一种合金中厚板智能化表面研磨工艺及生产线的制作方法

本发明属于处理各类不锈钢、高温合金、镍基耐蚀合金以及有色合金等合金中厚板材表面缺陷的研磨技术领域，具体涉及一种合金中厚板智能化表面研磨工艺及生产线。

背景技术：

不锈钢、高温合金、镍基耐蚀合金以及有色合金等合金中厚板材酸洗后，在交付给客户之前还需进行表面缺陷检查和研磨处理，以确保板面质量达到要求。对经检查发现表面存在如压入、麻坑、脱皮、凸泡、划伤等缺陷或者对交付的板材表面精度有特殊要求的，就需进入研磨生产线进行表面研磨处理。

目前用于不锈钢、镍基耐蚀合金等合金中厚板材检查研磨生产线的自动化和智能化水平普遍不高，基本上是采用人工检查+离线修磨的配置型式，酸洗、检查、研磨等各工序之间基本上是离散的，需进行频繁的上下料操作，也需一定面积的中间堆存场地进行衔接缓存和一定数量的工人进行堆存管理和上下料吊运操作。

人工目视检测是一种重复性的、精力高度集中、对经验要求较高的工作，检测过程中不可避免地受到检测人员心情、感觉和技术水平等因素的影响，其可靠性、一致性很难得到保证。近年来成功开发的基于机器视觉的缺陷检测装置可以克服人工检测带来的各种缺点，并且已成功应用于国内热带板带和中厚板生产线，但还未推广应用到各类合金中厚板材的精整(含研磨)生产线当中。

而对于当前普遍使用的合金中厚板材的研磨方式，大致有以下三种：

1)人工气动砂轮研磨，该种方式的研磨在辊道分上表研磨和下表研磨两步分别进行，对经发现有缺陷的板材，先由人工在辊道两侧用启动砂轮对板材进行表面研磨，当一面研磨完毕后，辊道将其运送至翻板机进行翻转180°，然后送至下面检查研磨辊道上继续进行检查研磨。此种研磨方式需配置一定长度的研磨辊道和一套匹配的翻板机机组，机组长度总体较长，占地面积较大，同时因无法配置除尘处理系统，现场操作环境较差；另外，因受制于人的手臂长度，如果人仍站在辊道两侧进行操作，较难处理到宽度≥2500mm的中厚板材中间处的缺陷。

2)龙门式砂轮研磨方式，该种方式的研磨也需分成上表研磨和下表研磨两道工序分别进行。对经检查需研磨的板材，需借助车间起重机将其吊运至研磨平台上，然后再通过纵向和横向驱动机构的配合实现对板材往返式的研磨。龙门式研磨机组由纵移台车，横移小车，磨头升降装置，磨头摆架，磨削单元，以及辅助的除尘装置等设备组成。此种型式的研磨机组虽然单面研磨效率较高，现场操作环境良好，但一次仅能研磨一面，当需研磨板材的另外一面时，还需一套离线的翻板机进行配套(增加两次吊运操作)，故总体上来讲，研磨效率也不高。

3)通过式砂带研磨机组方式，砂带研磨的原理是将环形砂带套在接触轮和张紧轮的外圆上，在张紧的状态下，使高速旋转的砂带表面与工件的加工表面相接触，并在一定的压力作用下，以产生的相对摩擦运动(切削运动)对工件表面进行磨削加工。待研磨的板材通过辊道运入砂带研磨机组进行研磨。研磨机组由上下有两个机架组成，上下两机架又各配有上下砂带轮组，使得机组具有双面同时加工能力，加上砂带的幅宽供货基本不受限制，已可供货到2500mm以上，有的甚至达到4500mm，因此可实现对不同板宽的板材进行一次通过式研磨，研磨效率非常高。此外，砂带研磨属柔性接触，磨削系统振动小，而且接触面小摩擦发热少，磨粒散热时间间隔长，故表面研磨加工精度较高。但可惜的是，截止目前，只有少量的该型砂带研磨机组见于的中间配送企业和下游客户之中，还未见有在上游生产企业中进行配套建设的报导。

技术实现要素：

鉴于以上所述问题，本发明的目的在于提供一种合金中厚板智能化表面研磨工艺及生产线，充分利用自动缺陷检测，砂带研磨等装置的优点，将其和酸洗生产线集成在一条生产线上，实现生产线的自动化、智能化与连续化，提升生产潜能。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的一种合金中厚板智能化表面研磨工艺，包括：对酸洗后的合金中厚板进行自动表面缺陷检测，并根据给出的表面缺陷评估状况自动匹配如下研磨路径：

将表面质量合格且表面精度要求等级为no.1的合金中厚板，直接下线堆存；

将表面缺陷面积较小且表面精度要求等级为no.1的合金中厚板材，实施窄幅往复式砂带研磨表面处理后下线堆存；

将表面缺陷面积较大或表面精度要求等级为no.3或no.4的合金中厚板材，实施宽幅通过式砂带研磨表面处理后下线堆存。

优选的，控制窄幅往复式砂带研磨和宽幅通过式砂带研磨的速度在5m/min～35m/min。

本发明提供一种合金中厚板智能化表面研磨生产线，用于实现上述的表面研磨工艺，包括表面缺陷检测装置、第一吸盘下线装置、横移台架、宽幅研磨机组、窄幅研磨机组、第二吸盘下线装置和第三吸盘下线装置，所述表面缺陷检测装置布置于酸洗机组后的烘干装置出口，所述宽幅研磨机组和窄幅研磨机组呈并列布置于表面缺陷检测装置后，且两者所在的辊道线之间通过横移台架连接，所述表面缺陷检测装置、宽幅研磨机组和窄幅研磨机组的出口分别设有第一吸盘下线装置、第二吸盘下线装置和第三吸盘下线装置。

进一步，所述宽幅研磨机组采用通过式结构，所述窄幅研磨机组采用往复式结构。

进一步，所述窄幅研磨机组包括本体、设于该本体内并相对于合金中厚板呈上下布置的两套二辊式砂带轮组、设于该本体上并用于分别横向窜移两套二辊式砂带轮组的轮组移动装置，本体包括呈升降结构的上机架和下机架，二辊式砂带轮组包括传动连接在一起的传动辊、接触辊和砂带。

进一步，所述二辊式砂带轮组的砂带宽度d1与待研磨的合金中厚板宽度d之间的关系满足：d1<(1/4～1/8)dmin。

进一步，所述宽幅研磨机组包括所述本体和设于该本体内并相对于合金中厚板呈上下布置的两套三辊式砂带轮组，三辊式砂带轮组包括传动连接在一起的所述传动辊、两个所述接触辊和所述砂带。

进一步，所述辊式砂带轮组的砂带宽度d2与待研磨的合金中厚板宽度d之间的关系满足：d2＝dmax+200mm。

进一步，所述上机架和下机架上还分别设有与除尘装置连接的除尘风管。

本发明的优点在于：

1、相比于普遍配置的人工检查+人工砂轮研磨、人工检查+龙门式砂轮研磨、人工检查+砂带研磨方式，本发明将酸洗、表面缺陷检测、表面研磨等工序有机地集成在一起，引入自动缺陷检测和砂带研磨技术，无需增设板材中间堆存场地和频繁地进行上下料操作，可大幅降低场地占地需求和操作员工的劳动强度，提高生产线处理能力和板材表面精度，有效改善现场工作环境。

2、本发明适用于对各类不锈钢、高温合金、镍基耐蚀合金以及钛、钼等有色合金中厚板材产品的表面研磨，研磨中厚合金板材最大宽度可达4500mm，具有较高的市场推广应用价值。

3、本发明中使用砂带研磨方式，处理后的板材表面粗糙度值可达到ra0.08mm以上。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的生产线立面布置图；

图2为本发明的生产线平面布置图；

图3为本发明的工艺流程框图；

图4为本发明的窄幅研磨机组主视图；

图5为本发明的窄幅研磨机组剖视图；

图6为本发明的宽幅研磨机组主视图；

图7为本发明的宽幅研磨机组剖视图；

附图标记：1—酸洗机组；2—烘干装置；3—表面缺陷检测装置；4—第一吸盘下线装置；5—横移台架；6—宽幅研磨机组；7—窄幅研磨机组；8—第二吸盘下线装置；9—第三吸盘下线装置；10—合金中厚板；11-上机架；12—下机架；13—传动辊；14—接触辊；15—砂带；16-轮组移动装置；17-除尘风管。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本实施例的一种合金中厚板智能化表面研磨工艺，是这样实现的：对于酸洗后的合金中厚板，通过辊道运送至表面缺陷检测装置进行自动检测，并根据表面缺陷检测装置自动识别出的表面状况，合金中厚板再自动选择相应的研磨路径，即：对经检测表面质量合格且对成品表面精度无特殊要求的合金中厚板板材，由表面缺陷检测装置后出口附近的吸盘下线装置就近直接吊运下线堆存；对经检测表面缺陷处理面较小，且对成品表面精度无特殊要求的合金中厚板板材，运往窄幅往复式砂带研磨机组进行处理，研磨完成后由其出口的吸盘下线装置吊运下线堆存；对经检测表面缺陷处理面较大，或对表面精度有特殊要求的合金中厚板板材，运往宽幅通过式砂带研磨机组进行处理，研磨完成后由其出口的吸盘下线装置吊运下线堆存。

如图1-2所示，实现上述合金中厚板智能化表面研磨工艺的生产线，包括表面缺陷检测装置3、第一吸盘下线装置4、横移台架5、宽幅研磨机组6、窄幅研磨机组7、第二吸盘下线装置8、第三吸盘下线装置9、运输辊道以及辅助的除尘系统等，该表面缺陷检测装置3布置于酸洗机组1后的烘干装置2出口，该宽幅研磨机组6布置于表面缺陷检测装置3后，并与之在同一轴线上，该窄幅研磨机组7与宽幅研磨机组6呈并列布置，且两者所在的辊道线之间通过横移台架5连接，在表面缺陷检测装置3、宽幅研磨机组6和窄幅研磨机组7的出口分别安装第一吸盘下线装置4、第二吸盘下线装置8和第三吸盘下线装置9。

具体的，本发明的生产线适用于对各类不锈钢、高温合金、镍基耐蚀合金以及钛、钼等有色合金中厚板材进行表面研磨处理，处理的中厚板材规格为：厚度：3mm～120mm；宽度：1000mm～4000mm；长度：2000mm～12000mm。

酸洗后的各类合金中厚板板材，由辊道送往表面缺陷检测装置进行自动识别，表面缺陷检测装置已是一套开发成熟多年的装置，已成功应用于国内外多条热轧带钢、中厚板的生产线中。其原理是利用ccd摄像机实时采集生产线上板材的表面图像，同时采用快速图像处理及模式识别算法对采集图像进行实时处理和分析，实时检测出板材表面缺陷，并对缺陷进行自动分类识别。根据缺陷识别结果，板材自动选择相应的研磨路径，运至相应机组进行处理，具体为：

1)对经检测板面没有缺陷，且对精度没有特殊要求的合金中厚板(表面精度要求为no.1)，通过检测后，直接运往第一吸盘下料装置处，由其吊运下线进行堆存。

2)对经检测板面虽没有缺陷，但是对精度有特殊要求的合金中厚板(表面精度要求达到no.3或no.4)，则检测后通过辊道运送宽幅研磨机组进行研磨，通常情况下，一次通过即可完成研磨处理，但如表面经检测仍有问题，也可进行往复多次研磨，研磨完毕后送至第二吸盘下料装置下方，然后由其吊运下线堆存。

3)对经检测出的表面缺陷面积较小或经评估处理量不大的合金中厚板，则通过辊道和横移台架运送至窄幅研磨机组进行往复式多次表面处理，研磨完毕后送至第三吸盘下线装置下方，并由其吊运下线进行堆存。

4)对经检测出的表面缺陷面积较大或经评估处理量较大的合金中厚板，则通过辊道运送宽幅研磨机组进行研磨，通常情况下，一次通过即可完成研磨处理，如表面经检测仍有问题，也可往复多次研磨处理，研磨完毕后送至第二吸盘下料装置下方，然后由其吊运下线堆存。

下表为不锈钢板表面光亮度常用表示法：

表1:不锈钢板表面光亮度常用表示法

如图4、5所示，窄幅研磨机组7包括本体、设于该本体内并相对于合金中厚板10呈上下布置的两套二辊式砂带轮组、设于该本体上并用于分别横向窜移两套二辊式砂带轮组的轮组移动装置16，本体由一个固定的下机架12和一个沿四个立柱进行垂直升降的上机架11组成。其中下机架包含二辊式砂带轮组、轮组移动装置等；上机架包含二辊式砂带轮组、轮组移动装置以及机架升降装置等；二辊式砂带轮组包括传动连接在一起的一个传动辊13、一个接触辊14和一条砂带15；砂带的宽度通常远小于处理板材的宽度，即：砂带宽度d1与待研磨的合金中厚板宽度d之间的关系满足：d1<(1/4～1/8)dmin，一般取200mm～500mm，二辊式砂带轮组通过轮组移动装置的横向窜动实现覆盖板材宽度上的不同板面，与板材在辊道上的往复运动一道配合使用，可实现板材全板面表面缺陷的研磨。该窄幅研磨机组采用往复式结构，用于处理缺陷面积较小且研磨处理量较小的工况。

如图6、7所示，宽幅研磨机组6结构类似于窄幅研磨机组7，区别在于宽幅研磨机组没有轮组移动装置和采用了三辊式砂带轮组结构。即：宽幅研磨机组7包括所述本体和设于该本体内并相对于合金中厚板10呈上下布置的两套三辊式砂带轮组，三辊式砂带轮组包括传动连接在一起的所述传动辊13、两个所述接触辊14和所述砂带15。该宽幅研磨机组的砂带宽度可以覆盖处理板材的最大宽度，即：砂带宽度d2与待研磨的合金中厚板宽度d之间的关系满足：d2＝dmax+200mm，可实现一次通过式对板材缺陷的全板面研磨。该宽幅研磨机组采用通过式结构，适用于处理缺陷面积较大或对表面精度有特殊要求的工况。

本实施例中的宽幅研磨机组6和窄幅研磨机组7的上机架11和下机架12上还分别设有与除尘装置(未画出)连接的除尘风管17。通过除尘装置与除尘系统连接，有效地保证了现场的良好操作环境。

本实施例中的砂带研磨速度在5-35m/min之间，可实现与前端酸洗、自动检测工序的有序衔接。因使用砂带研磨方式，处理后的板材表面粗糙度值可达到ra0.08mm以上，板材处理后的板面精度达到较高的水平。相比于普遍配置的人工检查+人工砂轮研磨、人工检查+龙门式砂轮研磨、人工检查+砂带研磨方式，本发明将酸洗、表面缺陷检测、表面研磨等工序有机地集成在一起，引入自动缺陷检测和砂带研磨技术，无需增设板材中间堆存场地和频繁地进行上下料操作，可大幅降低场地占地需求和操作员工的劳动强度，提高产线处理能力和板材表面精度，该专利技术具有较高的市场推广应用价值。

上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。