鈦板寬幅軋制需依托專業(yè)化設(shè)備，如配備高精度AGC系統(tǒng)的可逆式熱軋機(jī)、冷軋機(jī)，實(shí)現(xiàn)微米級厚度控制。工藝上，鈦合金對溫度敏感，熱軋需控制在850-1100℃，冷軋配合500-700℃中間退火。通過軋制變形優(yōu)化板材織構(gòu)，可使抗拉強(qiáng)度達(dá)900MPa以上，提升其在航空航天、化工等領(lǐng)域的應(yīng)用性能。
坯料經(jīng)鍛造開坯、表面銑削預(yù)處理后進(jìn)入軋制階段。熱軋分為粗軋與精軋，粗軋以較大壓下量開軋，精軋控制終軋溫度高于再結(jié)晶溫度；冷軋壓下率20%-60%，隨后經(jīng)真空退火消除應(yīng)力。最后經(jīng)堿洗或酸洗去除氧化膜，輥式矯直消除板形缺陷，并完成尺寸精度與力學(xué)性能檢測。
寬幅軋制存在板形控制難、組織均勻性不易保證、設(shè)備負(fù)荷大等問題，需通過優(yōu)化輥型、多段溫控、改進(jìn)軋輥材質(zhì)解決。未來，該工藝將朝著智能化、綠色化發(fā)展，利用AI優(yōu)化規(guī)程，開發(fā)低溫軋制技術(shù)；同時(shí)挑戰(zhàn)3000mm以上寬度極限，并探索特種鈦合金等溫軋制工藝。以下為利泰金屬結(jié)合材料特性、技術(shù)難點(diǎn)、典型案例及產(chǎn)業(yè)進(jìn)展，分維度介紹鈦板寬幅軋制工藝。
一、工藝核心難點(diǎn)與復(fù)雜度
材料特性挑戰(zhàn)
高變形抗力：鈦合金（如TC4ELI）高溫流變應(yīng)力為鋼的2倍以上，需軋制力＞4000噸。
快速溫降：軋制中降溫速率達(dá)10-15℃/s，易導(dǎo)致邊部開裂與組織不均。
各向異性：β相區(qū)晶粒取向敏感，寬幅板易出現(xiàn)橫向性能波動(dòng)（強(qiáng)度差＞50MPa）。
超寬幅軋制瓶頸
板形控制：寬度＞3000mm時(shí)，輥縫偏差需≤0.05mm/m，否則出現(xiàn)“浪形”缺陷。
設(shè)備極限：軋機(jī)牌坊剛度需＞1010 N/mm，國內(nèi)主力軋機(jī)（如3500mm）滿負(fù)荷軋制鈦板僅達(dá)國際60%能力。
二、創(chuàng)新工藝與技術(shù)突破
1.溫度場協(xié)同控制（核心創(chuàng)新）
多段加熱：陜鋼漢鋼采用三火次加熱（終軋溫度≥800℃），結(jié)合電加熱爐均溫技術(shù)，坯料溫差≤15℃。
壓輥預(yù)熱：中鋁專利技術(shù)：軋輥預(yù)熱至300℃，避免冷輥接觸鈦坯造成局部氧化和溫降。
2.多向旋轉(zhuǎn)軋制（專利技術(shù)）
角度精準(zhǔn)調(diào)控：分階段旋轉(zhuǎn)壓輥（5-15°初軋→60-180°精軋），實(shí)現(xiàn)晶粒多向細(xì)化，消除各向異性。
案例效果：TC4ELI板材橫向/縱向強(qiáng)度差從70MPa降至30MPa，斷裂韌性提升20%。
3.智能控制系統(tǒng)
動(dòng)態(tài)參數(shù)調(diào)整：漢鋼開發(fā)專用算法，實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度-輥縫-負(fù)荷，微調(diào)速率達(dá)100ms/次，板厚精度±0.1mm。
軋機(jī)負(fù)荷分配：優(yōu)化道次壓下量（首道次50%→末道次2%），避免邊部開裂。
三、材質(zhì)適配性與典型案例
| 材料 | 適用工藝 | 應(yīng)用案例 | 性能提升 |
| TC4ELI | 寬幅溫控軋制（3200mm） | 陜鋼3200mm板材（2025） | 板形平直度≤1mm/m，深海耐壓殼壽命↑30% |
| TA15 | 多向旋轉(zhuǎn)軋制 | 寶鈦1850mm熱軋線（2023） | 組織均勻性↑，航發(fā)壓氣機(jī)盤良率＞95% |
| 工業(yè)純鈦 | 低溫軋制（77K） | 實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證（2024） | 屈服強(qiáng)度↑30%（達(dá)1040MPa），延伸率保持20% |
四、國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)化對比
| 指標(biāo) | 國內(nèi)水平（陜鋼/寶鈦） | 國際水平（ATI/美國） | 差距根源 |
| 最大板寬 | 3200mm（陜鋼2025） | 4500mm（ATI） | 軋機(jī)噸位（4.5萬vs 6萬噸） |
| 成材率 | 70%（TC4ELI） | 85%（VSMPO） | 純凈度控制（[O]波動(dòng)＞50ppm） |
| 智能化程度 | 動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)（漢鋼） | AI全流程優(yōu)化（ATI） | 算法數(shù)據(jù)庫積累不足 |
國產(chǎn)突破：寶鈦1850mm軋機(jī)實(shí)現(xiàn)自主知識產(chǎn)權(quán)，打破核心軋制線依賴進(jìn)口局面。
五、未來趨勢與技術(shù)攻關(guān)
短流程綠色制造
鋼-鈦聯(lián)合模式：利用鋼廠軋線檢修期生產(chǎn)鈦板，能耗↓30%（陜鋼實(shí)踐）。
氫冶金降碳：綠氫還原海綿鈦試驗(yàn)線（寶鋼2025），目標(biāo)碳排↓90%。
超寬幅極限突破
復(fù)合軋制技術(shù)：鈦-鋼爆炸復(fù)合（界面強(qiáng)度≥210MPa），成本↓35%（湘鋼-湘投項(xiàng)目）。
軋機(jī)升級：二重4500mm軋機(jī)（2026投產(chǎn)），目標(biāo)單重30噸板坯軋制。
智能化與數(shù)字孿生
AI工藝模型：陜鋼開發(fā)參數(shù)決策系統(tǒng)，目標(biāo)板形合格率↑至98%。
在線缺陷監(jiān)測：太赫茲成像技術(shù)（檢出限Φ0.3mm），替代傳統(tǒng)超聲抽檢。
結(jié)論
鈦板寬幅軋制工藝的核心突破在于 “溫度場協(xié)同”、 “多向變形調(diào)控” 與 “智能閉環(huán)控制” 三大技術(shù)體系：
材料端：TC4ELI/TA15等合金通過工藝優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)組織均勻性與強(qiáng)韌協(xié)同躍升；
裝備端：國產(chǎn)3200mm軋制線（陜鋼）與1850mm熱軋機(jī)（寶鈦）奠定寬幅制造基礎(chǔ)；
產(chǎn)業(yè)端：需攻克 軋機(jī)噸位（4500mm級）、 純凈度控制（電子級鈦板）、 成本壁壘（廢鈦循環(huán)＞60%），向航天蒙皮一體化、聚變堆耐高溫組件等場景加速滲透。
優(yōu)先布局：推廣“多向旋轉(zhuǎn)軋制”專利技術(shù)，構(gòu)建鈦板軋制數(shù)字孿生平臺（2026），推進(jìn)綠氫冶金示范線量產(chǎn)（2030）。
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