钛板带车间设计(design of titanium plate，sheet and strip workshop)

将锻造车间提供的板坯，通过轧制的方法生产钛及其合金板带材的钛加工厂车间设计。钛板带材主要用于航空和化工等部门。常用规格为：冷轧板材0.30～4.0mm×400～1000mm×1000～3000mm及4.5～30mm×400～2000mm×1000～3000mm；热轧板材最大宽度为2000～3000mm；带材0.01～0.3mm×50～300mm及0.4～2.0mm×50～500mm。

钛板带车间设计主要内容为：工艺流程选择、设备选择、车间配置和特殊要求。

工艺流程选择   钛板带材采用热轧后冷轧的生产工艺。板材有带式和块式两种生产方法(见图)。(1)带式法。是板坯经热轧成卷，在以后的冷轧、热处理等工序中均成卷进行，轧至成品厚度和状态时，用横剪机剪切成板材。(2)块式法。是热轧后切成块片，在以后的冷轧、热处理等工序中均以块片方式进行生产。带式法生产率和成品率都比块式法高，但设备庞大、投资高、生产技术复杂，在有条件与有带材热轧机的轧钢厂进行协作生产时，才采用这种工艺。在不具备上述条件时，为满足生产带材的需要，通常在单机架热轧机上轧成薄的热轧板条。焊接成带卷，然后在冷轧及其后续工序中按带式法生产。

加热和热轧   将板坯加热后在热轧机上轧制，以生产热轧中、厚板成品或冷轧坯料。由于金属钛在热态下易吸氢和氧化，且随着温度的升高和时间的延长而加剧，因此，钛及其合金板坯加热温度一般控制在850～1150℃之间，加热时间视其加热方式及坯料尺寸而定。当采用火焰炉加热时，须严格控制炉内气氛为微氧化气氛。钛在热状态下塑性好，变形抗力小，而冷加工则比较困难。因此，要尽量增加热轧的总加工率，以减少冷加工量。当采用带式法生产时，先在开坯机上经数道次轧制成厚板坯，然后在热连轧机或在带有炉内卷取机的轧机上轧至厚度为2～3mm时成卷，也有在一台热轧机上从坯料开始一直轧至6～8mm厚度时，再在其尾部卷取成卷或焊接成卷。当采用块式法生产时，一般在单机架的热轧机上轧制，有时需要进行二次或三次的加热–热轧–表面处理–再加热–热轧循环才能轧至所要求的厚度。

表面处理   为清除钛板(带)坯在加热、热轧、退火过程中表面形成的氧化吸气层，需要进行表面处理。主要处理工艺有碱洗后酸洗或喷砂(丸)后酸洗两种。碱洗酸洗法是先将制品浸泡在含有氧化剂(NaNO₃)的熔融碱液(NaOH)槽中处理，碱洗后立即水淬，然后在含有氟离子的硝酸液中进行酸洗，酸洗后再水洗、烘干。喷砂(丸)酸洗法是借助压缩空气将砂子(铁丸)高速冲击工作表面以除去氧化层，然后进行酸洗、烘干。碱洗时废碱液和含碱废气的处理比较复杂，生产费用也比较高，设计中多采用喷砂(丸)酸洗法。

冷轧   纯钛通常在室温或略高于室温下轧制，某些钛合金则需要加热到100～200℃后轧制。钛及钛合金冷作硬化速度较快，两次退火间的总加工率纯钛不超过50％，钛合金不超过30％～40％，需进行多次中间退火、多次冷轧，才能生产出薄的产品。

退火   包括中间退火和成品退火。中间退火在非真空退火炉中进行，退火后要酸洗，以清除表面氧化层；成品退火一般在真空炉内进行，退火后表面光洁，可以不酸洗。冷轧板带坯在退火前要脱脂，除去表面油渍，以提高退火后板带材表面质量。

精整及检查   根据各类产品的交货条件，精整工序有滚光、矫直和成品剪切。检查项目有取样检验、外观质量和尺寸公差检查等。

设备选择   包括加热炉、热轧机、冷轧机及表面处理、退火等设备的选择。

加热炉   常用的有电炉和燃气炉，都可用于钛及钛合金板坯加热。电炉可分为周期式与连续式。生产规模不大时，常选用周期式工频感应加热炉。中间工序再加热一般选用在轧制线上的连续式电阻炉或燃气炉。当利用轧钢机热轧钛及钛合金板坯时，也可用钢坯加热炉加热钛板坯。

热轧机   当采用块式法生产工艺时，多选用单机架四辊(或二辊)可逆式热轧机。当采用带式法生产工艺时，除利用带钢热连轧机外，可选择双机座或三机座的四辊可逆轧机，它的前一个(或两个)机座为可逆万能开坯机座，后面机座为带有炉内卷取机的可逆精轧机座；或选择在尾部设置卷取机的单机架四辊(或二辊)可逆热轧机。在单机架的可逆热轧机列中。相应配置有立辊、导尺、矫直机、剪切机、垛板机等。

冷轧机   多选用单机架的四辊轧机轧制。当采用块式生产工艺时，用机架前后设有辊道的可逆式轧机。当采用带式生产工艺时，选用机架前后设有开卷机和卷取机的可逆轧机或非可逆轧机。生产薄带时，通常选用20辊轧机。由于钛及其合金冷轧变形抗力大，要求轧机刚性好、强度大，并配备有厚度、张力、速度、压力的测量与控制装置。

表面处理装置   包括喷砂(丸)机或碱洗炉、酸洗槽组、冷热水洗槽和烘干箱。当采用块式法生产工艺时，上述槽组均独立配置，并为敞开式，在槽组上方设板片移送吊车，担负板片装卸及转运任务。当采用带式法生产工艺时，上述槽组均为密闭式，并组合为一整体的机组(列)，机组上配有开卷、矫直、缝合(焊合)、活套、剪切和卷取等辅助设备。酸碱废液及含酸碱废水都需有净化处理或回收再生装置。

退火炉   当采用块式法生产工艺时，热轧板及冷轧板的中间退火，可选用箱式、台车式、辊底式燃气或电阻退火炉；冷轧板成品退火一般选用真空电阻退火炉。当采用带式法生产工艺时，中间退火可选用燃气或电阻炉成卷退火；成品退火一般选用真空电阻炉成卷退火或连续退火。

车间配置   车间主要由热轧、冷轧、退火、表面处理、精整、成品检查和包装等工段组成。由于热轧机与冷轧机的生产环境条件差别大，可采用U型布置，即设两个轧机跨。一跨布置热轧机及配套的加热炉、再加热炉等设备，另一跨布置冷轧机和退火、精整、检查等设备，产品包装也可设在该跨内。在两个轧机跨中间为副跨，配置轧机的电气、液压等设备和轧辊研磨间。喷砂、碱酸洗等设备通常布置在车间尾部与主厂房隔开的单独建筑物内。

特殊要求   碱酸洗厂房要进行防腐蚀处理，温暖地区可以半敞开，寒冷地区要设机械通风系统。碱洗、酸洗设备要有槽边抽风、气体净化和含碱、酸废水的处理设施。喷砂间要有防噪音和收尘装置。