一种搅龙叶片热轧设备及其工艺

摘要

本发明公开了一种搅龙叶片热轧设备及其工艺，该设备包括指辊机构、锥形轧辊机构、钢带导入机构和钢带加热装置，该指辊机构包括横向以及纵向的伺服电机和滚珠丝杠，通过依靠伺服电动机带动滚珠丝杠丝母运动。锥形轧辊机构，包括对称设置的两个锥形轧辊，用于碾轧钢带，液压传动机构，包括两个传动机构，分别与所述两个锥形轧辊连接，钢带加热装置，用于在一定时间内加热一定厚钢带，该装置内设有温度传感器和时间传感器。本发明将伺服液压技术、PLC、传感测量技术和计算机技术及机械传动结合在一起，利用快速加热技术，采用钢带热轧工艺，增大了钢带轧制厚度范围，使设备整体体积、重量减小，大大简化机械传动装置的繁琐，更便于调整、维修。

权利要求

1.一种搅龙叶片热轧设备，其特征在于：包括

指辊机构，该指辊机构包括横向以及纵向的伺服电机和滚珠丝杠，通过依靠伺服电机带动滚珠丝杠丝母运动，进行指辊的横向与纵向位置的控制，也就是控制搅龙叶片的直径和螺距大小，同时该指辊机构与计算机连接，实时控制指辊的横向与纵向位置；

锥形轧辊机构，包括对称设置的两个锥形轧辊，用于碾轧钢带；两个锥形轧辊之间设有距离传感器，通过距离传感器检测两锥形轧辊的间隙和偏移量从而控制轧制钢带的厚度和轧制力；

液压传动机构，包括两个传动机构，分别与所述两个锥形轧辊连接；该液压传动机构通过电信号控制液压阀动作，从而控制液压缸和液压马达的压力和速度，并通过计算机控制所述电信号的输出与输入；

钢带导入机构，用于热钢带能正确导入两锥形轧辊间隙中，该钢带导入机构中设有时间传感器和温度传感器，并利用时间传感器和温度传感器发出的电信号，自动导入钢带至锥形轧辊中进行轧制；

钢带加热装置，用于在一定时间内加热一定厚钢带，该装置内设有温度传感器和时间传感器，利用温度传感器和时间传感器控制钢带加热温度和时间。

2.根据权利要求1所述的一种搅龙叶片热轧设备，其特征在于：所述指辊机构包括导向指辊座以及设在所述导向指辊座内的指辊，所述导向指辊座活动连接有横向移动滚珠丝杠和纵向移动滚珠丝杠，所述横向移动滚珠丝杠和纵向移动滚珠丝杠分别连接有横向伺服电机、纵向伺服电机。

3.根据权利要求1所述的一种搅龙叶片热轧设备，其特征在于：所述液压传动机构包括比例伺服溢流阀、比例伺服调速阀、比例伺服减压阀、电磁换向阀以及液控单向阀；通过采用比例伺服溢流阀控制系统压力，采用比例伺服减压阀与电磁换向阀结合，控制锥形轧辊压力与升降运动；利用比例伺服调速阀控制液压马达转速；利用比例伺服调速阀、电磁换向阀和液控单向阀结合，控制锥形轧辊平动油缸的运动。

4.根据权利要求1所述的一种搅龙叶片热轧设备，其特征在于：所述钢带加热装置采用中频加热器。

5.根据权利要求1或4所述的一种搅龙叶片热轧设备，其特征在于：所述钢带加热装置的控制电路包括主控制板、IGBT逆变器、整流桥以及LC串联谐振回路，所述主控制板与所述IGBT逆变器之间还设有驱动器，所述整流桥的输入与380V工业三相交流连接，所述整流桥的输出与所述IGBT逆变器的一端连接，所述IGBT逆变器的另一端通过电流变换器与所述LC串联谐振回路连接，所述电流变换器同时与所述主控制板连接，所述主控制板还连接有电压变压器和保护环节电路。

6.根据权利要求1所述的一种搅龙叶片热轧设备，其特征在于：所述钢带的厚度至少为

20mm。

7.根据权利要求1-6任一一项所述的一种搅龙叶片热轧设备的热轧工艺，其特征在于：包括如下步骤：

(1)通过计算机输入如下：1.钢带加热装置温度、时间设置2.碾轧左右旋搅龙叶片参数设置3.两锥形轧辊平动预留间隙设置4.两锥形轧辊高度预留间隙设置5.指辊横向位置设置6.指辊纵向位置设置；

(2)参数输出指令，自动调整碾轧前机器参数；

(3)主辊转动，钢带导入钢带加热装置；

(4)钢带加热；

(5)导出钢带、自动喂料；

(6)轧制；

(7)冷却；

(8)整形；

(9)检验。

说明书

一种搅龙叶片热轧设备及其工艺

技术领域

[0001] 本发明属于农机装备制造行业，具体涉及一种搅龙叶片热轧设备及其工艺，该设备是用于生产联合收割机搅龙叶片的设备，如联合收割机中央搅龙、缷粮搅龙、升运器搅龙等所需的螺旋叶片生产加工，是螺旋输送设备的心脏。

背景技术

[0002] 目前搅龙叶片连续轧制工艺是冷轧工艺，是利用两锥形轧辊对一定厚度、宽度的钢带进行冷碾压而成的一种工艺。其碾轧设备主要有两种结构，第一种是以仿制英国F-600M机型制造的轧机，主要是机械传动机构。它的主要传动机构是依靠电动机带动减速器，在通过同步齿行带驱动两根传动轴，从而保证两碾压锥辊同步转动，实现钢带的碾轧。

[0003] 第二种是在第一种结构上的改进，比如中国公开专利专利CN2032808U中介绍，它是利用液压传动带动液压马达转动，两液压马达分别带动两锥形轧辊转动，从而实现对钢带的碾轧。在传动结构上比第一种更加简化，扭矩增大。

[0004] 上述两种结构共同缺点：1.轧制08F钢板厚度受限制，在8mm以下；2.轧制新品种的搅龙叶片机器调整参数周期长，耗材大；3.机器参数调整依靠操作者经验手工调整，参数调整上有人为因素误差；4.机器参数测量通过操作者目测刻度量具进行读取，参数不能存储。

发明内容

[0005] 发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种将伺服液压技术、PLC、传感测量技术和计算机技术及机械传动结合一起，同时利用快速加热技术，采用钢带热轧工艺，增大了钢带轧制厚度范围，使设备整体体积、重量减小，大大简化机械传动装置的繁琐，更便于调整、维修的一种搅龙叶片热轧设备及其工艺。

[0006] 技术方案：本发明所述的一种搅龙叶片热轧设备，包括

[0007] 指辊机构，该指辊机构包括横向以及纵向的伺服电机和滚珠丝杠，通过依靠伺服电机带动滚珠丝杠丝母运动，进行指辊的横向与纵向位置的控制，也就是控制搅龙叶片的直径和螺距大小，同时该指辊机构与计算机连接，实时控制指辊的横向与纵向位置；

[0008] 锥形轧辊机构，包括对称设置的两个锥形轧辊，用于碾轧钢带；两个锥形轧辊之间设有距离传感器，通过距离传感器检测两轧辊的间隙和偏移量从而控制轧制钢带的厚度和轧制力；

[0009] 液压传动机构，包括两个传动机构，分别与所述两个锥形轧辊连接；该液压传动机构通过电信号控制液压阀动作，从而控制液压缸和液压马达的压力和速度，并通过计算机控制所述电信号的输出与输入；

[0010] 钢带导入机构，用于热钢带能正确导入两轧辊间隙中，该钢带导入机构中设有时间传感器和温度传感器，并利用时间传感器和温度传感器发出的电信号，自动导入钢带至锥形轧辊中进行轧制；

[0011] 钢带加热装置，用于在一定时间内加热一定厚钢带，该装置内设有温度传感器和时间传感器，利用温度传感器和时间传感器控制钢带加热温度和时间。

[0012] 进一步的，所述指辊机构包括导向指辊座以及设在所述导向指辊座内的指辊，所述导向指辊座活动连接有横向移动滚珠丝杠和纵向移动滚珠丝杠，所述横向移动滚珠丝杠和纵向移动滚珠丝杠分别连接有横向伺服电机、纵向伺服电机。

[0013] 进一步的，所述液压传动机构包括比例伺服溢流阀、比例伺服调速阀、比例伺服减压阀、电磁换向阀以及液控单向阀；通过采用比例伺服溢流阀控制系统压力，采用比例伺服减压阀与换向阀结合，控制轧辊压力与升降运动；利用比例伺服调速阀控制液压马达转速；利用比例伺服调速阀、换向阀和液控单向阀结合，控制轧辊平动油缸的运动。

[0014] 进一步的，所述钢带加热装置采用中频加热器。

[0015] 进一步的，所述钢带加热装置的控制电路包括主控制板、IGBT逆变器、整流桥以及LC串联谐振回路，所述主控制板与所述IGBT逆变器之间还设有驱动器，所述整流桥的输入与380V工业三相交流连接，所述整流桥的输出与所述IGBT逆变器的一端连接，所述IGBT逆变器的另一端通过电流变换器与所述LC串联谐振回路连接，所述电流变换器同时与所述主控制板连接，所述主控制板还连接有电压变压器和保护环节电路。

[0016] 进一步的，所述钢带的厚度至少为20mm。

[0017] 本发明还公开了一种利用上述搅龙叶片热轧设备进行的热轧工艺，包括如下步骤：

[0018] (1)通过计算机输入如下：1.加热装置温度、时间设置2.碾轧左右旋叶片参数设置3.两轧辊平动预留间隙设置4.两轧辊高度预留间隙设置5.指辊横向位置设置6.指辊纵向位置设置；

[0019] (2)参数输出指令，自动调整碾轧前机器参数；

[0020] (3)主辊转动，钢带导入加热装置；

[0021] (4)钢带加热；

[0022] (5)导出钢带、自动喂料；

[0023] (6)轧制；

[0024] (7)冷却；

[0025] (8)整形；

[0026] (9)检验。

[0027] 有益效果：本发明打破传统的机械和液压式同步传动方式，是将伺服液压技术、PLC、传感测量技术和计算机技术及机械传动结合一起的智能控制搅龙叶片轧制机。利用快速加热技术，采用钢带热轧工艺，增大了钢带轧制厚度范围，碾轧08F钢带，板厚度初略计算可至少达20mm左右，使设备整体体积、重量减小，大大简化机械传动装置的繁琐，更便于调整、维修。

附图说明

[0028] 图1为本发明的整体结构示意图；

[0029] 图2为本发明的指辊机构结构示意图；

[0030] 图3为本发明的液压传动机构电气原理图；

[0031] 图4为本发明的钢带加热装置控制电路原理框图；

[0032] 图5为本发明的钢带加热装置控制电路中的整流桥电路图；

[0033] 图6为本发明的钢带加热装置控制电路中的逆变器回路电路图；

[0034] 图7为本发明的钢带加热装置控制电路中的电流变换与LC串联谐振回路电路图。

具体实施方式

[0035] 如图1所示的一种搅龙叶片热轧设备，包括：

[0036] 指辊机构1，如图2所示，该指辊机构1包括导向指辊座7以及设在所述导向指辊座7内的指辊8，所述导向指辊座7活动连接有横向移动滚珠丝杠14和纵向移动滚珠丝杠11，所述横向移动滚珠丝杠14和纵向移动滚珠丝杠11分别连接有横向伺服电机13、纵向伺服电机12，同时该指辊机构与计算机连接，实时控制指辊的横向与纵向位置，以配合主锥辊10进行轧制叶片9；

[0037] 该指辊位置控制上比原有结构更精确，操作更方便：原有指辊控制是通过手摇手柄带动梯形丝杠丝母转动，带动指辊运动。改进后指辊利用伺服电机带动滚珠丝杠丝母，通过传感器技术与计算机技术结合，就可控制指辊的横向和纵向位置。实现自动测量、自动进给、自动存储功能。

[0038] 锥形轧辊机构2，包括对称设置的两个锥形轧辊，用于碾轧钢带5；两个锥形轧辊之间设有距离传感器，通过距离传感器检测两轧辊的间隙和偏移量从而控制轧制钢带的厚度和轧制力；

[0039] 液压传动机构6，包括两个传动机构，分别与所述两个锥形轧辊连接；该液压传动机构6通过电信号控制液压阀动作，从而控制液压缸和液压马达的压力和速度，并通过计算机控制所述电信号的输出与输入。液压传动机构电气原理如图3所示，该液压传动机构6包括比例伺服溢流阀22、比例伺服调速阀19、比例伺服减压阀26、电磁换向阀27、液控单向阀25、油箱15和过滤器16，所述过滤器16顺次连接有泵18和单向阀17，所述过滤器16和单向阀
17之间还连接有比例伺服溢流阀22和电磁换向阀27；所述单向阀17连接有四条分路，其中一条分路通过比例伺服减压阀26、液控单向阀25连接有轧辊升降液压缸24，另一条支路通过液控单向阀25、比例伺服调速阀19、液压马达连接有比例伺服溢流阀22；另两条支路分别通过液控单向阀25、液控单向阀以及比例伺服调速阀19连接至轧辊平动油缸20，所述轧辊平动油缸20分别连接有电接点压力表21。该液压机构通过采用比例伺服溢流阀22控制系统压力，采用比例伺服减压阀26与液控单向阀25结合，控制轧辊压力与升降运动；利用比例伺服调速阀19控制液压马达23转速；利用比例伺服调速阀19、液控单向阀25和液控单向阀28结合，控制轧辊平动油缸20的运动。

[0040] 本设备在液压传动控制上，采用比例伺服溢流阀、比例伺服调速阀和比例伺服减压阀，通过与计算机技术结合，通过改变计算机设定电流参数大小，就能对系统压力和流量进行自动调整，实现自动控制液压马达、液压缸的速度和压力，解决了原有手动调节液压阀的不足。

[0041] 钢带导入机构3，用于热钢带能正确导入两轧辊间隙中，该钢带导入机构中设有时间传感器和温度传感器，并利用时间传感器和温度传感器发出的电信号，自动导入钢带至锥形轧辊中进行轧制；

[0042] 钢带加热装置4，用于在一定时间内加热一定厚钢带，该装置内设有温度传感器和时间传感器，利用温度传感器和时间传感器控制钢带加热温度和时间。该钢带加热装置采用中频加热器，该加热装置控制电路原理框图如图4所示，具体分模块电路如图5-7所示，钢带加热装置的控制电路包括主控制板、IGBT逆变器、整流桥以及LC串联谐振回路，所述主控制板与所述IGBT逆变器之间还设有驱动器，所述整流桥的输入与380V工业三相交流连接，所述整流桥的输出与所述IGBT逆变器的一端连接，所述IGBT逆变器的另一端通过电流变换器与所述LC串联谐振回路连接，所述电流变换器同时与所述主控制板连接，所述主控制板还连接有电压变压器和保护环节电路。

[0043] 钢带5的加热控制是通过中频技术进行加热。其原理为：该中频加热器采用电力功率器件作为逆变器电源，整流回路采用三相半控整流桥，中频回路是LC串联谐振方式。工业交流380V三相电压通过整流，变为一直流电压加在逆变桥两端。这时主控制回路通过谐振产生二路相位相差180度的矩形方波，经过驱动的电压放大后施加到IGBT管的控制极，使四只IGBT管分成两组，轮流导向LC串联回路供给一交变电压，从而产生一种交变电流来完成加工工件的工作。电压的频率由控制回路的谐振频率所决定，电压大小由控制直流电压来决定。该系统采用频率1-5KHZ随意可调，控制板采用数字化电路，霍尔电压和电流传感核测，整流采用三相半控桥调压调功。

[0044] 下面结合现有冷轧技术以及具体的实施例对本发明的设备以及利用该设备进行热轧处理工艺，作进一步详细说明：

[0045] 现有的搅龙叶片冷轧工艺包括：碾轧前机器参数初步调整(手动1.碾轧左右旋叶片参数调整2.两轧辊平动预留间隙调整3.两轧辊高度预留间隙调整4.指辊横向位置调整5.指辊纵向位置调整)——主辊转动——喂料(将钢带通过导向器喂入两主轧辊间手动)——试轧——冷却——整形——检验——机器参数精确调整——主辊转动——喂料——轧制——冷却——整形——检验。

[0046] 该实施例中使用材料08F钢，对厚度δ＝20mm，宽度B＝60mm，长度L＝2000mm的钢带进行轧制，轧制成的搅龙叶片的螺距T＝125mm，叶片外径D＝160mm，内孔直径d＝60mm。

[0047] 由于机器参数人工手动调整，调整位置精度不能一次完成，总有误差，不能一次轧制合格产品，所以每次轧制一种规格的搅龙叶片都需要多次调整和试轧过程。初次轧制新一种规格的叶片工艺过程要重复很多次，浪费时间和材料，另外冷轧叶片工艺受机器结构限制，轧制的钢带厚度有一定的局限性，目前机型只能轧制8mm以下厚度的钢带。

[0048] 本发明的搅龙叶片使用的热轧工艺包括：碾轧前机器参数输入(通过计算机输入1.加热装置温度、时间设置2.碾轧左右旋叶片参数设置3.两轧辊平动预留间隙设置4.两轧辊高度预留间隙设置5.指辊横向位置设置6.指辊纵向位置设置)——参数输出指令，自动调整碾轧前机器参数——主辊转动——钢带导入加热装置——钢带加热——导出钢带——自动喂料——轧制——冷却——整形——检验。

[0049] 改进后的机器是采用伺服技术与计算机技术结合，参数可以存储，自动调整位置精确，新加工一种规格产品不需要每次加工都要试轧过程，简化了轧制工艺过程和试轧过程所需的原材料，节约了生产时间。以材料08F钢为例，改进后的可轧制厚度20mm钢带。

[0050] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。