2400噸壓機改造技術總結

1、鑒定材料復合材2400噸多頭壓機研制負責單位 鋼城集團有限公司綜合工業(yè)分公司二一一年十月目 錄1.概述22.改造方案的研究22.1技術現(xiàn)狀22.2技術方案4壓頭懸掛方式及液壓缸運動方向4壓頭數(shù)量5模具車脫模方式7模具車行走方式7改造后的工藝描述73、方案實施83.1 壓機主體框架翻身及液壓系統(tǒng)改造83.2 熱壓頭制作83.3 模具車制作93.4 鋪料平臺及模具車軌道103.5 壓機油路系統(tǒng)103.6 改造前后的生產(chǎn)能力的比較134.設備試運行134.1工藝參數(shù)134.2 壓板試驗過程與結果分析145.經(jīng)濟分析145.1 生產(chǎn)能耗145.2 產(chǎn)能156.結論151.概述綜合工業(yè)分公司復合材廠現(xiàn)有

2、500t和1250t熱油加熱壓機各一臺，2400噸高頻單壓頭熱壓機一臺。高頻單壓頭熱壓機用于生產(chǎn)冷軋板卷鐵路運輸加固用三角木用復合材產(chǎn)品，高頻壓機的加熱方式是將待加熱物料置于其高頻電場中，物料在調(diào)頻電場的作用下，內(nèi)部水分子高頻振動發(fā)熱，溫度升高，達到加熱的目的，這種加熱方式速度快、溫升均勻、熱穿透能力強，適用于加熱厚度較大的物料。2009年以來，由于攀鋼集團公司調(diào)整了冷軋板卷的鐵路運輸加固裝載方式，逐步由馬鞍形草墊取代了三角木的使用，復合材廠停止了200mm300mm厚的復三角木用復合材板壓制，2400t壓機便用以生產(chǎn)60100mm厚的復合材板。2010年來，60100mm復合材料年需求量在5

3、000 m3以上，而500t和1250t壓機的產(chǎn)能不到3000 m3， 其余產(chǎn)品只能用2400t壓機壓制。因60mm100mm料密度（900kg/m3）大于三角木密度（600kg/m3），膠固化時間要求較長，壓制一塊60mm100mm料所需時間為50分鐘，高頻壓機耗電70kwh,日產(chǎn)量卻僅為7.5m3，與生產(chǎn)三角木時相比，生產(chǎn)效率明顯下降。由于壓制的復合材厚度大大降低，高頻加熱穿透能力強、加熱速度快的優(yōu)勢已不明顯，同時還造成了單位產(chǎn)品電耗的增加，生產(chǎn)成本升高的問題，形成了“大馬拉小車”的現(xiàn)象。為改變現(xiàn)狀，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)量和設備生產(chǎn)效率，綜合工業(yè)分公司成立課題組，研究將目前2400t高頻壓

4、機設計改造為多壓頭油加熱壓機，達到能夠同時壓制幾塊復合板材，降低能耗，提高產(chǎn)能和生產(chǎn)效率的目的。2.改造方案的研究2.1技術現(xiàn)狀改造前2400t高頻壓機技術參數(shù)如表2-1.表2-1 現(xiàn)有2400t壓機技術參數(shù)項目參數(shù)備注壓力24000kN壓力方向下壓式加熱方式高頻電場2MHz框架板高度5m框架板數(shù)量6組每組帶兩個液壓缸內(nèi)開張高度3300mm模具車內(nèi)高度模具車數(shù)量2臺一用一備液壓缸數(shù)量12個液壓缸行程950mm物料木材邊角料骨料拌用膠脲醛樹脂膠普通復合材板壓縮比3.4用于生產(chǎn)普通復合材三角木用復合材板壓縮比2.8用于生產(chǎn)三角木普通復合材板壓制厚度60-100mm三角木用復合材板壓制厚度220mm

5、改造前2400t高頻壓機的外觀圖見圖2-1。模具車軌道上頂缸地平面模具車高頻壓頭液壓缸圖2-1 改造前2400t高頻壓機外觀圖如圖2-1所示，高頻壓機改造前的生產(chǎn)過程如下：生產(chǎn)時，一臺模具車鋪好料后，通過卷揚牽引到壓機主體中，上頂缸回收使模具車與下底板下降到框架板的下位。液壓缸下壓，使壓頭進入模具車提供壓力。高頻電路開始工作，物料在模具車底板與上壓頭電極之間形成的電容器中加熱（物料同時充當電介質(zhì)的作用），加熱完成后，模具車在卷揚機的牽引下行走出壓機，進入脫模工序，模具車四周擋板可開閉，方便人工取出產(chǎn)品。同時另一臺模具車進入壓機開始下一次熱壓。加熱的同時，另一臺模具車進行脫模、鋪料、待用。2.2

6、技術方案壓頭懸掛方式及液壓缸運動方向多個壓頭的壓機，在只有一套液壓缸的前提下，既要滿足能同時將多個壓頭壓入對應的模具車中，又要滿足液壓缸回位后模具車能夠正常進出壓機，就需要壓頭回復到一定位置后固定下來，不再繼續(xù)隨著液壓缸繼續(xù)收回，以留出模具車進出的空間。這就需要在液壓系統(tǒng)回位后將壓頭懸掛起來。目前懸掛壓頭的方式有兩種。第一種方式是懸掛裝置安裝在框架板的預定位置，將壓頭懸掛其在上面，如圖2-2。工作時，液壓缸從下往上將模具車、壓頭一起向上頂，壓頭離開懸掛裝置，壓完后，液壓系統(tǒng)回復，模具車、壓頭因重力作用下落，壓頭由于懸掛裝置的阻擋停止下落，而模具車可自由下落到行走軌道上。這種方式懸掛裝置簡單，易

7、于維護。目前2400t壓機是采用從上向下壓的方式，如果采用這種方式，需要將液壓缸改到壓機底部，翻轉過來使液壓缸從下向上頂。物料壓制前，壓頭掛在懸掛裝置上壓制后，壓頭和模具車在液壓裝置的上頂作用下離開懸掛裝置。懸掛裝置液壓缸壓頭圖2-2 上頂式多層壓機工作示意圖另一種是用彈簧式懸掛，這種方式將壓頭的四個角用彈簧裝置掛起來，在液壓缸向上收回時，在液壓系統(tǒng)回位上提的作用力、壓頭自身重力與彈簧的拉力共同作用下，壓頭與壓頭之間可以張開出一個位置，以讓出模具車進出的空間。這種方式需要通過精確計算各種力，選擇適當?shù)膹椈尚吞?，技術難度大，不易成功。綜合考慮，懸掛裝置及液壓缸運行方向選擇固定懸掛，液壓缸從下向上

8、頂?shù)姆绞健簷C由下壓式改為上頂式后，整體重心下移，穩(wěn)定性更好。在未加壓狀態(tài)下，模具車可以很方便地在軌道上自由行走、調(diào)整位置，對準壓頭后再從下往上施壓，模具車向上運動，軌道不會阻擋在模具車上下運行的路線上，從而解決了模具車的懸掛、對準問題。壓頭數(shù)量確定壓頭的數(shù)量，就是確定壓機每次壓制復合材的塊數(shù)、模具車的數(shù)量，它決定了改造后壓機工作效率、運行成本，是此次改造的關鍵參數(shù)。首先，我們根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)品的壓縮比確定模具車的高度。目前，主要生產(chǎn)60-100mm厚的復合材板，物料壓縮比為3.4。因此，當壓制100mm板材時，鋪料厚度為340mm，為防止物料溢出，模具車邊板需要預留10mm的高度，同時經(jīng)過計

9、算，模具車底板需要20mm厚鋼板制作，才能保證在2400噸壓力下不變形。所以，模具車高度340+10+20=370mm。由于需要雙面加熱，壓頭應包括上下兩塊熱壓板，熱壓板厚度為80mm，生產(chǎn)時壓頭需要伸進模具車中，只留上熱壓板在外，當壓制的板材最薄時，壓頭進入距離越大，為模具車邊板高度減去最薄的板材厚度。所以，壓頭高度80mm+350mm-60mm=370mm。計算出模具車及壓頭高度，以及為模具車順利進出而在壓頭與模具車之間保留的20mm間隙后，壓頭及模具車數(shù)量取決于框架板內(nèi)開張尺寸、物料壓縮比、產(chǎn)品厚度、液壓缸行程、模具車高度、壓頭高度、熱壓板厚等參數(shù)，它們之間的關系如下：壓機框架板內(nèi)開張尺

10、寸（總模具車高度+總壓頭高度+模具車與壓頭間隙總長度）壓縮量產(chǎn)品厚度×壓縮比產(chǎn)品厚度+模具車與壓頭間隙總長度油缸行程=模具車數(shù)量×（模具車內(nèi)高度產(chǎn)品厚度+模具車與壓頭間隙）由此計算出一次性壓制三塊或兩塊60-100mm厚復合材板時所需內(nèi)開張尺寸和油缸行程，具體數(shù)據(jù)見表2-2.表2-2 壓機改為多層后所需內(nèi)開張及油缸行程一次壓制三塊60-100厚一次壓制兩塊60-100厚模具車總高度3×37011102×370740壓頭總高度3×37011102×370740總間隙3×20=602×20=40最小內(nèi)開張尺寸1110+

11、1110+60=2280740+740+40=1520油缸行程3×（350-60+20）=9302×（350-60+20）=620結合表2-1與表2-2可以看出，無論是改為三層還是兩層，所需內(nèi)開張尺寸與油缸行程都在原有設備的能力范圍之內(nèi)。但是原有設備油缸最大行程為950mm，如果改為三層壓機，油缸行程為930mm，操作稍有不慎就可能導致超過最大行程，油缸活塞脫出形成嚴重設備安全事故；而如果改為壓制兩層60-100mm厚板，油缸行程為620mm，遠未達到最大行程，大大浪費了油缸的能力。因此，上述兩種選其一均不是最佳改造方案。為了保證最大限度地利用油缸行程，課題組重新設計出一套

12、方案。將原有壓機改為雙層，上層壓制60-100mm復合材板，下層可以選擇壓制60-100mm復合材板或是220mm三角木，則下層模具車和壓頭高度計算如下：模具車高度=底板厚度+三角木厚度×三角木壓縮比+保留高度=20+220×2.8+4=640mm（內(nèi)高度620mm）壓頭高度=熱壓板厚度+模具車內(nèi)高度-最小產(chǎn)品厚度=80+620-60=640mm由此計算出此方案所需內(nèi)開張尺寸和最大油缸行程（下層壓制60mm板時），具體數(shù)據(jù)見表2-3.表2-3 壓機改為不同厚度的兩層后所需內(nèi)開張及油缸行程項目上層壓制60mm-100mm厚板，下層壓制220mm三角木或60-100厚板模具車總

13、高度（mm）370+6401010壓頭總高度（mm）370+6401010總間隙（mm）2×20=40最小內(nèi)開張尺寸（mm）1010+1010+60=2080油缸行程（mm）（350-60+20）+（620-60+20）=890此方案所需內(nèi)開張尺寸與油缸行程也都在原有設備的能力范圍之內(nèi)。而且既保證了油缸行程與設備最大行程有一定的安全距離，又保留了三角木的生產(chǎn)能力，能根據(jù)市場需求靈活地選擇產(chǎn)品類型，因此課題組確定這個方案為最終改造方案。模具車脫模方式復合材壓制好后需要從模具車中取出，稱為脫模。行業(yè)中一般使用脫模機脫模，這種方式是模具車行走到脫模機上部停下，脫模機脫模桿從模具車底部（底部

14、留有孔洞）向上頂，將板料頂出。但是，如采用脫模機脫模，需要增加設備，增加改造費用。同時，改為雙層軌道后，上層模具車的脫模機沒有擺放位置，下層模具車的脫模機需要重新挖坑放置到地平面以下，增加了基礎建設費用。為節(jié)約改造費用，降低改造難度，課題組沿用了原來的人工脫模的方式，模具車三塊邊板設計成自由開閉方式，邊板開閉的動作由液壓缸完成，液壓站采用原有模具車上的液壓站改造。脫模時，先將模具車四周邊板打開，然后由人工控制電葫蘆將復合材板吊運出來。2.2.4模具車行走方式模具車進料、出料在軌道上行走需要動力，改造前模具靠卷揚牽引模具車的行走。但是改造成雙層壓機后，如上層模具車仍用卷揚，則卷揚鋼繩不好放置，上

15、卷揚的鋼繩與下層模具運行車會有沖突，對現(xiàn)場操作影響較大。所以，課題組決定使用電機作為模具車行走動力，通過減速機和齒輪，將電機動力傳輸?shù)侥＞哕嚨能囕喩?，通過改變電機的正反轉來控制模具車的進出，每臺模具車單獨運行，互不影響。2.2.5改造后的工藝描述生產(chǎn)時，一組模具車鋪好料，使行走使模具車沿軌道進入壓機主體，定好位后，壓機下部的液壓缸開始上頂，兩層模具車及下層壓頭脫離軌道上升，頂?shù)缴蠅侯^位置，直到兩層模具車中物料達到規(guī)定厚度時，壓機開始保壓。壓頭上下兩個壓板內(nèi)部鉆通成油路，循環(huán)導熱油在里面流動，提供熱量使原料最終成型。產(chǎn)品壓制完成后，液壓缸復位收回，模具車及壓頭回到懸掛位置，控制行走電機反轉，模具

16、車退出壓機，從軌道上運行到脫模（裝料）位置，打開邊板進行人工脫模。一組模具車壓制產(chǎn)品的同時，另一組模具車進行人工脫模鋪料熱備待壓的工序。3、方案實施3.1 壓機主體框架翻身及液壓系統(tǒng)改造如圖1所示，2400噸高頻壓機液壓油箱位于框架頂部，翻身時先將液壓油箱和框架內(nèi)的油缸拆卸下來放置到一邊。壓機的主體框架由六片相同的結構件連接組成，翻身時分六次將框架吊起、翻轉，然后重新固定。將液壓站及油箱放置到壓機正下方的地坑內(nèi)，翻身后液壓缸由原來的下壓方式改為上頂方式，同時取消回程缸和側頂缸。根據(jù)新的液壓系統(tǒng)重新制作控制臺。3.2 熱壓頭制作將壓機由單壓頭改為兩個油溫壓頭，配合模具車，可同時壓制兩塊60mm1

17、00mm復合材板或下部模具車單獨壓制一塊220mm復合材板。降低能耗，提高產(chǎn)能和生產(chǎn)效率，生產(chǎn)能力可提高到原來的兩倍以上。每個油溫壓頭包括兩塊熱壓板及中間連接兩塊熱壓板的筋板。熱壓板是在一張厚鋼板上鉆出油路做成，熱壓頭的示意圖見圖3-1、圖3-2。圖3-1 單層熱壓板示意圖圖3-2 熱壓頭示意圖熱壓頭具體規(guī)格尺寸見表3-1。表3-1 熱壓頭的規(guī)格尺寸熱壓板采用80mm厚度的鋼板制作油路孔徑28mm油路雙進雙出筋板厚四周：20mm，中間：16mm筋板根數(shù)寬度方向4根，長度方向：16根壓頭高度上壓頭：290mm；下壓頭：640mm附帶900mm×75mm×12mm鋼條30根，9

18、00mm×150mm×12mm鋼條20根用于壓槽帶制作。3.3 模具車制作制作兩臺上模具車和兩臺下模具車，一臺上模具車和一臺下模具車為一組進行輪換，一組進入壓機生產(chǎn)，一組做熱備待壓。模具車四周邊板能夠自由開閉，邊板開閉的動作由液壓缸完成，液壓站采用原有模具車上的液壓站進行改造，壓機左右各置一臺，與模具車采用活動接頭連接。模具車具體參數(shù)及液壓缸的設置分別見表3-2和圖3-3。表3-2 模具車的規(guī)格尺寸數(shù)量4臺上模具車2臺，高350mm下模具車2臺，高620mm底板厚20mm側邊板厚40mm筋板厚40mm開閉功能液壓缸8只，使用現(xiàn)有模具車上液壓站配相應管道、閥門。行走裝置電機圖

19、3-3 模具車邊板液壓缸示意圖3.4 鋪料平臺及模具車軌道依照1250t壓機模式，在壓機左右側分別制作兩個工作平臺，高度與上層模具車軌道齊平，方便原料鋪裝、壓板脫模和吊運。壓機兩側分別制作兩層模具車軌道，方便模具車的水平滑動，每臺模具車的行走動力由一個電機提供，通過減速機和齒輪，將動力傳輸?shù)侥＞哕嚨能囕喩?，改變電機的正反轉，則可以控制模具車的進出。行走電機的設置見圖3-4。圖3-4 行走電機示意圖3.5 壓機油路系統(tǒng)加熱方式由高頻加熱改為循環(huán)熱油加熱，油溫為200250。加熱油管從廠房進門處接引，進出管道采用ø65mm，管道覆蓋保溫層。油管與目前1250t和500t加熱油管路并聯(lián)，便

20、于維護管理。加熱速度與目前1250t壓機相當，壓制80mm厚復合材只需55分鐘，下層壓制220mm厚復合材只需60分鐘，能耗得到有效降低。綜上所述，壓機改造后的運行示意圖如圖3-5。第一層軌道（地平面）第二層軌道及鋪料平臺液壓缸下層模具車上層模具車圖3-5 改造后壓機的運行示意圖3.6 改造前后的生產(chǎn)能力的比較壓機改造后有兩種生產(chǎn)方式，一是上下兩層同時生產(chǎn)60mm100mm厚的復合材板；一是上層模具車空置不用，單獨使用下層模具車生產(chǎn)220mm厚的復合材板，相當于保留了原來的高頻壓機生產(chǎn)200300mm厚復合材板的能力。表3-3對壓機改造前后的技術參數(shù)做出了比較。表3-3 2400t壓機改造前后

21、的效果對照表對比項目改造前改造后產(chǎn)品規(guī)格（mm）4800×800×（60100）4750×900×（60100）壓制一次的產(chǎn)品塊數(shù)1塊2塊壓制一次的產(chǎn)品體積0.2304 m30.384m3(0.2565 m30.4275m3)×2=0.513 m30.855m3壓制一次加熱時間50分鐘55分鐘每天生產(chǎn)塊數(shù)24塊44塊日產(chǎn)量按80mm計算7.37 m315.048 m3理論產(chǎn)量5.53 m39.216 m311.286 m318.81m3年產(chǎn)量（按300天計）按80mm計算2211 m34514.4 m3理論產(chǎn)量1659 m32764.8 m33

22、385.8 m35643 m3從表3-3可以看出，2400t壓機改造成雙壓頭油加熱方式后：1）壓機每次能夠同時壓制兩塊60mm100mm的復合材板，壓制時間為55分鐘，壓機年日產(chǎn)量達到15.048 m3，年產(chǎn)能達到4514.4m3，產(chǎn)能提高到原來的2倍。2）重新按產(chǎn)品規(guī)格要求設計模具車的尺寸，減少了沖斷時的切割損失，提高了成材率。3）改造完成后，保留了原有壓機壓制200300mm厚復合材板的能力，使生產(chǎn)方式更加靈活。4.設備試運行4.1工藝參數(shù)壓機改造完成后，復合材廠利用新壓機進行了壓板試驗，通過與正常產(chǎn)品的對比，來檢測新壓機的使用效果。壓板的工藝參數(shù)參照我司復合材廠正常生產(chǎn)，具體工藝參數(shù)見表

23、4-1。表4-1 復合墊木半成品工藝參數(shù)半成品規(guī)格（mm）使用液壓機（t）系統(tǒng)壓力（MPa）壓制溫度（）壓制時間（min）4750×900×8024005.6200554.2 壓板試驗過程與結果分析按照表4所示工藝參數(shù)，采用現(xiàn)有單位復合材耗膠量160kg/m3，在改造后的壓機上進行兩個月的試生產(chǎn)，對半成品沖樣后進行隨機抽樣，進行抗彎強度和抗壓強度的測試，測試結果如表4-2、表4-3所示。表4-2 產(chǎn)品抗彎強度樣品序號計量單位抗彎強度判定1#MPa28.79合格2#MPa36.38合格3#MPa35.46合格4#MPa30.13合格表4-3 產(chǎn)品抗壓強度樣品序號計量單位抗壓強

24、度判定5#MPa60.06合格6#MPa70.09合格7#MPa64.19合格8#MPa73.09合格9#MPa78.89合格復合材廠復合墊木的產(chǎn)品標準為抗壓強度44Mpa，抗彎強度26Mpa。從表4-2和表4-3可以看出，1-4 # 樣品的抗彎強度均符合產(chǎn)品標準，5-9 # 樣品的抗壓強度均符合產(chǎn)品標準。且抗彎強度和抗壓強度最高分別達到了36Mpa和79Mpa，遠大于質(zhì)量標準要求。經(jīng)過測算，改造后的產(chǎn)品成材率為96%，與原來的83%相比提高了1.15倍。5.經(jīng)濟分析5.1 設備利舊在壓機改造之前我公司曾經(jīng)以改造方案研究中確定的工藝參數(shù)，向青島國森機械、昆明人造板機器廠等多家單位進行新設備詢價，幾家單位回復的結果是采購與改造后壓機參數(shù)完全相同的新設備，價格大概在150萬元200萬元。我公司利用原有高頻壓機進行改造，項目總共花費為75萬元，