一种面内应力为零的新型薄板矫平机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种面内应力为零的新型薄板矫平机构，该装置基于现有矫平机，尤其是11辊矫平机结构，对其改进而设计出一套可消除钢板内部残余应力的矫平装置。尤其适用于豪华邮轮的建造设计需求。本矫平装置主要包括矫平机构、应力检测消除机构，压力控制机构和整体机架。可实现矫平的同时钢板面内零应力，即钢板经过矫平机后面内弯矩为零，水平单项应力为零和断面应力为零的状态。能够有效防止矫平钢板由于内部存在残余应力而产生翘曲、变形的现象，提高钢板的使用寿命和可靠性，保证邮轮建造的顺利进行。

A new thin plate leveling mechanism with zero in-plane stress

The utility model discloses a new type of thin plate leveling mechanism with zero stress, which is based on the existing leveler, especially the 11 roll leveler structure, and designs a set of leveling device to eliminate the residual stress inside the steel plate. It is especially suitable for the construction and design requirements of luxury cruise ships. The leveling device mainly includes leveling mechanism, stress detection and elimination mechanism, pressure control mechanism and integral rack. It can realize the zero stress in the surface of the steel plate at the same time, that is, the bending moment of the steel plate is zero after the leveler, the horizontal single stress is zero and the stress of the section is zero. It can effectively prevent the steel plate from being warped and deformed because of its internal residual stress, and improve the service life and reliability of the steel plate, and ensure the smooth construction of the cruise ship.

【技术实现步骤摘要】
一种面内应力为零的新型薄板矫平机构
本技术涉及一种金属薄板的矫平装置，尤其涉及一种可使面内应力为零的新型薄板矫平装置，该装置可实现金属薄板内部零残余应力的功能，尤其适用于豪华邮轮以及军舰的船用钢板的矫平及消除残余应力。
技术介绍
豪华邮轮无疑是世界造船界的一颗闪亮的明珠，同时豪华邮轮的建造也是我国2025重要课题之一，然而豪华邮轮的建造非常重要的一部分就是生产工艺即薄板的焊接技术，板材变形的精度控制等方面，显然豪华邮轮对于薄板的要求是很高的。钢材厂通常将生产出来的钢板通过卷弯机卷起来，然后通过运输到船厂，在通过矫直机将钢板矫直，但是传统的矫直机在将钢板矫直的过程中并不能很好的消除钢板内部存留的残余应力，这样导致钢板中的残余应力在常态下只能通过自然释放的方式释放掉，进而导致了钢板会产生不同程度的变形，对于豪华邮轮而言这将严重影响生产工艺质量。此外，也有专门为消除钢板残余应力而设计出一套单独消除残余应力的机构装置的，这种方式不仅提高了成本，而且使得矫平加消除显复杂，机构的体积较大，不够便捷却只能达到改善残余应力的效果，并且也没有一套完整的矫平和实现钢板面内弯矩为零残余应力基本为零的机构装置。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种可使面内应力为零的新型薄板矫平机构。该装置是针对目前使用的11辊薄板矫平机在消除残余应力方面效果不佳而提出的一套全新的消除薄板残余应力的机构，并且本机构不需要钢板矫平机构和消除钢板残余应力机构分别独立开来进行工作，只是在11辊矫平机的基础上进行改造，从而实现一套矫平加消除钢板残余应力一体化的机构装置，方便便捷，实用性能优越。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可使面内应力为零的新型薄板矫平机构，包括整体机架和设置于机架上的矫平机构、应力检测消除机构、压力控制机构；整体机架还包括上工作辊支架、下工作辊支架、上横梁，所述的矫平机构包含n个上工作辊、n+1个下工作辊以及前、后导向辊，上、下工作辊分别通过轴承安装于上、下工作辊支架上，且上下工作辊均匀交替相错分布，前、后导向辊分别设置于该薄板矫平机构薄板进出口处；所述的应力检测消除机构包含超声波应力消除机构、残余应力检测机构和厚度检测机构，超声波应力消除机构设置于工作辊出口与后导向辊入口之间，残余应力检测机构设置于后导向辊出口处，厚度检测机构设置于工作辊间隙用于检测薄板厚度；所述的压力控制机构包含用于控制各上工作辊压紧力的n组工作辊液压缸、用于控制导向辊压紧力的前、后导向辊液压油缸，且在各液压油缸的无杆腔内设置油压传感器，工作辊液压缸及导向辊液压油缸均通过铰链结构固定于上横梁。上述技术方案中，进一步的，所述的下工作辊支架为整体结构，上工作辊支架为分立结构，上工作辊共5个，分别通过轴承安装于每一个上工作辊支架上，下工作辊共6个，分别通过轴承安装于下工作辊支架上。进一步的，在相邻上工作辊的间隙上方均设置有上支承辊；在相邻下工作辊间隙下方均设置有下支撑辊。进一步的，所述的相邻上工作辊间隙处的上支承辊以及相邻下工作辊间隙处的下支撑辊均各由3个均布的支承辊构成，上支承辊通过轴承安装于整体机架上，下支撑辊通过轴承安装于下工作辊支架上。进一步的，所述的厚度检测机构设置于每列下支撑辊内3个支承辊的间隙处，且正对相应上工作辊的中心线。进一步的，所述的前导向辊及后导向辊各由两对导向辊构成。本技术的技术效果是：(1)在现有矫平机的基础上，增加了前后两组导向辊。通过钢板表面预处理以及导向辊液压缸的下压力，施加水平方向的摩擦力。实现在矫平效果的基础上，施加水平预紧力，增强了消除钢板面内弯矩的效果。(2)在现有矫平机的基础上，增加了上支承辊和下支撑辊，能够防止工作辊两端受到液压力作用时辊系中点产生挠度形变，增强矫直效果，提高机构使用寿命。(3)在现有矫平机的基础上，增加了钢板应力检测消除机构。更加直观的检测出钢板是否达到面内弯矩为零的状态，并且具有进一步通过超声波激振消除残余应力的能力，提高了钢板处理的工作效率。(4)在现有矫平机的基础上，单独控制每个上工作辊的下压力与移动位移，并设置了油压传感器。通过与预设值比较，可通过控制电磁阀开关实时控制每个工作辊的工作压力。使得矫平机系统的适用性增广，且工作精度高，能够提高良品率。附图说明图1是本技术的主视图；图2是本技术的侧视部分剖面图；图3是本技术的侧视剖面部分放大图。图中，矫平机构1、上工作辊1.1、工作辊紧固螺栓1.2、工作辊轴承1.3、上支承辊1.4、上工作辊支架1.5、下工作辊1.6、下工作辊支架1.7、下支撑辊1.8、前导向辊1.9、后导向辊1.10、前、后导向辊液压缸1.11、导向辊紧固螺栓1.12、导向辊轴承1.13、应力检测消除机构2、超声波应力消除机构2.1、残余应力检测机构2.2、厚度检测机构2.3、压力控制机构3、工作辊液压缸3.1、油压传感器3.2、电磁阀阀岛3.3、整体机架4、上横梁4.1。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步的说明。本技术是一种可实现面内弯矩为零的新型矫平机构，包括矫平机构1、应力检测消除机构2、压力控制机构3。三者共同作用，协同实现钢板的矫平和消除面内弯矩。实现消除残余应力、防止钢板自然时效产生翘曲形变的功能。如图1-3所示实例中，所述的矫平机构包含5个上工作辊、6个下工作辊以及前、后各两对导向辊，上、下工作辊分别通过轴承安装于上、下工作辊支架上，且上工作辊1.1和下工作辊1.6错位等距排列，通过控制工作辊之间的间距，可确定钢板在矫平过程中反复弯曲时的曲率大小。前、后导向辊分别设置于该薄板矫平机构薄板进出口处，与工作辊布置在同一水平高度，且和外部伺服电机相连接，控制工作时辊系的转动速度；在两个相邻上工作辊1.1的间隙上方设置有上支承辊1.4，在两相邻下工作辊1.6间隙下方设置有下支撑辊1.8，均各由3个均布的支承辊构成，上支承辊1.4通过轴承安装于整体机架上，下支撑辊1.8通过轴承安装于下工作辊支架上，支承辊和工作辊直接接触，跟随工作辊从动旋转；所述的应力检测消除机构2包含超声波应力消除机构2.1、残余应力检测机构2.2和厚度检测机构2.3，超声波应力消除机构可以主要由超声波激振装置构成，设置于工作辊出口与后导向辊入口之间，残余应力检测机构可以主要由电磁超声发射、接受装置构成，设置于后导向辊出口处，厚度检测机构可以主要由电磁超声发射、接受装置构成，设置于工作辊间隙用于检测薄板厚度；所述的压力控制机构包含用于控制各上工作辊压紧力的5组工作辊液压缸3.1、用于控制导向辊压紧力的前、后导向辊液压缸1.11，工作辊液压缸及导向辊液压缸均通过铰链结构固定于上横梁4.1，且在各液压油缸的无杆腔内设置油压传感器，在机架上固定阀岛，设置5组电磁阀，电磁阀接入液压回路，控制相应液压缸工作从而控制相应辊系的下压力。所述的超声波应力消除机构2.1和残余应力检测机构2.2分别放置在后导向辊1.10前后，工作探头需与钢板表面保持所需的工作间距。所述的工作辊液压缸3.1和导向辊液压缸1.11均竖直放置，且每组包括两个液压缸，作用于相应辊系两端，施加所需工作压力。所述的厚度检测机构2.3布置于下支撑辊1.8中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面内应力为零的新型薄板矫平机构，其特征在于，包括整体机架(4)和设置于机架上的矫平机构(1)、应力检测消除机构(2)、压力控制机构(3)；整体机架(4)还包括上工作辊支架、下工作辊支架、上横梁(4.1)，所述的矫平机构(1)包含n个上工作辊(1.1)、n+1个下工作辊(1.6)以及前、后导向辊(1.9、1.10)，上、下工作辊分别通过轴承安装于上、下工作辊支架上，且上下工作辊均匀交替相错分布，前、后导向辊(1.9、1.10)分别设置于该薄板矫平机构薄板进出口处；所述的应力检测消除机构(2)包含超声波应力消除机构(2.1)、残余应力检测机构(2.2)和厚度检测机构(2.3)，超声波应力消除机构(2.1)设置于工作辊出口与后导向辊(1.10)入口之间，残余应力检测机构(2.2)设置于后导向辊(1.10)出口处，厚度检测机构(2.3)设置于工作辊间隙用于检测薄板厚度；所述的压力控制机构(3)包含用于控制各上工作辊压紧力的n组工作辊液压缸(3.1)、用于控制导向辊压紧力的前、后导向辊液压缸(1.11)，且在各液压油缸的无杆腔内设置油压传感器(3.2)，工作辊液压缸(3.1)及前、后导向辊液压缸(1.11)均通过铰链结构固定于上横梁。...

【技术特征摘要】
1.一种面内应力为零的新型薄板矫平机构，其特征在于，包括整体机架(4)和设置于机架上的矫平机构(1)、应力检测消除机构(2)、压力控制机构(3)；整体机架(4)还包括上工作辊支架、下工作辊支架、上横梁(4.1)，所述的矫平机构(1)包含n个上工作辊(1.1)、n+1个下工作辊(1.6)以及前、后导向辊(1.9、1.10)，上、下工作辊分别通过轴承安装于上、下工作辊支架上，且上下工作辊均匀交替相错分布，前、后导向辊(1.9、1.10)分别设置于该薄板矫平机构薄板进出口处；所述的应力检测消除机构(2)包含超声波应力消除机构(2.1)、残余应力检测机构(2.2)和厚度检测机构(2.3)，超声波应力消除机构(2.1)设置于工作辊出口与后导向辊(1.10)入口之间，残余应力检测机构(2.2)设置于后导向辊(1.10)出口处，厚度检测机构(2.3)设置于工作辊间隙用于检测薄板厚度；所述的压力控制机构(3)包含用于控制各上工作辊压紧力的n组工作辊液压缸(3.1)、用于控制导向辊压紧力的前、后导向辊液压缸(1.11)，且在各液压油缸的无杆腔内设置油压传感器(3.2)，工作辊液压缸(3.1)及前、后导向辊液压缸(1.11)均通过铰链结构固定于上横...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷建兴，田永强，李祥飞，金华杰，丰子昂，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33