一種大型中厚板錐筒高效滾壓成型方法
2023-06-17 22:16:46
一種大型中厚板錐筒高效滾壓成型方法
【專利摘要】本發明公開了一種大型中厚板錐筒高效滾壓成型方法，包括放樣劃線：按產品結構圖中性面計算並下料放樣展開成扇形鋼板，對扇形鋼板內外圓弧進行等分並劃線；等分滾壓：調整輥式卷板機進給輥筒與支承輥筒夾角不小於錐筒半錐角，將劃線後的扇形鋼板置於輥筒間，進給輥筒母線對中調整扇形鋼板的劃線進行左右循環均衡施壓；曲率檢測：用圓弧樣板測量等分施壓後的扇形工件上、下口內弧或外弧曲率半徑；校正：根據曲率檢測狀況，調整支承輥筒距離和/或一端高度以校正圓弧曲率半徑，將進給輥筒對中扇形鋼板的劃線繼續左右循環均衡施壓；組裝焊接工序。本發明具有生產效率高、形狀和尺寸誤差小、操作簡單、安全性高、環保節能、設備能力利用充分的優點。
【專利說明】一種大型中厚板錐筒高效滾壓成型方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於鋼結構【技術領域】，特別是一種冶金、建材、化工、礦山行業使用的大中型厚板容器的錐筒製造方法，具體涉及一種生產效率高、形狀和尺寸誤差小、操作簡單、安全性高、環保節能、設備能力利用充分的大型中厚板錐筒高效滾壓成型方法。
【背景技術】
[0002]卷板機上的卷板，實際上就是在外力的作用下，使鋼板的外層纖維伸長，內層纖維縮短而產生彎曲變形(中層纖維不變)。大型中厚板錐筒構成的容器在冶金、建材、化工、礦山行業廣泛應用，錐筒工件可看成錐筒工件的母線繞同一平面內的迴轉中心線迴轉360度而成，錐筒工件的母線與迴轉中心線傾斜。錐筒一般通過輥式卷板機卷制，卷制方法很多，分別適用於不同的工件，具有各自的特點，但都要保證在卷制的過程中，工件的母線與上輥的母線重合。
[0003]錐筒下料為一扇形鋼板，在圓柱形工作輥的卷板機中卷制錐筒，要保證在卷制的過程中，工件母線與上輥母線重合，扇形鋼板在工作輥之間的運動可看作工件母線上每個點在與工作輥軸向垂直方向上的勻速運動(圓柱形工作輥的主傳動裝置的迴轉運動可實現該運動)和工件繞通過自身母線上的某一點的鉛垂線的迴轉運動的合運動，使大頭走快點或小頭走慢點，這需要給扇形鋼板另外施加一個力矩，克服工件與工作輥之間的摩擦力，工件繞通過自身母線上的這一點的鉛垂線的迴轉運動所需力矩最小。因此，卷板機卷制錐筒一般會安裝卷錐裝置，來產生力矩改變扇形鋼板的大頭或小頭速度。
[0004]大型中厚板錐筒的滾壓成型在各行業、企業因設備操作及性能不同而不具相同，受卷板機的工藝能力限制，一般情況下水平下調式三輥卷板機，如標稱為δ 120mmX 3200mm(以120mm卷板機同一材質板厚為例)，即卷制最大板厚為120mm,最大板寬為3200mm,滿載最小捲筒直徑D=2500mm,但是卷制錐筒時卷板機的卷制能力則大幅下降。卷制錐筒時卷板機上一般會安裝卷錐裝置，一套安裝在倒頭架側卷錐擋板，用於卷制薄板小直徑大的錐角捲筒；另一套安裝在右機架上，用於卷制厚板大直徑、小錐角錐筒，但卷制能力受限制。
[0005]例如，標稱為δ 120mmX3200mm的卷錐裝置裝於上輥上時最大能力如下:
1)當板寬≤2000mm時，板厚≤60_，上輥壓力≤250噸；
2)當板寬>2500mm時,任意板厚均不可卷制；
3)最大錐角由上輥最大傾斜角限制,一般最大錐角<60° ;
4)錐筒允許最小小端直徑與所卷制錐筒具體規格及材質有關，一般最小小端直徑^ 2000mm。
[0006]卷錐裝置裝於右機架上時的最大能力:板寬< 2100mm,板厚< 85mm,最大錐角<20°同時上輥壓下力< 550噸。
[0007]由以上可以看出，因為卷制錐筒需要克服額外增加的力矩，所以卷制直筒與卷制錐筒時的卷制能力相差較大，造成同樣的設備卻無法卷制小錐角等特殊錐角以及板厚較大的錐筒，設備能力得不到充分利用；另外，大型中厚板錐筒成型也普遍採用四柱壓力機或單臂壓力機利用模具配合起重設備來逐段壓力成型，但由於模具製作複雜、周期長，而且需要逐段壓力成型，起重旋轉由於衝頭的阻擋，對中等工序操作不易，因此生產效率較低。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在於提供生產效率高、形狀和尺寸誤差小、操作簡單、安全性高、環保節能、設備能力利用充分的大型中厚板錐筒高效滾壓成型方法。
[0009]本發明的目的是這樣實現的:包括放樣劃線、等分滾壓、曲率檢測、校正、組裝焊接工序，具體包括:
A、放樣劃線:按產品結構圖中性面計算並下料放樣展開成I~6片扇形鋼板，對扇形鋼板內外圓弧進行等分並劃線； B、等分滾壓:調整輥式卷板機進給輥筒軸線與支承輥筒軸線夾角不小於錐筒半錐角，將劃線後的扇形鋼板置於輥筒間，進給輥筒母線對中調整扇形鋼板的劃線進行左右循環均衡施壓；
C、曲率檢測:利用圓弧樣板測量等分施壓後的扇形工件上、下口內弧或外弧曲率半
徑;
D、校正:根據曲率檢測狀況，調整支承輥筒距離和/或一端高度以校正圓弧曲率半徑，將進給輥筒對中扇形鋼板的劃線繼續左右循環均衡施壓；
F、組裝焊接:將滾壓合格的扇形工件組合焊接得到錐筒。
[0010]本發明採用冷作展開放樣原理，利用圓錐面可展性，按錐筒產品結構圖的中性面尺寸展開放樣成扇形鋼板，然後對鋼板圓弧等分劃線；進給滾筒母線與扇形鋼板劃線對中進行等分(不連續)點動壓下操作，利用卷板機油缸通過進給滾筒的油缸對扇形鋼板劃線施壓，機械滾動旋轉及吊車輔助對中，經左右劃線的循環均衡施壓，然後樣板測量內外弧曲率半徑，再利用卷板機下壓特點進行校正，可以保證錐筒曲率半徑和尺寸誤差較小、成型面外觀美觀，完全代替卷板機的卷制過程，實現「以壓代卷」成型。而且成型、校正在同一設備中完成，具有操作簡單的特點。而且，「以壓代卷」成型，可以省略普通卷制錐筒時的為改變扇形鋼板一端速度而外加的力矩，解決了卷板機設備能力不足的問題，例如同一 δ 120mmX3200mm卷板機採用本發明的「以壓代卷」成型方法，能夠完成錐體母線長度≥2100mm以上，小錐角 85mm的中厚板特殊錐筒形工件的製作工藝難題，大大提高設備能力，具有環保節能的特點。本發明與四柱壓力機或單臂壓力機利用模具配合起重設備來逐段壓力成型相比，省略了成型模具，支承輥與起重設備配合容易對中，生產效率比壓力機提高三倍以上；而且，卷板機「以壓代卷」成型方法能夠充分利用卷板機支承輥與進給輥的配合，對中時也會對扇形鋼板形成夾持，無傾翻安全隱患，從而比壓力機對安全性好。所以具有效率高、起重條件好，轉動自動化、壓力均勻、成型好、安全性高的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明其中之一工藝流程框圖；
圖2為本發明扇形鋼板放樣劃線示意圖；
圖3為本發明等分滾壓示意圖；
圖中:100-放樣劃線，200-等分滾壓，300-曲率檢測，400-校正，500-組裝焊接，600-檢測校正；
10-扇形鋼板，11-劃線，20-上壓棍，30-下棍，40-扇形工件，Rl-內圓弧，R2-外圓弧，Q-扇形維角，1_1』......11-11』_劃線。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖對本發明作進一步的說明，但不以任何方式對本發明加以限制，基於本發明教導所作的任何變換或替換，均屬於本發明的保護範圍。
[0013]如附圖1所示，本發明放樣劃線、等分滾壓、曲率檢測、校正、組裝焊接工序，具體包括:
A、放樣劃線:按產品結構圖中性面計算並下料放樣展開成I?6片扇形鋼板，對扇形鋼板內外圓弧進行等分並劃線；
B、等分滾壓:調整輥式卷板機進給輥筒軸線與支承輥筒軸線夾角不小於錐筒半錐角，即< Θ /2，將劃線後的扇形鋼板置於輥筒間，進給輥筒母線對中調整扇形鋼板的劃線進行左右循環均衡施壓；
C、曲率檢測:利用圓弧樣板測量等分施壓後的扇形工件上、下口內弧或外弧曲率半
徑;
D、校正:根據曲率檢測狀況，調整支承輥筒距離和/或一端高度以校正圓弧曲率半徑，將進給輥筒對中扇形鋼板的劃線繼續左右循環均衡施壓；
F、組裝焊接:將滾壓合格的扇形工件組合焊接得到錐筒。
[0014]所述輥式卷板機為下壓式三輥卷板機，在等分滾壓和校正時調整上壓輥母線與下輥軸線夾角不小於錐筒半錐角，將已劃線的扇形鋼板置於上、下輥筒間，使扇形鋼板的劃線對中上壓輥母線，然後對扇形鋼板左右循環均衡施壓。
[0015]所述左右循環均衡施壓為上壓輥對扇形鋼板劃線按順序、左右交叉或左右順序向中心多次等壓力，或等下壓量逐漸施壓成型。
[0016]所述左右循環均衡施壓為上壓棍按扇形鋼板劃線進行施壓後，以施壓時的劃線為中心，左右相鄰劃線為界，上壓輥及下輥配合對扇形鋼板進行滾壓。
[0017]所述校正工序中調整支承輥筒一端高度是通過在輥筒一端加墊板或調整增加的可調地墊實現。
[0018]所述放樣劃線工序中放樣展開後的等分劃線為通過作圖法、計算法或三角形法劃線。
[0019]所述扇形鋼板內外圓弧對應劃分為4?36等分並劃線。
[0020]所述組裝焊接工序後對錐筒進一步按校正工序進行校正。
[0021]所述等分滾壓工序前在卷板機上直接或墊墊塊，或者壓力機上用模具對扇形鋼板兩端邊緣進行預彎。
[0022]所述等分滾壓工序後和曲率檢測工序前，還含有對扇形工件進行退火處理的工序。
[0023]實施例1
如圖2所示，按錐筒產品結構圖的中性面進行計算放樣扇形鋼板10的扇形錐角Θ、展開內圓弧Rl和外圓弧R2，鋼板下料得到2片扇形鋼板10，應用圓錐筒放樣展開構造素線對內圓弧Rl和外圓弧R2進行10等分，然後將等分素線對應連接劃線(如1-1，，2-2，……
11-11』)，所劃線同時反映圓錐筒放樣展開的母線實長，展開件為產品中性面尺寸。如圖3所示為下壓式卷板機三隻輥子，中上者為上壓輥20，下部左右二側為兩隻下輥30，扇形鋼板10置於上壓輥20和下輥30之間；調整上壓輥20軸線與支承輥筒軸線夾角等於錐筒半錐角Θ /2，同時通過卷板機輥筒旋轉和起重設備配合，使上壓輥20母線對中扇形鋼板10的劃線11，利用卷板機主油缸通過上壓輥20對劃線11施壓；然後重複以上工作，按1-1』、
2-2』……11-11』順序對其它劃線11進行均衡施壓，經多次循環均衡施壓，逐漸使扇形鋼板10曲率符合要求，從而形成扇形工件40。採用事先準備的內、外圓弧樣板檢驗扇形工件40內圓曲率，根據曲率檢驗的偏移量，移動兩隻下輥30並在相應一端加墊板校正圓弧曲率半徑，繼續重複等分滾壓工序，使扇形工件40最終達到圖紙尺寸和曲率要求；按圖紙及工藝將成型後的兩片扇形工件40成型組合焊接，得到符合圖紙要求的錐筒。
[0024]實施例2
按實施例1計算放樣下料得到4片扇形鋼板10，對每片扇形鋼板10進行6等分劃線(如1-1，，2-2，……7-7，)。將劃線後的扇形鋼板10置於上壓輥20和下輥30之間，調整上壓輥20軸線與支承輥筒軸線夾角為錐筒半錐角Θ /2的1.02倍，對中上壓輥20母線與扇形鋼板10的劃線11，利用卷板機主油缸通過上壓輥20對劃線11下壓，然後以施壓時的劃線為中心，左右相鄰劃線為界，對扇形鋼板10進行等壓力滾壓；按1-1』、2-2』……7-7』順序對其它劃線11重複以上下壓-滾壓工作，從而形成扇形工件40 ;對成型後的扇形工件40進行去應力退火處理；然後用內、外圓弧樣板檢驗扇形工件40外圓曲率，根據曲率檢驗的偏移量，移動兩隻下輥30並調整相應一端可調地墊校正圓弧曲率半徑，繼續重複等分下壓-滾壓工序，使扇形工件40最終達到圖紙尺寸和曲率要求；按圖紙及工藝將成型後的4片扇形工件40成型組合焊接，得到符合圖紙要求的錐筒。
[0025]實施例3 如實施例1，扇形工件40成型組合焊接得到的錐筒，進一步利用內、外圓弧樣板檢驗曲率，若有誤差則可二次校正合格為止。
【權利要求】
1.一種大型中厚板錐筒高效滾壓成型方法，其特徵在於包括放樣劃線、等分滾壓、曲率檢測、校正、組裝焊接工序，具體包括: A、放樣劃線:按產品結構圖中性面計算並下料放樣展開成I?6片扇形鋼板，對扇形鋼板內外圓弧進行等分並劃線； B、等分滾壓:調整輥式卷板機進給輥筒軸線與支承輥筒軸線夾角不小於錐筒半錐角，將劃線後的扇形鋼板置於輥筒間，進給輥筒母線對中調整扇形鋼板的劃線進行左右循環均衡施壓； C、曲率檢測:利用圓弧樣板測量等分施壓後的扇形工件上、下口內弧或外弧曲率半徑; D、校正:根據曲率檢測狀況，調整支承輥筒距離和/或一端高度以校正圓弧曲率半徑，將進給輥筒對中扇形鋼板的劃線繼續左右循環均衡施壓； F、組裝焊接:將滾壓合格的扇形工件組合焊接得到錐筒。
2.根據權利要求1所述的成型方法，其特徵在於所述輥式卷板機為下壓式三輥卷板機，在等分滾壓和校正時調整上壓輥母線與下輥軸線夾角不小於錐筒半錐角，將已劃線的扇形鋼板置於上、下輥筒間，使扇形鋼板的劃線對中上壓輥母線，然後對扇形鋼板左右循環均衡施壓。
3.根據權利要求2所述的成型方法，其特徵在於所述左右循環均衡施壓為上壓輥對扇形鋼板劃線按順序多次等壓力或等下壓量逐漸施壓成型。
4.根據權利要求2或3所述的成型方法，其特徵在於所述左右循環均衡施壓為上壓輥按扇形鋼板劃線進行施壓後，以施壓時的劃線為中心，左右相鄰劃線為界，上壓輥及下輥配合對扇形鋼板進行滾壓。
5.根據權利要求1或2所述的成型方法，其特徵在於所述校正工序中調整支承輥筒一端高度是通過在輥筒一端加墊板或調整增加的可調地墊實現。
6.根據權利要求1所述的成型方法，其特徵在於所述放樣劃線工序中放樣展開後的等分劃線為通過作圖法、計算法或三角形法劃線。
7.根據權利要求1或2所述的成型方法，其特徵在於所述扇形鋼板內外圓弧對應劃分為4?36等分並劃線。
8.根據權利要求1所述的成型方法，其特徵在於所述組裝焊接工序後對錐筒進一步按校正工序進行校正。
9.根據權利要求1或2所述的成型方法，其特徵在於所述等分滾壓工序前在卷板機上直接或墊墊塊，或者壓力機上用模具對扇形鋼板兩端邊緣進行預彎。
10.根據權利要求1或2所述的成型方法，其特徵在於所述等分滾壓工序後和曲率檢測工序前，對扇形工件進行退火處理的工序。
【文檔編號】B23P15/00GK103736791SQ201410029054
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月22日 優先權日:2014年1月22日
【發明者】王國明, 胡易昆, 王春濤, 丁國洪, 尹雲生, 張軍軍 申請人:雲南昆鋼重型裝備製造集團有限公司