鋼材加工中心設備的最新發展及趨勢
鋼材加工配送中心在鋼鐵產業的價值鏈中扮演著一個重要的角色。由于加工中心的出現和它的用戶導向，使得鋼廠得以專注于鋼材的制造而不是下游工序。目前，最終用戶對鋼材加工中心在加工新材料和高技術的超高強鋼及特種鋼材方面的要 求不斷增加。因此，對于加工設備在產景、自動化水平和安全性等方面的要求也不斷提高。本文中，對鋼材加工配送中心面對的挑戰和鋼材加工配送中心設備的最新發展及未來趨 勢進行了論述。文章中的數據來自西門子奧鋼聯冶金技術部近年的經驗。西門子奧鋼聯冶金 技術部是西門子工業集團下屬的分部，是************的鋼鐵及有色行業工廠設計工程公司，在 冶金技術領域擁有;^量的專有技術。1當前狀況如前所述，根據汽車，航空，建筑等行業的新趨勢，加工中心的產品趨向于高附加值的 產品同時要求有更高的生產率，加工中心的要求越來越復雜和尖端。近年來，不僅在設備本身，加工工藝流程方面也發生了深刻的變化。幾年前，加工中心 僅僅加工標準的產品（如橫切線加工普通強度的矩形板片），現在，加工中心則要求將一些 非常見的材料加工成不同形狀，如：先進高強鋼（AHSS)屈服強度高于1400MPa (馬氏體 鋼）；在槊性變形過程中產生加工硬化的TRIP鋼；激光拼焊料片等。另外值得一提的是， 現今的小批置多品種生產要求有更高的自動化水平。加工配送中心通常要求有不同的精整線設備組合，包括縱切線，橫切線，檢查線，開卷 落料線等。圖1所示為一個專為汽車行業服務的加工中心的物流圖。通常，這種加工配送中心由以下設備組成：一條縱切線用來加工高表面質量的汽車外板 帶材；一條縱切線用來加工一般表面質量的帶材；一條包裝線：一條擺剪橫切線加工梯形板 料；一條開卷落料線；一套生產控制和數椐管理系統；行車和轉運車：實驗室和輔助設備。1.1開卷落料線開卷落料線專門用來將鋼卷開平剪切為特定的形狀。這些剪切下來的板片在后續的連續 壓力機沖壓加工成最終的零部件。在汽車行業里，主要的部件包括汽車外売如機蓋、門和頂 蓋等。西門子奧鋼聯開卷落料線集成了世界上頂級的壓力機生產高質S的板片。高質朵的板片 的含義包括：有效的矯直將板片內的殘余應力降到最??；板片尺寸精度滿足要求；對于激光 拼焊的板片應滿足剪切斷面質量，如毛刺高度，直線度和剪切/撕裂比；最后，要求板片堆 垛整齊.在板片表面和邊緣沒有印痕。表1所示為落料線的典型工藝參數 表1落料線典型參數 帶材厚度 0,5-3,2 mm 帶材寬度 250 - 1.850 mm 卷重 35 T 抗拉強度 800 Mpa 線速度 90 m/min 剪切能力 60次/分 年產量 50.000啦年 壓力機 6300 KN 壓機臺面尺寸 4.750 * 2.750 mm 壓機類型 機械連桿式 開卷落料線的特點：1) 為了對所有厚度范圍內的帶材進行有效的矯直，通常需配備1到2個傳統的輥式矯 直機或者可更換輥盒式矯直機。2) 為了將板料內部殘余應力降到最低范圍，矯直工藝需達到在整個帶材厚度范圍****** 的塑形變形比（******至85%)。3) 為了保證板料的尺寸精度，應使用高精度伺服傳動的輥式喂料機。喂料精度應當達 到O.lmm/m。為了適應壓機模具的不同尺寸，喂料機的喂料高度必須可調。4) 通過堆垛機的氣動推板實現板料的整齊堆垛，為了保證板料表面無印痕需要采用磁 力堆操；為了實現板料邊緣無損傷，應當在啟停模式下零速堆垛。 5) 現今，越來越多的客戶要求在同一條生產線內加工鋼帶和鋁帶，為了滿足這種要求, 需要采用真空堆操機或者真空/磁力混合模式的堆垛機。1_2縱切線表2所示為典型的縱切線參數。 表2縱切線典型參數 典型參數 帶材厚度 0,6 -4,0 mm 市寬 300 -1.800 mm 卷重 35 Tons 抗拉強度 ******850 Mpa 線速度 250 m/min 帶材表面質量 汽車外板“Z”鈒 產量 125.000 噸/年 | 對于縱切線，要達到客戶要求的生產率、產量和安全要求，須具備以下特點:1) 高度自動化的上卷、穿帶、切頭尾和取樣系統，以達到“無手工”操作。2) 縱切操作有以下特點.•基于使用無墊片刀具的高精度縱剪具有零間隙和很高的平行 度公差，以達到無毛刺剪切。另外需滿足足夠的高強鋼剪切能力，同時保證刀具的長壽命， 刀具以中心或軸肩為基準。3) 縱剪刀具準備：簡單、方便和安全?；旧嫌袃煞N不同的刀具更換模式可以滿足自 動更戎W移式和轉塔式。刀具的準備有人工準備和刀具裝配機械手。圖4是側移式 和轉塔式換刀模式的對照表。關于機械手裝配刀具，它可以自動裝配一套剪切刀具，配有刀 具清潔系統。另外，值得一提的是一套機械手可以服務于兩條縱切線。 圖3側移式和轉塔式換刀模式對比 描述 側移式 刀具更換轉塔 操作模式 全自動 全自動 刀具更換時間 2分鐘 4洲 刀具準備時間 30分鐘 15 ■ 刀具存儲 1套 3套 設備投資 1,6 1 操作便利性 * *** | 刀具檢査 • 在線外 在線內 | 機械手配刀 不可以 可以 4) 縱切線在刀具更換時也必須同時更換隔離環，所以需要配備隔離環更換小車。在卷 取機部分必須要將隔離環翻轉180度進行更換。同時也要考慮更換隔離環時避免使用天車， 最后，整套刀具和隔離環的更換時間要在5分鐘內由1個操作員完成。5) 選擇適當的張力裝置„由于不同的帶材表面質螢耍求，對于表面要求極高的帶材不 能使用張力壓板時應使用皮帶式或張力輥式張力裝置。6) 出丨丨處的鋼卷運輸處理，對于卷取機卷軸上的J0個存在肓徑差的縱切卷來說，是一 個很大的挑戰。技術方案需要在符合人體工程學和安全的前提下，要在最短的時間內將鋼卷 卸下卷取機，保證生產連續進行，并且只由一個操作員將縱切卷離線周向打包。1.3橫剪線 在加工配送中心，可以發現一些橫切線專門加工這些產品：矩形板、梯形、三角形和菱 形板片。這種橫切產品基本上專門用于激光拼焊板的加工。表4所示為擺剪橫切線的典型參數。 表4線的典型參數 帶材厚度 0,5-4,0 mm 帶材寬度 250 -1.550 mm 卷重 35 Tons .. ......... ........ ........... . 一■」 抗拉強度 550 Mpa 線速度 90 m/min 梯形角度 ±30° 剪切能力 180次/分 擺剪橫切線的要求與開卷落料線的要求大致相同:1) 與落料線相同的有效矯直要求。2) 高質量的剪切以滿足后續激光拼焊的要求。3) 適當的堆垛方案滿足激光拼焊板的要求。激光拼焊板的質量須百分之百滿足下列要求：剪切邊毛刺高度小于厚度的3%;剪切邊 直線度小于0.03mm/m;剪切/撕裂比為最優90/10,平均70/30。2面向未來至此我們回顧了加工中心設備的典型特點。最近幾年，出現了一些新的和復雜的要求. 新材料，寬度和厚度更大的帶材以及新的產品標準，對一些傳統的加工設備的設計提出了挑 戰。例如，對于有很高強度的材料，需要設備更加堅固具有更高的剛度。在生產線的入口段 為了防止鋼卷在去除捆帶后的回彈及保證加工過程中的適當張力開卷，需要使用很強的下壓 輥。在加工汽車板時也必須要考慮重卷的可能性。對于縱剪和落料等剪切操作，必須配置快速換刀裝置，特別是對于厚規格鋼卷，鋼卷長 度很短，所以降低輔助停機時間對于提高生產率至關重要。3結束語在最近幾年中，鋼材加工設備，在提高生產率提高安全性等方面有了顯著地發M，在未 來還有更多的挑戰需要面對(新材料，新的環保要求等)，只有不斷的技術進步才可以克服這些挑戰本文由海天精工整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明！