钛板带切边重卷机工艺设备配置特点
韩晨;孙付涛
【摘 要】针对钛板带屈强比高、变形抗力大、板型控制困难等工艺特点,重点对切边重卷机的工艺设计要求、机组组成特点、关键设备部件、典型技术参数等进行介绍和分析.本文对钛板带材的实际生产、设备设计和制造以及新建项目的生产线配置具有一定的意义. 【期刊名称】《有设备》
【年(卷),期】2017(000)006
【总页数】6页(P17-22)
【关键词】钛板带;切边;重卷;配置特点
【作 者】韩晨;孙付涛
【作者单位】中科技股份有限公司,河南洛阳471039;洛阳有金属加工设计研究院,河南
洛阳471039;中科技股份有限公司,河南洛阳471039;洛阳有金属加工设计研究院,河南洛阳471039
【正文语种】中 文
【中图分类】TG333
金属钛及其合金具有密度小、强度高、耐腐蚀等优异的力学性能，其结构件包括无缝管、焊管、棒材、型材、线材，以及宽幅中厚板材和薄规格带材，广泛应用于航空、国防、石化、冶金、装备等行业，因而被称为“第三金属”和“21世纪的金属”[1-5]。
近年来，钛及钛合金板带材的工艺设备成为冶金、材料加工、冶金机械等行业研发和生产的热点。在国家十三五“有金属工业发展规划(2016—2020年)”中，海水淡化装备用高精度钛卷焊管及配套大卷重低残余类型产品应力钛带、航空航天用钛合金薄板和厚板、船舶与海洋工程用钛合金超宽幅厚板等被规划为重点发展的产品。同时，在工业和信息化部2017年9月所公布的《重点新材料首批次应用示范指导目录(2017年版)》中，宽幅钛合金板(应用：航空、海洋工程)、大卷重宽幅纯钛带卷(应用：海洋工程、海水淡化、核电)、超薄壁钛及钛合金焊管(应用：海水淡化)也被重点推荐。
pcb柔性连接器在以往，企业在生产钛板带材时，往往比较重视其熔炼、锻造、热轧、冷轧、加热和热处理等工序，以上工序的工艺参数和技术装备近年来因而也取得了长足的进步。但随着市场对钛板带材产品边部质量、表面质量、尺寸精度和板型要求的不断提高，企业开始将生产的重点向产品的后续精整工序延伸[6-8]。钛板带的精整主要包括剪切、矫直、重卷、修磨等工序，其精整设备配置的发展趋势也是在满足生产、控制投资的前提下尽可能的共线布置，尤其是将钛的板材和带材共线进行设计，这在降低精整设备投资和提高生产效率的同时，也给精整生产线的设备设计带来了挑战。
切边重卷机为钛板带最主要的精整生产线，主要功能是对钛板带进行控制张力的重新卷取、提高产品的表面和边部质量、提高板型尺寸和精度。本文针对某宽幅钛板带新建工程所选择的现代化切边重卷机进行工艺设备配置特点的分析，尤其是针对钛板带材的屈强比较高、变形抗力大、板型控制困难等工艺特点，重点对工艺设计条件和需求、机组的组成与特点、主要设备部件及其技术参数进行介绍和分析。
钛板带切边重卷机的首要功能是用来对钛及其合金板带材进行切边，以避免产品在后续加工工序中断带，其次是用来对板带材进行在线表面检查和人工修磨以及焊接引带，同时其功能还包括可避免带材退火后出现粘连的重卷功能。 钛板带切边重卷机组主要的合金品种、来料规格及成品规格要求如下：
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(1)钛及其合金牌号：TA1，TA2，TA3，TC4等；
(2)来料带材规格：宽度800～1 560 mm，厚度1～5 mm，料卷内径Φ610 mm，料卷外径Φ900～Φ1 600 mm，料卷错层±1 mm，料卷塔型±3 mm，料卷最大重量8 000 kg；
(3)成品板带材规格：板材宽度800～1 500 mm，厚度1～5 mm，长度2 000～6 000 mm；带材宽度800～1 560 mm，带材厚度1～5 mm，料卷内径Φ508～Φ610 mm，料卷外径Φ900～Φ1 600 mm；
(4)成品尺寸公差：板材宽度偏差为+1 mm，长度偏差为+(0～2)mm，对角线偏差为+(0～3)mm，毛刺高度为板材厚度值的1%～3%，板材平直度≤10I，表面无新增划痕和压痕等缺陷；带卷错层为±0.2 mm，带卷塔型为±1 mm。
机组的工序流程和工艺描述可分为以下五个部分：
(1)带材头部焊接引带
引带带卷通过上卷小车上卷到开卷机，压辊压下，引带由入口夹送转向直头机矫直后开始送料，引带达到合适长度后由液压横剪进行分切，切后的引带通过焊机前后的夹送辊点动送料，停留在焊机的出口夹钳处等待焊接。余下的引带卷在人工辅助下由上卷小车将其卸下。 lc低通滤波器
带头通过入口夹送转向直头机初矫后进入生产线。带头进入焊接区域，焊机的入口夹钳装置将带头夹紧，出口夹钳装置将引带的带尾夹紧，入口和出口挑套启动后形成焊接缓冲区，焊机自带的双切剪将带头和带尾切除，焊机夹钳打开，调整位置后进行焊接。
带头穿过三辊张力机到达卷筒，通过人工辅助进入钳口，带材在卷轴卷取数圈后，张力辊压下，生产线加速。当带卷尾端在开卷机上仅剩几圈时，生产线降速到穿带速度。在带尾脱离开卷机后，经切头剪切除尾部，以穿带速度通过焊机并停留在焊机出口，以便进行带尾的引带焊接。
(2)带材尾部焊接引带ca1521航班
引带料卷通过上卷小车上卷到开卷机，压辊压下，引带由入口夹送转向矫直机矫直后向后
人脸识别巡更系统送料，引带带头到达焊机入口夹钳并对带头进行夹紧。入口和出口挑套启动形成焊接缓冲区，焊机自带的双切剪将带头和带尾切去，夹钳打开并调整到合适的位置后进行焊接。焊接完成后机组以穿带速度运行，当引带达到合适长度后由横剪将其剪断。卷取完成后，出口带卷小车的托辊抬起，并将带卷托住。
(3)缺陷检查和人工修磨
在焊机出口平台处设置有人工检查工位，操作人员可在带材运行过程中检查其表面缺陷。在停车状态下，操作人员可持修磨设备对带材表面局部缺陷进行适度修磨，修磨完成后机组继续运行。
(4)切边和重卷
带头通过焊接段及修磨平台后(切边重卷时焊机不投入使用)，通过机械侧导装置进行对中，然后进入圆盘剪进行带材边部的剪切。剪切的废边通过圆盘剪出口侧的碎边机进行定长碎边，打碎的废料由料斗集中收集。
带头穿过三辊张力机到达卷筒，带材在卷取轴上卷取数圈后，张力辊压下，机组建立张力
后开始加速。当带材尾端在开卷机上仅剩几圈时，卷取机压辊压下，机组降速到穿带速度。在带尾脱离开卷机后，由横剪切除尾部。
(5)横切堆垛
当带头通过三辊张力机后导板台导板抬起，带头由多辊矫直机进行矫直后继续向后送料，由伺服定尺装置计长定尺，飞剪根据要求将带材剪切成一定规格的板材后，由真空吸盘堆垛机进行堆垛。
根据车间工艺布置和厂房条件，切边重卷机设备总长度控制在60 000 mm以内，总宽度控制在16 000 mm以内，设备的最高点控制在8 000 mm以内。开卷机采用上开卷方式，而其卷取采用下卷取工艺，上开卷和下卷取有利于对带材的上下两面进行检查和翻面控制。生产线的标高为+1 000 mm(相对于地平面)，从操作侧看，机组生产方向为从左向右。
机组的设备组成主要包括以下设备部件：上卷小车、开卷机、入口夹送转向直头机、废料小车、入口液压横剪、入口挑套、等离子焊机、出口挑套、月牙剪、圆盘剪、碎边机、碎边传送带、修磨平台、三辊张力机、卷取机、卸卷小车、出入口固定鞍座、打捆机、机械
对中装置、17辊矫直机、飞剪机、皮带运输机、真空堆垛机等。同时也包括CPC对中系统、EPC对边系统、液压系统、电气系统、气动装置等。
切边重卷机机组的年日历时间为8 760 h，年修时间为240 h，定修时间为400 h，年计划工作时间为8 120 h，机组利用系数按0.8考虑，年生产时间总计为6 496 h。机组的设计产能为8 000 t/a，计算设备负荷率为52%。考虑到板材和带材的共线生产以及纵剪和横剪生产工艺的不同，就需要对机组的主要力能参数进行有针对性的设计，主要的力能参数如下：
(1)最高穿带速度：10 m/min；文具盒生产过程
(2)最高纵剪速度：90 m/min；
(3)最高横切速度：60 m/min；
(4)加减速时间：15 s内0～90 m/min；
(5)正常停车时间：10 s；
(6)最大开卷张力：65 kN(恒张力开卷)；
(7)最大卷取张力：100 kN(恒张力卷取)。
钛板带切边重卷机生产线的现场图如图1所示。
上卷小车的作用是将带卷从固定鞍座上托起并运送至开卷机的芯轴上，卸卷小车的作用是将带卷从卷取机的芯轴上卸下并移出。
上卸卷小车均采用四轮导向柱结构，主要由轨道、车体、移送机构和升降机构组成。车体为焊接结构件，其下部装有四个车轮，车体的运动由液压油缸驱动，使小车在轨道上行走。升降机构为方箱式的导向结构。升降架带有一对托辊，用于辅助开卷和卷取。
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