钛管棒车间设计(design of titanium tube，rod and bar workshop)

以钛或钛合金的锻坯或铸锭为坯料，经过塑性加工，生产无缝管和型、棒材，或以钛带坯为坯料，经焊接，生产焊接管的钛加工厂车间设计。

钛管棒产品有以热加工状态供货的挤压管、棒材和经过冷加工与热处理的冷轧管、拉制管、拉制棒、焊接管和焊接轧制管等品种。其常用规格范围为：挤制管φ18～210mm×3～30mm；挤制棒φ08～120mm；冷轧管、拉制管≯3～120mm×0.2～4.5mm，拉制棒拳8～100mm；焊接管声16～63mm×0.5～2.5mm；焊接轧制管声6～30mm×0.5～2mm。

钛管棒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   无缝钛管和钛棒主要是采用挤压法开坯，然后冷加工出成品的生产工艺。生产管坯时，坯锭经车皮、钻孔、加热后在穿孔机上扩孔，再加热后在挤压机上挤压，内径小于50mm的管坯，加热后直接挤压。棒坯在车皮后加热挤压(图1)。

管材的冷加工方法有轧制、拉伸和旋压三种(图2)。轧制法用两辊或多辊轧管机轧制管材。拉伸法用拉伸机拉制管材。前者每道次变形量及壁厚减薄量都较大，中间辅助工序较少，成品率比后者高3％～5％；后者能生产异型管，更换模具方便，设备和工具的制造费用均较低。这两种工艺，在管材生产中都广泛使用。有些品种还采用联合工艺，即先以冷轧法减薄管壁，然后以拉伸法获得多种规格的管材。旋压法能够用厚壁管坯或板片旋压成薄壁管或异型件，设备比较简单，更换工具方便，投资较低，但变形不均匀性较大，生产率很低，主要用于少量生产轧制、拉伸设备不能生产的大直径薄壁管。

管棒材在冷加工过程中，一般须进行多次中间退火，退火前要除油。当采用非真空退火工艺时，退火后要进行碱洗或喷砂再酸洗或只进行酸洗。加工至成品尺寸后，根据产品性能要求，要进行成品退火或淬火与时效处理。

焊接管是以剪切好的钛带卷为坯料，先在连续成型机上弯成开口直缝管坯，然后在氩气保护下采用高频焊或氩弧焊焊接成管材。焊管经矫直、切断后作为焊接管成品，或作为轧制、拉伸和旋压的管坯继续进行冷加工。

设备选择   包括加热、挤压、焊管、轧管、拉伸、旋压、热处理、除油、酸碱洗、喷砂、精整和检查等设备的选择。

加热炉    与钛材挤压机配套的坯锭用加热炉主要有箱式电阻炉和感应电炉。箱式炉适合于坯锭小、产量低的生产条件。感应炉加热速度快，氧化损失小，并可根据需要通保护气体，是采用最多的一种加热炉。

挤压机   其额定挤压力吨位根据产品规格和生产规模决定。带穿孔系统的挤压机，可生产管材和型棒材。仅生产型棒材时，可选用设备结构比较简单的棒材挤压机。钛材加热温度高，要求挤压机具有高的挤压速度和比较大的调速范围，一般都采用高压水驱动的快速水压机，并配备坯锭自动传送、残料和制品快速分离、模具更换清理和玻璃润滑剂的涂粉与清理等装置。

焊管设备   由焊管机列和精整机列两部分组成。焊管机列由开卷、平整、带坯对焊连接、辊式连续成型管坯、管缝焊接、定径、在线连续高频退火、矫直和切断等设备组成。精整机列包括无损探伤、定尺切断、去毛刺和气密试验等部分。

轧管机   常用的有两辊式和多辊式两种。两辊式轧管机的道次减径量和道次加工率都比较高，生产率高，但设备复杂，轧辊的孔型制造和更换比较困难，多用于钛管的中间轧制。多辊轧管机减径量小，生产效率低，能生产高表面质量、高精度的薄壁管，用于钛管的中间和成品轧制。

拉伸机   链式拉伸机可用于拉制管材和型棒材，由于钛的冷加工塑性差，拉伸速度的调整范围要宽。棒材还可采用联合拉拔机，将预矫、拉伸、探伤、定尺切断和成品矫直等工序在线连续完成。

旋压机   当用厚壁管坯加工成薄壁管时，通常选用管材专用旋压机。当坯料为板片时j使用带仿形装置的通用旋压机，采用锥形件旋压法加工成薄壁管。

热处理设备   中间退火和成品退火常用真空电炉，淬火多用真空淬火炉或接触式加热装置，时效可用箱式电阻炉。

除油、酸洗、碱洗、喷砂(丸)设备   除油方法主要有制品在碱液(或加乳化剂)槽中浸渍的化学除油和在电解液中电解除油两种，小批量制品可用有机溶剂擦洗除油。酸洗是将制品浸泡在硝酸溶液(加HF)槽内，以洗去表面氧化膜。在除油和酸洗槽后部需配置水洗槽及烘干箱。碱洗是将制品先在含氧化剂(NaNO3或KNO3)的熔融碱液槽中浸泡，随后转入水槽中用高压水(0.5～1.0MPa)冲洗，以除去鳞皮。喷砂(丸)是用压缩空气(0.1～0.35MPa)将石英砂(或铁丸)高速冲击制品表面，以除去鳞皮。碱洗或喷砂后都要进行酸洗。喷砂法比较经济，效果好，对环境影响小，但生产效率比较低。

精整设备   主要包括定尺切断、矫直和表面修磨等设备。切断常使用砂轮锯、圆锯、弓形锯和切管机。矫直机中，压力矫直机用于大断面的制品；辊式矫直机用于圆形截面的制品；张力矫直机常用于异型材。修磨制品表面缺陷的设备有磨床、砂轮机和手提式打磨机等。

检查设备   根据制品交货技术要求选定。计量工具用于检测制品外形尺寸；无损检验仪器用于检查内部缺陷；水压试验装置用于检查管材的气密性和承压力。

车间配置   铸锭的车皮、钻孔(此工序也可在锻造车间进行)、挤压、冷轧、拉伸、热处理和表面处理等设备，一般采取同类设备成组配置在一起的布置方式，以便于集中安排在制品存放场地和灵活使用设备。污染环境和噪音大的喷砂(丸)、除油、碱洗和酸洗等设备应放在车间边跨单独隔出的区域或毗邻车间的独立厂房内。成品的检查、包装均在车间内进行。

焊管设备系连续生产机列，可单建厂房或独占一个跨间布置。

特殊要求   碱、酸洗厂房要进行防腐蚀处理。大量产生有害粉尘和气体的喷砂(丸)、除油、碱洗、酸洗等工段，除妥善安排好生产区域的进风和排风外，产生粉尘和有害气体的设备部位要设置局部送排风系统，经净化处理后排放。含碱、含酸废液，有条件回收的要进行回收，否则要经净化处理后再排放。