一种获得良好板形的钛板退火方法与流程

本发明属于有色金属加工领域，具体涉及一种通过热压矫退火获得良好板形的钛板退火方法。

背景技术：

钛及钛合金因为具有质轻、比强度高、耐蚀等优点，被广泛应用于海洋、航空、化工等领域。近年来，随着各行业技术的不断发展，对原材料产品质量要求也越来越高，按照国标gb/t3621要求的“厚度不超过20mm的板材，不平度≤15或20mm/m”已不能满足高端产品要求，如钛钢复合用钛合金板材要求不平度≤8mm/m。对于厚度3～20mm的钛板，目前单片热轧是主要的生产方式。但因为受轧辊温度、轧制温降、弯辊力等各种不确定因素的影响，成品热轧后板材性能与板形均不能直接满足客户要求，需后续进行成品退火+矫直机冷矫/真空蠕变矫形/辊底炉热压矫等方式来保证成品板材的性能和板形。按照此工艺生产存在一定的局限性，如流程较长、效率低、成本高；冷矫强制压平钛板，后续加工中残留应力易打破平衡而导致变形；真空蠕变矫形设备贵，能耗高；辊底炉热压矫容易造成炉辊弯曲变形，压板重量受限，矫形效果较差。

技术实现要素：

为了解决现有技术中厚度3～20mm的钛板退火和矫直分为两个环节而导致的流程较长、效率低、成本高和矫形效果较差的问题，本发明提出了一种获得良好板形的钛板退火方法，使用该工艺方法既能保证成品板性能与板形，又能缩短流程、降低成本。

所述的一种获得良好板形的钛板退火方法，适用于单片热轧的厚度3～20mm的钛板，其特征在于：将钢制的垫板、多块待处理钛板、钢制的压板依次堆叠摆放至台车表面形成组合体，再对组合体进行退火处理，使组合体中的待处理钛板在退火的同时进行热压矫，最后对组合体内的待处理钛板进行表面处理得到不平度可达到≤8mm/m的钛板；其中，待处理钛板的总厚度h不超过200mm。

其中，将待处理钛板进行摆放至台车表面形成组合体的步骤如下：

s1.清理清理台车表面，放置垫板，确保垫板水平；

s2.在垫板的上表面上设置第一衬板；

s3.在第一衬板的上表面水平堆叠同一批次的多块待处理钛板，使多块待处理钛板平齐；多块待处理钛板堆叠的厚度h不超过200mm；

s4.多块待处理钛板中距离垫板最远的待处理钛板的上平面设置第二衬板；

s5.在第二衬板的上方设置压板。

进一步的，在s3步骤中，对于同一批次的多块待处理钛板，如果多块待处理钛板总厚度h超过120mm则在最靠近h/2高度的待处理钛板的上表面上设置钢制的隔板进行分层；隔板的上表面上继续设置待处理钛板；其中，隔板与待处理钛板之间均设置有隔离衬板。

同时，在s3步骤中，如果需要处理不同批次的多块待处理钛板，则摆放时遵循从垫板至压板先厚后薄、同一厚度的先长料后短料的原则；确保多块待处理钛板的一端平齐，另一端通过料头或小垫块进行找齐；且在待处理钛板的厚度发生变化时设置钢制的隔板进行分层；隔板的上表面上继续设置另一厚度的待处理钛板；其中，隔板与待处理钛板之间均设置有隔离衬板。

再进一步的，垫板的厚度20～50mm，不平度≤3mm/m；

第一衬板、第二衬板以及隔离衬板均为钛板，厚度0.5～2mm，并具有一定柔性；

料头或小垫块为与所要补齐的待处理钛板同批次的钛板；

压板的厚度50～300mm，不平度≤3mm/m；

隔板的厚度20～50mm，垫板不平度≤3mm/m。

其中，退火处理的工艺要求是：退火温度范围550～750℃后进行保温，保温时长t；为避免激冷造成板形不良，保温时间结束后，先开炉门30～60mm，冷却至保温450～600℃，再开炉门80～100mm，冷却至保温300～400℃，然后出炉空冷至室温；

其中，保温时长t=（x+y×k）×c，其中，x为多块待处理钛板的总厚度，y为组合体中钢板的总厚度，k为钢板的等效热传导系数，取0.6～0.8，c为保温有效系数，取1.8～2.5min/mm。

其中，表面处理的工艺是采用喷砂、酸洗以及打磨的工艺流程。

本发明所带来的有益效果为：本发明利用钢制的垫板、多块待处理钛板、钢制的压板依次堆叠摆放至台车表面形成组合体，再对组合体进行退火处理，使组合体中的待处理钛板在退火的同时进行热压矫，将成品退火及矫形两个工序合二为一，缩短了制备流程，在保证成品板性能的前提下，降低了成本。本发明操作简单，每炉可退火多张钛板，效率高，成本低，实现批量生产，而且得到的钛板性能与板形良好，不平度可达到≤8mm/m。

附图说明

图1为本发明中实施例1的堆叠示意图。

图2为本发明中实施例2的堆叠示意图。

图3为本发明中实施例3的堆叠示意图。

图4为本发明中实施例4的堆叠示意图。

需要明确的是：在图4中，待处理钛板3分为：厚度8mm的钛板标注为301，厚度为厚度6mm的钛板标注为302。

具体实施方式

所述的一种获得良好板形的钛板退火方法，适用于单片热轧的厚度3～20mm的钛板，其特征在于：将钢制的垫板、多块待处理钛板、钢制的压板依次堆叠摆放至台车表面形成组合体，再对组合体进行退火处理，使组合体中的待处理钛板在退火的同时进行热压矫，最后对组合体内的待处理钛板进行表面处理得到不平度可达到≤8mm/m的钛板；其中，待处理钛板的总厚度h不超过200mm。

其中，将待处理钛板进行摆放至台车表面形成组合体的步骤如下：

s1.清理清理台车表面，放置垫板1，确保垫板1水平；

s2.在垫板1的上表面上设置第一衬板2；

s3.在第一衬板2的上表面水平堆叠同一批次的多块待处理钛板3，使多块待处理钛板3平齐；多块待处理钛板3堆叠的厚度h不超过200mm；

s4.多块待处理钛板3中距离垫板1最远的待处理钛板3的上平面设置第二衬板5；

s5.在第二衬板5的上方设置压板6。

需要明确的是：为避免粘结和氧化、异物等压入待处理钛板3，待处理钛板3与压板6、垫板1以及隔板7均不宜直接接触，所以上述的压板6下侧、垫板1上侧以及隔板7的两侧设置第一衬板2和第二衬板5进行隔离。

进一步的，在s3步骤中，对于同一批次的多块待处理钛板3，如果多块待处理钛板3总厚度h超过120mm则在最靠近h/2高度的待处理钛板3的上表面上设置钢制的隔板7进行分层；隔板7的上表面上继续设置待处理钛板3；其中，隔板7与待处理钛板3之间均设置有隔离衬板8。

需要明确的是：本发明所述的同一批次的多块待处理钛板3是指材质、熔炼锭号、规格尺寸、以及退火前生产工艺一致的多块待处理钛板3。

同时，在s3步骤中，如果需要处理同批次不同规格的多块待处理钛板3，则摆放时遵循从垫板1至压板6先厚后薄、同一厚度的先长料后短料的原则；确保多块待处理钛板3的一端平齐，另一端通过料头或小垫块4进行找齐；且在待处理钛板3的厚度发生变化时设置钢制的隔板7进行分层；隔板7的上表面上继续设置另一厚度的待处理钛板3；其中，隔板7与待处理钛板3之间均设置有隔离衬板8。

需要明确的是：本发明所述的同批次不同规格的多块待处理钛板3是指仅厚度和长宽不同的多块待处理钛板3。隔离衬板8的作用与第一衬板2和第二衬板5一致。

再进一步的，垫板1的厚度20～50mm，不平度≤3mm/m；

第一衬板2、第二衬板5以及隔离衬板8均为钛板，厚度0.5～2mm，并具有一定柔性；料头或小垫块4为与所要补齐的待处理钛板3同批次的钛板；

压板6的厚度50～300mm，不平度≤3mm/m；隔板7的厚度20～50mm，垫板不平度≤3mm/m。

其中，退火处理的工艺要求是：退火温度范围550～750℃后进行保温，保温时长t；为避免激冷造成板形不良，保温时间结束后，先开炉门30～60mm，冷却至保温450～600℃，再开炉门80～100mm，冷却至保温300～400℃，然后出炉空冷至室温；

保温时长t=（x+y×k）×c(1)；

其中，x为多块待处理钛板3的总厚度，y为组合体中钢板的总厚度，k为钢板的等效热传导系数，取0.6～0.8，c为保温有效系数，取1.8～2.5min/mm。

需要明确的是：对s3步骤的论述，可以知道的，如果待处理钛板3的高度大于120mm则需要设置隔板7，在计算保温时长t时，y值为垫板1、压板6以及隔板7的厚度和。

其中，表面处理的工艺是采用喷砂、酸洗以及打磨的工艺流程。

需要明确的是：所述的喷砂、酸洗以及打磨均为现有技术中使用的常规手段。

具体实施例1：通过下述步骤对待处理钛板3进行处理：

如图1，第一步、摆料：摆料前清理台车表面，底层放置20mm垫板1，然后放1mm的第一衬板2；退火待处理钛板3牌号为ta1，厚度4mm，共20张，待处理钛板3摆放后加第二衬板5后上端设置压板6，压板6厚度100mm；待处理钛板3的总厚度小于120mm，无需隔板7；第一衬板2与第二衬板5的厚度一致。

接上一步骤，第二步、退火：升温至700℃，按照公式（1）计算出保温时间为319min，其中等效热传导系数k取0.6，保温有效系数c取2.1。保温结束后，先开炉门30mm，冷却至保温580℃，再开炉门80mm，冷却至保温350℃，然后出炉空冷至室温。

接上一步骤，第三步、表面处理：采用喷砂、酸洗后进行打磨，去除钛板上下表面氧化皮及缺陷。

本实施例1的成品板材性能及不平度见表1。

具体实施例2：通过下述步骤对待处理钛板3进行处理：

如图2，第一步、摆料：摆料前清理台车表面，底层放置20mm垫板1，然后放1mm的第一衬板2；退火待处理钛板3牌号为gr1，厚度20mm，共3张，待处理钛板3摆放后加第二衬板5后上端设置压板6，压板6厚度200mm；待处理钛板3的总厚度小于120mm，无需隔板7；第一衬板2与第二衬板5的厚度一致。

接上一步骤，第二步、退火：升温至720℃，按照公式（1）计算出保温时间为428min，其中等效热传导系数k取0.7，保温有效系数c取2.0。保温结束后，先开炉门60mm，冷却至保温600℃，再开炉门100mm，冷却至保温400℃，然后出炉空冷至室温。

接上一步骤，第三步、表面处理：采用喷砂、酸洗以及打磨的处理过程，去除钛板上下表面氧化皮及缺陷。

实施例2的成品板材性能及不平度见表2。

具体实施例3：通过下述步骤对待处理钛板3进行处理：

如图3，第一步、摆料：摆料前清理台车表面，底层放置20mm垫板1，然后放1mm的第一衬板2；退火待处理钛板3牌号为ta2，厚度8mm，共16张，厚度超过120mm，选择分层退火。第一衬板2上摆放8张待处理钛板3，然后放隔离衬板8以及20mm厚的隔板7。隔板7的另一侧再设置一层隔离衬板8后设置另外8张待处理钛板3，然后依次设置第二衬板5以及200mm厚的压板6。第一衬板2与第二衬板5的厚度一致。存在用于补齐的料头或小垫块4。

接上一步骤，第二步、退火：升温至650℃，按照公式（1）计算出保温时间为592min，其中等效热传导系数k取0.7，保温有效系数c取2.0。保温结束后，先开炉门50mm，冷却至保温550℃，再开炉门100mm，冷却至保温400℃，然后出炉空冷至室温；

接上一步骤，第三步、表面处理：采用喷砂、酸洗以及打磨的处理过程，去除钛板上下表面氧化皮及缺陷。

实施例3的成品板材性能及不平度见表3。

具体实施例4：通过下述步骤对待处理钛板3进行处理：

如图4，第一步、摆料：摆料：摆料前清理台车表面，底层放置20mm垫板1，然后放1mm的第一衬板2；退火钛板（301，302）牌号为ta5，分别为厚度8mm，6张和厚度6mm，10张，选择分层退火。第一衬板2摆放后放6张8mm钛板，然后放隔离衬板8和20mm厚的隔板7，再依次放置放隔离衬板8、10张6mm钛板、第二衬板5以及150mm厚的压板6。

接上一步骤，第二步、退火：升温至630℃，按照公式（1）计算出保温时间为466min，其中等效热传导系数k取0.6，保温有效系数c取2.1。保温结束后，先开炉门50mm，冷却至保温550℃，再开炉门100mm，冷却至保温400℃，然后出炉空冷至室温；

接上一步骤，第三步、表面处理：采用喷砂、酸洗以及打磨的处理过程，去除钛板上下表面氧化皮及缺陷。

实施例4的成品板材性能及不平度见表4。

表1实施例1板材性能及不平度

表2实施例2板材性能及不平度

表3实施例3板材性能及不平度

表4实施例4板材性能及不平度

由表1～4可见，通过本发明提供的退火方法制备的钛板，退火前后不平度由20～50mm/m降低为3～8mm/m，板形改善明显，且板材性能优异，满足指标要求。

以上所述仅为发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。