ГлавнаяЛисты из титановых сплавов толщиной менее 2,0 мм в основном изготавливают методом холодной прокатки. Холодная прокатка листов позволяет получать листы с лучшим качеством поверхности, минимальными допусками по толщине.
Холоднокатаные листы изготавливают в основном рулонным способом, однако для получения листов сравнительно небольших размеров из высоколегированных титановых сплавов применяют карточный способ.
В России выпускают холоднокатаные титановые листы размерами 0,3—2,0х600—1200х1300—6000 мм.
Типовые технологические схемы производства холоднокатаных листов из технического титана и сплавов на его основе приведены на рис. 66.
Операции травления, холодной прокатки и промежуточного отжига могут повторяться несколько раз в зависимости от свойств сплавов и конечной толщины полосы. При производстве листов из высоколегированных сплавов холодная прокатка может быть заменена теплой.
Для полистной холодной и теплой прокатки используют главным образом одноклетевые реверсивные и нереверсивные четырех- и шестивалковые станы.
Прокатку тонких (0,2—0,5 мм) листов в России и за рубежом осуществляют на 20-валковых станах. Эти станы имеют высокую жесткость. Рабочие валки малого диаметра позволяют улучшить условия деформации: снизить упругое сжатие валков за счет уменьшения дуги захвата и уменьшить общее давление металла на валки, момент прокатки и мощность привода.
Применение переднего и заднего натяжений и обильной смазки также способствует снижению усилий и улучшению условий деформации.
В состав механического оборудования 20-валковых реверсивных станов входят: транспортер подачи рулонов, разматыватель со скребковым отгибателем конца рулона, правильная машина, рабочая клеть с приводом, намоточные устройства, а также системы технологической смазки и гидравлики.
Станы обеспечивают прокатку рулонной заготовки из титановых сплавов и различных марок сталей шириной до 1050 мм и исходной толщиной 0,6—2 мм до конечной толщины 0,2 мм.
Рабочая клеть 20-валкового стана состоит из массивной цельнолитой станины, в которой размещаются валки и опорные ролики по схеме, показанной на рис. 67.
Рабочий валок опирается на два первых опорных валка, которые лежат на трех вторых опорных валках, два крайних из них являются приводными; вторые опорные валки в свою очередь опираются на четыре оси с опорными роликами. В роликовых осях ролики чередуются с опорами, которыми ось опирается на станину. Центр роликовых осей относительно опор смещен, что позволяет при повороте осей перемещать ролики в вертикальной плоскости. Это дает возможность использовать механизм поворота роликов для выполнения функций нажимного устройства, а также для компенсации величин изменения диаметров вследствие переточек рабочих и опорных валков.
Нажимное устройство 20-валкового стана представляет гидравлический цилиндр, приводящий во вращение через рейку и шестерни роликовые оси. При этом, как уже указывалось выше, из-за эксцентричности оси относительно опор происходит вертикальное перемещение роликов. Осевые усилия, действующие на рабочие валки, воспринимаются радиальными подшипниками, заключенными в обоймы, установленные с обеих сторон валков.
Регулирование профиля валков и прокатываемой полосы осуществляют осевым перемещением первых опорных валков, имеющих конусные концы бочек, а также путем изгиба осей. Охлаждение валков и подачу технологической смазки в клеть осуществляют через роликовые оси и непосредственно в зону деформации через проводки.
Натяжение полосы в процессе прокатки регулируют в широком диапазоне с помощью намоточных устройств.
Применение 20-вачковых станов для холодной прокатки титановых сплавов позволяет за счет осуществления более интенсивных обжатий сократить число проходов и промежуточных операций (травлений, отжигов).
Рабочие валки стана изготавливают из быстрорежущей стали, опорные валки — из инструментальной стали с содержанием углерода 1,5% и хрома 12%.
В последнее время получают широкое распространение валки из твердых сплавов, которые имеют модуль упругости 6,85*10в6 кгс/см2, т. е. более чем в три раза превышающий модуль упругости стали. Твердость этих валков может достигать значений 80—82 против 62—66 по шкале HRC для валков из хромистой стали. Стойкость твердосплавных валков в 15—20 раз выше, чем стальных.
К профилю рабочих валков предъявляют жесткие требования. Так, например, для 20-валковых станов конусность рабочего валка диаметром 50 мм должна быть не более 0,005 мм, а овальность — не более 0,002 мм.
Для получения гладкой и блестящей поверхности прокатываемого металла, а также для снижения внешнего трения при прокатке валки шлифуют до 7—8 класса шероховатости по ГОСТ 2789—73 и полируют до 10—12 класса.
Прокатка в полированных валках дает возможность несколько уменьшить число проходов.
Типовая технологическая схема производства тонких листов из титановых сплавов на примере производства листов сплава BT1-0 размером 0,5х600х1500—2000 мм на 20-валковом стане приведена ниже.
Удельное давление для четырехвалковых клетей принимают не более 170 кгс/мм2, а для многовалковых станов в пределах 200—250 кгс/мм2.
При установлении режимов обжатий учитывают пластические свойства прокатываемого сплава, чтобы не допустить разрушения его при прокатке. Суммарное обжатие за передел и обжатия по проходам определяются механическими свойствами сплава и изменением этих свойств в процессе прокатки.
Большое влияние на режим обжатий оказывает технологическая смазка и чистота поверхности валков. Смазка, снижая внешнее трение, уменьшает давление металла на валки. Чем меньше давление, тем меньше упругие деформации и тем больший обжатий можно достичь при одной и той же установке раствора валков. В качестве технологической смазки и для охлаждения валков на многовалковых станах применяют жидкотекучие минеральные масла типа П28, МС20 и эмульсол 59С.
Холодную прокатку титановых рулонов производят с максимальным натяжением 0,5—0,7 от со скоростью 0,75—4,0 м/с и более.
Прокатку между отжигами осуществляют за 5—7 проходов Максимально допустимая суммарная деформация за передел не должна превышать для технического титана 50%, для сплавов на его основе 30—40%.
В табл. 21 приведена типовая схема обжатий при холодной прокатке на четырехвалковом стане.
Холоднокатаные рулоны отжигают в агрегатах непрерывного отжига или в вакуумных шахтных электрических печах.
Отжиг рулонов в агрегатах непрерывного действия обеспечивает высокую производительность, незначительное окисление поверхности полосы и равномерность механических свойств по длине рулона.
Для сплавов BT1-0 и ОТ4-1 температура в печи агрегата составляет 650—700 и 750—800° С, а температура металла на выходе 640—660 и 720—740° С соответственно. Охлаждающий реагент — вода и воздух. Ниже для этих сплавов приведены скорости движения полосы в агрегатах непрерывного отжига.
Вследствие износа печных роликов и налипания на них горячего металла при отжиге в непрерывных агрегатах могут иметь место механические повреждения поверхности полосы.
Отжиг рулонов в шахтных печах исключает механические повреждения поверхности полосы, но имеет меньшую производительность и приводит к повышенному разбросу значений механических свойств.
Отжиг сплавов BT1-0 и ОТ4-1 проводят в шахтных вакуумных печах типа CШB по режимам: температура в печи 620 и 720° С, температура металла на выходе 580 и 650° С соответственно; выдержка при данной температуре 1 ч, охлаждение на воздухе, общая продолжительность отжига 7—8 ч, вакуум 10в-3 мм рт. ст. Холоднокатаные рулоны после отжига перед травлением для разрушения окисного слоя и уменьшения коробоватости подвергают холодной прогладке.
Прогладку рулонов после отжига проводят в один — три прохода с суммарной степенью деформации 3—5%, давление металла на валки при этом составляет 500—600 тс.
В технологический процесс изготовления листов титановых сплавов рулонным способом входит обязательная операция удаления окалины с горячекатаной рулонной заготовки, после промежуточного отжига и отжига на выход. Прогладку горячекатаных рулонов проводят на четырехвалковых станах за один — два прохода со степенью деформации 4—6% Окалину удаляют на агрегате непрерывного щелочно-кислотного травления. Скорость движения полосы 2—20 м/мин.
При травлении тонких титановых полос (0,8—1,2 мм) в щелочном расплаве возможно воспламенение и прогорание полосы на отдельных участках. По этой причине травление тонких титановых полос проводят в кислотном растворе, минуя щелочной расплав.