一种稀有和难熔金属板带材的轧机生产线的制作方法

本实用新型涉及稀有和难熔金属板带材生产领域，具体涉及一种稀有和难熔金属板带材的轧机生产线。

背景技术：

随着冶金设备设计技术和材料加工技术的快速发展，尤其是金属板带材轧制生产技术与装备设计的快速进步和提高，金属板带材对热温轧制设备和技术的要求越来越高。

稀有和难熔金属板带材一般包括的金属类型有：钨（w）、钼（mo）及其合金板带材、钛（ti）、镍（ni）及其合金板带材、镁（mg）合金板带材、特殊钢（0cr26ni5mo2等）和不锈钢（304等）板带材、高温合金（gh4065等）板带材、功能材料（1j22等）板带材以及目前新开发的粉末烧结成型金属基材料如铝基中子吸收板、高微合金化的高强铜合金和硬铝合金等。以上稀有和难熔金属板带材在生产时遇到的最大难题是热变形温度范围窄，金属变形抗力高，加工过程中需要进行一火、两火、三火……等多火次的补热，部分金属甚至需要每轧制一个道次就需要补热一次。同时，由于不同类型稀有和难熔金属板带材的补热方式、补热时间和补热过程中的再结晶类型及再结晶时间的不同，在补热时对轧机生产线的生产节奏和产能带来很大的影响，尤其是轧机在待机等待坯料时的时间会远大于生产时间，比如板带材轧制时间一般不足5min，而待机等料时间至少在30~120min以上，以上现状就给难熔金属轧机生产线的设计带来较大的难题。

另外一方面，稀有和难熔金属一般具有多规格、多品种、小批量的生产特点，其轧机不仅应能够生产厚规格的板材，也应同时具备生产薄规格带卷材的能力，而且厚规格的板材和薄规格的带材应在轧机上利用金属余热来进行在线矫直精整、在线剪切等工序。同时，由于金属品种的不同，有的稀有和难熔金属不需要轧制后的快速冷却，在空气中缓冷即可；有的稀有和难熔金属需要进行喷淋冷却水、乳液等进行冷却以控制金属组织和性能；有的稀有和难熔金属由于不能接触水和乳液，因而只能喷淋油或利用冷空气吹扫来实现快速冷却的目的，但是，目前国内外稀有和难熔金属板带轧机的配置型式均不能满足以上所有工艺需求，而普通金属如普碳钢的轧机是板材和带材的生产下料均在单一的轧机本体机后一侧进行设置，由于金属生产工艺的不同，稀有和难熔金属板带材的生产无法按常规轧机布置形式来进行。同时，目前稀有和难熔金属领域均未配置可调换冷却介质的快冷系统。有的生产企业采用2台甚至多台轧机来进行生产工艺的满足，但这对于小批量、多规格、多品种的稀有和难熔金属板带材来说，设备利用率过低而且设备的建设投资太高，不符合本生产领域的技术特征和工艺需求。因此，一些稀有和难熔金属生产企业将生产委托给外部企业来进行部分工序的带料加工，而这种模式降低了企业和产品的竞争力，不能够从根本上解决生产技术难题。

另外，由于生产工艺的差异和以往轧机生产线设计和生产工艺制定理念创新力度的缺乏，截止到目前为止，在冶金行业还未出现能同时生产多金属品种和对应多规格板材和带材的轧制生产线，行业内只能依靠增加轧机生产线的数量来解决生产问题，这导致单台生产线设备利用率过低、设备选型不合理、生产线总投资过高等弊端。

通过上述内容可知，设计出一套适合稀有和难熔金属板带生产的、布置紧凑的、工艺技术合理的、功能多样化的、配置完善的、有针对性的、节能降耗和降低生产线投资的专用轧机就成为本行业亟待解决的问题，对稀有和难熔金属行业的快速、健康发展也非常重要和关键。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种稀有和难熔金属板带材的轧机生产线，以解决现有技术中普通的轧机生产线在生产稀有和难熔金属板带材时无法在充分满足生产工艺需求的情况下同时生产板材和带材，生产时由于设备等待坯料补热和再结晶时间过长导致生产节奏慢、产能不高、设备在线矫直剪切功能不完善、缺少在线调节和变换不同冷却介质的功能，实际生产时往往需要2台甚至多台设备才能完成生产过程，设备建设投资高，生产线利用率低等问题。本实用新型提供的轧机生产线布局合理紧凑、配置完善、功能多样，能够同时生产各种类型的稀有和难熔金属板材和带材，可有效解决目前稀有和难熔金属板带材不能共线生产、产能低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种稀有和难熔金属板带材的轧机生产线，包括运送稀有和难熔金属板带材的运输辊道和设置在运输辊道中部的轧机本体，所述运输辊道上沿着自身长度方向依次设置有下料装置、剪切机一、矫平机一、辊道加热炉、坯料加热炉、快冷系统、在线补热炉、矫平机二、剪切机二、卷取机，所述轧机本体位于坯料加热炉和快冷系统之间，稀有和难熔金属板带材通过运输辊道能够运送至下料装置、剪切机一、矫平机一、辊道加热炉、坯料加热炉、轧机本体、快冷系统、在线补热炉、矫平机二、剪切机二、卷取机中的任意设备内。

作为本案的重要设计，所述在线补热炉活动设置在运输辊道上并能沿着垂直于运输辊道的长度方向移动。

作为本案的优化设计，所述矫平机一为平板压力机或七辊--十三辊系的热矫直机。

作为本案的优化设计，所述矫平机二为十三辊--二十一辊系的热温矫直机。

作为本案的优化设计，所述剪切机一的剪切厚度为10--80mm。

作为本案的优化设计，所述剪切机二的剪切厚度为2--10mm。

作为本案的优化设计，所述快冷系统为冷却介质可调的喷射装置，其喷射的冷却介质包括水、乳液、油、冷空气。

一种稀有和难熔金属板带材的生产方法，其采用前述轧机生产线执行以下步骤：

步骤一、将稀有和难熔金属坯料通过运输辊道输送至坯料加热炉进行加热；

步骤二、将加热完毕的稀有和难熔金属坯料通过运输辊道输送至轧机本体进行轧制；

步骤三、将轧制后的板材通过运输辊道输送至辊道加热炉内进行补热，将轧制后的带材通过运输辊道输送至在线加热炉内进行补热；

步骤四、将补热后的板材和带材通过运输辊道输送至快冷系统进行高温固溶热处理和冷却；

步骤五、将高温固溶热处理和冷却后的板材通过运输辊道输送至剪切机一进行压平，将高温固溶热处理和冷却后的带材通过运输辊道输送至矫平机二进行矫直；

步骤六、将压平后的板材通过运输辊道输送至剪切机一进行定尺寸剪切，将矫直后的带材通过运输辊道输送至剪切机二切除带材的头部和尾部；

步骤七、将剪切完毕的板材通过运输辊道输送至下料装置进行下料、运输和堆垛，将切除掉头部和尾部的带材通过运输辊道输送至卷取机进行卷取、下线。

作为本案的优化设计，步骤三中经过补热的带材在进入快冷系统冷却前需要先输送至轧机本体进行多道次可逆轧制。

有益效果：本实用新型所述的共线式轧机生产线具有如下优越性：

1.工艺针对性强、功能多样、配置完善、布局合理紧凑，不仅减少了设备投入，而且提高了设备利用率。

2.在一条生产线上可同时生产合金类型不同的金属板材和带材，有效提高了设备的生产效率和产能，减少辅助生产时间，降低能源消耗。

3、能够在线调节和变换不同冷却介质，有效满足稀有和难熔金属板带材多品种、多规格、小批量的灵活生产要求，保证了产品尺寸精度和组织性能达标。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型稀有和难熔金属板带材的轧机生产线的布置示意图。

附图标记说明如下：

1、坯料加热炉；2、轧机本体；3、辊道加热炉；4、矫平机一；5、剪切机一；6、下料装置；7、快冷系统；8、在线补热炉；9、卷取机；10、运输辊道；11、矫平机二；12、剪切机二。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

参见图1所示，本实用新型提供的一种稀有和难熔金属板带材的轧机生产线，包括运送稀有和难熔金属板带材的运输辊道10和设置在运输辊道10中部的轧机本体2，运输辊道10上沿着自身长度方向依次设置有下料装置6、剪切机一5、矫平机一4、辊道加热炉3、坯料加热炉1、快冷系统7、在线补热炉8、矫平机二11、剪切机二12、卷取机9，稀有和难熔金属板带材通过运输辊道10可运输至下料装置6、剪切机一5、矫平机一4、辊道加热炉3、坯料加热炉1、快冷系统7、在线补热炉8、矫平机二11、剪切机二12、卷取机9内，在实际生产过程中，下料装置6、剪切机一5、矫平机一4、辊道加热炉3、坯料加热炉1、快冷系统7、在线补热炉8、矫平机二11、剪切机二12、卷取机9这些设备并不会全部投入使用，而是根据所生产的稀有和难熔板带材选择性的让某几种设备参与到实际生产过程中；比如当生产一种金属板材时，只有坯料加热炉1、轧机本体2、辊道加热炉3、快冷系统7、矫平机一4、剪切机一5和下料装置6投入使用，生产出来的成品板材从下料装置6下线；当同时生产两种稀有和难熔金属板材时，坯料加热炉1、轧机本体2、辊道加热炉3、快冷系统7、矫平机一4、剪切机一5、下料装置6投入使用，在线补热炉1既可以投入使用也可不投入使用，生产出来的成品板材从下料装置6下线；当生产一种稀有和难熔金属带材时，只有坯料加热炉1、轧机本体2、在线补热炉8、快冷系统7、矫平机二11、剪切机二12、卷取机9投入使用，辊道加热炉3既可以投入使用也可不投入使用，生产出来的成品从卷取机9下线；当同时生产一种或两种金属板材和一种金属带材时，下料装置6、剪切机一5、矫平机一4、辊道加热炉3、坯料加热炉1、快冷系统7、在线补热炉8、矫平机二11、剪切机二12、卷取机9均投入使用。最终的成品板材从下料装置6下线，成品带材从卷取机9下线；上述设计方式不用像传统轧机生产线那样投入大量成本布置多台生产线来完成多种板带材的生产过程，工艺针对性强，有效节约生产线的投入成本，生产线上的设备利用率高，功能多样、配置完善、布局合理紧凑、灵活方便，有效满足多种稀有和难熔金属板带材同时共线生产的需求，生产效率和产能显著提升。

下料装置6用于稀有和难熔金属板带材的吊运、横移下线和堆垛；卷取机9用于稀有和难熔金属板带材的卷取、横移下线和存放；运输辊道10用于坯料的传送和运输。

辊道加热炉3安装在运输辊道10的正上方，稀有和难熔金属板带材通过运输辊道10穿过辊道加热炉3，这样设计既可以对稀有和难熔金属板带材进行补热，又不影响稀有和难熔金属板带材在运输辊道10上移动，辊道加热炉3生产时的工作时间大部分集中在60min内。

在线补热炉8活动设置在运输辊道10上并能沿着垂直于运输辊道10的长度方向移动，这样设计，当稀有和难熔金属板带材通过运输辊道10进入在线补热炉8内后，通过在线补热炉8带动稀有和难熔金属板带材离开运输辊道10进行补热，因为在线补热炉8生产时的工作时间为60~720min，时间较长，为了不影响运输辊道10上的稀有和难熔金属板带材移动至快冷系统进行高温固溶热处理和冷却处理，特将线补热炉8设计成滑动式的。

坯料加热炉1用于5--150℃冷状态坯料的生产。

辊道加热炉3和在线补热炉8用于150--1250℃热温状态坯料的生产。

快冷系统7为冷却介质可调的喷射装置，可实现喷射冷却介质水、乳液、油、冷空气等之间的切换，以满足不同稀有和难熔金属多品种、多规格、小批量的灵活生产要求，同时保证产品尺寸精度和组织性能不降低，比如生产钨（w）、钼（mo）、镁（mg）、铝基中子吸收板等板带材时，快冷系统使用油、冷空气作为冷却或热处理的工艺介质，当生产钛（ti）、镍（ni）、特殊钢（0cr26ni5mo2等）、不锈钢（304等）、高温合金（gh4065等）、功能材料（1j22等）、高微合金化的高强铜合金和硬铝合金板带材时，快冷系统使用水、乳液作为冷却或热处理的工艺介质，为了实现上述不同冷却介质之间的快速切换，喷射装置应包括多个油泵、气泵或水泵，油泵用于抽吸乳液和油，水泵用于抽吸水，气泵用于抽吸冷空气，多个油泵、气泵或水泵通过管道与电磁阀连通，电磁阀又通过管道与喷射装置的喷嘴连通，通过控制电磁阀来控制喷嘴喷射不同的冷却介质。

矫平机一4为平板压力机或七辊--十三辊系的热矫直机；矫平机二11为十三辊--二十一辊系的热温矫直机。

剪切机一5的剪切厚度为10~80mm；剪切机二12的剪切厚度为2~10mm。

轧机本体2位于坯料加热炉1和快冷系统7之间。

一种稀有和难熔金属板带材的生产方法，其采用前述轧机生产线执行以下步骤：

步骤一、将稀有和难熔金属坯料通过运输辊道10输送至坯料加热炉1进行加热；在实际生产过程中，一般会将加热时间短的稀有和难熔金属坯料先放入坯料加热炉1进行加热，这样，后续可一边对先加热的坯料进行加工，一边加热那些加热时间较长的稀有和难熔金属坯料，互不影响，有效节约时间，提升生产效率和产能。

步骤二、将加热完毕的稀有和难熔金属坯料通过运输辊道10输送至轧机本体2进行轧制；由于步骤一中不同的稀有和难熔金属坯料加热有先后，加热时间长短也不同，故后续轧制也是根据先来后到进行，在实际使用过程中可根据生产情况合理安排稀有和难熔金属坯料在坯料加热炉1内的加热时间和加热次序，以便后续轧制时平稳有序，不会发生坯料等待轧制的情况，更不会出现坯料在运输辊道10上堵塞的问题。

步骤三、将轧制后的板材通过运输辊道10输送至辊道加热炉3内进行补热，将轧制后的带材通过运输辊道10输送至在线加热炉内进行补热，板材的补热时间较短，而辊道加热炉3的长度可以设计的足够长，因此板材穿过辊道加热炉3后基本上都已补热完毕，不会影响后续板材的补热，而带材由于补热时间较长，为了不影响板材通过运输辊道10前往快冷系统7，在线加热炉都是带动带材离开运输辊道10后再行补热；

步骤四、将补热后的板材和带材通过运输辊道10输送至快冷系统7进行高温固溶热处理和冷却；由于带材和板材的补热时间不同，因此只要合理安排生产次序就不会发生板材和带材同时进入快冷系统7的问题。

步骤五、将高温固溶热处理和冷却后的板材通过运输辊道10输送至剪切机一5进行压平，将高温固溶热处理和冷却后的带材通过运输辊道10输送至矫平机二11进行矫直；

步骤六、将压平后的板材通过运输辊道10输送至剪切机一5进行定尺寸剪切，将矫直后的带材通过运输辊道10输送至剪切机二12切除带材的头部和尾部；

步骤七、将剪切完毕的板材通过运输辊道10输送至下料装置6进行下料、运输和堆垛，将切除掉头部和尾部的带材通过运输辊道10输送至卷取机9进行卷取、下线。

步骤三中经过补热的带材在进入快冷系统7冷却前需要先输送至轧机本体2进行多道次可逆轧制，直至轧制到规定的规格为止。

下面以生产钨（w）板材举例，板材产品的厚度规格为10mm，其生产步骤如下：

1.经过坯料加热炉1加热到1830℃的、规格为60×900×900mm的w板坯料通过运输辊道10运送至轧机本体2轧制到规格为32×1050×1446mm后进入辊道加热炉3内进行补热，补热时间为15min。

2.经过辊道加热炉3完成15min时长补热过程的w坯料出炉进行轧机本体2的多道次可逆轧制，轧制到规格为10×1200×4050mm后经过运输辊道10传送到机后一侧的快冷系统7，快冷系统7喷射出冷空气对其进行冷却。

3.经过冷却空气快冷的w坯料经运输辊道10传送到矫平机一4进行压平，然后再经过剪切机一5的定尺剪切中断为2块长度为2000，厚度为10mm，宽度为1200mm的板材，最后利用下料装置6对w板材进行下料、运输和堆垛，完成生产。

下面以同时生产4j29带材和tc4板材来进行生产应用的举例，4j29带材产品的厚度为4mm，tc4板材产品的厚度为15mm，生产步骤如下：

1.经过坯料加热炉1加热到1200℃、规格为150×500×2500mm的4j29坯料通过运输辊道10运送至轧机本体2轧制到规格为45×520×8000mm后进入在线补热炉8，在线补热炉8由初始设置在运输辊道10上方横移至线外对4j29坯料进行补热，补热时间为90min。

2.在4j29坯料进行补热的同时，经过坯料加热炉1加热到920℃的、规格为200×820×2500mm的tc4坯料通过运输辊道10运送至轧机本体2轧制到规格为60×845×8000mm后进入到辊道加热炉3进行补热，炉内的补热时间为45min。

3.在tc4坯料进行补热过程的同时，经过在线补热炉8完成90min时长补热过程的4j29坯料出炉进行轧机本体2的多道次可逆轧制，轧制到规格为4×525×89000mm后经过运输辊道10传送到快冷系统7，快冷系统7喷射出冷却水进行对4j29坯料进行高温固溶热处理和冷却，然后经过矫平机二11的矫直后，再利用剪切机二12切除4j29坯料的头部、尾部各300mm，最后在卷取机9上完成带坯的卷取、下线，最后存放在储料架上。

4.在4j29带材完成生产后的一定时间间隔内，经过辊道加热炉3完成45min时长补热过程的tc4坯料出炉进行轧机本体2的多道次可逆轧制，轧制到规格为15×850×32000mm后经过运输辊道10传送到快冷系统7，快冷系统7喷射出冷却空气进行坯料的快速冷却，直至坯料降至常温。

5.经过冷却空气快冷的tc4坯料经过运输辊道10传送到矫平机一4进行压平，然后再经过剪切机一5定尺剪切中断为16块长度为2000mm、厚度为15mm、宽度为850mm的板材。最后利用下料装置6对tc4板材进行下料、运输和堆垛，完成生产。

下面以同时生产铜合金c19210板材、钛合金tc4板材和功能材料4j29带材举例，铜合金c192100板材厚度为70mm，钛合金tc4板材产品的厚度规格为15mm，功能材料4j29带材产品的厚度规格为4mm，生产步骤如下：

1.经过坯料加热炉1加热到1200℃的、规格为150×500×2500mm的4j29坯料通过运输辊道10运送至轧机本体2轧制到规格为45×520×8000mm时，进入在线补热炉8进行补热，在线补热炉8由初始设置在运输辊道10上方横移至线外，炉内的补热时间为90min。

2.在4j29坯料进行补热过程的同时，经过坯料加热炉1加热到980℃的、规格为230×620×4000mm的c19210铜合金坯料通过运输辊道10运送至轧机本体2轧制到规格为70×635×12830mm，由于产品厚度大，轧制道次仅为3个道次生产时间在0.5~2min内，中间过程无需静止在炉内补热，仅需要在运输辊道10通过辊道加热炉3过程中随动补热时间在0.2~1min内可调即可满足工艺温度。

3.c19210坯料完成轧制后，生产线上4j29坯料此时仍处于补热过程中其所需的90min补热时间远大于c192100的轧制最大时间2+1=3min，而且其位于生产线线外的在线补热炉8内，并不影响生产线上的c19210坯料的运输、轧制等生产工序。此时，c19210坯料经过运输辊道10传送到机后一侧的快冷系统7，快冷系统7喷射出冷却水进行坯料的高温固溶热处理后温度低于280℃。

4.经过冷却水高温固溶热处理后的c19210坯料经过运输辊道10传送到机前一侧的平板压力机装置4进行压平，然后再经过剪切机5的定尺剪切中断为3块长度为4000，厚度为70mm，宽度为635mm的板材。最后利用板材下料装置6对c19210板材进行下料、运输和堆垛。

5.在c19210板坯利用平板压力机装置4进行压平、剪切机5剪切的过程中，由于坯料加热炉1至轧机本体2之间已经无物料占用，此时4j29坯料仍在进行补热的过程。第三种要轧制的tc4坯料准备进入生产线进行加工。

6.4j29坯料进行补热的同时，经过坯料加热炉1加热到920℃的、规格为200×820×2500mm的tc4坯料通过运输辊道10运送至轧机本体2轧制到规格为60×845×8000mm时，进入固定式的辊道加热炉3进行补热，炉内的补热时间为45min。

7.在tc4坯料进行补热过程的同时，经过在线补热炉8完成90min时长补热过程的4j29坯料出炉进行轧机本体2的多道次可逆轧制，轧制到规格为4×525×89000mm后，经过运输辊道10传送到机后一侧的快冷系统7，快冷系统7喷射出冷却水进行高温固溶热处理和冷却。然后经过十七辊矫平机4的矫直后，再利用剪切机5切除4j29带坯头部、尾部各300mm。最后在卷取机9上完成带坯的卷取、下线，并在储料架上进行存放。

8.在4j29带材完成生产后的一定时间间隔内，经过辊道加热炉3完成45min时长补热过程的tc4坯料出炉进行轧机本体2的多道次可逆轧制，轧制到规格为15×850×32000mm后，经过运输辊道10传送到机后一侧的快冷系统7，快冷系统7喷射出冷却空气进行坯料的快速冷却至常温。

9.经过冷却空气快冷的tc4坯料经过运输辊道10传送到机前一侧的平板压力机装置4进行压平，然后再经过剪切机5的定尺剪切中断为16块长度为2000，厚度为15mm，宽度为850mm的板材。最后利用板材下料装置6对tc4板材进行下料、运输和堆垛，完成生产。

以上举例仅为个例，本实用新型的稀有和难熔金属板带材的轧机生产线除了具有传统生产线生产一种板材或一种带材的稀有和难熔金属的功能外，还可同时生产和在线加热、轧制、补热、冷却、精整和剪切2种板材、1种板材一种带材、2种板材一种带材的2至3种稀有和难熔金属，在本实施例中仅仅列举了铜合金c19210、钛合金tc4、功能材料4j29和钨（w）四种稀有和难熔金属，其它稀有和难熔金属品种的生产不再一一举例。

可见，本实用新型的轧机生产线能够在一条生产线上同时生产合金类型不同的金属板材和带材，相比传统的轧机生产线，可有效提高设备的生产利用率，提升产能，降低成本，减少辅助生产时间，降低能源消耗，提升企业效益。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。