柔性石墨板軋制生產(chǎn)線研制

王長青，崔 成

（1.濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司，山東 濟南 250306；2.濟南大學，山東 濟南 250022）

0 引言

應某公司要求，承接了柔性石墨板軋制生產(chǎn)線的研發(fā)制造總承包任務，要求設備精度壽命按20年設計，其中原材料的彭化制備（如圖1）由對方負責。

技術人員參考了一條進口的輥軋生產(chǎn)線。研制過程中，圖紙設計、調(diào)研及毛坯預投試制穿插進行。經(jīng)過一年的努力，車間全套軋制設備調(diào)試完畢，成功投入使用。

圖1 膨化設備室外管路圖

此生產(chǎn)線的開發(fā)成功，填補了石墨板軋制設備的國內(nèi)空白，甲乙雙方領導在用戶現(xiàn)場終驗收時到場祝賀，對該項研制工作給予了充分肯定。

1 石墨板的軋制工藝流程及設備組成

1.1 工藝流程

成袋的鱗片狀柔性石墨粉經(jīng)膨化，成為絮狀物，直接落入振動篩上部；振動篩邊均化邊向前輸送絮狀石墨至皮帶鋪裝機，進行刺輥鋪裝和皮帶壓合輸送；形成的粗密度石墨板先完成料頭飛剪進入預輥軋，進行粗軋工序，石墨板進一步輥壓變薄變寬；經(jīng)過密度檢測裝置的在線跟蹤檢測，進入一次烘干爐邊烘干邊前移，出爐風冷后送入半精軋輥，石墨板經(jīng)輥壓使厚度尺寸達到設定值；繼續(xù)前送，入二次烘干爐，完成加熱風冷進入一次精軋輥，石墨板厚度尺寸接近成品值；接著進入二次精軋，使厚度表面粗糙度均達成品要求；經(jīng)過厚度儀的在線檢測同時完成廢邊剪切和回收，使石墨板的寬度達成品要求，進入成品料送進輥；經(jīng)過切斷裝置進入可轉(zhuǎn)位收卷機紙筒，實現(xiàn)成品石墨板的定長卷取，最后人工卸卷包裝碼垛。正常生產(chǎn)時每個班次需操作工三人，石墨粉入料、成品板卸卷、參數(shù)調(diào)整各一人。

1.2 主要軋制路線

石墨粉膨化→絮狀石墨鋪裝壓合→粗軋→一次加熱半精軋→二次加熱一次精軋→二次精軋→石墨板成品。

1.3 生產(chǎn)線組成

如圖2所示，該生產(chǎn)線主要由主傳動、石墨膨化機、擋料、刺輥、一次切邊、預軋輥、密度檢測、烘干爐、軋制、冷卻、厚度檢測、二次切邊、廢邊回收、成品料送進、切斷、收卷、護欄、電氣、液壓、氣動、振動供料、托料、壓料及料尾送進、支架、地基、液化氣站等組成。

圖2 柔性石墨板軋制生產(chǎn)線外形

2 生產(chǎn)線主要技術參數(shù)

表1所示為SMX－1000X1.5柔性石墨板軋制生產(chǎn)線主要技術參數(shù)。

表1 生產(chǎn)線主要技術參數(shù)

3 軋制生產(chǎn)線設計技術要點分析

（1）柔性石墨的絮狀物有很強的導電性，在軋制運行過程中可四處飄移，要求整個電氣系統(tǒng)的設計要充分考慮漏電保護和電氣柜的防護等級要提高至IP55，如圖3所示。石墨板連續(xù)軋制期間，有兩次通過式烘干，因為材料的導電性，加熱系統(tǒng)設計要求采用硅碳棒加熱，不能用傳統(tǒng)的電阻絲加熱，如圖4所示。

圖3 防護IP55的電氣柜

圖4 硅碳棒烘干爐

（2）要求主傳動對軋輥的輸出速度在規(guī)定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，采用錐皮帶輪氣動控制聯(lián)調(diào)的方式，如圖5所示。

圖5 軋輥速度連續(xù)可調(diào)

（3）根據(jù)膨化后棉絮狀石墨為散狀的特點，振動篩（圖6）接料并為刺輥鋪裝皮帶壓合（圖7）送料，振動篩的激振頻率和速度可連續(xù)調(diào)整，解決了散物料的可調(diào)供應問題。

圖6 振動篩

圖7 刺輥鋪裝皮帶壓合

（4）粗軋精軋各輥設置單獨的蓄能器（圖8），保證了軋制過程中軋制壓力的靈活調(diào)整。半精軋、一次精軋、二次精軋的料倉張緊輥的張緊力由調(diào)試時移動平衡塊來調(diào)節(jié)，上下位置由氣動平衡缸通過凸輪控制氣閥來自動調(diào)節(jié)（圖9）。

圖8 單置蓄能器

圖9 張緊力和位置的調(diào)節(jié)

（5）生產(chǎn)線前端的密度在線檢測、后端的厚度在線檢測、前端的料頭飛剪及后端的廢邊切斷回收均為軋制工作的連續(xù)可靠運行和成品質(zhì)量提供了有力的保證。可轉(zhuǎn)位收卷機的設計為成品料的人工下卷上筒留出了足夠的時間。全線PLC閉環(huán)控制，有危險的操作互相聯(lián)鎖制約，大大提升了設備運行的安全性指標。

4 軋制生產(chǎn)線制造調(diào)試技術難點、關鍵點

（1）整線設計方案確定。主要參數(shù)不變的前提下，課題組首先安排了十根鍛坯輥軋和刺輥的投產(chǎn)；提前編寫了加熱爐和振動篩的技術要求，并與裝配圖設計同步確定供應商采購合同。然而在發(fā)貨前預（圖10）。課題組在設備制造過程中，為甲方膨化設備的制作提供了有力的理論技術支持。驗收時發(fā)現(xiàn)軋輥表面硬鉻層脫落現(xiàn)象，課題組認為這是關重件的重要質(zhì)量問題，于是重新聯(lián)系供應商，進行了解鉻、鍍前磨削、電鍍鉻層、鍍后磨削的補救措施，技術人員全程跟蹤指導，修復十根輥子耗時二十多天。

（2）在設備單機部裝之初，技術人員親自帶隊到用戶現(xiàn)場查驗地基質(zhì)量，完成了設備地基板的安裝調(diào)平工作（框式水平0.02以內(nèi)），并用膨脹水泥進行二次灌漿，為后期設備就位和精度調(diào)整奠定了基礎

圖10 設備布置示意

（3）在用戶現(xiàn)場調(diào)試的主要難點是平衡缸凸輪的圓弧半徑尺寸和安裝位置確定，如圖11所示。

圖11 平衡缸凸輪

（4）另一難點是成品板料定尺測量計數(shù)輪的齒數(shù)設計，需要在現(xiàn)場調(diào)試確定實際值，如圖12所示。

圖12 計數(shù)輪

5 結(jié)語

該線的研制涉及機械、電氣、液壓、氣動、測量、熱力、環(huán)保等綜合技術的應用。該線的投入使用，加快了國產(chǎn)石墨板軋制設備替代進口的步伐，充分說明進口設備國產(chǎn)化研發(fā)方向是技術進步的有效途徑。

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