钛材轧制方法与流程

本发明涉及钛材生产，具体涉及一种钛材轧制方法。

背景技术：

1、钛及钛合金以其高比强度、优良的成形性、耐高温与耐腐蚀等综合性能，在化工、航空航天、舰船等高端装备领域应用广泛。目前，其主流冶炼工艺仍为真空自耗电弧熔炼（var）。然而，即使经过三次var熔炼，铸锭中仍难以完全消除高/低密度夹杂物，影响材料纯净度与均匀性，且铸锭必须经过锻造开坯才能进行后续轧制，流程长、成本高。

2、为追求更高的冶金质量和更低的制造成本，电子束冷床炉（eb炉）熔炼技术日益受到重视。eb炉熔炼不仅能有效消除高低密度夹杂，显著提升铸锭纯净度，还可大量使用返回料，并能实现铸锭直接热轧，省去锻造开坯环节，是实现钛材高纯化与低成本制造的重要途径。

3、然而，与经过锻造开坯、晶粒得到细化的var铸锭不同，eb炉直接生产的铸锭原始晶粒极为粗大，常可达厘米级。这种粗大的初始组织导致其在热轧时粗大的晶界成为应力集中点，在轧制变形中极易诱发沿晶开裂，从而在板带表面形成起皮缺陷。目前，行业对eb坯仍普遍沿用针对细晶var坯设计的轧制工艺，这种工艺与材料特性的不匹配，导致eb坯热轧后表面起皮、微裂纹等缺陷较多，不仅成材率低，也增加了后续酸洗、修磨等工序的成本，制约了eb这一先进熔炼技术的优势发挥。

4、因此，针对eb炉熔炼纯钛坯原始晶粒粗大而导致热轧表面质量差的行业难题，开发一种能够细化eb坯晶粒的轧制方法，对于改善轧制过程的稳定性、提升最终产品的边部与表面质量、充分发挥eb熔炼技术的经济与技术优势，具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种钛材轧制方法，以解决eb炉冶炼纯钛坯晶粒粗大导致热轧表面质量差的问题。

2、根据本发明的一个方面，提出一种钛材轧制方法，包括以下步骤：s1，将eb炉熔炼的钛坯进行一火加热，使得钛坯的温度达到β相变点温度以上35~65℃；s2，对一火加热后的钛坯进行一火轧制，其中进行多道次轧制，控制总压下率为20%~30%，并且使得一火轧制结束时钛坯温度仍高于β相变点温度；s3，将一火轧制后的钛坯静置预设时间，以使其完成完全再结晶；s4，将静置后的钛坯进行二火加热，使得钛坯的温度达到β相变点温度以下0~15℃；s5，将二火加热后的钛坯进行二火轧制，其中进行多道次轧制并且控制总压下率大于一火轧制的总压下率。

3、根据本发明的一个实施例，步骤s2中，控制一火轧制前中期的单道次压下率为6%~12%，并在前中期的至少一道次轧制时施加20~40mm的侧压变形量。

4、根据本发明的一个实施例，步骤s2中，控制一火轧制后期的单道次压下率为2%~3%。

5、根据本发明的一个实施例，步骤s5中，控制二火轧制的单道次压下率为20%~50%。

6、根据本发明的一个实施例，步骤s3中，预设时间为30~40分钟。

7、根据本发明的一个实施例，步骤s1和s4中，使得加热后钛坯的下表面温度高于上表面温度。

8、根据本发明的一个实施例，步骤s1中，使得钛坯的下表面温度为β相变点温度以上55~65℃，上表面温度为β相变点温度以上35~45℃。

9、根据本发明的一个实施例，步骤s4中，使得钛坯的下表面温度为β相变点温度以下0~5℃，上表面温度为β相变点温度以下8~15℃。

10、根据本发明的一个实施例，步骤s1和s4中，加热时间等于钛坯厚度乘以加热时间系数，其中步骤s1中加热时间系数的取值为1.2~1.3，步骤s4中加热时间系数的取值为1.0~1.2；

11、β相变点温度通过以下公式计算：

12、tβ=882℃+2×(c+o)/0.01wt.%+5.5×(n-h)/0.01wt.%-16.5×fe

13、其中，tβ为相变点温度，单位为℃；c、o、n、h和fe为钛坯中相应元素的质量百分比含量，单位为wt.%。

14、根据本发明的一个实施例，在步骤s1之前，方法还包括：对eb炉熔炼的钛坯进行表面处理。

15、在本发明的技术方案中，通过将一火加热温度精确控制在β相变点以上、采用20%~30%的总压下率进行小变形轧制并确保一火轧制结束时温度仍高于β相变点，能够基于钛在β相区所具有的优异高温塑性而有效规避因eb炉熔炼钛坯原始晶粒粗大而在变形初期发生沿晶开裂的风险，同时在一火轧制过程中向坯料内部引入充分的变形储能；随后通过静置使坯料发生完全再结晶，将粗大的铸态晶粒细化为均匀细小的等轴晶，以此改善钛坯的高温塑性，从根源上抑制热轧开裂及表面起皮缺陷的形成；最后在β相变点以下进行总压下率大于一火轧制的二火轧制，在晶粒已细化的基础上安全高效地实现大变形减薄以达到目标厚度。从而通过本发明的技术方案，能够避免热轧过程中的开裂和表面起皮缺陷，保证板形质量和成材率，最终获得表面质量优异、组织均匀细化的热轧钛材。

1.一种钛材轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，控制所述一火轧制前中期的单道次压下率为6%~12%，并在前中期的至少一道次轧制时施加20~40mm的侧压变形量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，控制所述一火轧制后期的单道次压下率为2%~3%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s5中，控制所述二火轧制的单道次压下率为20%~50%。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s3中，所述预设时间为30~40分钟。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1和s4中，使得加热后所述钛坯的下表面温度高于上表面温度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤s1中，使得钛坯的下表面温度为β相变点温度以上55~65℃，上表面温度为β相变点温度以上35~45℃。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤s4中，使得钛坯的下表面温度为β相变点温度以下0~5℃，上表面温度为β相变点温度以下8~15℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1和s4中，加热时间等于钛坯厚度乘以加热时间系数，其中步骤s1中所述加热时间系数的取值为1.2~1.3，步骤s4中所述加热时间系数的取值为1.0~1.2；

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s1之前，所述方法还包括：对eb炉熔炼的钛坯进行表面处理。