Аналіз причин та точних технічних рішень для запобігання та контролю дефектів ребристості при прокатці титанової смуги

У таких галузях, як аерокосмічна промисловість, хімічна антикорозійна обробка, виробництво медичних виробів та високоякісного обладнання, холоднокатані тонкокатані чисті титанові смуги стали незамінними основними матеріалами для високоякісного виробництва завдяки своїм перевагам: легкій вазі, високій міцності, чудовій корозійній стійкості та добрій біосумісності. Зі зростанням ринкового попиту на надтонкі титанові смуги, дефекти ребристості, що виникають у титанових смугах товщиною менше 0,8 мм, перетворилися на найпоширенішу технічну проблему в галузі. Ці дефекти не тільки погіршують якість готової продукції, але й призводять до відходів сировини та зменшення виробничих потужностей, що серйозно обмежує масове виробництво високоякісної продукції. Титанові матеріали.

1. Визначення та характеристики дефектів ребристості титанової стрічки

Ребристість титанової стрічки – це структурний дефект у вигляді локальних смугоподібних кільцевих опуклостей на поверхні рулонних холоднокатаних титанових стрічок після прокатки та змотування. Цей дефект має очевидні специфікаційні характеристики, в основному зустрічається в надтонких титанових стрічках і здебільшого проявляється у вигляді окремих піднятих ребер, чітко видимих ​​неозброєним оком. Його неможливо усунути вторинною обробкою, включаючи розрізання, сплющування та штампування, тому він належить до постійних дефектів площинності.

2. Виробничі небезпеки, спричинені дефектами ребристості титанової стрічки

Ребристість – це більше, ніж простий поверхневий дефект, який викликає ланцюг негативних проблем протягом усього виробничого процесу.

3. Дві причини формування ядра ребристості титанової стрічки

3.1 Вроджені дефекти сировини для гарячої прокатки (джерело походження)

Якість формування холоднокатаних титанових смуг безпосередньо визначається якістю гарячекатаних заготовок. До поширених дефектів гарячекатаних титанових рулонів належать локальні піки товщини, опуклість, поверхневі подряпини, мікротріщини та нерівномірна поперечна товщина, серед яких локальні піки товщини мають найбільший вплив. Ультратонкі титанові смуги зазнають значного обтиснення під час прокатки; незначні відхилення товщини заготовок будуть постійно посилюватися під час холодної прокатки, що призведе до нерівномірного локального напруження смуг та, зрештою, до ребристості після формування. Титанові рулони з різних партій демонструють значні відмінності в ймовірності появи ребристості та ступені опуклості після холодної прокатки.

3.2 Невідповідність процесів холодної прокатки (домінуючий фактор)

Наразі в промисловості широко використовуються високоточні прокатні стани, такі як шестивалкові та двадцятивалкові прокатні стани, для виробництва титанової смуги з повною точністю обладнання. Тим не менш, більшість підприємств безпосередньо застосовують технологічні параметри для прокатки смуги з нержавіючої сталі, що є основною причиною частого ребристого покриття. З одного боку, скопійовані криві контролю площинності для нержавіючої сталі не відповідають характеристикам пластичної деформації чистого титану, що призводить до невпорядкованого розподілу поперечних напружень. З іншого боку, режим прокатки під високим натягом, що застосовується до нержавіючої сталі, тут не підходить. Чистий титан має набагато слабший опір осьовому вигину, ніж нержавіюча сталь, а надмірний натяг легко призводить до деформаційної нестабільності смуг. З точки зору механіки, ребристість титанової смуги, по суті, є нестабільністю вигину, спричиненою надмірним осьовим напруженням, що виникає внаслідок неузгодженого регулювання натягу прокатки та площинності смуги.

4. Критичні механічні закони дефектів ребристості

На основі польових випробувань та теоретичного моделювання основні критичні закони для ребристості надтонких титанових смуг узагальнено наступним чином:

1. Критичне напруження для стійкості смуг до вигину прямо пропорційне четвертому степеню товщини смуги та обернено пропорційне квадрату ширини смуги. Тонші та ширші титанові смуги мають більший ризик утворення ребер.
2. Осьове напруження кочення контролюється головним чином трьома ключовими факторами: лобовим натягом, коефіцієнтом тертя кочення та співвідношенням товщини до ширини матеріалів. За фіксованих виробничих специфікацій стан напруження можна регулювати, змінюючи параметри процесу.

5. Ефективні та цілеспрямовані рішення для профілактики та контролю ребристості

Масштабна реконструкція обладнання не є необхідною. Рівень виникнення дефектів можна значно зменшити завдяки багатовимірним коригуванням, що охоплюють контроль джерел, оптимізацію процесів та експлуатацію на місці:

1. Сувора перевірка гарячекатаних заготовок: проведення комплексної перевірки перед складуванням та виключення неякісних заготовок з локальними піками товщини, вигином та тріщинами, щоб усунути джерело дефектів.
2. Зменшення натягу фронту кочення: відмовтеся від режиму виробництва нержавіючої сталі під високим натягом, належним чином знизьте натяг відповідно до властивостей чистого титану, щоб уникнути випинання, спричиненого надмірним осьовим напруженням.
3. Спеціалізовані криві площинності для титанових матеріалів: відмовтеся від систем параметрів нержавіючої сталі та сформулюйте незалежні криві регулювання площинності на основі правил деформації титану для збалансування поперечних напружень.
4. Оптимізація спеціального змащення при коченні: Використовуйте спеціальне масло для кочення з чистого титану, забезпечте рівномірне змащування в зонах кочення, зменшіть локальні відмінності тертя та збалансуйте загальне напруження кочення.
5. Покращення процесу формування рулону: під час змотування готового виробу укладайте підкладковий папір, щоб збільшити тертя між шарами рулону, обмежити локальне прослизання смуг та запобігти утворенню ребер після формування рулону.

6. Найчастіші запитання

Q1: Чи з'являться ребра на товстолистових титанових смугах?

В: Майже ніколи. Ребристість з'являється переважно на надтонких титанових смугах товщиною менше 0,8 мм. Товстолистові титанові смуги мають високу структурну жорсткість і сильну стійкість до деформації вигину, не маючи таких дефектів.

Q2: Чи можна усунути ребристість титанової стрічки шляхом відпалу?

В: Ні. Ребристість – це пластична структурна деформація. Відпал лише регулює твердість матеріалу та не може усунути опуклі структурні дефекти на поверхні смуги.

Q3: Чи можуть двадцять високоякісних прокатних станів повністю виключити ребристість?

В: Ні. Високоякісні прокатні стани лише покращують точність розмірів. Основні причини ребристості криються в якості сировини та процесах прокатки, які неможливо вирішити лише модернізацією обладнання.

Q4: Чи може зменшення обтиснення кочення зменшити ребристість?

В:Це працює лише тимчасово та значно знизить ефективність виробництва. Оптимальним рішенням є оптимізація натягу в поєднанні з індивідуальним регулюванням площинності.

Спираючись на солідні виробничі переваги та накопичений зрілий майстерський досвід, ProX Metal може стабільно постачати високоточні надтонкі титанові смуги без ребер та з гладкими поверхнями. Наша продукція ефективно скорочує виробничі втрати та підвищує загальний вихід продукції, повністю дотримуючись суворих стандартів поставок, що вимагаються високоякісними галузями промисловості, включаючи аерокосмічну, медичну та хімічну. У майбутньому ми продовжуватимемо зосереджуватися на модернізації процесу прокатки, постійно оптимізувати виробничі схеми, застосовуючи інтелектуальну технологію регулювання площинності в режимі реального часу, та надавати клієнтам економічно ефективну та високостабільну сировину для виробництва титанових смуг з високою якістю продукції та надійною технічною міцністю.