實現(xiàn)將高溫鑄坯按序直接裝爐柔性生產(chǎn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)爐技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種實現(xiàn)將高溫鑄坯按序直接裝爐柔性生產(chǎn)裝置，適用于連鑄坯熱送熱裝，實現(xiàn)連鑄機(jī)與軋機(jī)間的柔性生產(chǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]連鑄坯熱送熱裝和直接熱軋是綜合近年來煉鋼、連鑄和軋鋼的最新技術(shù)成果而發(fā)展起來的一項新工藝、新技術(shù)，它推動了煉鋼一連鑄一軋鋼生產(chǎn)管理的一體化進(jìn)程，可以取得節(jié)能降耗、提高質(zhì)量和生產(chǎn)率等綜合效益。而在棒線材生產(chǎn)中實現(xiàn)連鑄坯熱送熱裝的技術(shù)難點之一是煉鋼連鑄和軋鋼在工作制度、生產(chǎn)能力等生產(chǎn)節(jié)奏不匹配以及連鑄坯爐號管理等生產(chǎn)管理問題，具體分析如下:
[0003]1、工作制度不同:連鑄車間年工作時間較長，事故率較低，生產(chǎn)穩(wěn)定，年作業(yè)率大于85%，而棒線材車間年工作時間較短，生產(chǎn)事故率相對較多，年作業(yè)率只有65%?75%。經(jīng)生產(chǎn)實踐得出如下規(guī)律:連鑄機(jī)每天連續(xù)澆鑄若干爐鋼后停機(jī)，進(jìn)行結(jié)晶器清理、更換中間包和重新上引錠桿，再進(jìn)行下一個澆鑄周期，每天連續(xù)工作時間約22h，停機(jī)時間約2h ;而軋機(jī)連續(xù)生產(chǎn)約2.5h，就要進(jìn)行短暫停機(jī)，更換導(dǎo)衛(wèi)及小修等工作，時間約0.5h，并且每天要進(jìn)行設(shè)備正常檢修和換輥換槽等工作，時間約1.5h。
[0004]2、生產(chǎn)能力不同:正常情況下，連鑄機(jī)為棒線材軋機(jī)提供單一斷面的連鑄坯，拉坯速度比較穩(wěn)定，因此連鑄機(jī)小時產(chǎn)量恒定不變；而棒線材軋機(jī)的小時產(chǎn)量隨產(chǎn)品規(guī)格不同變化很大，不能完全與連鑄機(jī)能力匹配，并且軋機(jī)在生產(chǎn)穩(wěn)定的情況下，可以進(jìn)行升速軋制，即將軋制速度提高約10%，具備快速軋制的能力。
[0005]3、連鑄坯爐號管理:實際生產(chǎn)中，爐罐號要顯示在鋼材標(biāo)牌上，為了方便爐罐號管理，通常同一爐號的鋼坯應(yīng)一次連續(xù)生產(chǎn)，因此實現(xiàn)連鑄坯熱送熱裝有待解決的生產(chǎn)管理問題是如何實現(xiàn)連鑄序號和軋制序號的一致性。
[0006]綜上所述，在工作制度上，以24h為生產(chǎn)周期，分析得出:鑄機(jī)可以長時間內(nèi)穩(wěn)定生產(chǎn)出連鑄坯，而軋機(jī)卻要頻繁停機(jī)，導(dǎo)致鋼坯被迫下線，不斷出現(xiàn)冷坯，嚴(yán)重影響了熱送熱裝率；若在鑄機(jī)與加熱爐間設(shè)置保溫臺架，可以避免冷坯，但是熱裝溫度就會降低，并且鋼坯號順序不能實現(xiàn)一致，給生產(chǎn)管理帶來了新的問題；在生產(chǎn)能力上，以3h為生產(chǎn)周期，分析得出:鑄機(jī)小時產(chǎn)量恒定不變，而軋機(jī)在穩(wěn)定生產(chǎn)的情況下，可以進(jìn)行快速軋制，此時鑄機(jī)的能力又明顯不能滿足軋機(jī)的需求，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)效率，因此合理解決上述問題對提高連鑄坯的熱裝率和裝爐溫度至關(guān)重要。本發(fā)明“將高溫鑄坯按序直接裝爐柔性生產(chǎn)裝置及控制方法”正是有針對性地解決鑄機(jī)與軋機(jī)生產(chǎn)節(jié)奏不匹配的技術(shù)難題，實現(xiàn)真正意義上的柔性生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種實現(xiàn)將高溫鑄坯按序直接裝爐柔性生產(chǎn)裝置及控制方法，解決了棒線材生產(chǎn)中，鑄機(jī)與軋機(jī)工作制度、生產(chǎn)能力等生產(chǎn)節(jié)奏不匹配以及連鑄坯爐號管理等生產(chǎn)管理問題，實現(xiàn)真正意義的柔性生產(chǎn)。
[0008]本發(fā)明柔性生產(chǎn)裝置主要包括抬升輥裝置1、平行連桿機(jī)構(gòu)2、托鋼臂3、齒輪箱4、冷卻水管卷曲裝置5、升降驅(qū)動裝置6、平移驅(qū)動裝置7、平移驅(qū)動同步軸8、升降驅(qū)動曲柄9、升降同步軸10、升降隨動曲柄11 (見附圖)。升降驅(qū)動裝置6通過銷軸與升降驅(qū)動曲柄9相連接；升降驅(qū)動曲柄9及升降隨動曲柄11通過鍵與升降同步軸10相連接；平行連桿機(jī)構(gòu)2通過銷軸與升降隨動曲柄11及抬升輥裝置I相連接；托鋼臂3放置在抬升輥裝置I上，隨抬升輥裝置I進(jìn)行上升或下降；平移驅(qū)動裝置7與平移驅(qū)動同步軸8相連接；平移驅(qū)動同步軸8與齒輪箱4內(nèi)的傳動齒輪通過鍵相連接；齒輪箱4內(nèi)的傳動齒輪與托鋼臂3下部的齒條相嚙合，實現(xiàn)托鋼臂3的前進(jìn)或后退；冷卻水卷曲裝置5中的橡膠軟管與托鋼臂3上的冷卻水管相連接，對托鋼臂3進(jìn)行水冷。
[0009]抬升輥裝置I采用雙輪緣結(jié)構(gòu)，對托鋼臂3具有支撐及自導(dǎo)向作用；平行連桿機(jī)構(gòu)2的設(shè)計是考慮將升降驅(qū)動裝置6避開空間緊張區(qū)域，便于設(shè)備布置及日常檢修，其主要由連桿和螺母組成，可進(jìn)行長度調(diào)節(jié)；托鋼臂3采用耐熱鋼板焊接而成，傳動部分采用H型鋼結(jié)構(gòu)，爐內(nèi)工作部分采用“箱型梁”結(jié)構(gòu)，分為上下兩個型腔，采用水冷方式進(jìn)行冷卻，下型腔進(jìn)水，上型腔回水，托鋼臂3與冷卻水管卷曲裝置5連接；齒輪箱4采用“上、中、下箱體”焊接結(jié)構(gòu)，傳動齒輪安裝在中、下箱體之間，壓輪位于上箱體內(nèi)，采用偏心結(jié)構(gòu)，有利于壓輪及托鋼臂3間的間隙調(diào)整，避免出現(xiàn)卡死現(xiàn)象；冷卻水管卷曲裝置5具有自卷曲功能，無單獨驅(qū)動裝置，當(dāng)托鋼臂3前進(jìn)時，冷卻水管帶動鏈輪機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，將配重升起，將動能轉(zhuǎn)換為重力勢能；當(dāng)托鋼臂3后退時，配重下降重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，帶動鏈輪機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，將冷卻水管卷曲在滾筒上。升降驅(qū)動裝置6采用液壓缸進(jìn)行驅(qū)動，其底座為焊接結(jié)構(gòu)；平移驅(qū)動裝置7由電機(jī)、制動器、減速機(jī)等組成，其通過聯(lián)軸器與平移驅(qū)動同步軸8相連接，從而帶動齒輪箱4內(nèi)的齒輪旋轉(zhuǎn)，利用齒輪與齒條的嚙合原理，實現(xiàn)了將齒輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的直線運動，因齒條固定在托鋼臂3上，從而實現(xiàn)了托鋼臂3的前進(jìn)與后退；升降驅(qū)動曲柄9及升降隨動曲柄11分別由鋼板焊接而成，升降驅(qū)動曲柄9的驅(qū)動力臂設(shè)計長度大于升降隨動曲柄11，充分利用“杠桿原理”，降低了升降驅(qū)動裝置6的所需動力，節(jié)約了能源輸入；升降同步軸10由合金鋼加工而成，軸上設(shè)計有多個鍵槽，經(jīng)機(jī)加工，確保所有鍵槽的直線度，升降驅(qū)動曲柄9及升降隨動曲柄11通過鍵固定于軸上，因而所有曲柄在升降驅(qū)動裝置6的作用下同時隨軸擺動，保證了動作的一致性。
[0010]本發(fā)明的工作原理:在鑄機(jī)穩(wěn)定生產(chǎn)，乳機(jī)快速軋制的情況下，柔性生產(chǎn)裝置以軋機(jī)的生產(chǎn)節(jié)奏迅速將連鑄坯按序準(zhǔn)確地裝入加熱爐內(nèi)，但由于鑄機(jī)的生產(chǎn)能力限制，生產(chǎn)連鑄坯的數(shù)量不能滿足軋機(jī)的軋制數(shù)量，造成爐尾(預(yù)熱段)在每一個循環(huán)周期內(nèi)出現(xiàn)一個裝坯空位。此循環(huán)周期大致為連鑄機(jī)在熱送線上輸送單根鋼坯的平均周期與軋機(jī)軋制單根鋼坯的平均周期的公倍數(shù)。在一個循環(huán)周期內(nèi)，柔性生產(chǎn)裝置的工作行程是固定不變的；下一個循環(huán)周期內(nèi)，柔性生產(chǎn)裝置的工作行程為其上一個周期的工作行程加上步進(jìn)梁的步距(即Ln=Ln-ALi^h往復(fù)循環(huán)N個生產(chǎn)周期后，加熱爐內(nèi)出現(xiàn)N個裝鋼空位，此時軋機(jī)已連續(xù)生產(chǎn)2.5h，按生產(chǎn)計劃軋線開始進(jìn)入小修或換導(dǎo)衛(wèi)的工作，時間約為0.5h，在這段時間內(nèi)，柔性生產(chǎn)裝置以鑄機(jī)的生產(chǎn)節(jié)奏對爐內(nèi)的裝鋼空位進(jìn)行依次補(bǔ)齊，其工作行程的規(guī)律為Ln= Ln_rL^o當(dāng)軋線檢修完畢，加熱爐內(nèi)的空位已經(jīng)填滿，柔性生產(chǎn)裝置將鑄機(jī)生產(chǎn)的熱坯全部裝入爐內(nèi)，不會造成冷坯的出現(xiàn)，有效地將熱緩沖區(qū)設(shè)置在加熱爐內(nèi)，成功解決鑄機(jī)與軋機(jī)生產(chǎn)節(jié)奏不匹配的問題，實現(xiàn)柔性生產(chǎn)。在鑄機(jī)停機(jī)不供坯或換引錠桿的情況下，乳鋼車間安排設(shè)備檢修和換輥換槽等工作，將計劃檢修時間安排在同一時間，實現(xiàn)兩個車間的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)管理。
[0011]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式:柔性生產(chǎn)裝置主要由完全相同的2套平移機(jī)構(gòu)、2套升降機(jī)構(gòu)、4根托鋼臂和I套潤滑裝置等構(gòu)成。每2根托鋼臂組成一個傳動控制單元，共2組，其沿加熱爐中心線對稱布置，分別設(shè)有I套平移機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行驅(qū)動；平移和升降傳動機(jī)構(gòu)均用剛性軸進(jìn)行連接，確保平移和升降兩組傳動機(jī)構(gòu)能同步動作。平移機(jī)構(gòu):托鋼臂前進(jìn)、后退動作采用交流變頻電動機(jī)、制動器、圓柱齒輪減速器、齒輪等驅(qū)動裝鋼臂下部的齒條來實現(xiàn)。壓輪軸承采用圓錐滾子軸承，齒輪軸承采用調(diào)心滾子軸承，聯(lián)軸器采用滾珠聯(lián)軸器，傳動底座為焊接件，齒輪采用合金鋼；升降機(jī)構(gòu):托鋼臂上升、下降動作由2只液壓缸驅(qū)動平行四連桿機(jī)構(gòu)帶動支撐輥升降，抬升曲柄軸采用銅合金滑動襯套，支承輥采用圓錐滾子軸承；托鋼臂:托鋼臂為焊接鋼結(jié)構(gòu)，齒條為鍛件，固定在托鋼臂下部；潤滑裝置:軸承和襯套采用集中干油潤滑，齒輪減速箱采用油浴潤滑，齒條采用油霧潤滑。
[0012]本發(fā)明的動作順序:熱送線輥道將鋼坯送至爐前等待一裝料懸臂輥道帶動鋼坯入爐沿爐寬方向定位一懸掛式入爐定位推鋼機(jī)推正鋼坯，并將鋼坯沿爐長方向按布料圖準(zhǔn)確定位一柔性生產(chǎn)裝置托起鋼坯前進(jìn)將鋼坯送入加熱爐內(nèi)指定空位，下降將鋼坯放置在加熱爐固定梁上，再后退回原位一加熱爐步進(jìn)機(jī)械帶動活動梁上升托起鋼坯，前進(jìn)，下降放下鋼坯，后退回原位，周而復(fù)始，將鋼坯送至出料端出爐懸臂輥道出爐，進(jìn)入軋機(jī)軋制。
[0013]本發(fā)明的聯(lián)鎖關(guān)系:(1)裝料懸臂輥開始裝鋼，步進(jìn)梁開始上升；(2)懸臂輥裝鋼完畢，推鋼機(jī)推正鋼坯并按布料圖準(zhǔn)確定位，此時步進(jìn)梁上升并將上升到位安全信號(I )返回；(3)安全信號(I )確認(rèn)完畢后，柔性生產(chǎn)裝置開始上升，步進(jìn)梁開始前進(jìn)并將前進(jìn)到位安全信號(II )返回；(4)安全信號(II )確認(rèn)完畢后，柔性生產(chǎn)裝置開始前進(jìn)，步進(jìn)梁開始下降并將下降到位安全信號(III)返回；(5)安全信號(III)確認(rèn)完畢后，柔性生產(chǎn)裝置開始下降，步進(jìn)梁開始后退并將后退到位安全信號(IV)返回，此時出料懸臂輥根據(jù)軋線的情況可以隨時準(zhǔn)備送坯；(6)安全信號(IV)確認(rèn)完畢后，柔性生產(chǎn)裝置開始后退，此時裝料懸臂輥根據(jù)熱送線的情況可以隨時裝爐，進(jìn)入下一生產(chǎn)循環(huán)。
[0014]本發(fā)明的控制方法:當(dāng)鋼坯入爐后，定位推鋼機(jī)將鋼坯沿爐長方向按布料圖進(jìn)行推正并定位，即在裝料端確定鋼坯準(zhǔn)確的初始位置，由于連鑄機(jī)為棒線材軋機(jī)提供單一斷面的連鑄坯，因此步進(jìn)梁的步距設(shè)計也是唯一的，這樣鋼坯在爐內(nèi)的位置也是準(zhǔn)確可靠的，即鋼坯在爐內(nèi)的位置依次為O，L步距，2L步距，3L步距，……N L步距，(N+1)L步距，(N+2)L步距，……(N+n)L@g，其中N為爐內(nèi)緩沖鋼坯的數(shù)量；N+n為爐內(nèi)布滿鋼坯的數(shù)量，即鋼坯入爐后經(jīng)過步進(jìn)