钢材加工中心设备的最新发展及趋势

钢材加工配送中心在钢铁产业的价值链中扮演着一个重要的角色。由于加工中心的出现和它的用户导向，使得钢厂得以专注于钢材的制造而不是下游工序。

目前，最终用户对钢材加工中心在加工新材料和高技术的超高强钢及特种钢材方面的要求不断增加。因此，对于加工设备在产景、自动化水平和安全性等方面的要求也不断提高。

本文中，对钢材加工配送中心面对的挑战和钢材加工配送中心设备的最新发展及未来趋势进行了论述。文章中的数据来自西门子奥钢联冶金技术部近年的经验。西门子奥钢联冶金技术部是西门子工业集团下属的分部，是世界领先的钢铁及有色行业工厂设计工程公司，在冶金技术领域拥有;^量的专有技术。

1当前状况

如前所述，根据汽车，航空，建筑等行业的新趋势，加工中心的产品趋向于高附加值的产品同时要求有更高的生产率，加工中心的要求越来越复杂和尖端。

近年来，不仅在设备本身，加工工艺流程方面也发生了深刻的变化。几年前，加工中心仅仅加工标准的产品（如横切线加工普通强度的矩形板片），现在，加工中心则要求将一些非常见的材料加工成不同形状，如：先进高强钢（AHSS)屈服强度高于1400MPa (马氏体钢）；在槊性变形过程中产生加工硬化的TRIP钢；激光拼焊料片等。另外值得一提的是，现今的小批置多品种生产要求有更高的自动化水平。

加工配送中心通常要求有不同的精整线设备组合，包括纵切线，横切线，检查线，开卷落料线等。图1所示为一个专为汽车行业服务的加工中心的物流图。

通常，这种加工配送中心由以下设备组成：一条纵切线用来加工高表面质量的汽车外板带材；一条纵切线用来加工一般表面质量的带材；一条包装线：一条摆剪横切线加工梯形板料；一条开卷落料线；一套生产控制和数椐管理系统；行车和转运车_：实验室和辅助设备。

1.1开卷落料线

开卷落料线专门用来将钢卷开平剪切为特定的形状。这些剪切下来的板片在后续的连续压力机冲压加工成最终的零部件。在汽车行业里，主要的部件包括汽车外売如机盖、门和顶盖等。

西门子奥钢联开卷落料线集成了世界上顶级的压力机生产高质S的板片。高质朵的板片的含义包括：有效的矫直将板片内的残余应力降到最小；板片尺寸精度满足要求；对于激光拼焊的板片应满足剪切断面质量，如毛刺高度，直线度和剪切/撕裂比；最后，要求板片堆垛整齐.在板片表面和边缘没有印痕。

表1所示为落料线的典型工艺参数

表1落料线典型参数

带材厚度	0,5-3,2 mm
带材宽度	250 - 1.850 mm
卷重	35 T
抗拉强度	800 Mpa
线速度	90 m/min
剪切能力	60次/分
年产量	50.000啦年
压力机	6300 KN
压机台面尺寸	4.750 * 2.750 mm
压机类型	机械连杆式

开卷落料线的特点：

1) 为了对所有厚度范围内的带材进行有效的矫直，通常需配备1到2个传统的辊式矫直机或者可更换辊盒式矫直机。

2) 为了将板料内部残余应力降到最低范围，矫直工艺需达到在整个带材厚度范围最大的塑形变形比（最大至85%)。

3) 为了保证板料的尺寸精度，应使用高精度伺服传动的辊式喂料机。喂料精度应当达到O.lmm/m。为了适应压机模具的不同尺寸，喂料机的喂料高度必须可调。

4) 通过堆垛机的气动推板实现板料的整齐堆垛，为了保证板料表面无印痕需要采用磁力堆操；为了实现板料边缘无损伤，应当在启停模式下零速堆垛。

5) 现今，越来越多的客户要求在同一条生产线内加工钢带和铝带，为了满足这种要求, 需要采用真空堆操机或者真空/磁力混合模式的堆垛机。

1_2纵切线

表2所示为典型的纵切线参数。

表2纵切线典型参数

典型参数
带材厚度	0,6 -4,0 mm
市宽	300 -1.800 mm
卷重	35 Tons
抗拉强度	最大850 Mpa
线速度	250 m/min
带材表面质量	汽车外板“Z”鈒
产量	125.000 吨/年 \|

对于纵切线，要达到客户要求的生产率、产量和安全要求，须具备以下特点:

1) 高度自动化的上卷、穿带、切头尾和取样系统，以达到“无手工”操作。

2) 纵切操作有以下特点.•基于使用无垫片刀具的高精度纵剪具有零间隙和很高的平行度公差，以达到无毛刺剪切。另外需满足足够的高强钢剪切能力，同时保证刀具的长寿命，刀具以中心或轴肩为基准。

3) 纵剪刀具准备：简单、方便和安全。基本上有两种不同的刀具更换模式可以满足自动更戎W移式和转塔式。刀具的准备有人工准备和刀具装配机械手。图4是侧移式和转塔式换刀模式的对照表。关于机械手装配刀具，它可以自动装配一套剪切刀具，配有刀具清洁系统。另外，值得一提的是一套机械手可以服务于两条纵切线。

图3侧移式和转塔式换刀模式对比

描述	侧移式	刀具更换转塔
操作模式	全自动	全自动
刀具更换时间	2分钟	4洲
刀具准备时间	30分钟	15 ■
刀具存储	1套	3套
设备投资	1,6	1
操作便利性	*	*** \|
刀具检査	• 在线外	在线内 \|
机械手配刀	不可以	可以

4) 纵切线在刀具更换时也必须同时更换隔离环，所以需要配备隔离环更换小车。在卷取机部分必须要将隔离环翻转180度进行更换。同时也要考虑更换隔离环时避免使用天车，最后，整套刀具和隔离环的更换时间要在5分钟内由1个操作员完成。

5) 选择适当的张力装置„由于不同的带材表面质萤耍求，对于表面要求极高的带材不能使用张力压板时应使用皮带式或张力辊式张力装置。

6) 出丨丨处的钢卷运输处理，对于卷取机卷轴上的J0个存在肓径差的纵切卷来说，是一个很大的挑战。技术方案需要在符合人体工程学和安全的前提下，要在最短的时间内将钢卷卸下卷取机，保证生产连续进行，并且只由一个操作员将纵切卷离线周向打包。

1.3横剪线

在加工配送中心，可以发现一些横切线专门加工这些产品：矩形板、梯形、三角形和菱形板片。这种横切产品基本上专门用于激光拼焊板的加工。

表4所示为摆剪横切线的典型参数。

表4线的典型参数

带材厚度	0,5-4,0 mm
带材宽度	250 -1.550 mm
卷重	35 Tons .. ......... ........ ........... . 一■」
抗拉强度	550 Mpa
线速度	90 m/min
梯形角度	±30°
剪切能力	180次/分

摆剪横切线的要求与开卷落料线的要求大致相同:

1) 与落料线相同的有效矫直要求。

2) 高质量的剪切以满足后续激光拼焊的要求。

3) 适当的堆垛方案满足激光拼焊板的要求。

激光拼焊板的质量须百分之百满足下列要求：剪切边毛刺高度小于厚度的3%;剪切边直线度小于0.03mm/m;剪切/撕裂比为最优90/10,平均70/30。

2面向未来

至此我们回顾了加工中心设备的典型特点。最近几年，出现了一些新的和复杂的要求. 新材料，宽度和厚度更大的带材以及新的产品标准，对一些传统的加工设备的设计提出了挑战。

例如，对于有很高强度的材料，需要设备更加坚固具有更高的刚度。在生产线的入口段为了防止钢卷在去除捆带后的回弹及保证加工过程中的适当张力开卷，需要使用很强的下压辊。在加工汽车板时也必须要考虑重卷的可能性。

对于纵剪和落料等剪切操作，必须配置快速换刀装置，特别是对于厚规格钢卷，钢卷长度很短，所以降低辅助停机时间对于提高生产率至关重要。

3结束语

在最近几年中，钢材加工设备，在提高生产率提高安全性等方面有了显著地发M，在未来还有更多的挑战需要面对(新材料，新的环保要求等)，只有不断的技术进步才可以克服这些挑战

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