钛钢复合板生产方法及步骤

　　本发明涉及钛钢复合板的轧制方法。

　　背景技术：

　　钛是一种银白色的过渡金属，其特征为重量轻、强度高、具金属光泽，亦有良好的抗腐蚀能力。由于其稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度，被誉为“太空金属”。但其使用成本较高，尤其是作为结构部件时问题尤为突出。为降低使用成本，通常将其制成钛钢复合板。不但具有钛的耐蚀性，而且具有普通钢板的强度，大幅降低了使用成本。

　　钛钢复合板的制造方法主要包括填充金属钢锭轧制法、爆炸复合法、轧制压接法、堆焊法等，工业上常采用爆炸复合法或轧制压接法。其中，轧制压接法又包括厚板轧制法与连续热轧法。爆炸复合法通常是在常温下进行的，对环境污染过高，不利于环保。轧制压接法是将板组装、加热轧制。爆炸复合法、厚板轧制法制造的钛钢复合板为中厚板，连续热轧法制造的钛钢复合薄板，主要用作海洋钢构造物的衬里。

　　技术实现要素：

　　本发明的目的是提供一种钛钢复合板的生产方法，轧制制造的钛钢复合板为中板，坯料厚度为56mm、成品厚度18mm，其生产方法不受季节影响，同时满足环境污染小、成本低、生产规格与产品规格可控等特点，尤其适合企业批量生产，重要的是大幅降低使用成本。

　　本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种钛钢复合板生产方法，该钛钢复合板的生产坯料是ti板在上表面，结构钢在下表面的复合板，ti板和结构钢是通过爆炸复合法进行表面预处理后复合在一起。ti板和结构钢的厚度比例为：复合板坯厚56㎜，其中ti板厚6㎜、q235板厚50㎜，轧制后所得成品复合板厚18㎜，其中ti板厚2㎜、q235板厚16㎜，厚度公差为正公差：0～0.5㎜。

　　主要生产步骤如下

　　(1)加热：采用四个加热段：预热段温度：600～670℃，一加温度：680～750℃，二加温度860～890℃，均热段温度：900～920℃，在炉时间2～2.5min/㎜，(是普通低合金钢在炉时间的2～2.5倍)，当在炉时间超过2.5min/mm时，则二加和均热段的温度均分别下降20～30℃。

　　加热采用步进式加热炉，有4个加热段，板坯先在低温段：预热段和一加热段，缓慢升温至650～720℃，加热60～70min，然后再步进至二加热段升温30～40min，最后在均热段均热30～50min，使得钢板表面温度为880～900℃，从而使整个加热过程板坯的温差在20℃以内，防止因为温差大导致钢板扣头严重。

　　(2)高压水除鳞；初除鳞一道次，除鳞喷嘴下降到对应的位置，除鳞速度1.5m/s。

　　(3)轧制：

　　(3.1)轧前做好清灰工作；采用二级模型轧制，生产号为虚拟号；轧区关闭所有冷却、除鳞水，采用无水轧制，减小氧化皮的生成，和钢板开裂；上工作辊与辊身的切水板间隙在压靠后测量值≤5㎜，预防缠辊。

　　(3.2)因ti板的延伸大于结构钢，配辊时需保证下辊直径小于上辊0～3mm，保证轧制过程中不扣头。

　　(3.3)轧制规程：因ti板的延伸率比结构钢大，容易引起扣头，采用5道次轧制，尽量大点压下率轧制，设置最大压下率为29％，根据轧制规程模型计算得到最小压下率为11.5％，钛复合钢板在热轧机上进行5道次轧制，各道次压下量分别为：15mm，12mm，6mm，3.5mm，2.5mm，在轧制过程中关闭机上除鳞水，5道次得到厚度为18mm钛复合钢板，5道次的压下率呈递减抛物线趋势，总压下率为103％，末道次轧制力限定≥25000n，防止增道次。

　　由于是双相钢，单道次中ti板和结构钢的变形率也是不同比例，因此，道次越少越有助于控制他们各自压下率的精度，对于轧制规程，需要精确计算，才能获得目标总厚度、目标ti板厚度和目标结构钢厚度。

　　(3.4)开轧温度880～900℃，终轧温度＞700℃，采用恒比例凸度轧制方法，在不考虑横向变形的情况下，但只要比例凸度始终保持不变，钢板的板形就能始终保持良好。

　　(3.5)厚度控制：因双钢种轧制，会出现厚度出格现象，采用前一块同规格轧制厚度锁定，采用测厚仪控制方法，根据第一块的实物厚度和测厚仪厚度的偏差来修正轧制目标厚度。

　　(4)热矫直：因ti的延伸大，最终成品的板形为整体中间鼓包，为了消除整体中间鼓包，采用10000kn以上大矫直力，用负弯辊矫直，矫直过程为：通过第一对矫直辊后，弯曲变为负向弯曲，接着再变为正向弯曲，每次弯曲过程中，曲率都逐渐变小，直到通过最后一道矫直辊，其曲率变为0，钢板平直度良好；

　　(5)精整：定尺剪一分为二；喷印和侧喷(喷印内容：钢板号、钢种、合同尺寸规格)，不刻印。

　　在精整工艺之后还可选择性的进行冷矫，但为了保证表面质量，应尽可能不使用冷矫。

　　检查收集后，组吊下线堆放。

　　与现有技术相比，本发明的优点在于：通过设定适当的加热和均热工艺，并在轧制过程中采用无水轧制，防止了复合板在轧制过程中开裂的现象；采用固定下辊小于上辊0-3mm，有效缓解了在轧制过程中出现扣头现象，而且大大减小了对轧辊的伤害；采用测厚仪控制厚度精度，同板差和异板差控制在0.2mm以内；恒比例凸度轧制方法，确保钢板平直度良好，板坯的平直度控制在2mm/m以内。

　　本申请将ti板和q235结构钢复合在一起，既有钛的耐蚀性、又有普通钢板作为结构物的强度。

　　本申请公开的轧制方法与现有钛钢复合板的轧制方法相比，轧制成本更低。生产不受季节影响，环境污染小，生产工艺流程短，生产规格与产品规格可控，材料外观和表面质量好，批量生产质量稳定，无质量波动。

　　附图说明

　　图1为本发明实施例中板坯加热工艺图；

　　图2为本发明实施例中板坯轧制规程图；

　　图3为本发明实施例中轧制参数柱状图，分别涉及道次压下量变化、道次轧制力变化、道次扭矩变化，其中左侧柱状为设定值，右侧柱状为实际值，在实际控制中采用自学习控制原理，以达到实测值和计算值相一致的目的；

　　图4为本发明实施例钛钢复合板的产品示意图。

　　具体实施方式

　　以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

　　本实施例涉及一种18mm钛钢复合板(中板)的生产方法，该钛钢复合板中ti板(99％纯ti)在上表面，q235在下表面，二者已经通过爆炸复合法进行表面预处理后复合在一起，ti板和q235的厚度比例为：坯厚56㎜(其中ti板厚6㎜、q235板厚50㎜)→18㎜(其中ti板厚2㎜、q235板厚16㎜)，厚度公差为正公差(0，+0.5㎜)。

　　该钛钢复合板轧制生产步骤为：加热-高压水除鳞-轧制-热矫直-剪切-喷印-冷矫-检查收集-组吊-入库。

　　一、加热：加热采用步进式加热炉，采用四个加热段：预热段温度：600～670℃，一加温度：680～750℃，二加温度860～890℃，均热段温度：900～920℃，在炉时间2～2.5min/㎜。参见附图1，工业纯ti的β转变温度在882～920℃之间，超过这个温度范围ti组织就会粗大，fe和c在ti中的扩散速度就会增大，接口上就易形成脆性化合物。因此钢板温度一般低于900℃，在炉时间为2～2.5min/㎜(是一般在炉时间的2～2.5倍)，实际加热过程中加热时间为2h，控制均热段炉气温度900℃，控制均热时间25min以上。若其他原因导致加热速率超过2.5min/mm，则二加和均热段下降20～30℃。

　　二、轧制

　　对于钛钢复合板轧制来说，设定控制的首要问题是轧制变形规程的设计问题。目前，生产现场大多根据生产经验制定轧制规范系数，按照规范系数求得压下率分配，然后用数学模型计算参数，并以设备和工艺限制条件进行校核后得出辊缝、辊速等控制系统的设定值。为了减小钢板扣头现象和精确控制ti板和结构钢各自的变形量，实际轧件在轧机上进行5道次轧制，各道次压下量分别是15mm、12mm、6mm、3.5mm、2.4mm，总压下率为103.08％。轧制过程中关闭轧辊冷却水采用无水轧制，使用初除鳞，轧机上除鳞不投用，减少轧件和水的接触以减少氧化铁皮生成，亦避免钢板开裂。

　　另外，为了缓解复合钢在轧制过程中扣头现象，减小对轧辊的伤害，设置固定下辊小于上辊0-3mm。采用测厚仪控制厚度精度，采用前一块同规格轧制厚度锁定，根据生产批次中第一块的实物厚度和测厚仪厚度的偏差来修正轧制目标厚度，同板差和异板差控制在0.2mm以内；采用恒比例凸度轧制方法，在不考虑横向变形的情况下，但只要比例凸度始终保持不变，钢板的板形就能始终保持良好，获得的钢板平直度良好，可控制在2mm/m以内。

　　三、热矫直

　　因ti的延伸大，最终成品的板形为整体中间鼓包，采用10000kn以上大矫直力，用负弯辊矫直，为了消除整体中间鼓包，除了提高矫直力外，矫直过程为：通过第一对矫直辊后，弯曲变为负向弯曲，接着再变为正向弯曲，每次弯曲过程中，曲率都逐渐变小，直到通过最后一道矫直辊，其曲率变为0，钢板平直度良好。

　　四、剪切

　　定尺剪一分为二；喷印和侧喷(喷印内容：钢板号、钢种、合同尺寸规格)，不刻印。

　　经过上述生产方法得到的钛钢复合板既有钛的耐蚀性又有普通钢板作为结构物的强度。生产钢板的平直度好，外观质量高，复合板中ti板的厚度和结构钢的厚度可控，可实现批次生产。

　　除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

　　技术特征：

　　技术总结

　　本发明涉及一种钛钢复合板的生产方法，显著降低了钛钢复合板的生产成本大幅下降，具有良好的社会效益。所用坯料为Ti板在上表面，Q235在下表面，二者通过爆炸复合法复合在一起，Ti板和Q235的厚度比例为：坯厚56㎜，其中Ti板厚6㎜、Q235板厚50㎜，成品复合板厚度18㎜，其中Ti板厚2㎜、Q235板厚16㎜，厚度公差为正公差(0，+0.5㎜)。该钛钢复合板轧制生产步骤为：加热?高压水除鳞?轧制?热矫直?剪切?喷印?冷矫?检查收集?组吊?入库。

　　技术研发人员：王春波;朱进兴;王小双;侯树龙;承伟东;林国峰

　　受保护的技术使用者：江阴兴澄特种钢铁有限公司

　　技术研发日：2018.05.21

　　技术公布日：2019.08.30