新型多功能钛材精整生产线

2018-01-30张曦

世界有色金属 2018年10期

张曦

（湖南有色金属职业技术学院，湖南株洲 412000）

钛作为一种稀有金属，具有比重小、强度高、耐高温、耐腐蚀，是质优的耐蚀轻型结构材料、新型的功能材料和重要的生物工程材料。钛合金的这些优点，使钛当之无愧的被称之为“太空”金属、“海洋”金属。随着我国经济的高速发展，人们对物质消费的需求向高档次发展，钛及钛合金开始由航天、国防军工领域逐渐进入到民用消费领域，对钛的需求不断加大。在民用市场需求的拉动下，我国钛材制品市场潜力很大，前景十分广阔。但目前国内钛材产品的产量与民用市场需求还存在较大的距离，且基本以棒料为主，板带带卷等产品依然依靠进口。

为此，西部金属材料股份有限公司投巨资建设以钛为主的稀有金属板带厂，而精整生产线是板带材项目的重要生产线之一，该生产线直接影响到成品板的质量。本文就是对该生产线进行系统的介绍。度为1000mm～6000mm；卷材的厚度为0.4mm～3.5mm，内径Ø610mm，外径Ø1200mm；需要剪切的厚度规格δ0.4mm～6mm。

与传统的精整设备相比，具有以下特点。

①本生产线可自动实现开卷—纵横剪—收卷，自动化程度高，可大大减轻工人的劳动强度，提高生产效率。同时由于可根据需要随时生产各种规格的板材，从而节省库存，降低成本。②本生产线能够单机单动和整线组合运行。单动主要用于穿料、单张板料拼卷和单张板的剪切、校平；整线组合可实现开卷、校平、纵横剪、收卷功能。③本生产线由多个单体设备集合而成，具有多种功能，既能生产板材又能生产卷材，减少了相应的重复投资，降低投资成本，并且最大限度的减少了厂房的占地面积。

1 整线特点及生产能力

在整个生产工艺中，精整工艺是最后一道工序，它涉及到对半成品进行剪切、矫直等工序而成为用户合格的成品[1]。以往这些工序大多由若干单体设备来完成。但是，板带材项目建设初期设计既有板材也有带材，还涉及到将板材拼焊成卷，进行带张力轧制，因此又需要精整线整线联动。综合考虑以上因素，经过多方探讨，设计了一条国内首创的综合多种功能的钛材精整生产线。设计其主要生产产品为钛及钛合金，典型牌号为TA2、TC4；不锈钢等；成品板厚度为0.4mm～3.5mm，宽度为800mm～1560mm，长

2 主要工艺及设备特点

2.1 精整工艺

该生产线可实现以下4种不同的功能：一是将经冷轧和退火后的冷轧钛及钛合金板进行校平、纵剪、定尺横剪后成为成品板；二是将冷轧钛及钛合金板通过焊接，拼焊成卷，为进一步冷轧准备卷料；三是将进一步冷轧后的钛或钛合金卷通过纵剪进行修边，去除边部裂纹；四是将经冷轧和退火后的冷轧钛及钛合金卷通过纵剪和横剪，定尺下料，并检查其表面质量，成为成品薄钛板。

2.2 主要设备特点

（1）圆盘剪。切边圆盘剪为悬臂式，由活动机架、刀具间隙调节机构、底座及传动系统组成。两侧的上下刀轴上各装有一对圆盘刀片，它们可视要剪的板宽在一共同底座上通过丝杠螺母对中的自由移动，用螺钉或液压螺母锁定在刀轴上。上下刀轴安装在偏心齿轮套中，由刀轴调节机构调节上刀轴与下刀轴的相对位置，改变刀盘剪切重叠量。通过刀轴间距调节机构，改变偏心齿轮套偏心位置调整上下刀轴间距，用以调节上下刀盘剪切重叠量。传动装置由交流变频电机通过硬齿面重标减速机、齿轮分配箱及万向联轴节，带动刀轴转动。圆盘剪应用于带钢精整设备中十分常见，主要目的是为了防止带钢在以后轧制中出现边缘裂纹或带钢两边的缺陷(包括厚度不同)进行修边，而将圆盘剪应用于钛材中，还是国内首次。新型多功能钛材精整生产线的圆盘剪主要作用有两点：一是用于卷材的修边，将拼焊卷材的边部错位修齐或者冷轧后卷材的边部缺陷消除；二是用于长度大于2米，厚度小于3mm的板材的修边，达到客户的剪切要求。因此，该圆盘剪的功能灵活可变，适用范围广。

（2）等离子焊机。等离子焊接是借助水冷喷嘴的外部拘束条件．使电弧的弧柱区横截面受到限制．使电弧的温度、能量密度、等离子流速都显著增大，来实现焊接的一种方法，可用于焊接碳钢、合金钢、不锈钢、钛及钛合金、镍、铜，以及蒙耐尔合金等材料。由于其具有优质、高效、节能的特点，正逐步取代TIG焊[3]。该焊机是引进的国外等离子焊机，整套焊接设备由一套Nertamatic 450自动等离子焊接系统,一套视频跟踪系统和一套纵缝焊接夹具EXTER 17 V10组成。其中Nertamatic 450自动等离子焊接系统包括自动弧压调节AVC、自动送丝机、保护焊缝气体托罩、等离子焊枪SP7、冷却系统Refrisaf GR5等。其可焊材料长度为800mm～1560mm，可焊材料厚度为0.8mm～5.0mm。相对于TIG焊，等离子焊机有以下优点[2]：

①焊接速度明显提高（可达手工TIG焊的4倍～5倍，工件厚度在可焊范围越大，提高越明显）。②焊缝性能优良。③在可焊范围内容易得到完整的规则的全焊透焊缝。④满足100%射线探伤要求。⑤可以得到与母材化学成分和性能相近的焊缝。⑥电弧集中，焊缝热影响区减小，且具有较低的氧化。⑦优良的外观成形。⑧不用开坡口，大大减少焊丝用量和焊前坡口制备。⑨焊接过程电弧挺度好，电弧容易控制。⑩残余应力和焊接变形小。