一种用于钛/钢复合板筒体卷制的加热装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于钛/钢复合板筒体卷制的加热装置及其使用方法，加热装置设置在卷板机的进料端，在钛/钢复合板筒体卷制过程中，对钛/钢复合板的钢层单面加热，加热装置包括感应加热器和随动架，感应加热器和随动架均为柔性板状结构，感应加热器附于钛/钢复合板的钢层一侧，随动架附于钛/钢复合板的钛层一侧，感应加热器和随动架分别设置有第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器和第二温度传感器均连接温控器，温控器根据传感器获取的温度数据控制感应加热器的加热功率。该装置解决了钛/钢复合板筒体难以进行温卷或热卷的技术难题，并且大幅度提高筒体卷制的生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于钛/钢复合板筒体卷制的加热装置及其使用方法
本专利技术属于材料成形
，具体涉及一种用于钛/钢复合板筒体卷制的加热装置及其使用方法。
技术介绍
钛/钢复合板是一种广泛用于压力容器制造的复合板材。钛/钢复合板所制造的压力容器兼具了钛制压力容器耐腐蚀性能优异和钢制压力容器成本低的优点。但用钛/钢复合板制造压力容器有很大的技术难度，其中，钛/钢复合板筒体卷制—钛/钢复合板压力容器制造的关键环节—面临的技术难题尤为突出。目前，钛/钢复合板筒体卷制时基本上只能采用冷卷，但薄壁钛/钢复合板筒体冷卷时由于弹性恢复，筒体的圆柱度难以达到技术要求；而厚壁钛/钢复合板筒体冷卷时由于需要很大的下压力，对设备要求很高，且存在筒体钢层开裂危险。钢制筒体冷卷遇到弹性恢复、开裂、卷制压力过大的问题时，通常采用温卷或热卷来解决。温卷或热卷即把板料加热至一定的温度后再进行卷制，加热方法主要采用炉中整体加热。但钛/钢复合板压力容器在筒体卷制时难以采用炉中整体加热后再卷制，其主要原因在于钛及钛合金在较高温度下很容易受到气体污染。钛及钛合金在常温下是稳定的，但随着温度的升高，钛及钛合金吸收空气中氢、氧、氮的能力明显提高，大约在250℃左右开始大量吸收氢，在400℃左右开始大量吸收氧，在600℃左右开始大量吸收氮，这些气体被吸收后，将直接引起钛及钛合金脆化，机械性能尤其是冲击韧性、塑性明显下降。钛及钛合金在较高温度下很容易受到气体污染的缺点使得其加热必须在真空或惰性气体严格保护下才能进行。如果像钢质板料一样，钛/钢复合板也采用炉中整体加热，即使保证了炉中加热时的保护要求，但随后的筒体卷制过程无法做到惰性气体保护，更不可能在真空环境下卷制。因此，目前的钛/钢复合板压力容器筒体基本均采用冷卷，但钛/钢复合板冷卷除了存在弹性恢复、开裂等共性问题外，还存在钛层与钢层之间发生剥离的问题和钛层表面容易受到损伤的问题。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于钛/钢复合板筒体卷制的加热装置及其使用方法。即在筒体卷制过程中，通过对钛/钢复合板的钢层单面加热，使较厚的钢层在卷制塑性变形前快速感应加热至一定温度，大大降低钛/钢复合板的变形抗力并提高塑性，进而克服钛/钢复合板筒体冷卷所带来的一系列问题；同时，对钛/钢复合板钢层的单面加热避免了对钛/钢复合板钛层的强烈热作用，可控制筒体卷制过程中钛层温度不超过250℃，保证了钛层在卷制过程中不被空气污染。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种用于钛/钢复合板筒体卷制的加热装置，其特征在于：加热装置设置在卷板机的进料端，在钛/钢复合板筒体卷制过程中，对钛/钢复合板的钢层单面加热，所述加热装置包括感应加热器和随动架，所述感应加热器和所述随动架均为柔性板状结构，所述感应加热器附于钛/钢复合板的钢层一侧，所述随动架附于钛/钢复合板的钛层一侧，所述感应加热器上设置有第一温度传感器，用于监测所述钛/钢复合板的钢层温度，所述随动架上设置有第二温度传感器，用于监测所述钛/钢复合板的钛层温度，所述第一温度传感器和第二温度传感器均连接温控器，所述温控器根据所述第一温度传感器和所述第二温度传感器获取的温度数据控制所述感应加热器的加热功率。进一步的，所述感应加热器和所述随动架均由若干节单元铰接形成，所述感应加热器每节单元上均设置有第一限位轮，所述第一限位轮轮面与钛/钢复合板的钢层表面滚动连接，所述第一限位轮限制所述感应加热器与钛/钢复合板钢层表面的距离为2-6mm，所述随动架每节单元上均设置有第二限位轮，所述第二限位轮轮面与钛/钢复合板的钛层表面滚动连接，所述第二限位轮限制所述随动架与钛/钢复合板钛层表面的距离为2-8mm。进一步的，所述感应加热器和所述随动架通过连杆和弹簧柔性连接，连杆设置有四个，分置于感应加热器和随动架的四个端侧。进一步的，所述随动架在靠近卷板机的一端设置有阻隔滚轮，所述阻隔滚轮轮面与卷板机的上辊辊面滚动连接，所述阻隔滚轮的轴心高度高于卷板机上辊的轴心高度且高度差小于卷板机上辊的半径。进一步的，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别安装在所述感应加热器和所述随动架靠近卷板机的一端。本专利技术还涉及一种用于钛/钢复合板筒体卷制的加热装置的使用方法，包括如下步骤：（1）设定筒体卷制时钛/钢复合板钢层的加热温度范围以及钛层的最高允许温度值，确定感应加热器的长度；（2）确定钛/钢复合板下料长度，下料；（3）把加热装置安装在钛/钢复合板上；（4）钛/钢复合板送进卷板机并找正；（5）启动感应加热电源，对钛/钢复合板的钢层进行感应加热；（6）达到设定温度后，启动卷板机开始进行钛/钢复合板筒体卷制；（7）卷制过程中，保持感应加热，由温控器根据第一温度传感器和第二温度传感器所获取的温度数据控制感应加热器的加热功率，保持钛/钢复合板的钢层温度在设定范围，同时保持钛层温度低于设定的最高允许温度；（8）钛/钢复合板筒体卷制结束后，关闭卷板机、感应加热电源和温控器。进一步的，所述步骤（1）中，所述钛/钢复合板钛层的最高允许温度≤250℃。进一步的，所述步骤（2）中，钛/钢复合板下料长度L按如下数学模型计算确定：L=π×（D-δ）-△L式中：D表示筒体外径，δ表示筒体壁厚，即钛/钢复合板板厚，△L表示卷制过程中的伸长量，△L按如下公式计算确定：△L=D×（D-δ）×(δst/Di)×(σTi/σst)×π×KT≤300℃:K=1.364×10-5，300℃<T<650℃:K=2.045×10-5，T≥650℃:K=2.955×10-5。式中：δst表示钛/钢复合板钢层厚度，Di表示筒体内径，σTi表示钛/钢复合板钛层材料在卷制温度下的屈服强度，σst表示钛/钢复合板钢层材料在卷制温度下的屈服强度,T表示钛/钢复合板钢层的加热温度。进一步的，在完成步骤（4）钛/钢复合板送进卷板机并找正后，移动感应加热器及随动架，使阻隔滚轮轮面和卷板机的上辊辊面接触。本专利技术的创新点：（1）专利技术了钛/钢复合板筒体在卷制过程中加热实现温卷或热卷的新方法；（2）专利技术了适应钛/钢复合板筒体卷制过程中加热的加热装置；（3）建立了钛/钢复合板筒体单面加热卷制条件下对应下料长度计算的数学模型。本专利技术的有益之处在于：（1）一种用于钛/钢复合板筒体卷制的加热装置及其使用方法解决了钛/钢复合板筒体难以进行温卷或热卷的技术难题；（2）由感应加热替代了炉中整体加热，大大提高了生产效率；（3）加热位置紧邻卷板机，热量散失少，能量利用率高，耗能少；（4）卷制过程可对板料变形部位的温度精确控制；（5）装置成本低，且可显著改善劳动条件。附图说明钛/钢复合板筒体1；钛/钢复合板2；卷板机3；钛层4；钢层5；上辊6；下辊7；感应加热器8；随动架9；第一温度传感器10；第二温度传感器11；温控器12；弹簧13；第一连杆14；第二连杆15；第一限位轮16；第二限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于钛/钢复合板筒体卷制的加热装置，其特征在于：在卷板机的进料端设置所述加热装置，所述加热装置用于在钛/钢复合板筒体卷制过程中加热所述钛/钢复合板，所述钛/钢复合板包括钛层和钢层；/n所述加热装置包括感应加热器和随动架，所述感应加热器和所述随动架均为柔性板状结构；/n所述感应加热器附于钛/钢复合板的钢层一侧，所述随动架附于钛/钢复合板的钛层一侧，所述感应加热器上设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器用于监测所述钛/钢复合板的钢层温度，所述随动架上设置有第二温度传感器，第二温度传感器用于监测所述钛/钢复合板的钛层温度，所述第一温度传感器和第二温度传感器均连接温控器，所述温控器根据所述第一温度传感器和所述第二温度传感器获取的温度数据控制所述感应加热器的加热功率。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于钛/钢复合板筒体卷制的加热装置，其特征在于：在卷板机的进料端设置所述加热装置，所述加热装置用于在钛/钢复合板筒体卷制过程中加热所述钛/钢复合板，所述钛/钢复合板包括钛层和钢层；
所述加热装置包括感应加热器和随动架，所述感应加热器和所述随动架均为柔性板状结构；
所述感应加热器附于钛/钢复合板的钢层一侧，所述随动架附于钛/钢复合板的钛层一侧，所述感应加热器上设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器用于监测所述钛/钢复合板的钢层温度，所述随动架上设置有第二温度传感器，第二温度传感器用于监测所述钛/钢复合板的钛层温度，所述第一温度传感器和第二温度传感器均连接温控器，所述温控器根据所述第一温度传感器和所述第二温度传感器获取的温度数据控制所述感应加热器的加热功率。


2.根据权利要求1所述的一种用于钛/钢复合板筒体卷制的加热装置，其特征在于：所述感应加热器和所述随动架均由若干节单元铰接形成，所述感应加热器每节单元上均设置有第一限位轮，所述第一限位轮轮面与钛/钢复合板的钢层表面滚动连接，所述第一限位轮限制所述感应加热器与钛/钢复合板钢层表面的距离为2-6mm，所述随动架每节单元上均设置有第二限位轮，所述第二限位轮轮面与钛/钢复合板的钛层表面滚动连接，所述第二限位轮限制所述随动架与钛/钢复合板钛层表面的距离为2-8mm。


3.根据权利要求1所述的一种用于钛/钢复合板筒体卷制的加热装置，其特征在于：所述感应加热器和所述随动架通过连杆和弹簧柔性连接，连杆设置有四个，分置于感应加热器和随动架的四个端侧。


4.根据权利要求1所述的一种用于钛/钢复合板筒体卷制的加热装置，其特征在于：所述随动架在靠近卷板机的一端设置有阻隔滚轮，所述阻隔滚轮轮面与卷板机的上辊辊面滚动连接，所述阻隔滚轮的轴心高度高于卷板机上辊的轴心高度且高度差小于卷板机上辊的半径。


5.根据权利1所述的一种用于钛/钢复合板筒体卷制的加热装置，其特征在于：所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别安装在所述感应加热器和所述随动架靠近卷板机的一端。


6.一种用于钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宗辉，高昊，岳颂华，陆李和，
申请(专利权)人：南京工程学院，南京昊扬化工装备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32