[发明专利]冷轧大卷重纯钛卷的真空退火工艺

说明书

技术领域

本发明涉及纯钛的热处理工艺，尤其是一种冷轧大卷重纯钛卷的真空退火工艺。

背景技术

工业纯钛根据所含杂质成分和冷变形率的不同，具有介于450～550℃范围内的不同的再结晶温度，钛卷的退火温度应高于再结晶温度，才能保证钛卷的再结晶完全进行，其中，退火温度是指退火时应加热达到的温度。钛的化学性质活跃，在高温下易与空气中的O、H、N等元素发生反应而生成氧化层，使理化性能变差，不仅硬度和脆性增大，塑性和弹性降低，而且高温下工业纯钛的吸附性也较强，清洗后钛卷表面的残留物、退火升温气氛中的碳化物和粉尘可能被吸附至钛卷表面，形成退火黑斑，由此影响钛卷的表面质量。

目前，国内纯钛卷的退火方式主要有真空炉退火、罩式炉退火和连续退火三种。其中，罩式炉主要用于钢卷退火，对于钛卷，罩式炉退火是采用充惰性气体保护的措施防止氧化，但是该工艺置换空气能力有限，残留的空气容易使钛表面与空气中N、H、O等元素反应，影响表面质量，同时清洗后的钛卷表面残留物也不能通过真空系统排出；连续退火是在大气中退火，采用连续退火具有生产效率高的显著特点，但是退火后表面氧化严重，必须进行酸洗或碱洗等表面处理后才能加工或使用；真空退火是在加热前将炉内空气排出，在低真空度状态的环境下进行加热，并且通过真空泵将表面挥发物排到炉外，然后在某个阶段充入惰性气体保护，直至冷却出炉，因此能保证钛卷表面的综合质量，故常采用真空退火对成品钛卷进行热处理。

一方面，钛卷轧制过程中使用的润滑油使扎制后的钛卷表面形成一层油印，即使经过脱脂清洗，一般也会留下油膜；另一方面，扎制后的钛卷硬度高，加工困难，因此真空退火的作用实质上就是脱除钛卷表面的残留物和使其软化、降低硬度、改善切削加工性。退火工艺不当会影响表面光洁度和组织均匀度，由于钛导热性较差，成卷退火与板带退火存在较大差别，钛板与钛带的退火工艺不能直接用于钛卷的退火。

普通纯钛卷，单卷的重量在7.3吨以内，大卷重纯钛卷，单卷的重量为7.3～8.0吨。

CN101654767A公开了一种工业纯钛卷的真空保护气氛退火工艺，能大大缩短退火周期，降低退火工艺的能耗，但退火后钛卷的表面清洁度还不够高、整卷的组织不够均匀。

发明内容

经过研究发现，CN101654767A公开的工业纯钛卷的真空保护气氛退火工艺，其工艺中采用了较快的升温和降温速率，保温时间也比较短，对于热传导较慢的纯钛卷，尤其是大卷重纯钛卷，使用该发明公开的退火工艺，退火后，无法实现钛卷表面清洁度高，整卷组织均匀、力学性能良好。

本发明所要解决的技术问题是提供一种冷轧大卷重纯钛卷的真空退火工艺，即能保证退火后钛卷表面光洁度一致、清洁度高，又能保证整卷晶粒度一致、组织均匀，获得优良的力学性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

冷轧大卷重纯钛卷的真空退火工艺，包括以下步骤：

A、将表面清洗后的冷轧大卷重纯钛卷装入真空退火炉内，对真空炉预抽真空至真空度≤2.0×10^-3Pa；然后以50～100℃/h的升温速度将炉温升至450～500℃，保温4～8小时；

B、继续以20～50℃/h的升温速度将炉温升至580～650℃后，再向炉内充入纯度≥99.99％的惰性气体至压强为2.0～8.0kPa，保温4～8小时；

C、关闭加热，自然冷却至炉温为330～370℃后，开启强制冷却系统,直至炉温≤120℃后取出钛卷。

优选的，步骤A中，升温速率为80～100℃/h。

优选的，步骤A中，保温4.5～7小时。

优选的，步骤B中，升温速率为30～50℃/h。

优选的，步骤B中，保温4～6小时。

优选的，步骤B中，惰性气体的纯度≥99.999％。

优选的，步骤C中，将炉温冷却至350℃后，开启强制冷却系统。

优选的，步骤B中，充入惰性气体后开启循环风机。

优选的，在步骤A之前，通过化学碱洗方法对冷轧钛卷的表面进行脱脂处理。