棒线材加热炉上料台架结构分析及应用

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  【摘 要】分析了几种常用上料台架的结构形式及使用情况,总结了永钢三棒材上料台架的设计特点,并为上料台架的设计提供了一定的设计依据。
  【关键词】棒线材;上料台架;步进式
  1.引言
  上料台架是棒线材生产线加热炉前的重要设备,其作用有二:一是存放钢坯;二是把钢坯一根根送到入炉辊道上,以便运送到炉内加热。目前国内轧钢车间加热炉常用的上料台架有以下几种:机械传动步进式上料台架,链传动拨爪式上料台架,液压传动移动小车式上料台架。由于上料台架是轧钢车间的重要设备,所以要求该设备具备运行可靠,对钢坯磨损小,维护周期长,检修方便等特点。
  2.几种上料台架结构比较
  2.1机械传动步进式上料台架:
  磁盘吊将钢坯吊至上料台架后,钢坯通过步进动作移动到上料台架上距离辊道最近的位置,落在辊道上。这种上料台加的优点是:运行可靠,对钢坯表面磨损小,由于是机械传动,维护周期长,检修量也相对小。缺点是:钢坏从上料台架落到辊道表面上时,对辊道形成一定冲击,噪音大。设备本身重量大,成本相对高些。
  2.2链传动拨爪式上料台架:
  该形式上料台架从结构上看采用链式输送结构,通过电力驱动(配有电机,减速机,制动器),拖动钢坯在固定台面上运动。在运动过程中钢坯表面磨损较大,对热装的钢坯尤其不利。此外,钢坯在上料台架末端靠近辊道位置无法准确定位。
  2.3液压驱动移动小车式上料台架:
  该形式上料台架结构上分成两部分:上料台架和移动小车,上料台架由两根动梁和两根静梁组成。动梁通过升降行走两个动作把钢坯移动到入炉辊道的近处,再由移动小车将钢坯托起后平移放到入炉辊道上。动梁及移动小车的升降和平移都是由液压缸驱动。这种上料台架液压缸较多,液压油管接点及润滑点多,维护工作量大。而液压驱动移钢小车式上料台架,由于液压系统要求驱动设备负载均匀,所以对两个移钢小车的同步要求非常高,然而现场由于钢坯的吊装误差及钢坯自身的缺陷,是很难保证两小车同步的。这样就导致钢坯“跑偏”,不能准确落到辊道上工艺要求的位置。
  对几种形式上料台架认真比较,最终决定在永钢三棒材生产线采用机械传动步进式上料台架。
  3.永钢三棒材上料台架的设计特点
  永钢三棒材生产线设计年产量130万吨,工艺要求上料台架上能存放标准坯(150×150×12000)40根,采用磁盘吊吊装钢坯到上料台架上。轧制钢坯规格为150×150—180×180×12000,150×150—180×180×6000,设计要求钢坯在上料台架上做步进运动,尽量减小台架对钢坯表面的磨损,且要求不能有两根钢坯同时落在辊道上。
  设备的设计,首先要考虑满足工艺要求,动作灵活,准确,使用可靠,检修维护方便,其次还要考虑用户投入的成本。综合上述,永钢三棒材上料台架的设计具有以下特点:
  (1)与其他形式上料台架相比,设备结构简单,台面尺寸较小。且台面上可全部布满钢坯,不必留间隙。而拨爪式上料台架必须考虑拨爪的活动位置,坯料组之间也要有间隙,以至于不倒翁式拨爪不会被挡在钢坯下面起不来。这样在存放同样数量钢坯的前提下,机械传动步进式上料台架有效的节省了空间。见图1。
  图1
  (2)这种上料台架通过电力(电机,减速机,制动器)驱动偏心轴,步进梁固定在偏心轴上面,偏心轴的偏心量为66,偏心轴转动的同时带动步进梁升降和前进后退。步进梁上升时将固定梁上的钢坯托起,并以一定的步距向前运送钢坯,钢坯在固定梁和步进梁上均无滑动摩擦,而是“轻拿轻放”。钢坯表面质量得到了保证。
  (3) 该步进式上料台架设计时步进梁的托坯面采用了V型槽,步进梁在运动过程中逐步托起钢坯,在主轴力臂最大时托起的钢坯较少。托起全部钢坯时,其力臂只有不带V型槽的约0.5倍。大大降低了电机的功率,降低了生产成本。同时,根据工艺要求的节奏,该上料台架的减速机速比确定为71,台架的运行速度较其他形式上料台架低,钢坯运行更加平稳。见图2。
  图2
  (4)由于钢坯是由磁盘吊吊装,加之钢坯自身的缺陷,钢坯不可能完全垂直于上料台架的梁,这样会导致钢坯在向前运动过程中会“跑偏”。为此在固定梁末端设置气缸驱动的止挡钩,止挡钩的设置,一方面纠正了钢坯在上料台架上的“跑偏”现象,另一方面有效地保证了只有一根钢坯工落在辊道的受料位置。
  (5)该形式上料台架的几组动梁是由同一传动装置驱动,不存在不同步问题。尽管钢坯由于吊装或本身的缺陷会产生位置偏差,但是不影响钢坯的运行和落到辊道上预期的受料位置。
  4.结论
  永钢三棒材130万吨棒材生产车间步进式上料台架自2006年12月投入生产使用以来,运行非常稳定,上料区域的噪音得到有效控制,设备的维护周期加长,同时检修量也减小,间接降低了设备使用成本,获得了用户的肯定和赞誉。
  5.改进
  用户在使用过程中反映,由于静梁末端的斜面比辊道面高出一些,所以钢坯在下落到辊道上时对辊道冲击较大。预计在以后的同类设备的设计中,把固定梁的末端改成圆弧面,一直延伸到辊道中心线,这样钢坯就沿弧面滑向辊道,可有效减小钢坯下落对辊道的冲击。
  参考文献:
  [1] 成大先等著.机械设计手册(第四版) 化学工业出版社,2002.
  [2] 濮良贵著.机械设计(第七版). 高等教育出版社,2001.
  [3]熊及滋.压力加工设备[M].北京:冶金工业出版社.1995.
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