CN103736791B - 一种大型中厚板锥筒滚压成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型中厚板锥筒高效滚压成型方法，包括放样划线：按产品结构图中性面计算并下料放样展开成扇形钢板，对扇形钢板内外圆弧进行等分并划线；等分滚压：调整辊式卷板机进给辊筒与支承辊筒夹角不小于锥筒半锥角，将划线后的扇形钢板置于辊筒间，进给辊筒母线对中调整扇形钢板的划线进行左右循环均衡施压；曲率检测：用圆弧样板测量等分施压后的扇形工件上、下口内弧或外弧曲率半径；校正：根据曲率检测状况，调整支承辊筒距离和/或一端高度以校正圆弧曲率半径，将进给辊筒对中扇形钢板的划线继续左右循环均衡施压；组装焊接工序。本发明具有生产效率高、形状和尺寸误差小、操作简单、安全性高、环保节能、设备能力利用充分的优点。

Description

一种大型中厚板锥筒滚压成型方法

技术领域

本发明属于钢结构技术领域，特别是一种冶金、建材、化工、矿山行业使用的大中型厚板容器的锥筒制造方法，具体涉及一种生产效率高、形状和尺寸误差小、操作简单、安全性高、环保节能、设备能力利用充分的大型中厚板锥筒高效滚压成型方法。

背景技术

卷板机上的卷板，实际上就是在外力的作用下，使钢板的外层纤维伸长，内层纤维缩短而产生弯曲变形（中层纤维不变）。大型中厚板锥筒构成的容器在冶金、建材、化工、矿山行业广泛应用，锥筒工件可看成锥筒工件的母线绕同一平面内的回转中心线回转360度而成，锥筒工件的母线与回转中心线倾斜。锥筒一般通过辊式卷板机卷制，卷制方法很多，分别适用于不同的工件，具有各自的特点，但都要保证在卷制的过程中，工件的母线与上辊的母线重合。

锥筒下料为一扇形钢板，在圆柱形工作辊的卷板机中卷制锥筒，要保证在卷制的过程中，工件母线与上辊母线重合，扇形钢板在工作辊之间的运动可看作工件母线上每个点在与工作辊轴向垂直方向上的匀速运动（圆柱形工作辊的主传动装置的回转运动可实现该运动）和工件绕通过自身母线上的某一点的铅垂线的回转运动的合运动，使大头走快点或小头走慢点，这需要给扇形钢板另外施加一个力矩，克服工件与工作辊之间的摩擦力，工件绕通过自身母线上的这一点的铅垂线的回转运动所需力矩最小。 因此，卷板机卷制锥筒一般会安装卷锥装置，来产生力矩改变扇形钢板的大头或小头速度。

大型中厚板锥筒的滚压成型在各行业、企业因设备操作及性能不同而不具相同，受卷板机的工艺能力限制，一般情况下水平下调式三辊卷板机，如标称为δ120mm×3200mm（以120mm卷板机同一材质板厚为例），即卷制最大板厚为120mm，最大板宽为3200mm，满载最小卷筒直径D=2500mm，但是卷制锥筒时卷板机的卷制能力则大幅下降。卷制锥筒时卷板机上一般会安装卷锥装置，一套安装在倒头架侧卷锥挡板，用于卷制薄板小直径大的锥角卷筒；另一套安装在右机架上，用于卷制厚板大直径、小锥角锥筒，但卷制能力受限制。

例如，标称为δ120mm×3200mm的卷锥装置装于上辊上时最大能力如下：

1）  当板宽≤2000mm时，板厚≤60mm，上辊压力≤250吨；

2）  当板宽＞2500mm时，任意板厚均不可卷制；

3）  最大锥角由上辊最大倾斜角限制，一般最大锥角≤60°；

4）  锥筒允许最小小端直径与所卷制锥筒具体规格及材质有关，一般最小小端直径≥2000mm。

卷锥装置装于右机架上时的最大能力：板宽≤2100mm，板厚≤85mm，最大锥角≤20°同时上辊压下力≤550吨。

由以上可以看出，因为卷制锥筒需要克服额外增加的力矩，所以卷制直筒与卷制锥筒时的卷制能力相差较大，造成同样的设备却无法卷制小锥角等特殊锥角以及板厚较大的锥筒，设备能力得不到充分利用；另外，大型中厚板锥筒成型也普遍采用四柱压力机或单臂压力机利用模具配合起重设备来逐段压力成型，但由于模具制作复杂、周期长，而且需要逐段压力成型，起重旋转由于冲头的阻挡，对中等工序操作不易，因此生产效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供生产效率高、形状和尺寸误差小、操作简单、安全性高、环保节能、设备能力利用充分的大型中厚板锥筒高效滚压成型方法。

本发明的目的是这样实现的：包括放样划线、等分滚压、曲率检测、校正、组装焊接工序，具体包括：

A、放样划线：按产品结构图中性面计算并下料放样展开成1～6片扇形钢板，对扇形钢板内外圆弧进行等分并划线；

B、等分滚压：调整辊式卷板机进给辊筒轴线与支承辊筒轴线夹角不小于锥筒半锥角，将划线后的扇形钢板置于辊筒间，进给辊筒母线对中调整扇形钢板的划线进行左右循环均衡施压；

C、曲率检测：利用圆弧样板测量等分施压后的扇形工件上、下口内弧或外弧曲率半径；

D、校正：根据曲率检测状况，调整支承辊筒距离和/或一端高度以校正圆弧曲率半径，将进给辊筒对中扇形钢板的划线继续左右循环均衡施压；

F、组装焊接：将滚压合格的扇形工件组合焊接得到锥筒。

本发明采用冷作展开放样原理，利用圆锥面可展性，按锥筒产品结构图的中性面尺寸展开放样成扇形钢板，然后对钢板圆弧等分划线；进给滚筒母线与扇形钢板划线对中进行等分（不连续）点动压下操作，利用卷板机油缸通过进给滚筒的油缸对扇形钢板划线施压，机械滚动旋转及吊车辅助对中，经左右划线的循环均衡施压，然后样板测量内外弧曲率半径，再利用卷板机下压特点进行校正，可以保证锥筒曲率半径和尺寸误差较小、成型面外观美观，完全代替卷板机的卷制过程，实现“以压代卷”成型。而且成型、校正在同一设备中完成，具有操作简单的特点。而且，“以压代卷”成型，可以省略普通卷制锥筒时的为改变扇形钢板一端速度而外加的力矩，解决了卷板机设备能力不足的问题，例如同一δ120mm×3200mm卷板机采用本发明的“以压代卷”成型方法，能够完成锥体母线长度≥2100mm以上，小锥角＜20°，板厚＞85mm的中厚板特殊锥筒形工件的制作工艺难题，大大提高设备能力，具有环保节能的特点。本发明与四柱压力机或单臂压力机利用模具配合起重设备来逐段压力成型相比，省略了成型模具，支承辊与起重设备配合容易对中，生产效率比压力机提高三倍以上；而且，卷板机“以压代卷”成型方法能够充分利用卷板机支承辊与进给辊的配合，对中时也会对扇形钢板形成夹持，无倾翻安全隐患，从而比压力机对安全性好。所以具有效率高、起重条件好，转动自动化、压力均匀、成型好、安全性高的特点。

附图说明

图1为本发明其中之一工艺流程框图；

图2为本发明扇形钢板放样划线示意图；

图3为本发明等分滚压示意图；

图中：100-放样划线，200-等分滚压，300-曲率检测，400-校正，500-组装焊接，600-检测校正；

10-扇形钢板，11-划线，20-上压辊，30-下辊，40-扇形工件，R1-内圆弧，R2-外圆弧，θ-扇形锥角，1-1’……11-11’-划线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

如附图1所示，本发明放样划线、等分滚压、曲率检测、校正、组装焊接工序，具体包括：

A、放样划线：按产品结构图中性面计算并下料放样展开成1～6片扇形钢板，对扇形钢板内外圆弧进行等分并划线；

B、等分滚压：调整辊式卷板机进给辊筒轴线与支承辊筒轴线夹角不小于锥筒半锥角，即≤θ/2，将划线后的扇形钢板置于辊筒间，进给辊筒母线对中调整扇形钢板的划线进行左右循环均衡施压；

C、曲率检测：利用圆弧样板测量等分施压后的扇形工件上、下口内弧或外弧曲率半径；

D、校正：根据曲率检测状况，调整支承辊筒距离和/或一端高度以校正圆弧曲率半径，将进给辊筒对中扇形钢板的划线继续左右循环均衡施压；

F、组装焊接：将滚压合格的扇形工件组合焊接得到锥筒。

所述辊式卷板机为下压式三辊卷板机，在等分滚压和校正时调整上压辊母线与下辊轴线夹角不小于锥筒半锥角，将已划线的扇形钢板置于上、下辊筒间，使扇形钢板的划线对中上压辊母线，然后对扇形钢板左右循环均衡施压。

所述左右循环均衡施压为上压辊对扇形钢板划线按顺序、左右交叉或左右顺序向中心多次等压力，或等下压量逐渐施压成型。

所述左右循环均衡施压为上压棍按扇形钢板划线进行施压后，以施压时的划线为中心，左右相邻划线为界，上压辊及下辊配合对扇形钢板进行滚压。

所述校正工序中调整支承辊筒一端高度是通过在辊筒一端加垫板或调整增加的可调地垫实现。

所述放样划线工序中放样展开后的等分划线为通过作图法、计算法或三角形法划线。

所述扇形钢板内外圆弧对应划分为4～36等分并划线。

所述组装焊接工序后对锥筒进一步按校正工序进行校正。

所述等分滚压工序前在卷板机上直接或垫垫块，或者压力机上用模具对扇形钢板两端边缘进行预弯。

所述等分滚压工序后和曲率检测工序前，还含有对扇形工件进行退火处理的工序。

实施例1

如图2所示，按锥筒产品结构图的中性面进行计算放样扇形钢板10的扇形锥角θ、展开内圆弧 R1和外圆弧 R2，钢板下料得到2片扇形钢板10，应用圆锥筒放样展开构造素线对内圆弧R1和外圆弧R2进行10等分，然后将等分素线对应连接划线（如1-1’，2-2’……11-11’），所划线同时反映圆锥筒放样展开的母线实长，展开件为产品中性面尺寸。如图3所示为下压式卷板机三只辊子，中上者为上压辊20，下部左右二侧为两只下辊30，扇形钢板10置于上压辊20和下辊30之间；调整上压辊20轴线与支承辊筒轴线夹角等于锥筒半锥角θ/2，同时通过卷板机辊筒旋转和起重设备配合，使上压辊20母线对中扇形钢板10的划线11，利用卷板机主油缸通过上压辊20对划线11施压；然后重复以上工作，按1-1’、2-2’……11-11’顺序对其它划线11进行均衡施压，经多次循环均衡施压，逐渐使扇形钢板10曲率符合要求，从而形成扇形工件40。采用事先准备的内、外圆弧样板检验扇形工件40内圆曲率，根据曲率检验的偏移量，移动两只下辊30并在相应一端加垫板校正圆弧曲率半径，继续重复等分滚压工序，使扇形工件40最终达到图纸尺寸和曲率要求；按图纸及工艺将成型后的两片扇形工件40成型组合焊接，得到符合图纸要求的锥筒。

实施例2

按实施例1计算放样下料得到4片扇形钢板10，对每片扇形钢板10进行6等分划线（如1-1’，2-2’……7-7’）。将划线后的扇形钢板10置于上压辊20和下辊30之间，调整上压辊20轴线与支承辊筒轴线夹角为锥筒半锥角θ/2的1.02倍，对中上压辊20母线与扇形钢板10的划线11，利用卷板机主油缸通过上压辊20对划线11下压，然后以施压时的划线为中心，左右相邻划线为界，对扇形钢板10进行等压力滚压；按1-1’、2-2’……7-7’顺序对其它划线11重复以上下压-滚压工作，从而形成扇形工件40；对成型后的扇形工件40进行去应力退火处理；然后用内、外圆弧样板检验扇形工件40外圆曲率，根据曲率检验的偏移量，移动两只下辊30并调整相应一端可调地垫校正圆弧曲率半径，继续重复等分下压-滚压工序，使扇形工件40最终达到图纸尺寸和曲率要求；按图纸及工艺将成型后的4片扇形工件40成型组合焊接，得到符合图纸要求的锥筒。

实施例3

如实施例1，扇形工件40成型组合焊接得到的锥筒，进一步利用内、外圆弧样板检验曲率，若有误差则可二次校正合格为止。

Claims (10)

1.一种大型中厚板锥筒滚压成型方法，其特征在于包括放样划线、等分滚压、曲率检测、校正、组装焊接工序，具体包括：

A、放样划线：按产品结构图中性面计算并下料放样展开成1~6片扇形钢板，对扇形钢板内外圆弧进行等分并划线；

B、等分滚压：调整辊式卷板机进给辊筒轴线与支承辊筒轴线夹角不小于锥筒半锥角，将划线后的扇形钢板置于辊筒间，进给辊筒母线对中调整扇形钢板的划线，进行左右循环均衡施压；

C、曲率检测：利用圆弧样板测量等分施压后的扇形工件上、下口内弧或外弧曲率半径；

D、校正：根据曲率检测状况，调整支承辊筒距离和/或一端高度以校正圆弧曲率半径，将进给辊筒对中扇形钢板的划线继续左右循环均衡施压；

F、组装焊接：将滚压合格的扇形工件组合焊接得到锥筒。

2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于所述辊式卷板机为下压式三辊卷板机，在等分滚压和校正时调整上压辊母线与下辊轴线夹角不小于锥筒半锥角，将已划线的扇形钢板置于上、下辊筒间，使扇形钢板的划线对中上压辊母线，然后对扇形钢板左右循环均衡施压。

3.根据权利要求2所述的成型方法，其特征在于所述左右循环均衡施压为上压辊对扇形钢板划线按顺序多次等压力或等下压量逐渐施压成型。

4.根据权利要求2或3所述的成型方法，其特征在于所述左右循环均衡施压为上压辊按扇形钢板划线进行施压后，以施压时的划线为中心，左右相邻划线为界，上压辊及下辊配合对扇形钢板进行滚压。

5.根据权利要求1或2所述的成型方法，其特征在于所述校正工序中调整支承辊筒一端高度是通过在辊筒一端加垫板或调整增加的可调地垫实现。

6.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于所述放样划线工序中放样展开后的等分划线为通过作图法、计算法或三角形法划线。

7.根据权利要求1或2所述的成型方法，其特征在于所述扇形钢板内外圆弧对应划分为4～36等分并划线。

8.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于所述组装焊接工序后对锥筒进一步按校正工序进行校正。

9.根据权利要求1或2所述的成型方法，其特征在于所述等分滚压工序前在卷板机上垫垫块，或者在压力机上用模具对扇形钢板两端边缘进行预弯。

10.根据权利要求1或2所述的成型方法，其特征在于所述等分滚压工序后和曲率检测工序前，对扇形工件进行退火处理。