Производство круглого, плоского проката и труб из титана и его сплавов
Титан - «космический» и «крылатый» металл, чьи уникальные свойства сделали его незаменимым в самых высокотехнологичных отраслях. Высочайшая удельная прочность (отношение прочности к весу), феноменальная коррозионная стойкость в агрессивных средах, жаропрочность и биологическая инертность открыли ему дорогу в авиастроение, ракетостроение, химическую промышленность, судостроение и медицину.
Производство конечной продукции из титана - сложный и многоэтапный процесс, начинающийся с получения титановой губки, которую затем переплавляют в слитки. Основой для всех видов проката служат именно слитки, полученные методом вакуумно-дугового переплава (однократного, двойного или тройного - ВДП, ДВП, ТВП). Этот метод гарантирует чистоту металла и отсутствие нежелательных примесей. Химический состав слитков и деформируемых полуфабрикатов регламентируется ГОСТ 19807-91.
Из полученных слитков на современных металлургических комплексах изготавливают широкую номенклатуру продукции, которую можно разделить на три основные группы: круглый прокат, плоский прокат и трубы. Подробнее о свойствах и применении металла читайте на странице Титан и его сплавы.
Производство круглого проката (пруток, проволока)
Круглый прокат - один из самых востребованных видов титановых полуфабрикатов, служащий заготовкой для изготовления крепежа, деталей машин, медицинских имплантов и сварочных материалов.
Прутки из титана
Производство титановых прутков начинается с нагрева исходной заготовки (слитка) в печах до температур пластической деформации (900-1150 °C).
Ковка и прессование. Нагретый слиток поступает на ковочные прессы, где его обжимают до получения заготовки нужного сечения - блюма. Этот процесс уплотняет структуру металла.
Горячая прокатка. Блюм проходит через несколько клетей прокатного стана, где его сечение последовательно уменьшается до заданного диаметра прутка.
Отделка и контроль. После прокатки прутки проходят термическую обработку (отжиг для снятия внутренних напряжений), правку на правильных машинах, а для получения точных размеров и высокого качества поверхности - обточку и/или шлифовку.
В зависимости от назначения, титановые прутки производят из технически чистого титана (ВТ1-0, ВТ1-00) и легированных сплавов (ОТ4, ВТ5, ВТ6, ВТ14, ВТ22 и других). Основной стандарт, регламентирующий производство, - ГОСТ 26492-85. Согласно этому стандарту, катаные прутки выпускаются диаметром от 10 до 150 мм.
Титановая проволока
Исходным сырьем для изготовления проволоки служит горячекатаный пруток (катанка) небольшого диаметра.
Подготовка. Пруток-заготовка проходит травление для удаления окалины и поверхностного слоя, а затем наносится специальное подсмазочное покрытие для облегчения последующего процесса.
Волочение. Основной этап, при котором заготовка многократно протягивается через серию последовательно уменьшающихся отверстий (фильер) на волочильных станах. Процесс ведется в холодном состоянии, что упрочняет металл (нагартовка).
Межфазный отжиг. Поскольку при холодном волочении пластичность титана снижается, для ее восстановления применяют промежуточный вакуумный отжиг.
Финишная обработка. Готовая титановая проволока сматывается в бухты или на катушки. При необходимости она проходит финишное травление для получения чистой и светлой поверхности.
Проволоку выпускают из титана марок ВТ1-00св, ВТ1-0св, ОТ4св, ВТ2св, ВТ6св, ВТ20.1св, ВТ20.2св (св - сварочная) и других. Производство регламентируется ГОСТ 27265-87, который устанавливает диапазон диаметров от 1,0 до 7,0 мм.
Производство плоского проката (фольга, лента, лист, плита)
Плоский прокат используется в авиастроении и судостроении для создания элементов обшивки, в химической промышленности для футеровки емкостей, а в медицине - для изготовления пластин.
Титановые плиты и листы
Исходной заготовкой для производства плит и листов служит сляб - прямоугольный слиток, полученный после прессования или ковки.
Горячая прокатка. Сляб нагревают и прокатывают на реверсивных станах горячей прокатки до требуемой толщины. Для получения тонких листов процесс может включать несколько циклов нагрева и прокатки.
Термическая обработка. После прокатки титановые листы и плиты подвергаются отжигу в печах для гомогенизации структуры и снятия напряжений.
Отделка. Завершающий этап включает правку на роликовых машинах для достижения идеальной плоскостности, травление для удаления окалины и обрезку кромок.
Основные марки для производства листов и плит: ВТ1-0, ОТ4-0, ОТ4-1, ВТ6, ВТ20. Листы, согласно ГОСТ 22178-76, выпускаются толщиной от 0,3 до 10,5 мм, шириной от 400 до 1200 мм и длиной от 1250 до 5000 мм. Плиты, изготавливаемые по ГОСТ 23755-79, имеют толщину от 11 до 150 мм.
Лента и фольга из титана
Производство тончайшего плоского проката - ленты и фольги - требует особого прецизионного оборудования. Заготовкой служит тонкий горячекатаный или холоднокатаный лист.
Холодная прокатка. Процесс ведется на многовалковых станах, которые обеспечивают высокое обжатие и идеальную геометрию. Прокатка проходит в несколько проходов.
Промежуточный отжиг. Из-за сильного нагартовывания металла после каждого значительного обжатия ленту необходимо отжигать в вакуумных печах для восстановления пластичности.
Резка и отделка. После достижения финальной толщины рулон разрезается на ленты требуемой ширины (для ленты) или оставляется в виде широкого полотна (для фольги).
Наиболее пластичные марки, такие как ВТ1-0 и ВТ1-00, являются основными для производства титановой ленты и фольги. Продукция чаще всего выпускается по различным стандартам: ОСТ1 90027-71 (лента), ОСТ1 90145-74 (фольга). Как правило, лента имеет толщину от 0,1 до 1,5 мм, а фольга - от 0,05 до 0,08 мм.
Рисунок 1. Производство титановой ленты.
Производство титановых труб
Титановые трубы незаменимы в теплообменном оборудовании, трубопроводах для агрессивных сред и гидравлических системах. Их производят двумя основными способами.
Бесшовные трубы
Прошивка заготовки. Цилиндрическую заготовку нагревают и на прошивном стане прошивают, превращая ее в толстостенную гильзу.
Горячая прокатка. Гильзу раскатывают на автоматическом или пилигримовом стане для уменьшения толщины стенки и вытягивания в длину.
Холодная деформация. Для получения точных размеров и высокого качества поверхности трубы подвергают холодной прокатке на станах ХПТ (холодная прокатка труб) или волочению. Этот этап чередуется с промежуточными отжигами.
Бесшовные титановые трубы производят из марок ВТ1-0, а также специальных трубных сплавов ПТ-1М и ПТ-7М. Технология регламентирована ГОСТ 22897-86 (холоднодеформированные), который описывает требования к трубам с наружным диаметром от 5,8 до 130,0 мм и толщиной стенки от 0,5 до 9 мм.
Рисунок 2. Производство титановой трубы.
Сварные трубы
Формовка. Исходным материалом служит титановая лента (штрипс). На трубоэлектросварочном агрегате (ТЭСА) она сворачивается в трубную заготовку с открытым швом.
Сварка. Продольный шов сваривается методом аргонодуговой сварки (TIG) без присадочного материала. Инертный газ защищает шов от окисления.
Калибровка и отделка. После сварки труба проходит через калибрующие клети для придания точной геометрии, термообработку для снятия напряжений в зоне шва и правку.
Для сварных труб чаще всего используют марку ВТ1-0. Производство ведется по ГОСТ 24890-81, согласно которому выпускают трубы диаметром от 25 до 102 мм с толщиной стенки от 1,5 до 2,0 мм.
Преимущества производителя НПК Метотехника
Широкий ассортимент: поставка всех видов проката - от прутков и проволоки до фольги и труб.
Гарантия качества: вся продукция соответствует ГОСТ и ТУ, сопровождается сертификатами. На каждом этапе производства вся продукция из титана проходит строгий контроль качества, включая проверку химического состава, механических свойств, геометрии и неразрушающий контроль (УЗК).
Оперативная логистика: быстрая отгрузка со склада и доставка по всей России.
Экспертная поддержка: консультации специалистов по выбору марок и применению титановых сплавов.
