新型多功能鈦材精整生產(chǎn)線

張 曦

（湖南有色金屬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412000）

鈦?zhàn)鳛橐环N稀有金屬，具有比重小、強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕，是質(zhì)優(yōu)的耐蝕輕型結(jié)構(gòu)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(yōu)點(diǎn)，使鈦當(dāng)之無(wú)愧的被稱之為“太空”金屬、“海洋”金屬。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)消費(fèi)的需求向高檔次發(fā)展，鈦及鈦合金開始由航天、國(guó)防軍工領(lǐng)域逐漸進(jìn)入到民用消費(fèi)領(lǐng)域，對(duì)鈦的需求不斷加大。在民用市場(chǎng)需求的拉動(dòng)下，我國(guó)鈦材制品市場(chǎng)潛力很大，前景十分廣闊。但目前國(guó)內(nèi)鈦材產(chǎn)品的產(chǎn)量與民用市場(chǎng)需求還存在較大的距離，且基本以棒料為主，板帶帶卷等產(chǎn)品依然依靠進(jìn)口。

為此，西部金屬材料股份有限公司投巨資建設(shè)以鈦為主的稀有金屬板帶廠，而精整生產(chǎn)線是板帶材項(xiàng)目的重要生產(chǎn)線之一，該生產(chǎn)線直接影響到成品板的質(zhì)量。本文就是對(duì)該生產(chǎn)線進(jìn)行系統(tǒng)的介紹。度為1000mm～6000mm；卷材的厚度為0.4mm～3.5mm，內(nèi)徑?610mm，外徑?1200mm；需要剪切的厚度規(guī)格δ0.4mm～6mm。

與傳統(tǒng)的精整設(shè)備相比，具有以下特點(diǎn)。

①本生產(chǎn)線可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)開卷—縱橫剪—收卷，自動(dòng)化程度高，可大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)由于可根據(jù)需要隨時(shí)生產(chǎn)各種規(guī)格的板材，從而節(jié)省庫(kù)存，降低成本。②本生產(chǎn)線能夠單機(jī)單動(dòng)和整線組合運(yùn)行。單動(dòng)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(shí)現(xiàn)開卷、校平、縱橫剪、收卷功能。③本生產(chǎn)線由多個(gè)單體設(shè)備集合而成，具有多種功能，既能生產(chǎn)板材又能生產(chǎn)卷材，減少了相應(yīng)的重復(fù)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(diǎn)及生產(chǎn)能力

在整個(gè)生產(chǎn)工藝中，精整工藝是最后一道工序，它涉及到對(duì)半成品進(jìn)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(shè)備來(lái)完成。但是，板帶材項(xiàng)目建設(shè)初期設(shè)計(jì)既有板材也有帶材，還涉及到將板材拼焊成卷，進(jìn)行帶張力軋制，因此又需要精整線整線聯(lián)動(dòng)。綜合考慮以上因素，經(jīng)過(guò)多方探討，設(shè)計(jì)了一條國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的綜合多種功能的鈦材精整生產(chǎn)線。設(shè)計(jì)其主要生產(chǎn)產(chǎn)品為鈦及鈦合金，典型牌號(hào)為TA2、TC4；不銹鋼等；成品板厚度為0.4mm～3.5mm，寬度為800mm～1560mm，長(zhǎng)

2 主要工藝及設(shè)備特點(diǎn)

2.1 精整工藝

該生產(chǎn)線可實(shí)現(xiàn)以下4種不同的功能：一是將經(jīng)冷軋和退火后的冷軋鈦及鈦合金板進(jìn)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(guò)焊接，拼焊成卷，為進(jìn)一步冷軋準(zhǔn)備卷料；三是將進(jìn)一步冷軋后的鈦或鈦合金卷通過(guò)縱剪進(jìn)行修邊，去除邊部裂紋；四是將經(jīng)冷軋和退火后的冷軋鈦及鈦合金卷通過(guò)縱剪和橫剪，定尺下料，并檢查其表面質(zhì)量，成為成品薄鈦板。

2.2 主要設(shè)備特點(diǎn)

（1）圓盤剪。切邊圓盤剪為懸臂式，由活動(dòng)機(jī)架、刀具間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、底座及傳動(dòng)系統(tǒng)組成。兩側(cè)的上下刀軸上各裝有一對(duì)圓盤刀片，它們可視要剪的板寬在一共同底座上通過(guò)絲杠螺母對(duì)中的自由移動(dòng)，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(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)上刀軸與下刀軸的相對(duì)位置，改變刀盤剪切重疊量。通過(guò)刀軸間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，改變偏心齒輪套偏心位置調(diào)整上下刀軸間距，用以調(diào)節(jié)上下刀盤剪切重疊量。傳動(dòng)裝置由交流變頻電機(jī)通過(guò)硬齒面重標(biāo)減速機(jī)、齒輪分配箱及萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)，帶動(dòng)刀軸轉(zhuǎn)動(dòng)。圓盤剪應(yīng)用于帶鋼精整設(shè)備中十分常見(jiàn)，主要目的是為了防止帶鋼在以后軋制中出現(xiàn)邊緣裂紋或帶鋼兩邊的缺陷(包括厚度不同)進(jìn)行修邊，而將圓盤剪應(yīng)用于鈦材中，還是國(guó)內(nèi)首次。新型多功能鈦材精整生產(chǎn)線的圓盤剪主要作用有兩點(diǎn)：一是用于卷材的修邊，將拼焊卷材的邊部錯(cuò)位修齊或者冷軋后卷材的邊部缺陷消除；二是用于長(zhǎng)度大于2米，厚度小于3mm的板材的修邊，達(dá)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(jī)。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(qū)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(lái)實(shí)現(xiàn)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(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能的特點(diǎn)，正逐步取代TIG焊[3]。該焊機(jī)是引進(jìn)的國(guó)外等離子焊機(jī)，整套焊接設(shè)備由一套Nertamatic 450自動(dòng)等離子焊接系統(tǒng),一套視頻跟蹤系統(tǒng)和一套縱縫焊接夾具EXTER 17 V10組成。其中Nertamatic 450自動(dòng)等離子焊接系統(tǒng)包括自動(dòng)弧壓調(diào)節(jié)AVC、自動(dòng)送絲機(jī)、保護(hù)焊縫氣體托罩、等離子焊槍SP7、冷卻系統(tǒng)Refrisaf GR5等。其可焊材料長(zhǎng)度為800mm～1560mm，可焊材料厚度為0.8mm～5.0mm。相對(duì)于TIG焊，等離子焊機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)[2]：

①焊接速度明顯提高（可達(dá)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(yōu)良。③在可焊范圍內(nèi)容易得到完整的規(guī)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(xué)成分和性能相近的焊縫。⑥電弧集中，焊縫熱影響區(qū)減小，且具有較低的氧化。⑦優(yōu)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(guò)程電弧挺度好，電弧容易控制。⑩殘余應(yīng)力和焊接變形小。

3 結(jié)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(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。在精整線平穩(wěn)運(yùn)行一年里，不但生產(chǎn)出了合格的板材，而且成功拼焊出了板帶廠第一卷鈦卷，無(wú)論是焊縫的表面質(zhì)量，還是焊縫的性能都達(dá)到了軋制要求，為以后生產(chǎn)出薄鈦板打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。