新型多功能鈦材精整生產線

張 曦

（湖南有色金屬職業技術學院，湖南 株洲 412000）

鈦作為一種稀有金屬，具有比重小、強度高、耐高溫、耐腐蝕，是質優的耐蝕輕型結構材料、新型的功能材料和重要的生物工程材料。鈦合金的這些優點，使鈦當之無愧的被稱之為“太空”金屬、“海洋”金屬。隨著我國經濟的高速發展，人們對物質消費的需求向高檔次發展，鈦及鈦合金開始由航天、國防軍工領域逐漸進入到民用消費領域，對鈦的需求不斷加大。在民用市場需求的拉動下，我國鈦材制品市場潛力很大，前景十分廣闊。但目前國內鈦材產品的產量與民用市場需求還存在較大的距離，且基本以棒料為主，板帶帶卷等產品依然依靠進口。

為此，西部金屬材料股份有限公司投巨資建設以鈦為主的稀有金屬板帶廠，而精整生產線是板帶材項目的重要生產線之一，該生產線直接影響到成品板的質量。本文就是對該生產線進行系統的介紹。度為1000mm～6000mm；卷材的厚度為0.4mm～3.5mm，內徑?610mm，外徑?1200mm；需要剪切的厚度規格δ0.4mm～6mm。

與傳統的精整設備相比，具有以下特點。

①本生產線可自動實現開卷—縱橫剪—收卷，自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強度，提高生產效率。同時由于可根據需要隨時生產各種規格的板材，從而節省庫存，降低成本。②本生產線能夠單機單動和整線組合運行。單動主要用于穿料、單張板料拼卷和單張板的剪切、校平；整線組合可實現開卷、校平、縱橫剪、收卷功能。③本生產線由多個單體設備集合而成，具有多種功能，既能生產板材又能生產卷材，減少了相應的重復投資，降低投資成本，并且最大限度的減少了廠房的占地面積。

1 整線特點及生產能力

在整個生產工藝中，精整工藝是最后一道工序，它涉及到對半成品進行剪切、矯直等工序而成為用戶合格的成品[1]。以往這些工序大多由若干單體設備來完成。但是，板帶材項目建設初期設計既有板材也有帶材，還涉及到將板材拼焊成卷，進行帶張力軋制，因此又需要精整線整線聯動。綜合考慮以上因素，經過多方探討，設計了一條國內首創的綜合多種功能的鈦材精整生產線。設計其主要生產產品為鈦及鈦合金，典型牌號為TA2、TC4；不銹鋼等；成品板厚度為0.4mm～3.5mm，寬度為800mm～1560mm，長

2 主要工藝及設備特點

2.1 精整工藝

該生產線可實現以下4種不同的功能：一是將經冷軋和退火后的冷軋鈦及鈦合金板進行校平、縱剪、定尺橫剪后成為成品板；二是將冷軋鈦及鈦合金板通過焊接，拼焊成卷，為進一步冷軋準備卷料；三是將進一步冷軋后的鈦或鈦合金卷通過縱剪進行修邊，去除邊部裂紋；四是將經冷軋和退火后的冷軋鈦及鈦合金卷通過縱剪和橫剪，定尺下料，并檢查其表面質量，成為成品薄鈦板。

2.2 主要設備特點

（1）圓盤剪。切邊圓盤剪為懸臂式，由活動機架、刀具間隙調節機構、底座及傳動系統組成。兩側的上下刀軸上各裝有一對圓盤刀片，它們可視要剪的板寬在一共同底座上通過絲杠螺母對中的自由移動，用螺釘或液壓螺母鎖定在刀軸上。上下刀軸安裝在偏心齒輪套中，由刀軸調節機構調節上刀軸與下刀軸的相對位置，改變刀盤剪切重疊量。通過刀軸間距調節機構，改變偏心齒輪套偏心位置調整上下刀軸間距，用以調節上下刀盤剪切重疊量。傳動裝置由交流變頻電機通過硬齒面重標減速機、齒輪分配箱及萬向聯軸節，帶動刀軸轉動。圓盤剪應用于帶鋼精整設備中十分常見，主要目的是為了防止帶鋼在以后軋制中出現邊緣裂紋或帶鋼兩邊的缺陷(包括厚度不同)進行修邊，而將圓盤剪應用于鈦材中，還是國內首次。新型多功能鈦材精整生產線的圓盤剪主要作用有兩點：一是用于卷材的修邊，將拼焊卷材的邊部錯位修齊或者冷軋后卷材的邊部缺陷消除；二是用于長度大于2米，厚度小于3mm的板材的修邊，達到客戶的剪切要求。因此，該圓盤剪的功能靈活可變，適用范圍廣。

（2）等離子焊機。等離子焊接是借助水冷噴嘴的外部拘束條件．使電弧的弧柱區橫截面受到限制．使電弧的溫度、能量密度、等離子流速都顯著增大，來實現焊接的一種方法，可用于焊接碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鈦及鈦合金、鎳、銅，以及蒙耐爾合金等材料。由于其具有優質、高效、節能的特點，正逐步取代TIG焊[3]。該焊機是引進的國外等離子焊機，整套焊接設備由一套Nertamatic 450自動等離子焊接系統,一套視頻跟蹤系統和一套縱縫焊接夾具EXTER 17 V10組成。其中Nertamatic 450自動等離子焊接系統包括自動弧壓調節AVC、自動送絲機、保護焊縫氣體托罩、等離子焊槍SP7、冷卻系統Refrisaf GR5等。其可焊材料長度為800mm～1560mm，可焊材料厚度為0.8mm～5.0mm。相對于TIG焊，等離子焊機有以下優點[2]：

①焊接速度明顯提高（可達手工TIG焊的4倍～5倍，工件厚度在可焊范圍越大，提高越明顯）。②焊縫性能優良。③在可焊范圍內容易得到完整的規則的全焊透焊縫。④滿足100%射線探傷要求。⑤可以得到與母材化學成分和性能相近的焊縫。⑥電弧集中，焊縫熱影響區減小，且具有較低的氧化。⑦優良的外觀成形。⑧不用開坡口，大大減少焊絲用量和焊前坡口制備。⑨焊接過程電弧挺度好，電弧容易控制。⑩殘余應力和焊接變形小。

3 結論

這種綜合多種功能的精整線不但占地面積小，投資小，而且自動化程度高，勞動強度低。在精整線平穩運行一年里，不但生產出了合格的板材，而且成功拼焊出了板帶廠第一卷鈦卷，無論是焊縫的表面質量，還是焊縫的性能都達到了軋制要求，為以后生產出薄鈦板打下了堅實的基礎。