實(shí)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(shí)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(shí)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(xiàng)新工藝、新技術(shù)，它推動(dòng)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(shí)現(xiàn)連鑄坯熱送熱裝的技術(shù)難點(diǎn)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(hào)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(shí)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(shí)間較短，生產(chǎn)事故率相對(duì)較多，年作業(yè)率只有65%?75%。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)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(gè)澆鑄周期，每天連續(xù)工作時(shí)間約22h，停機(jī)時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)產(chǎn)量恒定不變；而棒線材軋機(jī)的小時(shí)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(hào)管理:實(shí)際生產(chǎn)中，爐罐號(hào)要顯示在鋼材標(biāo)牌上，為了方便爐罐號(hào)管理，通常同一爐號(hào)的鋼坯應(yīng)一次連續(xù)生產(chǎn)，因此實(shí)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(shí)現(xiàn)連鑄序號(hào)和軋制序號(hào)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(shí)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(tái)架，可以避免冷坯，但是熱裝溫度就會(huì)降低，并且鋼坯號(hào)順序不能實(shí)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(shí)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(shí)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(duì)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(duì)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(shí)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(shí)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(hào)管理等生產(chǎn)管理問題，實(shí)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(dòng)裝置6、平移驅(qū)動(dòng)裝置7、平移驅(qū)動(dòng)同步軸8、升降驅(qū)動(dòng)曲柄9、升降同步軸10、升降隨動(dòng)曲柄11 (見附圖)。升降驅(qū)動(dòng)裝置6通過銷軸與升降驅(qū)動(dòng)曲柄9相連接；升降驅(qū)動(dòng)曲柄9及升降隨動(dòng)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(dòng)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(dòng)裝置7與平移驅(qū)動(dòng)同步軸8相連接；平移驅(qū)動(dòng)同步軸8與齒輪箱4內(nèi)的傳動(dòng)齒輪通過鍵相連接；齒輪箱4內(nèi)的傳動(dòng)齒輪與托鋼臂3下部的齒條相嚙合，實(shí)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(duì)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(duì)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(jì)是考慮將升降驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(gè)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(dòng)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(dú)驅(qū)動(dòng)裝置，當(dāng)托鋼臂3前進(jìn)時(shí)，冷卻水管帶動(dòng)鏈輪機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，將配重升起，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為重力勢能；當(dāng)托鋼臂3后退時(shí)，配重下降重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，帶動(dòng)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(dòng)裝置6采用液壓缸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其底座為焊接結(jié)構(gòu)；平移驅(qū)動(dòng)裝置7由電機(jī)、制動(dòng)器、減速機(jī)等組成，其通過聯(lián)軸器與平移驅(qū)動(dòng)同步軸8相連接，從而帶動(dòng)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(shí)現(xiàn)了將齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的直線運(yùn)動(dòng)，因齒條固定在托鋼臂3上，從而實(shí)現(xiàn)了托鋼臂3的前進(jìn)與后退；升降驅(qū)動(dòng)曲柄9及升降隨動(dòng)曲柄11分別由鋼板焊接而成，升降驅(qū)動(dòng)曲柄9的驅(qū)動(dòng)力臂設(shè)計(jì)長度大于升降隨動(dòng)曲柄11，充分利用“杠桿原理”，降低了升降驅(qū)動(dòng)裝置6的所需動(dòng)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(jì)有多個(gè)鍵槽，經(jīng)機(jī)加工，確保所有鍵槽的直線度，升降驅(qū)動(dòng)曲柄9及升降隨動(dòng)曲柄11通過鍵固定于軸上，因而所有曲柄在升降驅(qū)動(dòng)裝置6的作用下同時(shí)隨軸擺動(dòng)，保證了動(dòng)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(gè)循環(huán)周期內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)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(gè)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(gè)循環(huán)周期內(nèi)，柔性生產(chǎn)裝置的工作行程為其上一個(gè)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(gè)生產(chǎn)周期后，加熱爐內(nèi)出現(xiàn)N個(gè)裝鋼空位，此時(shí)軋機(jī)已連續(xù)生產(chǎn)2.5h，按生產(chǎn)計(jì)劃軋線開始進(jìn)入小修或換導(dǎo)衛(wèi)的工作，時(shí)間約為0.5h，在這段時(shí)間內(nèi)，柔性生產(chǎn)裝置以鑄機(jī)的生產(chǎn)節(jié)奏對(duì)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(huì)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(shí)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(jì)劃檢修時(shí)間安排在同一時(shí)間，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)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(gè)傳動(dòng)控制單元，共2組，其沿加熱爐中心線對(duì)稱布置，分別設(shè)有I套平移機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；平移和升降傳動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)能同步動(dòng)作。平移機(jī)構(gòu):托鋼臂前進(jìn)、后退動(dòng)作采用交流變頻電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、圓柱齒輪減速器、齒輪等驅(qū)動(dòng)裝鋼臂下部的齒條來實(shí)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(dòng)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(dòng)作由2只液壓缸驅(qū)動(dòng)平行四連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)支撐輥升降，抬升曲柄軸采用銅合金滑動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)活動(dòng)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(shí)步進(jìn)梁上升并將上升到位安全信號(hào)(I )返回；(3)安全信號(hào)(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(hào)(II )返回；(4)安全信號(hào)(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(hào)(III)返回；(5)安全信號(hào)(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(hào)(IV)返回，此時(shí)出料懸臂輥根據(jù)軋線的情況可以隨時(shí)準(zhǔn)備送坯；(6)安全信號(hào)(IV)確認(rèn)完畢后，柔性生產(chǎn)裝置開始后退，此時(shí)裝料懸臂輥根據(jù)熱送線的情況可以隨時(shí)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(jì)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)