依据轧机设备情况、生产量及对产品质量的要求，多数钛材生产企业采取的钛合金板带的生产工艺流程为：初轧或锻造板坯—表面处理—热轧—退火—酸洗—轧制—真空退火—成品剪切—钛板或钛卷。其中热轧阶段多采用多火次多道次可逆轧制。该阶段工艺制度的制定主要包括坯料设计、压下制度、速度制度、温度制度等几个方面。
1、坯料准备
纯钛及低合金化合金牌号可用模锻、轧坯或扁锭形式供坯，高合金化合金牌号仍需进行自由锻。板坯厚度由成品厚度及轧制工序所要求的总压下率及轧机能力、开口度等确定，板坯宽度取决于成品宽度，板坯长度受熔炼、锻造设备及加热炉等限制。
由于钛板各向异性明显，目前只能通过换向轧制来减小各向异性，同时换向轧制也能改善板坯的热轧性能。对于多个火次轧制过程，换向一般在火次之间、分切板坯后进行。换向轧制亦可以在火次内进行，即采用横纵轧形式进行轧制，但轧制过程需要进行两次转坯，影响轧制节奏及温降，如图1所示。
2、坯料设计
坯料设计分为两个阶段：母板设计和板坯设计。母板设计是要在符合生产工艺设备约束前提下，考虑剪切损失和切损最优化原则，确定母板规格及其各订单子板组合方式，常见母板组合方式有一维组合和二维组合，如图2所示。板坯设计应综合考虑展宽比、压缩比等相关约束为母板选择合适板坯断面，以满足需求并提高成材率。
钛合金板主要以小批量、多品种规格生产为主，且由于轧制温度窗口窄，其轧制过程往往需要 2~3个火次（最多不超过4个火次）来完成，各火次完成后需进行剪切和分切处理，中断后的中间坯在后续生产中采用宽变长来进行下一火次轧制，如图3，因此热轧钛合金坯料设计相比传统板带钢较复杂。
目前钛合金板材轧制生产加工尚处于订单式生产阶段，钛合金母板、坯料设计与订单情况及库存板坯供应情况密切相关，坯料设计主要由工艺设计员完成，即人工决定各订单子板的组合方式、母板和板坯规格等，每一火次进行一次板坯设计，再将该火次坯料作为子板来设计上一火次母板和坯料。
3、工艺制度
目前钛合金板带生产多采用可逆轧制，而可逆轧制工艺制度制订的内容主要包括压下制度、速度制度及温度制度。由于钛合金流变应力和组织对温度和应变速率非常敏感，在制定压下制度、速度制度及温度制度时要综合考虑材料特性、压下率、轧制速度及轧制温度的耦合作用。
1）压下制度
压下制度的内容包括轧制火次、轧制方式、各火次轧制道次数及道次压下量（率）等。由于钛合金轧制温度窗口窄，其轧制过程往往需要 2~3 个火次（最多不超过 4个火次）来完成。轧制火次数主要根据母板及坯料尺寸，轧制材料所允许的总加工率确定。
(1)总加工率：影响总加工率的有金属塑性、板坯质量和轧机能力等，通常情况下，应尽量采用较大的总加工率。TC4 一个火次总变形率一般不超过 75%。
(2)道次压下率：纯钛具有较好的工艺塑性，最大道次压下率可达 40%，而 TC4等高合金化板坯工艺塑性较差，道次压下率一般不应超过 30%。
(3)轧制方式：目前在钛合金生产中，通过换向轧制来改善板坯热轧性能、控制产品横纵向力学性能差异。相关研究及各向异性轧制实验表明，横轧与纵轧阶段总压下率相当时，产品各向异性控制地比较理想。故建议横轧阶段加工率占总加工率的 30%~50%。对于一个火次内采用横纵轧方式生产时，横轧一般安排在前 3个道次。
(4)道次压下率分配：道次压下量分配的总体原则是由小变大，由大再变小。厚板坯（180mm 以上）在咬入阶段，压下率一般不超过 20%。为了控制成品尺寸精度，最后几个道次一般采取小压下率。因此在咬入条件限制消除后，在温升不超过相变点的前提下应尽量提高压下率，为最后几个道次提供充足的调整空间和工艺温度。
采用轧机能力越大，道次压下率越大，但必须限制在板坯塑性允许范围内。
2）温度制度
温度制度包括开轧温度、道次轧制温度、终轧温度等，也包括轧制延续时间、间隙时间等。
从相变和再结晶角度，TC4 的热轧最大温度范围为 750~990℃，结合 TC4 热加工图其热轧温度范围尽量保持在 800~950℃之间。在实现轧机辊缝调整、轧机反向启动、轧件回送等动作的前提下，道次间隙时间一般尽量短，然而在变形量大、轧件心部温升较大、表面心部温差较大时，可通过适当延长道次间隙时间，使轧件温度趋于均匀。
3）速度制度
速度制度包括各道次轧制时的咬入速度、抛出速度、稳定轧制速度等。开轧阶段，为防止咬入造成闷车、断辊等事故，同时避免变形温升过大，一般采用低速1~1.5m/s。在中间轧制阶段，随着轧件的减薄可提高轧制速度，但轧制速度一般不超过3m/s。某厂 1200mm 四辊可逆式热轧机轧制钛及钛合金板材时，所采用的轧制速度见表1。
4）轧制规程制定
根据轧机机组配置情况可对轧制力、轧制力矩、电机功率、轧制速度上限等条件进行判断。轧制初始温度、终轧温度、压下率等工艺参数的确定与材料特性密切相关。表2为TC4钛合金的压下量/压下率的约束条件。表3 给出 TC4 钛合金的轧制温度范围及推荐的温度制度。
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