轧制工艺对板式换热器用钛板组织与性能的影响

轧制工艺对板式换热器用钛板组织与性能的影响轧制工艺对板式换热器用钛板组织与性能的影响 摘要 主要讨论轧制工艺 包括热处理工艺 对板式换热器用钛板 简称板换料 的组织与性能的影响 板式 换热器用钛板主 要以纯钛板为主 厚度 1 0 mm 以下 通过对轧制工艺改进以提高板换料组织性能 达到板换料 标准 提高成材率 关键词 板换料 轧制工艺 组织性能 1 前言 钛板式换热器是以波纹为传热面的新型 高效换热器 广泛应用于化工 石油 冶金 电力 船舶 海洋 医药等工业部门 的加热 冷却 冷凝 蒸发工艺过程中 1 2 随着人们对板式换热器优越性 的进一步认识和其应用领域的扩大 板式换热器 的发展迅速 目前已成为主要的换热设备 钛板式换 热器由于其高效紧凑以及出色的抗腐蚀能力 已成为许多强腐蚀工况中的 首选设备 但是由于板式换热器板片都要承受来自冷 热流体两侧的压差 而这个压差就作用在该板片与相邻两板片间数以千 计 的接触点上 并且板式换热器是靠夹紧板片之间的 橡胶垫片来密封冷热流体的 夹紧板片时 必然有一部分作用是靠板片 之间接触点承受的 因此 板片压制精度越高 板片之间的接触点所承受压力就 均匀 板片的承压能力也越强 如果板片压制 精度不够高 就会造成某些接触点承受压力过高而遭损坏的现象 这样只有靠增加板片厚度的方法来补救 而增加板片厚度必 然会降低换热效率 也造成设备成本的加大 为了满足压制成型的 苛刻 条件 提高换热效率 要求钛板式换热器板片 钛 板换料 厚度小于 1 mm 对于板片的强度 延伸率 杯突 晶粒组织有着特别要求 为了加大板式换热器发展力度 使其更 加广泛的应用于各个领域 全面实现板式换热器用钛板国产化 提高板换料质量 有必要研究各种轧制工艺对板换料组织与性 能的影响 进一步提高板换料压制成型率 2 试验 2 1 试验材料 试验用料为南京宝泰特种材料公司生产的直径 560 mm 2 t 的 TA1 铸锭 铸锭经锻造开坯成一定尺寸板坯后进行轧制 钛铸 锭化学成分如表 1 所示 2 2 实验方法 板换料生产加工流程如图 1 所示 分别采用 3 种轧制工艺 并对板材力学性能和显微组织进行比较 3 种轧制工艺参数和条 件分别如表 2 表 4 所示 3 分析与讨论 虽然板换料的质量与铸锭的化学成分 压制模 具有一定的关系 但钛板材轧制工艺直接影响板材的力学性能和显微组织 经 过以上 3 种轧制工艺 测得的力学性能见表 5 显微组织分别如图 2 图 4 所示 第 1 种轧制工艺下板材显微组织如图 2 所示 采用单向轧制 呈现带状组织 是由于单向轧制加 工时 板材沿轧制方向伸 长 晶粒被拉长 变成柱 状晶成带状组织 由于柱状晶各个方向晶粒数量是 不相同的 晶界数量也不同 故加工结构产生各 向异性 强度高 塑性及深冲性能差 第 2 种轧制工艺下板材显微组织如图 3 所示 采用换向轧制 带状组织消除 呈现等轴晶粒组织 是因为换向轧制后纵向 横向 2 个方向晶粒被拉长 变成柱状晶 在冷轧最后一道次轧制时 加工率大 于 50 使得晶粒被破碎 经再结晶退火已破 碎的 柱状晶重新成核 结晶成等轴晶粒 力学性能较第 1 种轧制工艺有较大改善 尤其塑性深冲性能 但从图 3 可以看出金相 细微组织仍存有滑移线 说明再结晶仍不充分 需提高温度或延长时间 第 3 种轧制工艺下板材显微组织如图 4 所示意 第 3 种轧制工艺和第 2 种轧制工艺区别是热处理工 艺不同 采用电炉加热 板材堆起来退火 减少了 钛板表面的污染 而且保温时间稍作延长 如图所示 呈现等轴晶粒组织 晶粒要比图 3 小 而且完 整 充分达到再结晶状态 所以力学性能要优于第 2 种轧制工艺 4 结论 通过本次试验 采用 3 种轧制工艺所获得的力学性能与显微组织有一定区别 而采用第 3 种轧制工艺的板材的力学性能 特 别是杯突值和延伸率要 优于前 2 种轧制工艺状态下的力学性能 而且晶粒要比第 2 种轧制工艺状态小 1 1 5 级别 满足板换 料压制成型的条件 成型率达到 95 左右 可以获 得板式换热器用钛板较高的利用率和较可观的利润 空间 值得推广 冷轧钛板处理过程 热轧钛卷热轧钛卷热轧钛卷热轧钛卷 准备机组准备机组准备机组准备机组 连退机组 连退机组连退机组连退机组 抛丸机组抛丸机组抛丸机组抛丸机组 冷轧冷轧冷轧冷轧 森吉米尔轧机森 吉米尔轧机森吉米尔轧机森吉米尔轧机 电电电电解脱脂机组解脱脂机组解脱脂机组解脱脂机组 真空 退火真空退火真空退火真空退火 平整机组平整机组平整机组平整机组 拉矫机组拉矫机组拉矫机组拉矫机组 抛丸机组抛丸机组抛丸机组抛丸机组 横切横切横切横切 纵剪纵剪纵剪纵剪 机组机组机组机组 成品成品成品成品 热轧钛卷在冷轧车间通过准备机组 进行切头 焊接引带 切边 并卷 以及进行钛带材表面缺陷的修磨 必要时 该机组也用于冷轧后或真空炉退火后 带材的切边或钛带材表面缺陷的修磨 以便进行二次冷轧及后续工序的加工 随后钛带卷在卧式连续退火机组中进行软化处理 一般退火温度在 750 加热 7min 保温 3min 随后空冷 退火后的钛卷在抛丸机组中 通过高速喷射钢丸击碎和去除钛带表面上的氧化层 以满足冷轧对 原料的要求 随后由十二辊可逆式冷轧机进行冷轧 一般经 5 15 道次轧制 轧到成品规格要求 轧后钛带卷经电解脱脂机组 去除轧制后所残留在带材上的油脂 脱脂处理后钛带卷在真空退火炉中进行退火 退火炉采用氩气为保护气体 以防止钛带卷 在退火过程中发生氧化 为消除带材退火后的屈服平台以及相应改善带材的板形 钛带卷在平整机组上给予 1 3 的延伸 平 整后的钛带卷经拉矫机组 进一步改善板形 达到用户对板形的要求 该钛带卷最终分别通过横切机组 纵剪机组获得各种规 格的成品 对用户要求表面质量特别高的产品 将在拉矫后通过修磨抛光机组 给予相应的