TA1/TA2纯钛热轧薄板长板出现镰刀弯的原因与纠正措施研究

引言

钛因其优异的性能，在航空航天、船舶、石油化工等领域得到广泛应用。TA1/TA2纯钛是重要的航空航天材料，在航空航天领域具有重要地位，但TA1/TA2 纯钛热轧薄板长板在轧制过程中易出现镰刀弯缺陷，严重影响了产品质量。目前国内生产的纯钛主要是热轧薄板和超低温用纯钛。热轧薄板长板出现镰刀弯缺陷是其典型的质量问题之一，常导致板材轧制不能连续进行，导致产品表面质量差、尺寸精度低，影响后续加工性能。因此，本文主要针对TA1/TA2 纯钛热轧薄板长板的镰刀弯缺陷进行原因分析与纠正措施研究。

、TA1/TA2 纯钛热轧薄板镰刀弯的原因分析

1. TA1/TA2 纯钛热轧薄板镰刀弯的概念

在纯钛热轧薄板生产中，当轧制过程中，带钢从轧辊尖端两侧弯曲到轧辊根部，或从轧辊根部弯曲到带钢表面时，就会产生镰刀弯。如果镰刀弯严重时，带钢将从轧辊尖端两侧部分断裂，然后沿着轧辊向后延伸。这种现象称为镰刀弯。

在纯钛热轧薄板生产中，镰刀弯是常见的质量缺陷之一。根据镰刀弯的产生原因，可分为两类：一类是由于带钢在加热过程中或冷却过程中冷却速度不均匀所导致的；另一类是由于带钢在热轧过程中，温度分布不均所导致。由镰刀弯引起的带钢卷边，一般情况下是成直角形的，而由镰刀弯引起的带钢卷边，多为波浪形。

2.TA1/TA2 纯钛热轧薄板镰刀弯的常见原因

2.1 材料特性因素

TA1/TA2 纯钛板材由于其特殊的化学成分和组织结构，在轧制过程中易产生不均匀变形，在轧制过程中容易出现镰刀弯。当板材尺寸较小时，轧件变形量较大，易出现镰刀弯；当板材尺寸较大时，变形量小，易出现镰刀弯。同时板材的拉伸性能也是影响板材镰刀弯的一个重要因素。

一般情况下，纯钛板材具有优良的抗拉性能，但随着拉伸应力的增加，板材的抗拉强度会下降；当拉伸应力超过屈服强度时，板材会产生变形；当拉伸应力大于伸长率时，板材会发生不可恢复的变形。因此当材料存在不均匀性时，在拉伸过程中容易出现镰刀弯现象。

2.2 工艺参数因素

由于TA1/TA2 纯钛合金的主要特点是其弹性模量低、强度低，因此在进行热轧时，变形抗力也比较低。变形抗力越低，变形时产生的附加应力就越小，板材的纵向应变速率就越大，因此板材就容易发生纵向弯曲。另外，由于板材的变形抗力小，在轧制时其温度比较高、速度比较快，导致板材的高温流动较快，在轧制过程中容易产生横向弯曲。因此在热轧时要选择合适的轧辊材质、正确的轧制温度、合适的轧制速度和压下量。

二、TA1/TA2 纯钛热轧薄板镰刀弯的纠正措施

1. 纠弯方法综述

目前，针对TA1/TA2 纯钛热轧薄板出现的镰刀弯，已有多种纠弯方法进行纠正，如：（1）采用小矫直力和小加热速度进行矫直，矫直力在 150-300kN ；（2）采用小矫直力和大加热速度进行矫直，矫直力在 400-600kN ；（3）采用大矫直力和大加热速度进行矫直，矫直力在 600 kN以上；（4）采用大矫直力和大加热速度进行矫直，矫直力在 500kN 以上；（5）采用大矫直力和大加热速度进行矫直，矫直力在 500kN 以上；（6）采用小矫直力和小加热速度进行矫直，矫直力在 400-600 kN；（7）采用大矫直力和大加热速度进行矫直，矫弯力在400 kN以上。

2. 针对不同原因的纠弯措施

2.1 调整工艺参数

对热轧薄板的镰刀弯进行了调整，具体操作过程为：在第一次轧制时，先进行两道次的轧制，对轧机、夹送辊及弯辊进行调试，确保板形良好。再进行三道次的轧制，在前两道次的轧制过程中，进行适当的减径，避免板形不佳。在第三道次的轧制过程中，开始进行负倒角处理，以此来提高板形。在第三道次轧制结束后，对板形进行了进一步的调整。在板材头尾方向进行拉延，并增加了第二道次的压下率，以此来提高板形。经过这样一系列调整后，热轧薄板长板镰刀弯的发生率得到了显著降低。通过对轧制工艺参数的调整，有效地纠正了TA1/TA2 纯钛热轧薄板长板镰刀弯现象。

2.2 优化设备配置

采用在线弯曲补偿技术，并优化轧辊参数： ① 由于棒料尺寸较大，在轧制过程中出现弯曲变形，为了保证棒料的尺寸精度和板形质量，减少弯辊力对棒料的影响，在轧辊两侧配置了压下装置； ② 提高轧机的板形控制能力。由于板带在轧制过程中，两侧板形控制能力差异较大，为保证两侧板形一致，在轧辊两侧配置了压下装置； ③ 优化辊系结构。棒料在轧制时变形程度较大，为保证板形质量，采用两个辊系同时轧制的方式。为避免出现棒料处的弯曲，采用一辊半轧的方式。

2.3 加强操作培训

首先，加强操作工操作技能培训。通过制定系统的操作工培训计划，以现场实际生产为基础，针对不同岗位及岗位职责的操作工进行相应的理论知识、操作技能、安全操作及设备维护等方面的培训。同时，根据岗位实际情况和需求，制定出相应的操作规程和规范，并组织生产车间全体人员进行培训学习，使员工熟练掌握岗位工作要求、工艺纪律以及技术规范。其次，加强培训考核力度。通过对操作工的考核和培训，使操作工能够更好地了解自己的工作职责，从而减少因不熟悉自己的工作职责而出现的操作失误，从而保证在实际生产中能够按照规程进行生产。

2.4 材料质量控制

对于钛锭，应根据生产计划合理安排装炉时间，减少因装炉时间短，在炉内停留时间短，钛及钛合金熔炼后的冷却速度过快，钛在较高的温度下会发生再结晶，形成较高的奥氏体组织。因此，必须保证装炉过程中钛及钛合金的充分冷却。同时，根据实际情况合理安排轧制工艺制度。

结论

在TA1/TA2 纯钛热轧薄板生产过程中，由于轧制工艺制度、设备状况等方面的因素，经常会出现长板出现镰刀弯的现象。这种现象对产品质量影响较大，是企业必须解决的难题。本文通过对该轧制工艺进行研究，找出了导致TA1/TA2 纯钛热轧薄板出现镰刀弯的原因，并针对不同原因制定了相应的纠弯措施，有效地解决了TA1/TA2 纯钛热轧薄板长板出现镰刀弯的问题。但是，在实际生产中，还需要不断地总结、完善相关经验。只有不断地改进和完善工艺措施，才能更好地保证产品质量，提高产品合格率。

参考文献

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