一种用于复合板自动化真空涂覆及热轧的系统及其方法

1.本发明属于板材加工技术领域，特别涉及一种用于复合板自动化真空涂覆及热轧的系统及其方法。


背景技术：

2.复合板具有优良的综合性能，在造船工业、石化、核电等领域有着广泛地应用。低合金钢/不锈钢复合板作为一种资源节约型的产品，不仅具有不锈钢的耐腐蚀性，还具有低合金钢良好的机械强度和加工性能。在复合板夹层间引入铁钴镍铜合金层，一方面在基层和复层之间阻碍碳的扩散，避免形成金属间化合物，保证复合板的耐腐蚀性能。另外，由于铁钴镍铜合金层的存在，可以显著的降低应力腐蚀裂纹的扩散速率。在现有的技术条件下，制备不锈钢复合坯料并热轧的一般方法是：首先，利用真空涂层装置对复合坯料涂覆；其次，将涂覆好的复合坯料置入加热箱中加热至额定温度；最后，将加热好的复合坯料推入热轧装置中进行热轧。此种方法存在如下弊端：一方面，此方法耗费大量人力，而且人工失误率较高，操作环境为高温环境，对操作人员有一定危险；另一方面，将加热好的复合坯料转移至热轧装置过程中，转移时间对坯料温度影响很大，而转移过程因人工操作使转移时间无法精确控制。


技术实现要素：

3.为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自动化程度高、能够提高生产效率和降低人工成本的可实现复合板真空涂覆及热轧的自动化装置及方法，其能够自动进行复合板的真空涂覆及热轧，极大的提高了整体的工作效率。
4.具体地，本发明提供一种用于复合板自动化真空涂覆及热轧的系统，其包括一次加热及涂覆装置、第一输送装置、第二输送装置、二次加热装置、第三输送装置、施压装置和热轧装置；
5.所述一次加热及涂覆装置包括底座、加热炉、真空泵、溶液转流器、真空抽气管以及溶液传输管，所述一次加热及涂覆装置用于对合金溶液进行加热并将合金溶液涂覆至复合坯料，所述加热炉、真空泵、溶液转流器以及真空抽气管均设置在所述底座的上表面；所述溶液传输管的第一端与加热炉连接，所述溶液传输管的第二端通过第一转接头与复合坯料连接，用于对合金溶液进行传输；所述复合坯料上方通过真空抽气管连接真空泵，真空泵对复合坯料抽真空后合金溶液通过溶液传输管自下至上对复合坯料进行涂覆，所述真空泵通过溶液转流器和第二转接头与复合坯料连接从而能够抽取多余合金溶液，所述溶液转流器与加热炉通过管道连接，从而将真空泵抽取的多余合金溶液转流回加热炉中；
6.所述第一输送装置、第二输送装置、二次加热装置和第三输送装置、施压装置以及热轧装置依次设置；所述第一输送装置用于输送复合坯料，第二输送装置用于将真空涂覆后的复合坯料送至二次加热装置中，第三输送装置用于将复合坯料从二次加热装置送至热轧装置；
7.所述第一输送装置包括第一机架、第三丝杠、第五丝杆、第四丝杆、第八丝杆、第六丝杆、第一伺服电机、第四伺服电机、第二伺服电机、悬置机械手、第一丝杆、第一垂动电机、第一阻挡块、第一夹持机械手、第二阻挡块、第二夹持机械手、第三阻挡块以及第二转接头；
8.第一夹持机械手和第二夹持机械手围绕复合坯料对称分布从而对复合坯料进行夹紧，两个夹持机械手分别与第一丝杆和第二丝杆连接，第一丝杆和第二丝杆分别连接第一垂动电机和第二垂动电机用以控制夹持机械手垂直方向的移动；所述第一丝杆和第二丝杆分别固定在支撑杆中，支撑杆分别通过第三丝杠、第四丝杆、第五丝杆和第六丝杆与第一机架连接；所述第三丝杠和第四丝杆与第一伺服电机连接，第五丝杆和第六丝杆与第二伺服电机连接，从而能够控制夹持机械手水平方向的移动；
9.所述悬置机械手分别与第一阻挡块、第二阻挡块和第三阻挡块连接，所述第一阻挡块、第二阻挡块和第三阻挡块能够在悬置机械手的带动下对真空涂覆完成后复合坯料中的溶液进行锁定，所述悬置机械手通过第八丝杆与第四伺服电机连接并放置于第一机架中，第八丝杆与第四伺服电机能够控制悬置机械手水平方向的移动；
10.所述第二输送装置包括第一输送机架、输送单元以及第五伺服电机，所述第五伺服电机设置在所述第一输送机架内部，所述第一输送机架上设置有输送单元，所述第三输送装置包括第二机架、第六伺服电机、第二输送机架、输送单元、第三伺服电机以及第七丝杆，所述第二输送机架设置在所述第二机架的内部，所述第二输送机架内部设置有输送单元，所述第六伺服电机设置在所述第二输送机架内部，所述第三伺服电机和第七丝杆设置在所述第二机架上；所述加热装置设置在所述第二输送装置和第三输送装置之间，所述加热装置包括传送带、加热箱辊子和加热箱，所述施压装置设置在所述第二机架上，所述施压装置包括施压机械手、伸缩液压缸和驱动电机，所述施压机械手借助于所述伸缩液压缸的带动下能够进行垂直方向的上下运动，所述施压机械手借助于所述驱动电机能够将复合坯料推入热轧装置内部；
11.所述加热箱内部设置有加热箱传动轴，传送带覆于加热箱传动轴上并与第二输送装置、第二输送装置的传动轴相连用以对复合坯料进行运输；
12.所述伸缩液压缸通过第七丝杆与第三伺服电机连接并放置于第二输送机架中，用于控制施压机械手水平方向的移动；
13.所述热轧装置包括多个三相异步电机、多个热轧滚轮以及热轧支架，所述多个三相异步电机和多个多组热轧滚轮设置在所述热轧支架上，其中两个三相异步电机以及两个热轧滚轮组成一个热轧单元。
14.优选地，所述第一机械手和第二机械手的杆部均具有自动伸缩旋转功能。
15.优选地，所述第三丝杠和第四丝杆通过联轴器与第一伺服电机连接，第五丝杆和第六丝杆通过联轴器与第二伺服电机连接。
16.优选地，所述溶液传输管外缠绕电热线用于保证溶液传输管内溶液温度。
17.优选地，所述热轧装置设置有三个热轧单元。
18.优选地，所述加热箱传送带为表面粘附陶瓷喷涂层的耐高温传送带。
19.优选地，所述合金溶液为铁、钴、镍、铜质量比为3：11：76：10的混合溶液。
20.优选地，所述第一机架的下方设置有第一支撑杆和第二支撑杆，第一夹持机械手、第一丝杆和第一垂动电机安装在第一支撑杆中，第一伺服电机通过第三丝杆和第四丝杆驱
动第一支撑杆水平方向移动；所述第二夹持机械手、第二丝杆和第二垂动电机安装在第二支撑杆中，第二伺服电机通过第五丝杆和第六丝杆驱动第二支撑杆水平方向移动，从而分别带动第一夹持机械手和第二夹持机械手的水平运动；
21.所述悬置机械手由第四伺服电机通过第八丝杆驱动悬置机械手在水平方向移动，所述第一阻挡块和第二阻挡块安装在悬置机械手中，悬置机械手内部还设置有施压棒，所述施压棒用于将第三阻挡块推入第一转接头中。
22.优选地，所述输送单元包括多个并排设置的输送机构辊子和链条，所述输送机构辊子的两侧设置所述链条。
23.优选地，本发明还提供一种利用所述的用于复合板自动化真空涂覆及热轧的系统进行自动化真空涂覆及热轧的方法，其包括以下步骤：
24.s1、第一夹持机械手和第二夹持机械手将复合坯料夹紧固定至预定位置，启动真空泵，通过真空抽气管将复合坯料中空气抽出，同时加热炉合金溶液加热至设定温度，通过溶液传输管将溶液输送至复合坯料进行涂覆；
25.s2、复合坯料真空涂覆完成后，由悬置机械手将第一阻挡块、第二阻挡块和第三阻挡块推入复合坯料中，其中第一阻挡块和第二阻挡块用于固定并锁住复合坯料中溶液，第三阻挡块用于阻断溶液传输管中溶液并由溶液传输管外缠绕的电热线加热使溶液传输管进行保温；
26.s3、悬置机械手与真空抽气管分别沿水平与垂直方向抽离，夹持机械手夹持复合坯料垂直方向移动使复合坯料与溶液传输管分离后，沿水平方向移动至第一输送装置上方，夹持机械手垂直方向移动并旋转将复合坯料水平放置在第一输送装置上，之后第一夹持机械手和第二夹持机械手抽离；
27.s4、第二输送装置将复合坯料输送至加热箱中进行二次加热以保证热轧所需温度，之后通过加热箱中的耐高温传送带将复合坯料传送至第三输送装置，由第三输送装置将复合坯料送至热轧装置；
28.s5、在复合坯料通过施压机械手后，伸缩液压缸沿垂直方向向下延伸将施压机械手下降至预定位置，第三伺服电机通过第七丝杆使施压机械手沿水平方向运动，将复合坯料推入热轧装置中进行热轧。
29.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
30.1.本发明能够实现复合板真空涂覆及热轧的全自动化，使得复合板的制备更加标准化，提高了产品合格率。
31.2.本发明的自动化设备能够代替传统的人工轧制，自动化真空涂覆及热轧大大提高了生产效率，降低了人工成本，实现了复合板轧制的自动化。
32.3.本发明中溶液转流器的使用在保护真空泵的同时回收了合金溶液，能够降低成本，并且对环境污染较小。
33.4.本发明为全自动化设计，相比传统的人工轧制大大提高了安全性，避免人工接触高温设备而受伤。
34.5、本发明能够实现真空涂覆，涂覆效果更好，能够减少涂覆中杂质的进入，能够减少缩孔率、残余应力、氧化不良等问题。
附图说明
35.图1为本发明所述的复合板真空涂覆及热轧的自动化装置总结构示意图；
36.图2为本发明所述的加热及抽真空装置结构示意图；
37.图3为本发明所述的复合板真空涂覆及复合坯料输送装置结构示意图；
38.图4为本发明所述的第一输送装置及二次加热机构示意图；
39.图5为本发明所述的第二输送装置及施压机械装置结构示意图；
40.图6为本发明所述的热轧装置结构示意图；
41.图7为本发明所述的复合坯料涂覆部分机构示意图。
42.图中部分附图标记如下：
43.1、一次加热及涂覆装置；2、第一输送装置；3、第二输送装置；4、第三输送装置；5、热轧装置；6、底座；7、支撑架；8、紧定螺钉；9、加热炉；10、真空泵；11、溶液转流器；12、真空抽气管；13、溶液传输管；14、第三丝杠；15、第五丝杆；16、第四丝杆；17、第八丝杆；18、第六丝杆；19、第一伺服电机；20、第四伺服电机；21、第二伺服电机；22、悬置机械手；23、第一输送机架；24、第一丝杆；25、第一垂动电机；26、第一阻挡块；27、第一夹持机械手；28、第二阻挡块；29、施压棒；30、复合坯料；31、第二夹持机械手；32、第三阻挡块；33、第二转接头；34、传送带；35、加热箱辊子；36、加热箱；37、第一输送机架；38、输送机构辊子；39、挡板；40、链条；41、第五伺服电机；42、肋板；43、第六伺服电机；44、链条；45、第二输送机架；46、施压机械手；47、伸缩液压缸；48、第三伺服电机；49、第二机架；50、第七丝杆；51、三相异步电机ⅰ；52、三相异步电机ⅱ；53、三相异步电机ⅲ；54、三相异步电机ⅳ；55、三相异步电机
ⅴ
；56、三相异步电机
ⅵ
；57、热轧滚轮；58、热轧支架；59、第一支撑杆；60、第一转接头；61、第二丝杆；62、第二垂动电机；63、第二支撑杆。
具体实施方式
44.以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
45.本发明公开了一种复合板真空涂覆及热轧的自动化装置，其包括加热及输送铁、镍、钴、铜混合溶液的一次加热及涂覆装置1。一次加热及涂覆装置1由加热炉9将混合溶液加热到预定温度后，经溶液传输管13将混合溶液输送至复合坯料用于涂覆。
46.本发明优选实例中，还包括抽真空机构，真空泵10置于支撑架7上，与溶液转流器11焊接，通过真空抽气管12对复合坯料30抽真空。
47.本发明优选实例中，第一输送装置包括夹持机械手和悬置机械手机构，夹持机械手机构由第一夹持机械手27与第二夹持机械手31对称复合坯料分布将复合坯料夹紧，第一夹持机械手27安装在第一丝杆24中由第一垂动电机25驱动使第一夹持机械手27可实现垂直方向的移动，第一夹持机械手27、第一丝杆24、第一垂动电机25安装在第一支撑杆59中，第一伺服电机19通过第三丝杠14和第四丝杆16驱动第一支撑杆59水平方向移动；第二夹持机械手31、第二丝杆61、第二垂动电机62、第五丝杆15、第六丝杆18、第二伺服电机21、第二支撑杆63与第一夹持机械手27、第一丝杆24、第一垂动电机25、第一支撑杆59、第一伺服电机19、第三丝杠14、第四丝杆16、第一支撑杆59在第一输送机架23中对称分布。悬置机械手
机构由第四伺服电机20通过第八丝杆17驱动悬置机械手22在水平方向移动，第一阻挡块26、第二阻挡块28和施压棒29安装在悬置机械手22中。
48.本发明优选实例中，第一输送机架与第二输送机架均由机架、辊子、链条及电机组成，第二输送装置由第五伺服电机41通过链条40驱动输送机构辊子38转动来传送复合坯料；第三输送装置结构及原理与第二输送装置相同。
49.本发明优选实例中，二次加热装置由加热箱36、加热箱辊子35及传送带34组成，其传送带34表面粘附陶瓷喷涂层可耐1300℃高温。
50.本发明优选实例中，施压机械装置由第二机架49、第三伺服电机48、第七丝杆50、伸缩液压缸47、施压机械手46及第二输送装置组成，二次加热后的复合坯料30经第二输送装置输送至热轧装置，复合坯料30在进入热轧装置时需要施压机械手46提供推力；施压机械手46由第三伺服电机48通过第七丝杆50驱动在水平方向移动，由伸缩液压缸47驱动在垂直方向移动。
51.本发明优选实例中，热轧装置6包括三相异步电机ⅰ51、三相异步电机ⅱ52、三相异步电机ⅲ53、三相异步电机ⅳ54、三相异步电机
ⅴ
55、三相异步电机
ⅵ
56、热轧滚轮57和热轧支架58，三相异步电机驱动热轧滚轮57转动轧制复合坯料，本发明中选用三道次轧制，也可根据需要增减轧制道次。
52.参照图1，本发明提出的复合板真空涂覆及热轧的自动化装置包括一次加热及涂覆装置、第一输送装置、第二输送装置、二次加热装置、第三输送装置、施压装置和热轧装置。工作的主要步骤为加热炉9将混合溶液加热至预定温度后，通过溶液传输管13将混合溶液输送至复合坯料30；同时真空泵10通过真空抽气管12对复合坯料30抽真空完成复合坯料自下至上的真空涂覆；之后由夹持机械手将复合坯料运送至第一输送装置，进入加热箱36进行二次加热，之后经过第二输送装置的传送进入热轧装置5进行轧制。
53.参照图2，一次加热及涂覆装置1包括底座6、支撑架7、紧定螺钉8、加热炉9、真空泵10、溶液转流器11、真空抽气管12和溶液传输管13。加热炉9与真空泵10置于支撑架7上，溶液传输管13与加热炉9焊接，溶液转流器三端分别与加热炉9、真空泵10和真空抽气管12焊接。
54.加热炉9、真空泵10、溶液转流器11、真空抽气管12均设置在底座的上表面；溶液传输管的第一端与加热炉连接，溶液传输管的第二端通过第一转接头与复合坯料连接，用于对合金溶液进行传输；复合坯料上方通过真空抽气管连接真空泵，真空泵对复合坯料抽真空后合金溶液通过溶液传输管自下至上对复合坯料进行涂覆，真空泵通过溶液转流器和第二转接头与复合坯料连接从而能够抽取多余合金溶液，溶液转流器与加热炉通过管道连接，从而将真空泵抽取的多余合金溶液转流回加热炉中。
55.参照图3，第一输送装置2包括第三丝杠14、第五丝杆15、第四丝杆16、第八丝杆17、第六丝杆18、第一伺服电机19、第四伺服电机20、第二伺服电机21、悬置机械手22、第一输送机架23、第一丝杆24、第一垂动电机25、第一阻挡块26、第一夹持机械手27、第二阻挡块28、施压棒29、复合坯料30、第二夹持机械手31、第三阻挡块32、第二转接头33、第一支撑杆59、第一转接头60、第二丝杆61、第二垂动电机62和第二支撑杆63。第一支撑杆59与第二支撑杆63起始位置位于第一输送机架23左端，第一伺服电机19和第四伺服电机20分别通过第三丝杠14、第五丝杆15和第四丝杆16、第八丝杆17控制第一支撑杆59与第二支撑杆63水平方向
的移动，第二伺服电机21通过第六丝杆18控制悬置机械手22水平方向的移动。
56.参照图4，第二输送机构3包括传送带34、第一输送机架37、输送机构辊子38、挡板39、链条40以及第五伺服电机41。第五伺服电机41通过链条40驱动输送机构辊子38转动，传送带34附着在加热箱辊子35上，输送机构辊子38通过传送带34驱动加热箱辊子35。加热装置包括加热箱辊子35和加热箱36。
57.参照图5，第三输送装置4包括肋板42、第六伺服电机43、链条44、第二输送机架45、施压机械手46、伸缩液压缸47、第三伺服电机48、第二机架49和第七丝杆50。第三伺服电机48通过第七丝杆50驱动施压机械手46水平方向移动，第六伺服电机43通过链条44驱动输送机构辊子转动传送复合坯料至热轧装置。
58.参照附图6，热轧装置5包括三相异步电机ⅰ51、三相异步电机ⅱ52、三相异步电机ⅲ53、三相异步电机ⅳ54、三相异步电机
ⅴ
55、三相异步电机
ⅵ
56、热轧滚轮57和热轧支架58。由两个三相异步电机、两个热轧滚轮及热轧支架组成一组热轧道次，本发明选用三组热轧道次，可根据需要增减。
59.本发明的一种复合板真空涂覆及热轧的自动化装置及方法，参照图1，其主要步骤如下：
60.s1：第一夹持机械手27和第二夹持机械手31将复合坯料30夹紧固定至预定位置，启动真空泵10，通过真空抽气管12将复合坯料30中空气抽出，同时加热炉9将铁镍钴铜合金溶液加热至额定温度，通过溶液传输管13将溶液输送至复合坯料30进行涂覆。
61.s2：复合坯料30真空涂覆完成后，由悬置机械手22将第一阻挡块26、第二阻挡块28、第三阻挡块32推入复合坯料30中，其中第一阻挡块26和第二阻挡块28用于固定并锁住复合坯料30中溶液，第三阻挡块32用于阻断溶液传输管13中溶液并由溶液传输管13外缠绕的电热线加热使溶液传输管13中溶液不会冷却。
62.s3：悬置机械手22与真空抽气管13分别沿水平与垂直方向抽离，第一夹持机械手27和第二夹持机械手31夹持复合坯料垂直方向移动使复合坯料30与溶液传输管13分离后，沿水平方向移动至第一输送装置2上方，第一夹持机械手27和第二夹持机械手31垂直方向移动并旋转将复合坯料30水平放置在第一输送装置2上，之后第一夹持机械手27和第二夹持机械手31水平方向抽离。
63.s4：第二输送装置3将复合坯料30输送至加热箱36中二次加热以保证热轧所需温度，之后通过加热箱36中的耐高温传送带34将复合坯料30传送至第三输送装置4，由第三输送装置4将复合坯料30送至热轧装置5。
64.s5：在复合坯料30通过施压机械手46后，伸缩液压缸47沿垂直方向向下延伸将施压机械手46下降至预定位置，第三伺服电机48通过第七丝杆50驱动施压机械手46沿水平方向运动，将复合坯料30推入热轧装置6中进行热轧。
65.本发明能够实现复合板真空涂覆及热轧的全自动化，使得复合板的制备更加标准化，提高了产品合格率。同时，本发明的自动化设备能够代替传统的人工轧制，自动化真空涂覆及热轧大大提高了生产效率，降低了人工成本，实现了复合板轧制的自动化。
66.最后应说明的是：以上的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等
同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。