チタンシートプレート

チタン板の圧延工程（初期圧延、熱間圧延、冷間圧延など）はどのような工程で行われますか？どのようなタイプの圧延機が使用されますか?プレートの均一な微細構造と性能を確保するには、圧延温度と圧下をどのように制御すればよいでしょうか?

チタンの圧延と チタン合金板 は、材料科学、機械制御、プロセスの最適化を統合した複雑なプロセスです。そのプロセス フローは、初期圧延、熱間圧延、冷間圧延の 3 つの主要な段階に分けることができます。各段階は、特定の圧延機装置およびプロセスパラメータに対応します。
(1) 初期圧延段階
最初の圧延には、通常、2 ロール可逆圧延機が使用されます。その主な役割は、チタン合金インゴットの柱状結晶構造を破壊し、初期の塑性変形を達成することです。この段階では、インゴットの加熱温度を厳密に制御し（通常はβ相領域より30〜50℃高い）、複数回の小さな変形圧延（パスごとの圧下率≤15％）によって鋳造欠陥を除去する必要があります。 Changzhou Bokang Special Materials Technology Co., Ltd. は、インゴットの均質化プロセスを最適化し、数値シミュレーションを組み合わせて変形抵抗を予測することにより、初期圧延段階の微細構造の均一性を大幅に改善しました。
(2) 熱間圧延段階
熱間圧延は、４本ロール非可逆圧延機やユニバーサル圧延機を用いて、αβ二相領域での大きな変形加工を行う。この段階では、動的再結晶により結晶粒が微細化され、材料の塑性を確保するために最終圧延温度（通常850℃以上）を制御する必要があります。ボックス型加熱炉と誘導加熱補償装置を併用し、温度精度±10℃を実現しています。熱間圧延パスの圧下率の配分は「ピラミッド」の原則に従います。つまり、最初の数パスでは 20 ～ 25% の圧下率が使用され、その後のパスでは徐々に 35 ～ 40% まで増加し、過度の結晶粒成長を効果的に回避するためにパス間の急速水冷プロセスと組み合わせます。
(3) 冷間圧延段階
冷間圧延は、主に板の表面品質と寸法精度を向上させるために、4 ロールまたは 6 ロール冷間圧延機で実行されます。中間焼鈍プロセスと組み合わせた小変形圧延（1 パスの圧下率 ≤10%）を複数パス使用する必要があり、累積変形は 80% 以上に達する可能性があります。常州博康ではローラークロス技術の導入により、板形状制御精度を±5μmまで高めました。当社が生産する医療用チタン板の表面粗さはRa≦0.2μmで、世界最高レベルに達しています。
チタン圧延装置の選択は、最終プレートの品質に直接影響するため、材料の特性に応じて設計する必要があります。
(1) 圧延機型式の選定
一次圧延機：油圧AGC（自動板厚制御）システムを備えたクローズドエンド2ロール可逆圧延機を使用し、ロール径比を1.8～2.2の間で制御し食い込み状態を最適化
熱間圧延機：4本ロール非可逆圧延機を使用し、作業ロール径350～400mm、サポートロール径1400～1600mm、ベンディングロールシステムとロールシフト装置を備え、板形状制御精度は±15Iに達します。
冷間圧延機：UC/VC複合ロール方式6本ロール圧延機を使用、中間ロールの軸移動ストロークは±150mm、レーザー速度計と厚さ計を使用してクローズドループ制御を実現
(2) ロール系材料の最適化
作業ロールは高クロム鉄基合金（Cr12MoV）でできており、表面にはチタンの付着を効果的に防ぐHV1200以上の硬度を持つCrN/Al2O3複合コーティングが溶射されています。サポートローラーには無限冷却鋳鉄遠心鋳造技術を採用し、ローラー表面の硬度勾配差をHS15以内に制御し、ローラー形状の安定性を確保しています。
チタンプレートの構造と性能の均一性を確保するには、温度と変形を正確に制御することが重要であり、マルチパラメータ連成制御モデルを確立する必要があります。
(1) 温度制御システム
加熱工程：3段階加熱方式（予熱部600～700℃／断熱部850～950℃／加熱部900～980℃）を採用し、赤外線温度計を使用してリアルタイム温度監視を実現
圧延工程温度管理：仕上げ圧延段階ではローラースプレー方式（水量制御精度±0.5L/min）を採用し、抵抗加熱補償方式により圧延材の温度変動を±20℃以内に制御
最終圧延温度管理：有限要素シミュレーションにより温度場分布を予測し、パス間の温度待ち時間モデルを確立して圧延片の温度を確保します。最終圧延温度が相変態点よりも50℃以上低いことを確認してください。
(2) 削減量を最適化するアルゴリズム
マルチパス圧下分布: 材料の加工硬化モデルに基づいて、遺伝的アルゴリズムを使用して各パスの圧下分布を最適化し、各パスの変形が「放物線状」になるようにします。
動的減速調整: 圧延力は圧力計によってリアルタイムで監視され、ファジィ PID 制御アルゴリズムを使用して自動的に減速を調整し、ロールギャップのバウンスを補償します (補償精度 ±0.02mm)。
変形制御を制限する: 臨界圧下基準 (ε_c=0.6σ_s/K) を確立します。ここで、K は材料加工硬化係数です。シングルパス圧下が臨界値の 85% を超えないようにします。
(3) 構造の均一性を確保するための措置
粒度制御: Z パラメータ (Z=ε・exp(Q/RT)) によって動的再結晶体積分率を制御し、均一な等軸結晶粒を得るために Z 値を 10 ～ 15 の間に維持します。
テクスチャーの最適化: クロスローリングプロセス (パスごとにプレートを 45°回転) と非同期ローリング技術 (上部ローラーと下部ローラーのライン速度の差は 10 ～ 15%) を組み合わせて使用し、ベース表面のテクスチャーを効果的に弱めます。
残留応力管理：引張応力・圧縮応力交互圧延と焼鈍時の応力緩和処理により残留応力を±20MPa以内に制御
チタン板の圧延工程では、全工程にわたる品質管理ネットワークの構築が必要です。常州博康はISO9001/ISO13485システム認証を取得し、「原材料検査-工程監視-完成品検査」の3段階の品質管理システムを構築しています。
オンライン検出：板形状計、厚さ計、表面検出器を装備し、板厚公差±0.02mm、板形状公差±8Iのオンライン管理を実現
組織検出: EBSD テクノロジーを使用して粒子配向を分析し、粒子サイズ ASTM グレード 8 の微細比率が 90% 以上であることを確認します。
性能検証：引張試験、衝撃試験、腐食試験により機械的特性を検証します。医療グレードのチタンプレートの引張強度は850MPa以上、伸びは18%以上で、ASTM F136規格を満たしています。
非破壊検査: 超音波フェーズドアレイ技術を使用して内部欠陥を検出し、100% の探傷合格率を保証します。
現在、チタン板の圧延技術は3つの大きな発展傾向を示しています。
インテリジェントローリング: デジタルツインテクノロジーを通じて仮想ローリングモデルが確立され、プロセスパラメータのオンライン最適化を実現します。
ニアネットフォーミング技術：極薄チタン板連続圧延技術を開発し、0.016インチ極薄板の連続生産を実現。
グリーン製造技術: 電気可塑圧延 (EPR) 技術を使用して圧延温度を 30 ～ 50°C 下げ、エネルギー消費を削減します。