一種不銹鋼圓筒多曲率成型方法
【專利摘要】一種不銹鋼圓筒多曲率成型方法，其特征包括以下步驟：按待卷圓筒中徑展開長度劃線下料；加工板料四周焊接坡口；第一曲率圓弧滾壓成型：在圓筒板料的兩端各留出尺寸B=200mm～600mm直邊段先不卷圓弧，圓筒板料的中間彎卷成曲率半徑R的大圓弧R≥0.5Φ，形成圓筒的第一曲率圓?。坏诙蕡A弧滾壓成型：將寬度B=200mm～600mm的直邊段的根部與大圓弧之間的部分滾壓成曲率半徑為r=0.2Φ～0.5Φ的圓弧，形成第二曲率圓弧；再將該第二曲率圓弧與第一曲率圓弧之間的過渡部分滾壓至圓滑過渡；滾壓到直邊段的兩端坡口2相互靠攏；圓筒體縱縫組焊置于水平位置，焊接縱焊縫；焊接完成后筒體校圓。
【專利說明】 一種不銹鋼圓筒多曲率成型方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及不銹鋼壓力容器制造，尤其是不銹鋼圓筒的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]不銹鋼壓力容器近年來得到快速發(fā)展，對醫(yī)藥、化工、食品、飲料等領(lǐng)域的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量的升級換代起到了積極作用。
[0003]不銹鋼壓力容器常用奧氏體不銹鋼材料，該材料有較高的延展性，允許成型過程有較大的變形，但由于其較高的硬度和明顯的冷作硬化特性，變形量過大和應(yīng)變次數(shù)過多會導(dǎo)致斷裂。其次不銹鋼表面存在的劃傷、凹坑、麻點(diǎn)和重皮等缺陷在卷板過程中隨著板料的變形而被放大，甚至直接導(dǎo)致局部開裂，降低成品率。另外奧氏體不銹鋼有較高的屈服強(qiáng)度，卷板過程需要的初始力較大，成型過程中還需增加壓延力，一般為低碳鋼的2倍；成型過程的局部高壓會使不銹鋼表面鈍化膜破壞，且把不銹鋼表面冷焊到軋輥表面，在板料和滾軸間產(chǎn)生滑動時嚴(yán)重劃傷和破壞不銹鋼表面。所以不銹鋼材料的筒體成型最好采用卷制，焊接及校圓一次成型工藝以減少加工過程的過渡變形。
不銹鋼壓力容器制造常用卷板機(jī)卷制圓筒，通常三輥卷板機(jī)上輥是從動輥軸，可上下移動向鋼板施壓并控制被滾圓筒直徑，兩個下輥位置固定是主動輥軸，靠摩擦力帶動鋼板和上輥轉(zhuǎn)動。由于卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)原因，鋼板兩端各有一段不能與上輥接觸而彎曲變形，稱為平直段，其長度與卷板機(jī)結(jié)構(gòu)和彎曲形式有關(guān)，三輥卷板機(jī)平直段的長度約為兩個下輥中心距的一半。為獲得完整的圓筒體，卷彎前需將板料兩端預(yù)彎，俗稱“壓頭”。傳統(tǒng)的模具預(yù)彎，模板預(yù)彎以及人工敲打預(yù)彎等壓頭方法存在許多缺點(diǎn)，導(dǎo)致材料反復(fù)多次變形，不銹鋼材料表面質(zhì)量下降，抗腐蝕能力降低，且縱焊縫接頭處易產(chǎn)生棱角度和錯變量。為解決問題，近年來應(yīng)用一些可以直接進(jìn)行預(yù)彎工作的三輥和四輥卷板機(jī)。但這些設(shè)備只能縮短平直段，不能從根本上解決平直段問題，反而設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量和體積增大，一次性投入大，工藝制作成本高，適用范圍小，而未得到普遍應(yīng)用。因此，三輥卷板機(jī)不銹鋼筒體的卷板成型工藝需要進(jìn)一步改進(jìn)和提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，根據(jù)圓筒卷制成型機(jī)理，提出一種不銹鋼圓筒多曲率漸次成型方法，以期達(dá)到節(jié)約材料、簡化工藝、減少變形，解決三輥卷板機(jī)卷制不銹鋼圓筒存在的工藝技術(shù)問題的目的。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟:
1.按待卷圓筒中徑展開長度下料:確定待卷圓筒的參數(shù):內(nèi)徑Φ，長度L，壁厚δ，中徑D =內(nèi)徑Φ +壁厚δ ;筒體板料以圓筒的展開長度JiD劃線下料，不預(yù)留長度；用機(jī)械加工方法加工板料四周焊接坡口；
2.第一曲率圓弧滾壓成型:將圓筒板料置于卷板機(jī)上輥與下輥之間，焊接坡口的大端朝向卷板機(jī)上輥；圓筒板料的中心線與卷板機(jī)上輥軸線對準(zhǔn)，上輥下移壓緊圓筒板料；根據(jù)圓筒直徑大小，在圓筒板料的兩端劃線，各留出尺寸B =200mm?600mm的等長直邊段先不卷圓??；下輥驅(qū)動，帶動圓筒板料和上輥來回滾動；上輥逐漸下移，向圓筒板料施壓，將圓筒板料的中間部分來回反復(fù)彎卷成曲率半徑R的大圓弧Κ>0.5Φ，形成圓筒的第一曲率圓弧，由圓弧樣板檢查符合要求為合格；
3.第二曲率圓弧滾壓成型:將形成第一曲率圓弧的圓筒板料繼續(xù)置于卷板機(jī)上輥與下輥之間，將一端寬度B =200 mm?600_的直邊段的根部與曲率半徑R大圓弧之間的部分滾壓成曲率半徑為r=0.2Φ?0.5Φ的圓弧，由圓弧樣板檢查合格，形成第二曲率圓?。辉賹⒃摰诙蕡A弧與第一曲率半徑R的圓弧之間的過渡部分滾壓至圓滑過渡；同樣，通過卷板機(jī)上輥與下輥將圓筒板料的另一端寬度為B的直邊段的根部與曲率半徑R的大圓弧之間的部分滾壓成曲率半徑為r=0.2Φ?0.5Φ的圓弧，兩端圓弧的曲率半徑r取值相等；再將該第二曲率圓弧與第一曲率半徑R的圓弧之間的過渡部分滾壓至圓滑過渡；滾壓到直邊段的兩端坡口 2相互靠攏，間隙E符合要求即卷制結(jié)束；
4.圓筒體縱縫組焊:在卷板機(jī)上輥與下輥之間將圓筒板料兩端直邊段的坡口對齊，使焊縫間隙E符合設(shè)計(jì)圖紙和焊接工藝要求，在坡口上點(diǎn)焊定位；然后將筒體板料從卷板機(jī)中取出；將從卷板機(jī)上取出的筒體板料的直邊段置于水平位置，調(diào)整平整度，不使產(chǎn)生棱角度和錯邊量，焊接縱焊縫；焊接時先從筒體內(nèi)側(cè)開始，而內(nèi)側(cè)焊縫的蓋面最后完成，保證與介質(zhì)接觸面的焊縫質(zhì)量；
5.焊接完成后筒體校圓:將焊接好縱縫的帶多曲率圓弧和直邊段的圓筒置于卷板機(jī)上，通過上輥和下輥，先將圓筒對接后的直邊段滾壓成圓弧，然后再進(jìn)行整個圓周滾壓，經(jīng)內(nèi)圓樣板檢查合格后即校圓結(jié)束。
[0006]本發(fā)明的突出特點(diǎn)是提供了一種三輥卷板機(jī)不銹鋼圓筒多曲率漸次成型方法，鋼板以待卷圓筒中徑的展開尺寸下料，兩端不留板頭，也不做壓頭，節(jié)約了材料，簡化了圓筒成型工藝，使不銹鋼筒體板料兩頭彎曲變形減小，彎曲次數(shù)減少。卷板不用割板頭，并且下料后板料周邊直接加工焊接坡口，鋼板下料后在平整狀態(tài)下很方便用機(jī)械方法一次加工周邊的焊接坡口，可以保證坡口質(zhì)量，為提高焊接質(zhì)量創(chuàng)造了條件。根據(jù)圓筒直徑大小，滾壓前在筒體板料兩端各留出200mnT600mm的等長直邊段，先不卷圓弧，將板料中間部分先卷成內(nèi)表面曲率半徑大于等于待卷圓筒內(nèi)半徑的大圓弧，形成第一曲率圓弧。然后分別將兩端直邊段與第一曲率圓弧之間的平面滾壓成曲率半徑0.20Φ?0.5Φ的小圓弧，形成第二曲率圓弧，第二曲率圓弧分別與直邊段之間過渡圓滑。同時使第二曲率圓弧與第一曲率圓弧圓弧之間過渡圓滑無突變。兩端小圓弧曲率半徑取值一致，滾壓不需調(diào)頭。多曲率漸次成型方法取消了壓頭，簡化了工藝，使筒體材料的拉伸變形量和變形次數(shù)明顯減少，提高了不銹鋼材料的表面質(zhì)量，也提高了不銹鋼壓力容器抗腐蝕能力。筒體板料的縱焊縫是直邊段對接焊縫，焊接形式為水平位置平板對接，消除了焊接接頭處的棱角度和錯變量，避免了圓筒體縱向焊接接頭處由棱角度和錯變量產(chǎn)生的附加彎曲應(yīng)力。將焊接坡口的大端置于筒體內(nèi)側(cè)，縱縫焊接時先從筒體內(nèi)側(cè)開始，而內(nèi)側(cè)焊縫的蓋面最后完成，保證內(nèi)側(cè)焊縫表面層組織細(xì)化均勻，防止產(chǎn)生晶間腐蝕，提高了焊縫的抗腐蝕能力?？v縫焊接后，先將筒體的直邊段和焊縫區(qū)域滾壓成圓弧，然后再整個圓周校圓。經(jīng)圓弧樣板檢查符合要求即校圓完成。校圓工藝簡單，圓筒形狀完整，無過渡變形。本發(fā)明的顯著效果是簡化了工藝，節(jié)約了材料，提高了生產(chǎn)效率，提高了不銹鋼壓力容器圓筒成型質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是待卷不銹鋼圓筒示意圖；
圖2是圓筒體板料不意圖；
圖3是三棍卷板機(jī)鋼板放置位置示意圖；
圖4是第一曲率圓弧成型不意圖；
圖5是第二曲率圓弧成型示意圖(1)；
圖6是第二曲率圓弧成型不意圖(2)；
圖7是筒體縱縫示意圖；
圖8是筒體直邊段卷圓示意圖；
圖9是筒體校圓不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施本發(fā)明的具體方式按以下步驟進(jìn)行:
1、按待卷圓筒中徑展開長度下料:確定待卷圓筒01(圖1)的參數(shù):內(nèi)徑Φ，長度L，壁厚δ，中徑D =內(nèi)徑Φ+壁厚δ ;圓筒板料3 (圖2)以圓筒的展開長度JiD劃線下料，不預(yù)留長度；用機(jī)械加工方法加工板料四周焊接坡口 2 (圖2)，保證坡口質(zhì)量以提高焊接質(zhì)量；
2、第一曲率圓弧滾壓成型:將圓筒板料置于卷板機(jī)上輥6(圖3)與下輥4、5 (圖3)之間，焊接坡口 2的大端朝向卷板機(jī)上輥(圖3);圓筒板料3 (圖3)的中心線8 (圖3)與卷板機(jī)上輥軸線7 (圖3)對準(zhǔn)，上輥6下移壓緊圓筒板料3 (圖3);根據(jù)圓筒直徑大小，在圓筒板料3 (圖3)的兩端劃線，各留出尺寸Β =200111111?600111111的等長直邊段9、10 (圖3)先不卷圓?。粚A筒板料3 (圖4)置于卷板機(jī)上輥6與下輥4、5之間(圖4)，下輥4、5 (圖4)驅(qū)動，帶動圓筒板料3和上輥6 (圖4)來回滾動；上輥6 (圖4)逐漸下移，向圓筒板料3施壓(圖4)，將圓筒板料3的中間部分11(圖4)來回反復(fù)彎卷成曲率半徑R的大圓弧R彡0.5Φ,形成圓筒的第一曲率圓弧(圖4)，由圓弧樣板檢查符合要求為合格；
3、第二曲率圓弧滾壓成型:將形成第一曲率圓弧的圓筒板料3繼續(xù)置于卷板機(jī)上輥6與下輥4、5之間(圖5)，將一端寬度Β =200 mm?600mm的直邊段9的根部(圖5)與曲率半徑R大圓弧11之間的12部分(圖5)滾壓成曲率半徑為r=0.2Φ?0.5Φ的圓弧(圖5)，由圓弧樣板檢查合格，形成第二曲率；再將該第二曲率圓弧12 (圖5)與第一曲率半徑R的圓弧11之間的過渡部分滾壓至圓滑過渡；同樣，通過卷板機(jī)上輥6與下輥4、5 (圖6)將圓筒板料3的另一端寬度為B的直邊段10的根部(圖5，圖6)與曲率半徑R的大圓弧11之間的13部分(圖6)滾壓成曲率半徑為r=0.2Φ?0.5Φ的圓弧(圖6)，兩端圓弧12與13(圖6)的曲率半徑r取值相等；再將該第二曲率圓弧13 (圖6)與第一曲率半徑R的圓弧11之間的過渡部分滾壓至圓滑過渡；滾壓到直邊段9、10 (圖6)的兩端坡口 2相互靠攏，間隙E (圖6)符合要求即卷制結(jié)束；第二曲率圓弧12、13 (圖6)與第一曲率圓弧11 (圖6)與直邊段9，10 (圖6)之間過渡圓滑，避免產(chǎn)生拐角、突變和過渡拉伸；
4、圓筒體縱縫組焊:在卷板機(jī)上輥6與下輥4、5之間(圖6)，將圓筒板料3兩端直邊段的坡口 2 (圖6)對齊，使焊縫間隙E符合設(shè)計(jì)圖紙和焊接工藝要求，在坡口 2 (圖6)上點(diǎn)焊定位；然后將筒體板料3 (圖6)從卷板機(jī)中取出；將從卷板機(jī)上取出的筒體板料3 (圖7)的直邊段9、10置于水平位置(圖7)，調(diào)整平整度，不使產(chǎn)生棱角度和錯邊量，焊接縱焊縫14(圖7);焊接時先從筒體內(nèi)側(cè)開始，而內(nèi)側(cè)焊縫的蓋面最后完成，保證與介質(zhì)接觸面的焊縫質(zhì)量;
5、焊接完成后筒體校圓:將焊接好縱縫14 (圖8)的帶多曲率圓弧和直邊段的圓筒置于卷板機(jī)上，通過上輥6 (圖8)和下輥4、5 (圖8)，先將圓筒對接后的直邊段9，10 (圖8)滾壓成圓弧，然后再進(jìn)行整個圓周滾壓，經(jīng)內(nèi)圓樣板檢查合格后即校圓結(jié)束(圖9)。
【權(quán)利要求】
1.一種不銹鋼圓筒多曲率成型方法，其特征包括以下步驟:按待卷圓筒中徑展開長度下料:確定待卷圓筒的參數(shù):內(nèi)徑Φ，長度L，壁厚δ，中徑D =內(nèi)徑Φ+壁厚δ ;筒體板料以圓筒的展開長度nD劃線下料，不預(yù)留長度；用機(jī)械加工方法加工板料四周焊接坡口 ；第一曲率圓弧滾壓成型:將圓筒板料置于卷板機(jī)上輥與下輥之間，焊接坡口的大端朝向卷板機(jī)上輥；圓筒板料的中心線與卷板機(jī)上輥軸線對準(zhǔn)，上輥下移壓緊圓筒板料；根據(jù)圓筒直徑大小，在圓筒板料的兩端劃線，各留出尺寸B =200mm?600mm的等長直邊段先不卷圓?。幌螺侐?qū)動，帶動圓筒板料和上輥來回滾動；上輥逐漸下移，向圓筒板料施壓，將圓筒板料的中間部分來回反復(fù)彎卷成曲率半徑R的大圓弧R > 0.5Φ，形成圓筒的第一曲率圓弧，由圓弧樣板檢查符合要求為合格；第二曲率圓弧滾壓成型:將形成第一曲率圓弧的圓筒板料繼續(xù)置于卷板機(jī)上輥與下輥之間，將一端寬度B =200 mm?600mm的直邊段的根部與曲率半徑R大圓弧之間的部分滾壓成曲率半徑為r=0.2Φ?0.5Φ的圓弧，由圓弧樣板檢查合格，形成第二曲率圓??；再將該第二曲率圓弧與第一曲率半徑R的圓弧之間的過渡部分滾壓至圓滑過渡；同樣，通過卷板機(jī)上輥與下輥將圓筒板料的另一端寬度為B的直邊段的根部與曲率半徑R的大圓弧之間的部分滾壓成曲率半徑為r=0.20Φ?0.5Φ的圓弧，兩端圓弧的曲率半徑r取值相等；再將該第二曲率圓弧與第一曲率半徑R的圓弧之間的過渡部分滾壓至圓滑過渡；滾壓到直邊段的兩端坡口 2相互靠攏，間隙E符合要求即卷制結(jié)束；圓筒體縱縫組焊:在卷板機(jī)上輥與下輥之間將圓筒板料兩端直邊段的坡口對齊，使焊縫間隙E符合設(shè)計(jì)圖紙和焊接工藝要求，在坡口上點(diǎn)焊定位；然后將筒體板料從卷板機(jī)中取出；將從卷板機(jī)上取出的筒體板料的直邊段置于水平位置，調(diào)整平整度，不使產(chǎn)生棱角度和錯邊量，焊接縱焊縫；焊接時先從筒體內(nèi)側(cè)開始，而內(nèi)側(cè)焊縫的蓋面最后完成，保證與介質(zhì)接觸面的焊縫質(zhì)量；焊接完成后筒體校圓:將焊接好縱縫的帶多曲率圓弧和直邊段的圓筒置于卷板機(jī)上，通過上輥和下輥，先將圓筒對接后的直邊段滾壓成圓弧，然后再進(jìn)行整個圓周滾壓，經(jīng)內(nèi)圓樣板檢查合格后即校圓結(jié)束。
【文檔編號】B23P15/00GK104339124SQ201310336133
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】吳新華 申請人:上海通華不銹鋼壓力容器工程有限公司