支撑棍1和第二支撑棍 3对应设置在开卷装置5与轧辊2之间、以及轧辊2与收卷装置6之间，用于支撑工业纯钛 带材。第一支撑辊1和轧辊2同时还作为电接触装置，乳辊2和第一支撑辊1均与轧机的 机架绝缘。
[0030] 工业纯钛带材7被轧机的开卷装置5、收卷装置6及支撑辊张紧能够朝收卷装置6 运动，该工业纯钛带材7与所述轧辊2紧密弹性接触，并与所述两个电接触装置（即第一支 撑辊1和轧辊2)电接触。下文中一些地方将两个电接触装置之间的工业纯钛带材称为加 电区域段7'。
[0031] 高能脉冲电源4的正负输出端对应连接第一支撑辊1和轧辊2 (即两个电接触 装置），用于向第一支撑辊1和轧辊2之间的工业纯钛带材提供频率为60-760HZ、电压为 10-600V、脉冲宽度为10-6000ys、电流密度的幅值为200A/mm2-6000A/mm2的高能脉冲电 流。高能脉冲电源4的功率可为5-80KW。
[0032] 处理时，旋转的轧辊2通过摩擦力带动工业纯钛带材7以一定速度向收卷装置6 方向传输；第一支撑棍1与乳棍2分别连接高能脉冲电源4的正、负输出端，高能脉冲电源 4通过该第一支撑辊1和轧辊2将高能脉冲电流输入到第一支撑辊1和轧辊2之间的运动 的工业纯钛带材（即工业纯钛带材的加电区域段7'），高能脉冲电流在工业纯钛带材的加 电区域段7'产生焦耳热效应和非热效应，对该加电区域段进行高能电脉冲在线软化退火处 理。处理后的工业纯钛带材在室温空气中自然冷却，经第二支撑辊3由收卷装置6收卷，无 需导入任何额外的冷却介质强制冷却。
[0033] 其中，乳辊2和工业纯钛带材7之间必须为紧密的弹性接触，乳辊2不对工业纯钛 带材7产生明显的塑性变形，工业纯钛带材7的运动速度为0. 6-160mpm，该速度可通过轧辊 2的转动速度来调整。而轧辊2的转动速度由控制轧辊转动的变频器和马达调整控制（图 中未画出）。
[0034] 第一支撑辊1由一对采用铜-石墨制成的直径为140-160_、宽度约为轧辊2宽度 的导电轮构成。导电轮的轮面设计为槽状，这样在轧制加工中，导电轮与其上的工业纯钛带 材形成一定的包角，能够保证接触良好，减少接触电阻。两导电轮中心连线的中点与轧辊2 中心连线的中点间的距离（即两个电接触装置之间的距离）可在10-1800mm范围内调整， 该距离可根据工业纯钛带材7的截面尺寸、状态和轧辊2的旋转速度来做适当的调整，如工 业纯钛带材7的截面尺寸越大、乳辊2的旋转速度越大，则该距离相应加长，反之亦然。导 电轮也可采用弥散强化铜或黄铜等导电性较好且耐磨的材料制成。
[0035] 在上述工业纯钛带材的在线软化退火处理系统中进一步还包括：电流采样装置 8、计时装置9、温度测量装置10、温度存储分析装置11及电流分析系统12。该电流采样装 置8连接于所述高能脉冲电源4的输出回路，该计时装置9连接于所述高能脉冲电源4的 输出回路。该温度测量装置10和温度存储分析装置11用于测量和存储工业纯钛带材7加 电区段7'的温度。电流分析系统12与电流采样装置8连接，用于对采样到的电流进行分 析。
[0036] 在上述工业纯钛带材的在线软化退火处理系统中，在轧辊2带动工业纯钛带材向 收卷装置6方向传输时，通过第一支撑辊1和轧辊2将高能脉冲电源4输出的高能脉冲电 流输入到运动的工业纯钛带材的加电区域段7'，对其进行高能电脉冲在线软化退火处理， 处理过程处于室温的空气中，无需任何额外的冷却介质对材料进行冷却。在工业纯钛带 材加电区域段输入高能脉冲电流对该区域段进行高能电脉冲在线软化退火处理的温度为 250°C_480°C。所述工业纯钛带材的加电区域段长度为10_1800mm。
[0037]实验：
[0038] 工业纯钛带材为适当下压量冷轧变形后的TA2工业纯钛带材，厚度为1. 0mm，宽度 为6. 0mm，用上述在线软化退火处理系统将该钛带进行高能电脉冲在线软化退火处理，并与 传统热处理进行比较。
[0039] 处理方式1 :带材传输速度为6mpm，两个电接触装置之间的距离为360mm。高能脉 冲电流参数为：频率360Hz，电压20V，脉冲宽度80ys，电流密度的幅值680A/mm2。在线软 化退火处理后的工业纯钛带材的显微组织为由均匀分布的无畸变细小的a-Ti等轴新晶 粒同时伴随着部分残留的粗大形变组织形成的部分再结晶等轴组织，且带材表面无氧化现 象。
[0040] 处理方式2 :带材传输速度为6mpm，两个电接触装置之间的距离为360mm。高能脉 冲电流参数为：频率670Hz，电压20V，脉冲宽度80ys，电流密度的幅值3600A/mm2。在线软 化退火处理后的工业纯钛带材的显微组织为以细小无畸变的等轴晶粒为主的完全再结晶 等轴组织，且带材表面无氧化现象。
[0041] 传统热处理参数：加热温度为650°C，保温时间为1个小时，升温速度为15°C/ min〇
[0042] 上述TA2工业纯钛带材经不同工艺处理前、后力学性能实验数据如表1。
[0043] 表1不同外理工艺条件下工业纯钛带材的力学性能
【主权项】
1. 一种工业纯钛带材的在线软化退火处理系统，其特征在于包括： 轧机，该轧机包括：乳辊，乳辊输入侧的开卷装置，乳辊输出侧的收卷装置，以及对应设 置在开卷装置与轧辊之间和轧辊与收卷装置之间的第一支撑辊和第二支撑辊，所述轧辊和 第一支撑辊之间设置两个电接触装置； 工业纯钛带材，被轧机的开卷装置、收卷装置及支撑辊张紧能够朝收卷装置运动，该工 业纯钛带材与所述轧辊紧密弹性接触，并与所述两个电接触装置电接触；以及 高能脉冲电源，其正负输出端对应连接所述两个电接触装置，用于向所述两个电接触 装置之间的工业纯钛带材提供频率为60-760HZ、电压为10-600V、脉冲宽度为10-6000 y s、 电流密度的幅值为200A/mm2-6000A/mm2的高能脉冲电流。
2. 如权利要求1所述的工业纯钛带材的在线软化退火处理系统，其特征在于：所述高 能脉冲电源的输出参数包括：频率60-460HZ、电压10-600V、脉冲宽度10-6000 y s。
3. 如权利要求2所述的工业纯钛带材的在线软化退火处理系统，其特征在于：所述高 能脉冲电源的输出参数包括：频率360Hz、电压20V、脉冲宽度80 y s。
4. 如权利要求1所述的工业纯钛带材的在线软化退火处理系统，其特征在于：所述高 能脉冲电源的输出参数包括：频率420-760HZ，电压10-600V，脉冲宽度10-6000 y s。
5. 如权利要求4所述的工业纯钛带材的在线软化退火处理系统，其特征在于：所述高 能脉冲电源的输出参数包括：频率670Hz，电压20V，脉冲宽度80 y s。
6. 如权利要求1所述的工业纯钛带材的在线软化退火处理系统，其特征在于：所述两 个电接触装置之间的距离为10_1800mm。
7. 如权利要求1所述的工业纯钛带材的在线软化退火处理系统，其特征在于：所述两 个电接触装置为所述第一支撑辊和轧辊。
8. 如权利要求7所述的工业纯钛带材的在线软化退火处理系统，其特征在于：所述第 一支撑辊由两个导电轮组成，导电轮的轮面呈槽状，导电轮与其上的工业纯钛带材形成一 定的包角。
9. 如权利要求1所述的工业纯钛带材的在线软化退火处理系统，其特征在于：该在线 软化退火处理系统还包括： 电流采样装置及电流分析系统，该电流采样装置连接于所述高能脉冲电源的输出回 路，该电流分析系统与该电流采样装置连接；和/或 计时装置，该计时装置连接于所述高能脉冲电源的输出回路；和/或 温度测量装置及存储分析装置，用于测量及分析两个电接触装置之间的工业纯钛带材 的温度。
10. 如权利要求1所述的工业纯钛带材的在线软化退火处理系统，其特征在于：该在线 软化退火处理系统没有冷却装置。
【专利摘要】一种工业纯钛带材的在线软化退火处理系统，其包括轧机和高能脉冲电源，该轧机包括：轧辊，开卷装置，收卷装置，对应设置在开卷装置与轧辊之间和轧辊与收卷装置之间的第一支撑辊和第二支撑辊，所述轧辊和第一支撑辊之间设置两个电接触装置；工业纯钛带材被轧机的开卷装置、收卷装置及支撑辊张紧能够朝收卷装置运动，该工业纯钛带材与所述轧辊紧密弹性接触，并与所述两个电接触装置电接触；高能脉冲电源正负输出端对应连接所述两个电接触装置，用于提供60-760Hz、10-600V、脉冲宽度为10-6000μs、电流密度幅值为200A/mm2-6000A/mm2的高能脉冲电流。其能大幅提高材料的综合力学性能，能在线连续生产。
【IPC分类】C22F1-18, C21D9-52, C21D1-32
【公开号】CN204589277
【申请号】CN201520257939
【发明人】唐国翌, 叶肖鑫, 宋国林
【申请人】清华大学深圳研究生院
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月26日