钛包铜（钛铜复合棒）加工工艺的改进措施

钛铜复合棒自20世纪60年代以来，得到迅速发展。它作为金属阳极的主要部件，将铜良好的导电性能和钛的强耐腐蚀性融为一体，成功取代了石墨电极继而投入工业化生产。特别是近年来它用于电解铜行业，不仅提高了电极使用寿命及其导电性能和电流效率，而且也减少了电能消耗降低了对设备的维修成本。不难看到，优化钛铜复合棒加工工艺和新产品研发是适应市场经济下，我们企业应适时发展的主导方向。以下主要分享钛包铜加工工艺方面的改进措施：

1、坯料准备

首先对钛管内表面和铜棒外表面进行处理，经干燥为保证冷拔状态下钛铜组装成坯后，钛铜组装成坯的一端能顺利咬入配模的情况下，再放入炭炉中烘烤，在热状态下易于公称容量为1600kN的双盘摩擦机挤压做头，使钛管和铜棒组合不致松动后再进行冷拔作业。

这样的缺点是在轧制之前放入箱式电阻炉加热，钛层和铜棒虽已进行拉拔作业，很可能钛管和铜棒贴合强度不够的地方，钛层内表面和铜棒外表面被氧化成黑色氧化膜，严重时会发生“脱壳”现象，轻微的也会增加接触电阻，使电解槽电压逐渐上升从而缩短电极使用寿命，影响活性层使用寿命并增加电能消耗。所以在箱式电阻炉加热之前应给钛铜组合坯未烘烤的一端用1～3mm的钛板封焊，以防止加热时复合面产生氧化层。

2、冷拔作业

在冷拔之前对经处理的钛层外表面涂以MoS2润滑剂。由于MoS2良好的附着性能、抗压性能和减摩性能，可对钛层起到润滑保护作用，以保证冷拔时钛层的均匀性防止钛层产生划伤裂纹等。其实冷拔作业的作用是使钛铜紧密贴合，保证钛层铜棒之间参透层有一定的宽度

由于冷拔拉伸用于小断面坯料，而对于较大断面的坯料效果不稳定。原因是因为经拉拔后金属内部组织结构变形量较大即变形程序增加，拉拔应力越大，使拉拔效果不好。如果配合多道次拉拔效果可能好些。另外咱们公司钛管塑性不稳定性，经拉拔作业后导致钛管和铜棒不平整性，基本钛管长于铜棒20cm左右，浪费材料增加成本。所以购置钛管和铜棒时要把重点放到对表面光洁度方面，应该对其强度塑性测试，常做拉伸试验即材料性能试验中的一种。大体步骤：

1)一批料随机抽取两个样来测试其强度（抗拉强度σb和屈服强度σ0.2）和塑性（伸长率δ5和断面收缩率ψ）；

2)机加成标准试样GB；

3)拉伸速率控制：根据电脑显示拉伸曲线判断材料性能得出数据。

3、箱式电阻炉加热、保温

先将钛铜组装坯放入型号RX-90-10、额定功率为90千瓦的箱式电阻炉中加热，到设定温度后至少保持10分钟。

要严格意义上不允许有两层，由于加热过程中炉内为微氧化气氛，以减少吸氢。加热温度时间应以坯料表面温度达到要求的加热温度开始计算，而不是以仪表指示或炉子到温的时间计算。

4、轧制工艺

将钛铜复合坯料生产成钛铜复合棒要遵循：充分利用钛的塑性，尽量减少中间退火和减少轧制道次。由于热轧是金属再结晶温度以上的轧制过程，此时金属具有较高塑性和较低的变形抗力，这样可以用较少的能量得到较大的塑性变形。

热轧过程中的总加工率，道次加工率与热轧温降是板带材轧制最基本的变形依据，它直接影响产品质量和轧制产量。我浅谈一下道次加工率的分配问题：第一道次首先要满足顺利咬入的问题，根据自然咬入条件当咬入角≤摩擦角金属才能进入轧辊完成轧制工艺，因此没道次压下梁有最大咬入角αmax所决定最大压下量Δhmax即

Δh≤Δhmax=D(1-cosαmax)

而目前最常用咬入角为20～25度，咬入角咬入困难时，常对坯料施加后推力。开轧阶段，道次加工率及轧机速度不宜过大，在坯料组织允许条件下，应适当逐道次增加压下量。中间道次，轧制温度有所降低，而塑性较好，变性抗力却不高，所以应采用大压下量的方法轧制。最后道次，一般采用较小的道次加工率，为获得理想的产品尺寸，应在最后的一两个道次用较小的压缩率，才能获得平整的钛铜复合棒。

5、热矫直方面

将钛铜复合棒半成品放入型号YBS-8的矫直机进行热矫，由于矫直机长为3.5m，有效长度为2m，对于长尺寸的棒材矫直效果不好，主要是复合材车间轧制区域：生产节奏较快；热矫设备能力不足；扁材精整条件限制；扁材热处理方面。

对于热矫设备能力不足方面：由于断面较大的扁材温降较慢而且尺寸较长，在矫直机有效部位易部分矫直，而不能全部矫直。对于去增大设备有效长度或购置大型矫直机，我经过综合考虑认为不可取，所以从改进现有矫直设备入手，既能使矫直机的有效长度迅速降温，也不至于使不能被一次矫直的部位迅速冷却，就是在矫直机内安装几个小的送风装置，不仅能节省开支，又能达到热矫目的。因为厂房现有的冷矫设备包括母线矫直机、油压机和简易矫直机，对公司以后将发展更大断面的扁材能力远远不够。

热矫后的坯料精整方面：现有厂房无精整区域，导致坯料热矫后随意放置，在不平整的地上使热矫后原本可能平整的坯料变得不平整，不仅降低坯料质量，也影响其它工种作业，希望新厂房在这方面给予重视。

热处理方面：对于大断面复合棒由于设备原因矫直难度较大，我们应该在矫直之前的工序找原因。一是坯料本身是否保持平整；二是箱式电阻炉内底部耐火砖是否平整；三是在电阻炉内底部耐火砖不平整的情况下不允许坯料装两层。这几点建议有待今后继续探讨。

6、冷矫直方面

对于矫直厚度小的扁材，可选择张力矫直机，它可矫直厚度小于0.3～0.6mm的扁材，它矫直过程中扁材在小于屈服强度拉应力的作用下，通过弯曲辊组被剧烈弯曲，将扁材边缘波浪中间瓢曲等缺陷消除后，通过矫平辊把剩余瓢曲部分矫平，而此法缺点是材料损失大，易产生偏径等缺陷。

现有应用较好的是悬臂架材辊式矫直机，它具有成型的装配式矫直辊，每个辊子有方形、宫灯形孔槽，由于辊数多，矫直反复弯曲次数多，可使矫直后的坯料平直度提高。

最佳方法是对已使用的矫直设备的厂家和生产厂家进行调研、综合评估后制定购置方案。

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