APP下载

连续平压式热压机柔性入口段的结构特征与形式

2021-03-31陈光伟陈相宇花军李艳娜林送峰

林业工程学报 2021年2期
关键词:板坯热压压机

陈光伟,陈相宇,花军,李艳娜,林送峰

(1.东北林业大学机电工程学院,哈尔滨 150040;2.黑龙江大学生命科学学院,哈尔滨 150080)

随着现代制造技术与控制技术在热压机中的应用,目前各类热压机的技术水平都已得到了显著提高,尤其是连续平压式热压机(以下简称连续压机)在技术上经过多次迭代而臻于成熟,每个连续压机生产企业在此期间也都形成了独有的专利技术。尤其是国内的连续压机生产企业,经过不懈努力,逐渐打破、摆脱了国外的技术封锁,拥有了属于自己的连续压机专利技术,这是我国人造板设备制造由低端到高端、转型升级的重要标志之一。

连续压机以其高生产效率、高产品质量、生产连续化等特点,现已逐渐成为人造板生产的主流设备[1-4]。而连续压机的入口段(指连续压机前端的高压作用区,该区域内人造板板坯刚刚进入连续压机并被迅速压缩)作为压机中最关键的部位,对提高人造板产品的质量和生产效率发挥着至关重要的作用[5]。

1 连续压机入口段的工艺特性

连续压机入口段的工艺特性与人造板生产的压力曲线密不可分[6-8]。采用连续压机生产纤维板时的压力与板坯厚度变化曲线如图1所示,连续压机入口段的位置对应于曲线的最前端。

P1为最大加压压力;P2为保压压力;P3为定厚压力;Sh0为厚板板坯厚度;Sh1为厚板毛板厚度;Sb0为薄板板坯厚度;Sb1为薄板毛板厚度。图1 纤维板生产的压力与板坯厚度变化曲线Fig.1 Curves of pressure and panel thickness during fiberboard production

连续压机工作时,经过预压的板坯通过输送带进入压机入口,在上下钢带的夹持下使板坯平稳、快速地进入压机。压机入口段的热压板在形状上呈“喇叭状”开口,板坯进给时在压力作用下被快速压缩(见图1中入口段的板坯厚度变化),其中的空气大量排出[9-10]。这一阶段,板坯被压缩得越快预固化层越薄,产品质量也越好;但又要避免因短时间大量排气损坏板坯结构,导致产品出现缺陷[11-12]。经过入口段后,板坯在厚度上已接近毛板厚度,随后进入压机的保压段和定厚段,最终被压制成毛板。

由于当前连续压机主要用于生产具有较大压缩比的纤维板和刨花板,其压制板坯的厚度约为毛板的4~6倍,因而无论是厚板生产还是薄板的生产,连续压机入口段都是压机中板坯压缩量和压缩速度最大的部位,同时也是设计压力最高、结构最为复杂的部位。

综上,连续压机入口段的加压工艺表现为压力高、压缩速度快、时间短、板坯压缩量大等几个特性。根据以上特性,连续压机入口段在功能上应满足以下几项要求:首先,入口段应能够提供较高的压力,使得板坯能够被快速压实;其次,能够控制压缩过程中板坯的排气速度,保持板坯铺装结构的完整,保证板材质量;最后,能够保证生产过程的快速稳定,并能适应不同厚度的板材生产。

2 连续压机入口段的结构类型

为了满足上述工艺要求,连续压机的入口段通常被设计为开口宽大、再渐进变窄的压缩式结构。而且为了适应不同厚度板材的生产,压机入口段的热压板开口大小及入口角度可以进行柔性调节,这也是称其为“柔性入口段”的原因。

从连续压机出现至今,入口段的结构经过了固定式、有级调节和无级调节等3种形式的演变,其中前两种因适应性差已被淘汰[13]。目前,对连续压机入口段热压板开口大小与入口角度的调节均采用无级调节方式,只是各生产厂家实现上述要求所采用的技术方法和设计结构有一定的差异。一般来说,无级调节均采用多组油缸推、拉入口段上热压板的不同部位,使其发生弯曲,形成不同的轮廓,进而改变热压板的开口大小与入口角度;同时为了简化结构,下热压板的曲率通常设计为固定的[14]。

辛贝尔康普(Siempelkamp)公司第8代ContiRoll连续压机入口段的结构简图[15-16]如图2所示。该压机入口段上、下热压板9和8的前端分别与上、下进料头3和5联结,下进料头又与机架固定联接,并使下热压板形成固定的向下弯曲。热压板开口大小H与入口角度α的调节通过调整上热压板实现;通过控制调整油缸6的伸缩,使上进料头向上或向下移动,带动上热压板弯曲成不同的曲率,从而形成不同的开口大小与入口角度。热压板开度h1~h5的调整由调整油缸和多组加压油缸11共同配合调节来实现;如生产产品为厚板要求增大热压板开度时,调整油缸与加压油缸共同带动上热压板向上移动到适当的位置,使热压板开度增大;生产薄板时,则由上述油缸带动上热压板下移,减小热压板的开度。

1.下钢带;2.上钢带;3.上进料头;4.进料头压辊;5.下进料头;6.调整油缸;7.上辊子链导引辊筒;8.下热压板;9.上热压板;10.机架框板;11.加压油缸;12.主压区热压板。α.热压板入口角度;H.热压板开口大小;h1~h5.热压板开度;L1,L2.框架间距。图2 辛贝尔康普ContiRoll连续压机入口段结构简图[16]Fig.2 Structural diagram of the infeed section of the Simbelkamp ContiRoll continuous press

连续压机入口段的结构与功能除了要适应不同板厚的生产外,还需满足板坯压制过程中对排气速度的要求;因此,该段形成了多种特殊的结构特征,除之前所述的热压板开口大小、入口角度、热压板开度外,还对板坯的排气长度、压机框架间距、横向压力分配以及压机的柔性结构提出了一定的要求。以下将对上述连续压机入口段的结构特征及其对人造板生产的影响予以一一说明。

2.1 开口大小与入口角度

开口大小是指连续压机上、下钢带在入口处的距离(图2中H),其直接决定了板坯的初始压缩速度,也就决定了板坯的排气速度。热压板开口小时,板坯的压缩速度高、排气速度快、预固化层薄;但开口过小又会使板坯被过度压缩,横向出现过度延展,对生产的板材质量产生影响。

入口角度是指连续压机入口处上、下钢带的夹角(图2中α)[16],其主要影响压机的生产速度。较小的入口角度有利于板坯高速稳定地进入压机,尤其是在生产薄板或超薄板时,合适的入口角度可以极大地提高连续压机的生产速度。连续压机中,入口角度主要通过调整进料头压辊高度进行调节,有些生产超薄板的连续压机还会调节钢带被动辊的高度,以减轻钢带的过度弯曲[16],从而获得合适的入口角度,以利于进一步提高生产速度。

2.2 热压板开度

热压板开度是指连续压机入口段的每个框架处,与板坯直接接触的钢带工作表面间的距离(图2中h1~h5),热压板开度大小直接影响板坯在排气区的排气性能[17-18]。一般来说,为了防止短时间大量排气破坏板坯的铺装结构,需要通过调节入口段进料头与加压油缸的位移,控制热压板各处的开度使其形成合适的轮廓曲线,采用渐进式压缩使板坯得以快速、均匀地排气。

此外,连续压机工作中需要保证热压板在宽度方向上的开度大小一致,若同一机架框板两侧的热压板开度大小有较大差异,容易导致钢带出现“松紧边”而跑偏。热压板在宽度方向上开度不一致很多情况下是由于板坯两侧的铺装厚度或密度不均引起的,因而对入口段热压板的变形影响最大。为防止出现这种情况,连续压机入口段各机架两侧的加压油缸通常采用液压位移控制的方式,以此保证热压板开度的一致。

2.3 排气长度

连续压机中,从板坯进入压机入口到压力最高处(即图1中入口段的最高压力点)的长度称为排气长度。在排气长度内,板坯应尽可能地快速压缩,这样产品的预固化层薄、质量好。生产厚板(大于16 mm)时,压机的运行速度较低(通常小于750 mm/s)[19],排气时间充足,因此可以适当将最高压力位置提前,缩短排气长度。生产薄板时,压机的运行速度快,排气时间短,且板坯的结构强度相对较低,因此要适当调节板坯的夹持位置,将最高压力位置后移。有些连续压机还会在生产薄板或超薄板时,在入口段前端增设夹持段来延长排气时间[20]。

连续压机的排气长度会直接影响产品的质量。由于板坯短时间内大量排气,容易导致其铺装表面结构损坏,出现尘斑等表面缺陷;并且快速压实的板坯还可能产生与进给方向相反的气流,致使板坯密度不均匀,密度增大的位置会使钢带局部受损,使得后续生产的产品始终存在质量瑕疵。

2.4 框架间距

框架间距是指连续压机机架中各框板间的距离(图2中L1与L2)。在连续压机的入口段,框架间距对控制板坯的反弹、保证入口段能输出较高的压力具有很大的作用。连续压机入口段框架间距分布有两种形式,即等间距分布和不等间距分布。不等间距分布时,入口处高压区的框架间距较小,随后框架间距逐渐增大,但每个框架上油缸的输出压力基本一致;等间距分布时,入口段所有框架间距一致,但油缸的输出压力各不相同。

一般而言,连续压机入口段的框架分布相比其他区域要密集,这与其处于压力输出最大的区域、需要具有较大的刚度和承载能力是分不开的[20]。

2.5 横向压力分配

横向压力分配是指连续压机一组机架上横向布置的多个加压油缸的压力设置状态。由于入口段需要根据板坯厚度的不同,快速调节入口开度、热压板开度等参数,因此在一组机架内横向布置的液压缸中,既有要提供下压力的柱塞缸,也要有实现提升功能的活塞缸。通常情况下,4英尺(1 220 mm)幅宽的连续压机,一组机架的横向一般布置3个液压缸,其中外侧2个为活塞缸,中间1个为柱塞缸;8英尺(2 440 mm)幅宽的横向一般布置5个液压缸,外侧2个为活塞缸,中间3个为柱塞缸[21],且各个液压缸输出压力的设置是不同的。这种设置方式与其横向所受的载荷状态是分不开的。

连续压机压制板坯时所受的载荷形式及加压油缸的横向压力输出状态如图3所示。由图3a可知,压制板坯时,加压油缸除了要克服板坯变形所产生的弹性负载外,还要克服因蒸汽压力产生的负载(板坯加热时内部水分转化为蒸汽并聚集于板坯内部,因板坯中部排气不畅,故形成的蒸汽压力负载为腰鼓形)[22]。为此,机架中横向布置的加压油缸由外向内输出压力应逐步增大(如图3b所示),纠正热压板在载荷作用下的变形、保证热压板面的平直,从而保证压制的板材厚度均匀一致。

1.弹性负载;2.蒸汽压力负载;3.加压油缸的输出压力。图3 压制板坯时的载荷形式及加压油缸的横向压力输出Fig.3 Load form and lateral pressure output of pressure cylinder in pressing panel

2.6 柔性结构要求

由于生产不同厚度的板材时,对板坯加压的工艺参数有一定的差异,当前连续压机入口段均设计成柔性可调的,即压机上热压板应能形成多种形状的轮廓曲线。目前比较常见的柔性结构是采用弯曲成固定曲率的下热压板,以及曲率可调的弧形或楔形上热压板相互配合,构成适合板材厚度要求的入口角度和热压板开度。

为使热压板能够在柔性变形状态下工作,连续压机的油缸和框架连接处、油缸和热压板连接处等均要使用可活动的柔性连接,以减小框架所受的侧向力,使得其在不同的方向上都能良好地传递压力。此外,连续压机在工作时,热压板和框架均在一定的温度下工作,会发生热膨胀变形。由于热压板和框架的温度不同、温差很大(热压板加热后的温度可达200 ℃以上,而框架的温度则主要取决于环境温度,只是与热压板及隔热板接触的局部温度会较高),两者变形量有较大差异[23]。受高温影响、热压板的纵向总伸长量很大,因此连续压机的框架为适应热压板的变形,在纵向必须能够移动。这就要求热压板与框架之间,框架与整机安装横梁之间的连接也必须是可活动的柔性连接,以防止热压板的形变不能被完全释放,造成框架的永久变形乃至被撕裂的事故发生[23-24]。

以上所述各项连续压机入口段的结构特征是服务于人造板生产工艺的,同时也影响连续压机的结构设计与功能设计,使得连续压机在这两方面具有高度的复杂性和较大的难度。当前,国内外各个生产厂家在设计连续压机的结构时,为满足上述要求采用了多种设计方案,由此也形成了各自的特色。以下将就国内外各厂家生产的连续压机入口段结构加以简要介绍。

3 连续压机入口段结构介绍

3.1 辛贝尔康普ContiRoll连续压机入口段结构

辛贝尔康普公司是国际著名的人造板设备生产厂商之一,在过去的近30年间,其生产的ContiRoll系列连续平压热压机在人造板行业内具有很高的声誉和市场占有率。2007年,辛贝尔康普公司并购了原美卓(Metso)公司的连续压机业务后,其技术力量又得到了加强,其第9代ContiRoll连续压机也即将问世[25-26]。

第8代ContiRoll连续压机入口段的结构如图2所示。该机整体采用下压式结构,即所有的加压油缸11均安装于机架框板10的上部;压机运行时,加压油缸向下推动上热压板9实现板坯的压制。该机入口段的下热压板8向下弯曲成固定曲率,上热压板的曲率通过5组加压油缸控制,可形成多种轮廓曲线;且为了便于热压板的弯曲,入口段上、下热压板的厚度均被减薄(可对比图2中上下热压板与主压区热压板12的厚度)。上进料头3的开合由调整油缸6控制,其前部设置了4个进料头压辊4。生产薄板时,4个进料头压辊下压上钢带2,相当于延长了压机的排气长度,从而保证了钢带的运行速度和压机的产量,提高了对板材厚度规格适应性。其宣传资料标明第8代ContiRoll连续压机可适应1.5 mm超薄板至40 mm厚板的生产[27]。

此外,第8代ContiRoll连续压机的每组机架横向设置了6个加压油缸,较前几代增加了1个,并且采用了新型的压力分配垫板改善板坯压制时的受力不均,其结构如图4所示[27-28]。压力分配垫板由框架垫板2、可调垫板3、支撑垫板5组成,框架垫板和可调垫板用于支撑下热压板6。其中,框架垫板位于加压油缸1的正下方,可调垫板位于2个框架垫板的中间,二者间隔布置、安装于下热压板与支撑垫板之间,支撑垫板两端又与机架框板7搭接。框架垫板和可调垫板中,框架垫板的厚度固定、可调垫板的厚度可调整;当加压油缸向下施力压制板坯时,通过调整可调垫板的厚度,可使压力沿热压板的板面分散开来,避免了压力在上热压板4油缸作用区域的局部集中。

1.加压油缸;2.框架垫板;3.可调垫板;4.上热压板;5.支撑垫板;6.下热压板;7.机架框板。图4 压力分配垫板结构[27]Fig.4 Structure of pressure distribution slab

通过以上的结构改进,第8代ContiRoll连续压机一方面降低了压制板坯时热压板板面压力的波动,使得面压分布更为均匀;另一方面避免了上下热压板之间的波浪形浮动,使得上下热压板的间距趋于均匀一致,提高了板材的密度与厚度均匀性,在获得更好的产品质量的同时,又显著节约了施胶量[27-29]。

此外,根据查阅的资料[29],该机在进板端设置了板坯密度检测装置,可根据进料板坯的密度全自动调整压机入口段的工作状态;在出板端设置了板材厚度检测装置,该装置与压机定厚段的加压油缸联动,可对板材的厚度精度进行自动调控,板厚精度可达±0.05 mm。

3.2 迪芬巴赫CPS连续压机入口段结构

迪芬巴赫(Dieffenbacher)公司是世界知名的机械设备制造商,连续压机是其在人造板设备领域的主要产品之一。迪芬巴赫公司的CPS连续压机具有鲜明的特色,由于该压机采用了较为特殊的油缸布置方式及机架结构形式(见图5),因而在同等幅宽和产量的情况下,CPS连续压机的长度是最短的[30-31]。

1.立梁;2.主油缸;3.上横梁;4.上热压板;5.下热压板;6.支撑垫板;7.辅助油缸;8.下横梁。图5 迪芬巴赫CPS连续压机主体结构[31]Fig.5 Main structure of Dieffenbacher CPS continuous press

CPS连续压机机架的单一框架由立梁1、上横梁3和下横梁8相互铰接而成,两个主油缸2安装于框架左右立梁的上端,油缸活塞作用于上横梁上端两边,上横梁下端连接上热压板4,辅助油缸7位于下热压板5的底部,下热压板通过支撑垫板6安装于下横梁的上端。在结构设计上,CPS压机的立梁与上下横梁均由两块钢板组合而成(见图5右侧视图),具有较高的结构刚度和强度。压机压制板坯时,主油缸施加的压力通过上横梁传递至上热压板及板坯,支撑垫板和辅助油缸共同支承下热压板,起到对板坯辅助加压的作用。

另外,CPS连续压机中并不是每组框架都安装了辅助油缸,而是仅在压机的入口段和定厚段等要求输出较高压力的区域设置了较密集的辅助油缸;保压段因工艺上要求的压力低,所以只在少数几个框架上设置了辅助油缸。CPS连续压机这一特殊的油缸布置方式在一定程度上简化了压机的结构,并缩短了压机的长度。

由于CPS连续压机的结构更为紧凑,入口段的长度相对较短,这就要求其具有更为灵活的可调节性。CPS连续压机入口段的结构简图如图6所示。与ContiRoll压机不同,CPS连续压机入口段采用的是楔形进料装置,其上热压板由两块铰接板6、7构成,二者通过铰节首尾连接,形成Ⅰ、Ⅱ两个压力区,能够对板坯进行两级楔形加压。其中,第Ⅰ压力区仅是对板坯予以轻微的压实;当板坯进入第Ⅱ压力区以后,板坯才会以较大压缩量进行压缩[32]。

1.板坯;2.钢带;3.进料头;4.辅助油缸;5.调整油缸;6,7.铰接板;8.主油缸;9.下热压板。图6 CPS连续压机入口段结构简图[32]Fig.6 Structure diagram of CPS continuous press infeed section

该机的楔形进料装置中,铰接板6的前端与进料头3联结,故控制调整油缸5调节进料头的位置以适应不同厚度的板材加工时,两块铰接板可随同进料头开合,形成不同加压轮廓(图6所示为压机压制厚板时的状态)。下热压板9为单块热压板,在其下方的第Ⅰ、Ⅱ两个压力区内设置有辅助油缸4,其作用是控制下热压板沿横向弯曲、辅助板坯排气[33]。板坯排气示意图如图7所示,当下热压板中部向上弯曲时,聚集于板坯内部的空气可沿路径最短的两侧排出,但是要控制排气速度,以防毁坏板坯结构,这也是在第Ⅰ压力区仅对板坯轻微加压的原因。

在专利文献[34]中,迪芬巴赫公司还公开了一种在原有压机进料头前端增设独立的进料压辊,用于薄板生产时延长排气长度的新型结构压机;但从现有的CPS压机产品资料来看,这一结构形式似乎未投入实用。

3.3 福马集团连续压机入口段结构

我国虽然对连续压机的研究起步较晚,但经过十几年的不懈努力,目前已经取得了一定的研究成果。自2009年中国福马机械集团有限公司牵头主持了国家“863”计划项目“人造板连续平压和精准控制技术”课题研究以来,现已研发创新形成了多项自主知识产权。中国福马集团研发的4,6,8,9英尺(1英尺约等于30.48 cm)连续平压热压机系列产品,在入口段的结构型式、辊杆与链条的联接方式、消除热压板的热膨胀以及框架板的特色结构等方面均形成了相关专有技术,取得了骄人的成绩[35-36]。

福马集团连续压机的入口段结构简图如图8所示(图中省略了钢带辊筒、压机机架等部件)。该机采用下压式布局,进料头1带有压辊,入口段升压区的加压油缸设置了4组,分别安装于4幅机架框板8上;下热压板9由单张钢板加工而成,上热压板则由3张长度不同的压板叠合而成、呈阶梯状,其中下面的一块为底板10,中间一块为中板11,上面的一块为面板12。这种上热压板结构是福马集团在连续压机中的一项专利设计。在有关专利[37]中,其阐明的设计目的是:若入口段使用一整块同一厚度柔性上热压板,在板坯加压时施加于上热压板的力大部分都用于改变热压板的轮廓形状,只有少部分的压力作用于板坯,这对油缸压力是一种浪费。同时,当生产板材厚度较大时,上热压板前端的翘曲量往往会达到200 mm以上(上热压板的拉弧高度),从而在热压板下表面产生很大的拉应力。由于入口段的高压工作状态,上热压板同时承受辊杆传递的上表面压应力和下表面的弯曲拉应力,导致入口段上热压板很容易发生疲劳破坏,降低热压板的使用寿命。而这种阶梯状热压板不仅使得油缸的压力主要作用于板坯,还缓解了单块热压板的变形量,延长了热压板的使用寿命。

福马集团连续压机中,另一项专利结构是对热压板开口大小的调节采用了以丝杠副5为主、微动油缸7为辅的调整方式。如图8所示,利用电机4驱动丝杠副可以带动上进料头升降,从而调节热压板的开口大小,调节量可通过位移检测装置6测量。当因板坯铺装密度不均等原因导致热压板开口出现细微误差时,则利用微动油缸的伸缩予以补偿。这一设计的原理是:如果仅使用伺服油缸调节热压板的开口大小,根据液压控制系统的工作原理,会使开口大小始终存在一定的动态抖动,造成不必要的误差;而采用上述方式调节热压板的开口时,既能保证调节精度,又能避免抖动[38]。

3.4 亚联机械DBP连续压机入口段结构

亚联机械制造有限公司是国内专业化生产人造板设备的大型民营企业,也是国内唯一实现自行设计、制造连续压机的民营企业。连续压机作为人造板机械中技术难度最高的设备,亚联机械在这一领域实现了突破,表明该企业具备了强劲的技术能力、生产组织能力及创新能力[39]。

亚联机械生产的DBP系列连续压机的入口段结构如图9所示。该机同样采用了下压式布局,由于这种布局形式的连续压机在结构上均较为类似,在此不再对其结构进行说明,读者可根据之前介绍的压机结构自行分析[40]。

亚联机械在连续压机入口段的专利性结构采用了一种厚度阶梯性变化或者渐变的热压板,并延长了热压板的长度[40],如图10所示。这种厚度阶梯性或渐变的热压板可分为3个工作区域,每个工作区都由不同的油缸进行控制。其中:A区是排气区,范围是从压机的进料头下方到第一组加压油缸之前,由调整油缸调节进料头的位移控制其变形量和轮廓;B区是过渡区,位于入口段升压区的加压油缸之下,由加压油缸控制其变形量及轮廓;C区是主压区,位于入口段降压区的加压油缸之下,该区通常是不需要变形的,仅用于向板坯传递油缸的压力与加热介质的热量(入口段的升压区与降压区参见图1)。

图10 厚度阶梯性或渐变的上热压结构[40]Fig.10 Step or gradual changing thickness upper hot pressing structure

对于连续压机而言,其最高压力的作用范围一般介于图10所示热压板的B、C两区,这两个区域的热压板易在弯曲应力及压应力作用下损坏。但是,板坯进入连续压机的入口段后,A、B两区的热压板需要做较大幅度的弯曲变形,形成合适的入口轮廓。因此,目前在设计入口段热压板时,通常是将A、B两区设计为一块,并减薄其厚度;C区单独设计为一块热压板,且其长度还会延长到压机的保压段。这种设计方法存在的缺点是:若B、C两区的热压板发生损坏,需要将A、B区与C区两块热压板同时更换,耗时较长且工作繁琐。而亚联机械设计的这种厚度阶梯变化或渐变的热压板,其长度覆盖A、B、C三区,因而当B、C两区发生损坏需要更换时,仅需替换一块热压板,工作更为简便,且其在功能上又可以满足热压板的弯曲变形和对板坯加压、加热的需求。

3.5 对比分析

综合上述连续压机入口段结构可见,4种压机均采用了下压式结构,但每种压机又都具有独有的设计。

在入口段上热压板的结构方面,福马集团和亚联公司生产的连续压机与辛贝尔康普公司的ContiRoll连续压机具有一定的相似性,都是利用整块上热压板的翘曲变形来形成入口段的开口轮廓;但福马集团和亚联公司分别采用了阶梯状的和厚度渐变的热压板作为入口段的上热压板,以此降低热压板因变形产生的应力,延长上热压板的使用寿命。而迪芬巴赫公司生产的CPS连续压机则采用了独特的两段式楔形进料热压板,由于在压制板坯时是依靠两块热压板的偏转构成楔形的开口轮廓,热压板不发生弯曲变形,因而降低了热压板受到的应力,其入口段轮廓形状的调节也较弯曲上热压板式的更灵活一些。

在加压油缸的设置与布置方面,CPS压机采用了主油缸与辅助油缸相结合的方式,辅助油缸在压机下横梁上没有进行均匀布置,而是依据板坯压制的不同阶段对压力的不同需求分段设置的。因此减少了油缸的数量,缩短了压机的长度。而第8代ContiRoll压机则是在每组机架上增加了一个油缸,使得板坯压制时所受的面压更趋均衡一致,以此提高板材的厚度和密度均匀性。

在压机的机架结构形式方面,ContiRoll连续压机、福马集团和亚联机械的DBP型连续压机均是以单独的框片或两张框片组成的框片组,采用等间距或不等间距布置的方式构成压机的整体机架。而迪芬巴赫的CPS连续压机的机架单元则采用了一种铰接式的活动机架,该机架的立梁是可以侧向翻开的,这为压机零部件的更换和维修带来了一定的方便。

此外,在热压板开口大小的调节方式方面,ContiRoll、CPS和DBP型连续压机都是采用油缸直接控制入口段进料头的升降来调整热压板的开口大小,而福马集团则采用了丝杠调节为主,油缸调节为辅的新型结构。

从上述4种连续压机的结构差异看,其结构设计的首要目标是为了满足某些人造板生产的工艺需求或功能要求,但同时又体现出了制造企业对压机功能和作用不同的认识和理解,进而对其结构进行了独特的优化和改进。这些工艺需求和功能要求正是对压机结构不断改进的根源,要想找到人造板连续压机的正确的发展方向,完成改进与创新,就要做到以生产工艺为基准,明确功能要求,使连续压机的设计与改进从工艺中来,为实际生产服务。

4 结 语

目前,连续压机在功能上已经能够较好地适应人造板生产的各种工艺要求,但也存在进一步改进的空间与方向。如由于生产工艺差别较大,当前还很难做到使用一台连续压机既能生产中厚板,又能快速、高质量地生产薄板;因而提升连续压机对各种厚度规格板材生产的适应性方面依然要深入研究。此外,幅面更宽、速度更快、产量更高的连续压机今后一定会被越来越广泛地投入生产应用,这就要求国内的连续压机生产企业必须在当前的基础上尽快提升技术水平,做好技术储备,以应对未来的市场竞争。由于连续平压技术与刨花板和纤维板的生产工艺契合,因此连续压机生产线常用于提高刨花板与纤维板生产线的产量。然而人造板产品年产量占据榜首的始终是胶合板,每年胶合板产量约占我国人造板总产量的58%。如何将连续平压技术进行改进,使其能够更好地满足胶合板,单板层积材的生产工艺要求,也是连续平压技术的发展方向之一。迪芬巴赫公司推出的胶合板/单板层积材连续压机生产线,在连续压机热压步骤前,增添了一个微波预加热段。在一定程度上解决了连续平压技术在生产胶合板时,由于单板层积材传热速度不均匀而导致的板坯内外表面温差过大,进而影响胶合板质量的问题[41]。总而言之,随着连续平压技术的发展,连续压机生产线的成本也会随之降低,因此连续压机生产线必然会逐步取代多层压机,单层压机成为人造板生产的主流设备,连续压机会朝着单机产品种类多,产品质量好,生产效率高,能耗减少的方向逐渐发展。

笔者结合连续压机入口段的功能要求与结构特征,以及查询的文献资料和专利,对现有几种连续压机的入口段结构进行了对比及简略的分析。由于连续式热压机是一个庞大而复杂的系统,以上分析内容还远远做不到深入,只是希望行业内的从业人员能够从中汲取一些设计经验、激发设计灵感,从而为促进我国连续压机整体技术水平的进步与提升提供助力。

致谢:感谢亚联机械南明寿总工程师与郭西强总经理对本文的悉心指导。

猜你喜欢

板坯热压压机
辊压机+水泥磨系统的调试
一起热压三通开裂失效机理研究
板坯连铸机结晶器在线调宽技术的应用
异步凸度轧制对AZ31镁合金板坯损伤抑制分析
基于FPGA热压罐的温度和气压控制研究
陶瓷纤维摆块式热压卷圆模设计
SA266 Gr.2锻件热压后的热处理工艺
CPS压机更新
连铸板坯质量在线诊断系统的应用
3TYS89+2TYS60型氧压机的故障修复