一種大型中厚板錐筒高效滾壓成型方法
【專利摘要】本發(fā)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖中性面計(jì)算并下料放樣展開成扇形鋼板，對(duì)扇形鋼板內(nèi)外圓弧進(jìn)行等分并劃線；等分滾壓：調(diào)整輥式卷板機(jī)進(jìn)給輥筒與支承輥筒夾角不小于錐筒半錐角，將劃線后的扇形鋼板置于輥筒間，進(jìn)給輥筒母線對(duì)中調(diào)整扇形鋼板的劃線進(jìn)行左右循環(huán)均衡施壓；曲率檢測(cè)：用圓弧樣板測(cè)量等分施壓后的扇形工件上、下口內(nèi)弧或外弧曲率半徑；校正：根據(jù)曲率檢測(cè)狀況，調(diào)整支承輥筒距離和/或一端高度以校正圓弧曲率半徑，將進(jìn)給輥筒對(duì)中扇形鋼板的劃線繼續(xù)左右循環(huán)均衡施壓；組裝焊接工序。本發(fā)明具有生產(chǎn)效率高、形狀和尺寸誤差小、操作簡(jiǎn)單、安全性高、環(huán)保節(jié)能、設(shè)備能力利用充分的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種大型中厚板錐筒高效滾壓成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種冶金、建材、化工、礦山行業(yè)使用的大中型厚板容器的錐筒制造方法，具體涉及一種生產(chǎn)效率高、形狀和尺寸誤差小、操作簡(jiǎn)單、安全性高、環(huán)保節(jié)能、設(shè)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(shù)】
[0002]卷板機(jī)上的卷板，實(shí)際上就是在外力的作用下，使鋼板的外層纖維伸長(zhǎng)，內(nèi)層纖維縮短而產(chǎn)生彎曲變形(中層纖維不變)。大型中厚板錐筒構(gòu)成的容器在冶金、建材、化工、礦山行業(yè)廣泛應(yīng)用，錐筒工件可看成錐筒工件的母線繞同一平面內(nèi)的回轉(zhuǎn)中心線回轉(zhuǎn)360度而成，錐筒工件的母線與回轉(zhuǎn)中心線傾斜。錐筒一般通過(guò)輥式卷板機(jī)卷制，卷制方法很多，分別適用于不同的工件，具有各自的特點(diǎn)，但都要保證在卷制的過(guò)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(jī)中卷制錐筒，要保證在卷制的過(guò)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(yùn)動(dòng)可看作工件母線上每個(gè)點(diǎn)在與工作輥軸向垂直方向上的勻速運(yùn)動(dòng)(圓柱形工作輥的主傳動(dòng)裝置的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動(dòng))和工件繞通過(guò)自身母線上的某一點(diǎn)的鉛垂線的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，使大頭走快點(diǎn)或小頭走慢點(diǎn)，這需要給扇形鋼板另外施加一個(gè)力矩，克服工件與工作輥之間的摩擦力，工件繞通過(guò)自身母線上的這一點(diǎn)的鉛垂線的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所需力矩最小。因此，卷板機(jī)卷制錐筒一般會(huì)安裝卷錐裝置，來(lái)產(chǎn)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(yè)、企業(yè)因設(shè)備操作及性能不同而不具相同，受卷板機(jī)的工藝能力限制，一般情況下水平下調(diào)式三輥卷板機(jī)，如標(biāo)稱為δ 120mmX 3200mm(以120mm卷板機(jī)同一材質(zhì)板厚為例)，即卷制最大板厚為120mm,最大板寬為3200mm,滿載最小卷筒直徑D=2500mm,但是卷制錐筒時(shí)卷板機(jī)的卷制能力則大幅下降。卷制錐筒時(shí)卷板機(jī)上一般會(huì)安裝卷錐裝置，一套安裝在倒頭架側(cè)卷錐擋板，用于卷制薄板小直徑大的錐角卷筒；另一套安裝在右機(jī)架上，用于卷制厚板大直徑、小錐角錐筒，但卷制能力受限制。
[0005]例如，標(biāo)稱為δ 120mmX3200mm的卷錐裝置裝于上輥上時(shí)最大能力如下:
1)當(dāng)板寬≤2000mm時(shí)，板厚≤60_，上輥壓力≤250噸；
2)當(dāng)板寬>2500mm時(shí),任意板厚均不可卷制；
3)最大錐角由上輥?zhàn)畲髢A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(guī)格及材質(zhì)有關(guān)，一般最小小端直徑^ 2000mm。
[0006]卷錐裝置裝于右機(jī)架上時(shí)的最大能力:板寬< 2100mm,板厚< 85mm,最大錐角<20°同時(shí)上輥壓下力< 550噸。
[0007]由以上可以看出，因?yàn)榫碇棋F筒需要克服額外增加的力矩，所以卷制直筒與卷制錐筒時(shí)的卷制能力相差較大，造成同樣的設(shè)備卻無(wú)法卷制小錐角等特殊錐角以及板厚較大的錐筒，設(shè)備能力得不到充分利用；另外，大型中厚板錐筒成型也普遍采用四柱壓力機(jī)或單臂壓力機(jī)利用模具配合起重設(shè)備來(lái)逐段壓力成型，但由于模具制作復(fù)雜、周期長(zhǎng)，而且需要逐段壓力成型，起重旋轉(zhuǎn)由于沖頭的阻擋，對(duì)中等工序操作不易，因此生產(chǎn)效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供生產(chǎn)效率高、形狀和尺寸誤差小、操作簡(jiǎn)單、安全性高、環(huán)保節(jié)能、設(shè)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(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括放樣劃線、等分滾壓、曲率檢測(cè)、校正、組裝焊接工序，具體包括:
A、放樣劃線:按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖中性面計(jì)算并下料放樣展開成I~6片扇形鋼板，對(duì)扇形鋼板內(nèi)外圓弧進(jìn)行等分并劃線； B、等分滾壓:調(diào)整輥式卷板機(jī)進(jìn)給輥筒軸線與支承輥筒軸線夾角不小于錐筒半錐角，將劃線后的扇形鋼板置于輥筒間，進(jìn)給輥筒母線對(duì)中調(diào)整扇形鋼板的劃線進(jìn)行左右循環(huán)均衡施壓；
C、曲率檢測(cè):利用圓弧樣板測(cè)量等分施壓后的扇形工件上、下口內(nèi)弧或外弧曲率半
徑;
D、校正:根據(jù)曲率檢測(cè)狀況，調(diào)整支承輥筒距離和/或一端高度以校正圓弧曲率半徑，將進(jìn)給輥筒對(duì)中扇形鋼板的劃線繼續(xù)左右循環(huán)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(fā)明采用冷作展開放樣原理，利用圓錐面可展性，按錐筒產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖的中性面尺寸展開放樣成扇形鋼板，然后對(duì)鋼板圓弧等分劃線；進(jìn)給滾筒母線與扇形鋼板劃線對(duì)中進(jìn)行等分(不連續(xù))點(diǎn)動(dòng)壓下操作，利用卷板機(jī)油缸通過(guò)進(jìn)給滾筒的油缸對(duì)扇形鋼板劃線施壓，機(jī)械滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)及吊車輔助對(duì)中，經(jīng)左右劃線的循環(huán)均衡施壓，然后樣板測(cè)量?jī)?nèi)外弧曲率半徑，再利用卷板機(jī)下壓特點(diǎn)進(jìn)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(jī)的卷制過(guò)程，實(shí)現(xiàn)“以壓代卷”成型。而且成型、校正在同一設(shè)備中完成，具有操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。而且，“以壓代卷”成型，可以省略普通卷制錐筒時(shí)的為改變扇形鋼板一端速度而外加的力矩，解決了卷板機(jī)設(shè)備能力不足的問(wèn)題，例如同一 δ 120mmX3200mm卷板機(jī)采用本發(fā)明的“以壓代卷”成型方法，能夠完成錐體母線長(zhǎng)度≥2100mm以上，小錐角< 20°，板厚> 85mm的中厚板特殊錐筒形工件的制作工藝難題，大大提高設(shè)備能力，具有環(huán)保節(jié)能的特點(diǎn)。本發(fā)明與四柱壓力機(jī)或單臂壓力機(jī)利用模具配合起重設(shè)備來(lái)逐段壓力成型相比，省略了成型模具，支承輥與起重設(shè)備配合容易對(duì)中，生產(chǎn)效率比壓力機(jī)提高三倍以上；而且，卷板機(jī)“以壓代卷”成型方法能夠充分利用卷板機(jī)支承輥與進(jìn)給輥的配合，對(duì)中時(shí)也會(huì)對(duì)扇形鋼板形成夾持，無(wú)傾翻安全隱患，從而比壓力機(jī)對(duì)安全性好。所以具有效率高、起重條件好，轉(zhuǎn)動(dòng)自動(dòng)化、壓力均勻、成型好、安全性高的特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明其中之一工藝流程框圖；
圖2為本發(fā)明扇形鋼板放樣劃線示意圖；
圖3為本發(fā)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(cè)，400-校正，500-組裝焊接，600-檢測(cè)校正；
10-扇形鋼板，11-劃線，20-上壓棍，30-下棍，40-扇形工件，Rl-內(nèi)圓弧，R2-外圓弧，Q-扇形維角，1_1’......11-11’_劃線。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不以任何方式對(duì)本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換或替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0013]如附圖1所示，本發(fā)明放樣劃線、等分滾壓、曲率檢測(cè)、校正、組裝焊接工序，具體包括:
A、放樣劃線:按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖中性面計(jì)算并下料放樣展開成I?6片扇形鋼板，對(duì)扇形鋼板內(nèi)外圓弧進(jìn)行等分并劃線；
B、等分滾壓:調(diào)整輥式卷板機(jī)進(jìn)給輥筒軸線與支承輥筒軸線夾角不小于錐筒半錐角，即< Θ /2，將劃線后的扇形鋼板置于輥筒間，進(jìn)給輥筒母線對(duì)中調(diào)整扇形鋼板的劃線進(jìn)行左右循環(huán)均衡施壓；
C、曲率檢測(cè):利用圓弧樣板測(cè)量等分施壓后的扇形工件上、下口內(nèi)弧或外弧曲率半
徑;
D、校正:根據(jù)曲率檢測(cè)狀況，調(diào)整支承輥筒距離和/或一端高度以校正圓弧曲率半徑，將進(jìn)給輥筒對(duì)中扇形鋼板的劃線繼續(xù)左右循環(huán)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(jī)為下壓式三輥卷板機(jī)，在等分滾壓和校正時(shí)調(diào)整上壓輥母線與下輥軸線夾角不小于錐筒半錐角，將已劃線的扇形鋼板置于上、下輥筒間，使扇形鋼板的劃線對(duì)中上壓輥母線，然后對(duì)扇形鋼板左右循環(huán)均衡施壓。
[0015]所述左右循環(huán)均衡施壓為上壓輥對(duì)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(huán)均衡施壓為上壓棍按扇形鋼板劃線進(jìn)行施壓后，以施壓時(shí)的劃線為中心，左右相鄰劃線為界，上壓輥及下輥配合對(duì)扇形鋼板進(jìn)行滾壓。
[0017]所述校正工序中調(diào)整支承輥筒一端高度是通過(guò)在輥筒一端加墊板或調(diào)整增加的可調(diào)地墊實(shí)現(xiàn)。
[0018]所述放樣劃線工序中放樣展開后的等分劃線為通過(guò)作圖法、計(jì)算法或三角形法劃線。
[0019]所述扇形鋼板內(nèi)外圓弧對(duì)應(yīng)劃分為4?36等分并劃線。
[0020]所述組裝焊接工序后對(duì)錐筒進(jìn)一步按校正工序進(jìn)行校正。
[0021]所述等分滾壓工序前在卷板機(jī)上直接或墊墊塊，或者壓力機(jī)上用模具對(duì)扇形鋼板兩端邊緣進(jìn)行預(yù)彎。
[0022]所述等分滾壓工序后和曲率檢測(cè)工序前，還含有對(duì)扇形工件進(jìn)行退火處理的工序。
[0023]實(shí)施例1
如圖2所示，按錐筒產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖的中性面進(jìn)行計(jì)算放樣扇形鋼板10的扇形錐角Θ、展開內(nèi)圓弧Rl和外圓弧R2，鋼板下料得到2片扇形鋼板10，應(yīng)用圓錐筒放樣展開構(gòu)造素線對(duì)內(nèi)圓弧Rl和外圓弧R2進(jìn)行10等分，然后將等分素線對(duì)應(yīng)連接劃線(如1-1，，2-2，……
11-11’)，所劃線同時(shí)反映圓錐筒放樣展開的母線實(shí)長(zhǎng)，展開件為產(chǎn)品中性面尺寸。如圖3所示為下壓式卷板機(jī)三只輥?zhàn)?，中上者為上壓?0，下部左右二側(cè)為兩只下輥30，扇形鋼板10置于上壓輥20和下輥30之間；調(diào)整上壓輥20軸線與支承輥筒軸線夾角等于錐筒半錐角Θ /2，同時(shí)通過(guò)卷板機(jī)輥筒旋轉(zhuǎn)和起重設(shè)備配合，使上壓輥20母線對(duì)中扇形鋼板10的劃線11，利用卷板機(jī)主油缸通過(guò)上壓輥20對(duì)劃線11施壓；然后重復(fù)以上工作，按1-1’、
2-2’……11-11’順序?qū)ζ渌鼊澗€11進(jìn)行均衡施壓，經(jīng)多次循環(huán)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。采用事先準(zhǔn)備的內(nèi)、外圓弧樣板檢驗(yàn)扇形工件40內(nèi)圓曲率，根據(jù)曲率檢驗(yàn)的偏移量，移動(dòng)兩只下輥30并在相應(yīng)一端加墊板校正圓弧曲率半徑，繼續(xù)重復(fù)等分滾壓工序，使扇形工件40最終達(dá)到圖紙尺寸和曲率要求；按圖紙及工藝將成型后的兩片扇形工件40成型組合焊接，得到符合圖紙要求的錐筒。
[0024]實(shí)施例2
按實(shí)施例1計(jì)算放樣下料得到4片扇形鋼板10，對(duì)每片扇形鋼板10進(jìn)行6等分劃線(如1-1，，2-2，……7-7，)。將劃線后的扇形鋼板10置于上壓輥20和下輥30之間，調(diào)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(duì)中上壓輥20母線與扇形鋼板10的劃線11，利用卷板機(jī)主油缸通過(guò)上壓輥20對(duì)劃線11下壓，然后以施壓時(shí)的劃線為中心，左右相鄰劃線為界，對(duì)扇形鋼板10進(jìn)行等壓力滾壓；按1-1’、2-2’……7-7’順序?qū)ζ渌鼊澗€11重復(fù)以上下壓-滾壓工作，從而形成扇形工件40 ;對(duì)成型后的扇形工件40進(jìn)行去應(yīng)力退火處理；然后用內(nèi)、外圓弧樣板檢驗(yàn)扇形工件40外圓曲率，根據(jù)曲率檢驗(yàn)的偏移量，移動(dòng)兩只下輥30并調(diào)整相應(yīng)一端可調(diào)地墊校正圓弧曲率半徑，繼續(xù)重復(fù)等分下壓-滾壓工序，使扇形工件40最終達(dá)到圖紙尺寸和曲率要求；按圖紙及工藝將成型后的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(shí)施例3 如實(shí)施例1，扇形工件40成型組合焊接得到的錐筒，進(jìn)一步利用內(nèi)、外圓弧樣板檢驗(yàn)曲率，若有誤差則可二次校正合格為止。
【權(quán)利要求】
1.一種大型中厚板錐筒高效滾壓成型方法，其特征在于包括放樣劃線、等分滾壓、曲率檢測(cè)、校正、組裝焊接工序，具體包括: A、放樣劃線:按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖中性面計(jì)算并下料放樣展開成I?6片扇形鋼板，對(duì)扇形鋼板內(nèi)外圓弧進(jìn)行等分并劃線； B、等分滾壓:調(diào)整輥式卷板機(jī)進(jìn)給輥筒軸線與支承輥筒軸線夾角不小于錐筒半錐角，將劃線后的扇形鋼板置于輥筒間，進(jìn)給輥筒母線對(duì)中調(diào)整扇形鋼板的劃線進(jìn)行左右循環(huán)均衡施壓； C、曲率檢測(cè):利用圓弧樣板測(cè)量等分施壓后的扇形工件上、下口內(nèi)弧或外弧曲率半徑; D、校正:根據(jù)曲率檢測(cè)狀況，調(diào)整支承輥筒距離和/或一端高度以校正圓弧曲率半徑，將進(jìn)給輥筒對(duì)中扇形鋼板的劃線繼續(xù)左右循環(huán)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(jù)權(quán)利要求1所述的成型方法，其特征在于所述輥式卷板機(jī)為下壓式三輥卷板機(jī)，在等分滾壓和校正時(shí)調(diào)整上壓輥母線與下輥軸線夾角不小于錐筒半錐角，將已劃線的扇形鋼板置于上、下輥筒間，使扇形鋼板的劃線對(duì)中上壓輥母線，然后對(duì)扇形鋼板左右循環(huán)均衡施壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成型方法，其特征在于所述左右循環(huán)均衡施壓為上壓輥對(duì)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(jù)權(quán)利要求2或3所述的成型方法，其特征在于所述左右循環(huán)均衡施壓為上壓輥按扇形鋼板劃線進(jìn)行施壓后，以施壓時(shí)的劃線為中心，左右相鄰劃線為界，上壓輥及下輥配合對(duì)扇形鋼板進(jìn)行滾壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成型方法，其特征在于所述校正工序中調(diào)整支承輥筒一端高度是通過(guò)在輥筒一端加墊板或調(diào)整增加的可調(diào)地墊實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型方法，其特征在于所述放樣劃線工序中放樣展開后的等分劃線為通過(guò)作圖法、計(jì)算法或三角形法劃線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成型方法，其特征在于所述扇形鋼板內(nèi)外圓弧對(duì)應(yīng)劃分為4?36等分并劃線。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型方法，其特征在于所述組裝焊接工序后對(duì)錐筒進(jìn)一步按校正工序進(jìn)行校正。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成型方法，其特征在于所述等分滾壓工序前在卷板機(jī)上直接或墊墊塊，或者壓力機(jī)上用模具對(duì)扇形鋼板兩端邊緣進(jìn)行預(yù)彎。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成型方法，其特征在于所述等分滾壓工序后和曲率檢測(cè)工序前，對(duì)扇形工件進(jìn)行退火處理的工序。
【文檔編號(hào)】B23P15/00GK103736791SQ201410029054
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】王國(guó)明, 胡易昆, 王春濤, 丁國(guó)洪, 尹云生, 張軍軍 申請(qǐng)人:云南昆鋼重型裝備制造集團(tuán)有限公司