锆及锆合金带卷的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属冶金技术领域，具体涉及一种锆及锆合金带卷的生产方法。
【背景技术】
[0002] 目前锆及锆合金带卷生产，国内外均采用拚带生产方法，即先将锆板坯通过热乳 及冷乳的方式乳制成厚度I. 0~2. 0mm，长度1000~4000mm，宽度400~1000 mm的锆板， 然后将以上锆板切成板条，采用氩弧焊的方法沿长度方向拚焊为成品要求宽度的长带并卷 起来成为带卷，再通过带材乳机进行乳制成一定厚度或更薄的带材的方法，此种方法的缺 点为：一是带材在整个长度上有多个焊缝，焊缝的组织性能与原有基体组织性能差别巨大， 在乳制过程及后续使用时容易断裂；二是拼焊用的锆板条由于存在板厚度偏差，组带后乳 制的带形不好，乳制速度低，乳制吨位波动在大，辊形依靠手动调整难于掌握，乳制难度极 大，极易造成抽带、断带；三是拼焊组带生产成品率很低，生产效率极低，特别是不适合锆箱 材乳制。也有人采用生产钛带或其它金属带材的方法去生产锆带，但一直没有成功，最主要 的原因是用生产钛带或其它金属带材的方法去除氧化皮不能彻底去除掉锆的氧化皮，反而 造成氧化皮残留在表面在后续的加工中被压入到金属内部，给后续加工的带材表面造成极 大的损伤，表面出现大量弥撒分布的白点和白线，整卷带材将报废。总之，采用通常的方法 生产的锆带，不能满足核电及化工等方面对锆薄材及薄壁锆管焊接用锆带的基本要求，采 用钛带或其它金属带材生产的方法去生产锆带又不能达到质量要求，因此有必要提出工艺 改进，研制生产一种在长度方向上没有焊缝的且表面质量和冶金性能都能够满足以上要求 需要的长度2000~10000m以上的锆及锆合金带材。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题：提供一种锆及锆合金带卷的生产方法，生产前将锆及锆 合金带坯在加热炉内加热，然后在炉卷乳机或连乳机组上乳制到可以转至冷乳机乳制的厚 度并直接成卷，乳制成卷的热乳锆带卷在连续退火-喷丸-酸洗生产线上进行表面处理，经 过表面处理后的锆带为呈现金属本色无任何氧化皮及其有害吸气层的光洁锆带，然后采用 冷乳机组进行冷乳成薄带，冷乳程中间采用在线退火或真空退火或罩式炉退火的方式退火 后再进行冷乳，最终乳制到目标厚度的各种锆或锆合金薄带成品。
[0004] 本发明采用的技术方案：锆及锆合金带卷的生产方法，包含下述步骤：
[0005] 1)将锆或锆合金带板坯按要求刨铣修磨干净，按照工艺要求的加热温度600~ 900 °C加热；
[0006] 2)将加热后的锆或锆合金带板坯采用炉卷乳机或连乳机组进行开坯热乳，在可卷 取的厚度直接成卷并热乳到可以转至冷乳机乳制的厚度，炉卷乳机或连乳机组进行热乳的 终乳温度不低于600°C ;
[0007] 3)将成卷的错或错合金带卷在一条生产线上同步实施退火-喷丸-酸洗三个工序 的连续生产；
[0008] 4)将酸洗后的锆或锆合金带卷冷乳为锆或锆合金薄带，中间因加工硬化采取中间 退火后再进行冷乳，最终乳制到目标厚度的各种锆或锆合金薄带、箱材等成品。
[0009] 上述步骤1)中，对锆或锆合金带板坯加热采用天然气炉、混合煤气炉、重油炉、箱 式电阻炉、感应加热炉对锆金属本身没有太大污染或形成太厚吸气层的加热方式。
[0010] 上述步骤1)中，所述的锆或锆合金带板坯规格为100~220 (H-厚度）X 1000~ 1450 (B-宽度）X 2000 ~10000 (L-长度）mm〇
[0011] 上述步骤2)中，所述的炉卷乳机为单炉卷四辊可逆乳机或双炉卷四辊可逆乳机， 炉卷是指在薄规格的卷板的乳制过程中，将锆或锆合金带卷在炉内保温，以降低乳制中的 温降速度；所述的连乳机组包含四辊可逆式粗乳机开坯和连续多机架精乳机组成的连乳机 组，由于锆板坯加热后形成的氧化皮及有害吸气层厚度为30~55 μ m，压入深，去除难度 大，锆或锆合金板坯通过加热出炉后，直接进入四辊可逆式粗乳机进行开坯，乳制成适合连 乳机组乳制的中间坯料，开坯过程中保证锆板精确的宽度，中间坯经飞剪剪头后，进入连乳 机组，一次乳制成所需的厚度规格，最后由卷取机收卷，乳制过程中，粗乳、精乳机均不需要 高压水对锆或锆合金板进行二次除鳞。
[0012] 上述步骤3)中，所述的退火工序为600_750°C的大气退火；所述的喷丸工序清除 错带表面层氧化皮及有害吸气层，喷丸时错或错合金带行进速度在l-60m/min范围内选 择，将直径为0. 4-0. 8mm的石英砂粒通过喷丸机以40m/s至100m/s的喷丸速度分别从上下 不同位置喷向锆或锆合金带面上下两表面，喷丸后的锆或锆合金带经过2Mpa高压风吹扫 和高压水冲洗；所述的酸洗工序包含具有多组混酸罐并能够进行快速混酸配酸功能的酸洗 机组，通过控制较低的酸液浓度和过程补充混酸达到降低锆或锆合金带行进速度以保障酸 洗的质量。
[0013] 进一步地，酸洗时，在酸洗室长度为30m条件下锆或锆合金带行进速度一般在 3-15m/min范围内选择，酸洗平均温度50°C，由于酸洗过程化学反应产生热量，酸洗温度会 上升，当温度升高到70°C时锆或锆合金带行进速度必须提高20%，酸洗后的锆或锆合金带 直接进入冷水中中和酸液制止反应继续进行，再进入到温度50-60°C的水中，经过高压风刀 吹扫后并直接进入烘干室热风烘干。
[0014] 进一步地，所述酸洗时酸的配比采用H2O的浓度为60-70%，HF的浓度为3%，HNO 3 的浓度为30-35%，三者之间的配比H2O :HF :HN03 = 40 :1-3 : 30-35。
[0015] 本发明与现有技术相比的优点：
[0016] 1、利用炉卷乳机或连乳机组进行热乳开坯实现直接成卷，解决了锆及锆合金不能 通过热乳成卷的难题，并可以生产大吨位长度达到4000~12000m以上锆带卷，重量可达到 4~10吨（板还重量受到恪炼炉及铸锭限制）；
[0017] 2、利用连续退火-喷丸-酸洗生产线，在一条生产线上同步实施退火-喷丸-酸 洗三个工序的连续生产，解决了锆及锆合金氧化皮及有害吸气层不容易清除及普通方法容 易造成污染的难题，节约大量工业用水，保护环境。
[0018] 3、采用本方案生产的锆带材没有焊接缝，保证锆带纵向均匀的力学性能好，获得 长度方向均匀一致的表面质量，带材整体精度大幅度提高；
[0019] 4、实施简单，后续冷乳生产工期缩减3/4,乳制及相关成本同时降低约二分之一， 成品率可提高20~25%，按照传统的拚带工艺生产，从锆板坯150mm厚度到0.1 mm厚度箱 材，成品率平均为65~70%，按照本方案进行，成品率可达到85~93% ;
[0020] 5、本方案利用现有不锈钢带材企业的现有设备，制定一套专门针对锆及锆合金材 料的加工性能特点和氧化皮及有害吸气层形成机理与去除特点的工艺来实现的，相比较以 往通常的生产方法，具有设备投入成本低，充分发挥国内现有资源优势，成品率提高15%以 上，生产效率提高40%以上，节能降耗，产品质量得到大幅度提高，完全达到核电及化工等 方面对锆薄材及薄壁锆管焊接用锆带的基本要求，各项力学性能等综合指标达到或超过国 际水平，解决市场需求。
【具体实施方式】
[0021] 错及错合金带卷的生产方法，按下述步骤进行：
[0022] 1)将锆或锆合金带板坯按要求刨铣修磨干净，按照工艺要求的加热温度600~ 900°C加热；对锆或锆合金带板坯加热采用天然气炉、煤气混合炉、重油炉、箱式电阻炉、 感应加热炉等对锆金属本身没有太大污染或形成太厚吸气层的加热方式，采用微氧化气 氛加热应是较理想的加热方式；上述的锆或锆合金带板坯规格厚度150~220 (B-厚度） X 1000 ~1450 (B-宽度）X L2000 ~10000 (L-长度）mm〇
[0023] 2)将加热后的锆或锆合金带板坯采用炉卷乳机或连乳机组进行热乳开坯到可 以转至冷乳机乳制的厚度并直接成卷，炉卷乳机或连乳机组进行热乳的终乳温度不低于 600°C ;所述的炉卷乳机为单炉卷四辊可逆乳机或双炉卷四辊可逆乳机，炉卷是指在薄规格 的卷板的乳制过程中，将锆或锆合金带卷在炉内保温，以减少乳制中的温降；所述的连乳机 组包含四辊可逆式粗乳机开坯和连续多机架精乳机组成的连乳机组，由于锆板坯加热后形 成的氧化皮及有害吸气层厚度为30~55 μ m，压入深，去除难度大，锆或锆合金板坯通过加 热出炉后，不进行高压水除鳞去除氧化皮和吸气层，直接进入四辊可逆式粗乳机进行开坯， 乳制成适合连乳机组乳制的中间坯料，开坯过程中保证锆板精确的宽度，中间坯经飞剪剪 头后，进入连乳机组，一次乳制成所需的规格，最后由卷取机收卷，乳制过程中，粗、精乳机 均不需要高压水对锆或锆合金板进行二次除鳞，最后的除鳞通过后续的喷丸、酸洗工序解 决；
[0024] 3)将成卷的错或错合金卷在一条生产线上同步实施退火-喷丸-酸洗三个工序的 连续