宽厚板在线矫直装置及工艺

本发明属于钢板矫直技术领域，特别涉及一种宽厚板在线矫直装置及工艺。

背景技术：

宽厚板广泛应用于船舶、大型桥梁、核电站、大型水坝、油田钻井平台以及大型机械等领域，随着经济的发展和科技的进步，宽厚板的需求在逐步增加，同时许多行业对宽厚板不平度的要求也越来越高。目前，工厂实际生产的宽厚板不平度远远无法满足要求，因此一般需要通过矫直机进行矫直。宽厚板由于宽度和厚度的原因无法通过辊式矫直机进行矫直，需要借助压力矫直机来改善钢板的不平度，而压力矫直经常需要多道矫直工序才能使钢板达到不平度要求，效率低，成本高，且物理矫直易产生残余应力，影响宽厚板服役寿命。

公告号为cn206810896u的专利公开了一种超声消除残余应力的钢板矫平系统，该装置通过在矫直机后设置超声波残余应力检测及消除装置实现对矫后钢板残余应力的消除，而超声波残余应力的方法对于宽厚板矫后残余应力的消除效果并不理想。

公告号为cn111167884b的专利公开了一种用于中厚板矫直的装置及矫直方法，该装置主要利用热应力成型技术代替弹塑性变形的矫直方法，通过电磁加热被矫板材使其热变形完成矫直过程，但对于导磁率不好的金属板材，耗能太高，矫直精度难以精确控制。

因此，针对宽厚板的矫直，亟需一种效率高、成本低、能消除残余应力的在线矫直装置。

技术实现要素：

针对上述问题本发明提供一种宽厚板在线矫直装置及工艺，用以提高宽厚板的矫直精度、效率以及质量。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是提供一种宽厚板在线矫直装置，其包括驱动装置、板形仪、矫直机、托辊以及被矫钢板；所述被矫钢板由所述托辊支承，且由所述驱动装置驱动；所述被矫钢板先由所述板形仪测量所述板形仪长度范围内所述被矫钢板的不平度，再由所述矫直机在中控系统的控制下对所述被矫钢板进行矫直；在所述被矫钢板的矫直过程中，所述矫直机的中控系统根据被矫钢板的不平度控制脉冲电流的通入；

所述驱动装置包括机架、举升液压缸、第一导向柱、底板、第一直线轴承、水平液压缸、机箱、机箱盖、驱动电机、滑轨、滑块、驱动轴和驱动辊；所述机架固定在地基上，所述机架上安装有所述底板；所述底板的顶面四角分别安装有所述第一直线轴承，底板的底面中心安装有所述举升液压缸，且移动平台底面四角分别安装有所述第一导向柱，每组所述第一导向柱和所述第一直线轴承同轴安装；移动平台底面中心固定连接所述举升液压缸活塞杆顶部；移动平台顶面一端安装有所述水平液压缸，两侧安装有两组所述滑轨；所述机箱底面四角分别安装有所述滑块，且所述滑块滑动安装在所述滑轨上；所述机箱内部设置有传动齿轮，且所述机箱底面一端固定连接所述水平液压缸活塞杆顶部，所述机箱上安装有所述机箱盖；所述机箱盖上安装有所述驱动电机，所述机箱和机箱盖之间转动安装有所述驱动轴和所述驱动辊，所述驱动电机通过所述机箱内传动齿轮和所述驱动轴将动力传给所述驱动辊；

所述板形仪包括立柱、位移传感器、安装平台、圆柱型齿条、第二导向柱、上模板、第二直线轴承、齿轮箱、电机、减速器以及套筒；四个所述立柱固定在地基上，所述立柱顶部固定安装有所述上模板；所述上模板顶面两端安装有两个所述第二直线轴承，所述上模板顶面中心固定安装有所述齿轮箱、电机、减速器和套筒；所述套筒内同轴安装有所述圆柱型齿条；所述圆柱型齿条底部固定连接所述安装平台顶面中心；所述安装平台顶面两端固定安装有两组所述第二导向柱，每组所述第二导向柱和所述第二直线轴承同轴安装；所述安装平台下部安装有所述位移传感器点阵；所述板形仪下方固定安装有所述托辊；所述托辊有托辊机座和多组排辊组成；

所述矫直机包括矫直机底座、导向支承、液压头、电极、上压板、第三直线轴承、顶板以及同步液压缸；所述矫直机底座固定在地基上，且所述矫直机底座两端固定安装有两组所述导向支承；所述导向支承顶部固定安装有所述顶板；所述上压板两端安装有两个所述第三直线轴承，每组所述导向支承和所述第三直线轴承同轴安装；所述上压板安装在所述矫直机底座和顶板之间；所述顶板顶面四角分别固定安装有所述同步液压缸；所述同步液压缸动作一致，同步液压缸活塞杆顶部固定连接所述上压板顶面；所述上压板和所述矫直机底座上交替安装有由所述电极和所述液压头组成的点阵。

进一步地，所述托辊、所述板形仪和所述矫直机的对称面位于同一平面内，所述驱动装置对称安装在平面两侧。

进一步地，所述位移传感器、所述电极和所述液压头均镶嵌相应规格的滚珠。

优选地，所述液压头的液压系统相互独立，即每个所述液压头的高低位置能单独控制。

优选地，所述电极和所述安装平台绝缘，即能独立控制每个所述电极的通电与否；

一种宽厚板在线矫直工艺，利用上文所述的一种宽厚板在线矫直装置，其特征在于，包括如下步骤：

s1、测量所述被矫钢板的厚度，根据所述被矫钢板的厚度，调整所述驱动装置的高度，使所述驱动辊和所述被矫钢板水平对称面位于同一平面内；

s2、调整所述板形仪所述安装平台的高度，使每个所述位移传感器顶部均与所述被矫钢板上表面紧密接触，启动所述驱动装置，设定所述驱动辊初始转速；

s3、所述板形仪测量所述被矫钢板的传送速度，同时，所述板形仪测量所述板形仪长度范围内所述被矫钢板的不平度，并将数据反馈给所述矫直机的中控系统；

s4、所述矫直机的中控系统根据各段所述被矫钢板的不平度，控制所述矫直机对该段所述被矫钢板进行矫直；

s41、若所述被矫钢板不平度≤不平度第一设定值，该段所述被矫钢板无需矫直，所述板形仪测量下一段所述被矫钢板的不平度；

s42、若不平度第一设定值＜不平度≤不平度第二设定值，所述矫直机的中控系统降低所述被矫钢板的传送速度，根据该段所述被矫钢板的不平度，调整各个所述液压头的高度，并通过首位两组所述电极沿所述被矫钢板通入脉冲电流，所述矫直机对该段所述被矫钢板进行矫直；

s43、若不平度第二设定值＜不平度≤不平度第三设定值，所述矫直机的中控系统进一步降低所述被矫钢板的传送速度，根据该段所述被矫钢板的不平度，调整各个所述液压头的高度，并通过四组所述电极沿所述被矫钢板通入脉冲电流，所述矫直机对该段所述被矫钢板进行矫直；

s44、若不平度＞不平度第三设定值，所述矫直机的中控系统控制所述驱动装置断电，即停止所述被矫钢板的传送，调整各个所述液压头的高度，并通过七组所述电极沿所述被矫钢板通入脉冲电流，所述矫直机对该段所述被矫钢板进行矫直；

s5、步骤s1至s4，完成整段所述待矫直钢板的矫直。

本发明由于采用了上述的技术方案，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的宽厚板在线矫直装置及工艺，在宽厚板的矫直过程中通入脉冲电流，通过热电效应和电致塑性效应改善板材塑性，使板材在被矫直过程中发生较为均匀的变形，降低残余应力的产生；同时降低液压头受力，提高矫直设备的使用寿命；

(2)本发明利用脉冲电流的特性消除矫直过程中产生的残余应力，实现了在矫直机宽度范围以内的宽厚板的在线连续矫直，提高宽厚板矫直过程的自动化和智能化程度，大大节省人力，从而大幅度提高宽厚板的矫直效率和质量。

附图说明

图1为本发明宽厚板在线矫直装置的工作流程图；

图2为本发明宽厚板在线矫直装置的三维结构图；

图3为本发明宽厚板在线矫直装置的驱动装置三维结构图；

图4为本发明宽厚板在线矫直装置的驱动装置部分三维结构图；

图5为本发明宽厚板在线矫直装置的板形仪三维结构图；

图6为本发明宽厚板在线矫直装置的矫直机三维结构图；

图7为本发明宽厚板在线矫直装置的矫直机电极结构图；

图8为本发明宽厚板在线矫直装置的板形仪和矫直机组件安装示意图。

主要附图标记：

1-驱动装置；101-机架；102-举升液压缸；103-第一导向柱；104-底板；105-第一直线轴承；106-水平液压缸；107-机箱；108-机箱盖；109-驱动电机；110-滑轨；111-滑块；112-驱动轴；113-驱动辊；2-板形仪；201-立柱；202-位移传感器；203-安装平台；204-圆柱型齿条；205-第二导向柱；206-上模板；207-第二直线轴承；208-齿轮箱；209-电机；210-减速器；211-套筒；3-被矫钢板；4-矫直机；401-矫直机底座；402-导向支承；403-液压头；404-电极；405-上压板；406-第三直线轴承；407-顶板；408-同步液压缸；5-托辊；501-托辊机座；502-排辊。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要注意的为，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。例如本发明所用的前、后、左和右仅仅是示例性质的，是为了描述方便使用的用语。

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

如图2所示，本发明公开了一种宽厚板在线矫直装置，其包括驱动装置1、板形仪2、矫直机4、托辊5以及被矫钢板3；被矫钢板3由托辊5支承，且由驱动装置1驱动；被矫钢板3先由板形仪2测量板形仪2长度范围内被矫钢板3的不平度，再由矫直机4在中控系统的控制下对被矫钢板3进行矫直；在被矫钢板3的矫直过程中，矫直机4的中控系统根据被矫钢板3的不平度控制脉冲电流的通入；

上述技术方案中，如图3所示，驱动装置1包括机架101、举升液压缸102、第一导向柱103、底板104、第一直线轴承105、水平液压缸106、机箱107、机箱盖108、驱动电机109、滑轨110、滑块111、驱动轴112和驱动辊113；机架101固定在地基上，机架101上安装有底板104；底板104的顶面四角分别安装有第一直线轴承105，底板104的底面中心安装有举升液压缸102，且移动平台底面四角分别安装有第一导向柱103，每组第一导向柱103和第一直线轴承105同轴安装；移动平台底面中心固定连接举升液压缸102活塞杆顶部；移动平台顶面一端安装有水平液压缸106，两侧安装有两组滑轨110；机箱107底面四角分别安装有滑块111，且滑块111滑动安装在滑轨110上；机箱107内部设置有传动齿轮，且机箱107底面一端固定连接水平液压缸106活塞杆顶部，机箱107上安装有机箱盖108；机箱盖108上安装有驱动电机109，机箱107和机箱盖108之间转动安装有驱动轴112和驱动辊113，驱动电机109通过机箱107内传动齿轮和驱动轴112将动力传给驱动辊113；

如图4所示，板形仪2包括立柱201、位移传感器202、安装平台203、圆柱型齿条204、第二导向柱205、上模板206、第二直线轴承207、齿轮箱208、电机209、减速器210以及套筒211；四个立柱201固定在地基上，立柱201顶部固定安装有上模板206；上模板206顶面两端安装有两个第二直线轴承207，上模板206顶面中心固定安装有齿轮箱208、电机209、减速器210和套筒211；套筒211内同轴安装有圆柱型齿条204；圆柱型齿条204底部固定连接安装平台203顶面中心；安装平台203顶面两端固定安装有两组第二导向柱205，每组第二导向柱205和第二直线轴承207同轴安装；安装平台203下部安装有位移传感器202点阵；板形仪2下方固定安装有托辊5；托辊5有托辊机座501和多组排辊502组成；

如图5所示，矫直机4包括矫直机底座401、导向支承402、液压头403、电极404、上压板405、第三直线轴承406、顶板407以及同步液压缸408；矫直机底座401固定在地基上，且矫直机底座401两端固定安装有两组导向支承402；导向支承402顶部固定安装有顶板407；上压板405两端安装有两个第三直线轴承406，每组导向支承402和第三直线轴承406同轴安装；上压板405安装在矫直机底座401和顶板407之间；顶板407顶面四角分别固定安装有同步液压缸408；同步液压缸408动作一致，同步液压缸408活塞杆顶部固定连接上压板405顶面；上压板405和矫直机底座401上交替安装有由电极404和液压头403组成的点阵。

进一步地，托辊5、板形仪2和矫直机4的对称面位于同一平面内，驱动装置1对称安装在平面两侧。

进一步地，位移传感器202、电极404和液压头403均镶嵌相应规格的滚珠，电极404结构如图6所示。

具体地，液压头403的液压系统相互独立，即每个液压头403的高低位置可以单独控制。

更具体地，电极404和安装平台203绝缘，即能独立控制每个电极404的通电与否。

在本具体实施方式中，如图7所示，板形仪2的工作范围和矫直机4的工作范围一致，宽度a＝1100mm，长度b＝950mm，c＝150mm，d＝25mm，e＝40mm，f＝170mm；虚线交叉点表示板形仪2上的位移传感器202，实心圆表示矫直机4的矫直机底座401上的液压头403，实心方块表示矫直机4的矫直机底座401上的电极404，空心圆表示矫直机4的上压板405上的液压头403，空心方块表示矫直机4的上压板405上的电极404；被矫钢板3厚度为120mm，宽度为1000mm，板形仪2测量的被矫钢板3的不平度为板形仪2上任意两个位移传感器202的高度差与板形仪2工作长度b之比，即不平度η＝0.6％表示该段(长度为900mm)的被矫钢板3有一处或多处上表面高度差为5.4mm。

本实施例中，脉冲电流参数：电压为20v，频率为50hz，脉宽为20μs。

在本发明的一个优选实施例中，一种宽厚板在线矫直工艺，如图1所示，包括以下步骤：

s1、测量被矫钢板3的厚度，根据被矫钢板3的厚度，调整驱动装置1的高度，使驱动辊113和被矫钢板3水平对称面位于同一平面内；

s2、调整板形仪2安装平台203的高度，使每个位移传感器202顶部均与被矫钢板3上表面紧密接触，启动驱动装置1，驱动辊113初始转速设定为20r/min，驱动辊113的半径为180mm，厚度为150mm；

s3、板形仪2测量被矫钢板3的传送速度，同时，板形仪2测量板形仪2长度范围内被矫钢板3的不平度η，并将数据反馈给矫直机4的中控系统；

s4、矫直机4的中控系统根据各段被矫钢板3的不平度η，控制矫直机对该段被矫钢板3进行矫直；

s41、若不平度η≤0.6％，该段被矫钢板3无需矫直，板形仪2测量下一段被矫钢板3的不平度η；

s42、若0.6％＜不平度η≤1％，矫直机4的中控系统将驱动辊113转速将至10r/min，根据该段被矫钢板3的不平度η，调整各个液压头403的高度，并通过首位两组电极404沿被矫钢板3通入脉冲电流(第ⅰ组电极404为“﹢”，第ⅶ组电极404为“﹣”)，矫直机4对该段被矫钢板3进行矫直；

s43、若1.25％＜不平度η≤2％，矫直机4的中控系统进一步将驱动辊113转速将至4r/min；根据该段被矫钢板3的不平度η，调整各个液压头403的高度，并通过四组电极404沿被矫钢板3通入脉冲电流(第ⅰ组和第ⅴ组电极404为“﹢”，第ⅲ组和第ⅶ组电极404为“﹣”)，矫直机4对该段被矫钢板3进行矫直；

s44、若不平度η＞2％，矫直机4的中控系统控制驱动装置1断电，即停止被矫钢板3的传送，调整各个液压头403的高度，并通过七组电极404沿被矫钢板3通入脉冲电流(第ⅰ组、第ⅲ组、第ⅴ组和第ⅶ组电极404为“﹢”，第ⅱ组、第ⅳ组和第ⅵ组电极404为“﹣”)，矫直机4对该段被矫钢板3进行矫直；

s5、步骤s1至s4，完成整段待矫直钢板3的矫直。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。