百米高速重軌CCS萬能軋機(jī)中鋼軌橫移及定尺切斷裝置

段 宇

(中冶東方工程技術(shù)有限公司 內(nèi)蒙古包頭014010)

百米高速重軌CCS萬能軋機(jī)中鋼軌橫移及定尺切斷裝置

段 宇

(中冶東方工程技術(shù)有限公司 內(nèi)蒙古包頭014010)

介紹了百米高速重軌CCS萬能軋機(jī)中鋼軌橫移及定尺切斷裝置設(shè)計的問題，然后對百米重軌CCS萬能軋機(jī)后鋼軌橫移及定尺切斷裝置的設(shè)備組成、功能及布置進(jìn)行了全面說明，并重點(diǎn)介紹鋼軌及型鋼分段工藝流程；最后闡述了百米重軌CCS萬能軋機(jī)后鋼軌橫移及定尺切斷裝置對百米重軌及型鋼生產(chǎn)具有重要意義。

百米高速重軌 橫移 定尺 集排 切斷 熱鋸

1 問題的提出

在百米高速重軌軋制生產(chǎn)線中，軋制工藝中主要有鋼坯加熱—高壓水除磷—BD1粗軋機(jī)往復(fù)軋制—BD2粗軋機(jī)往復(fù)軋制—熱鋸切頭—CCS萬能軋機(jī)精軋—初檢—打號—熱鋸切頭—冷床冷卻—矯直機(jī)矯直—檢測中心檢查鋼軌質(zhì)量—鋸鉆聯(lián)合機(jī)床鋸鉆加工—四面翻鋼人工檢查鋼軌質(zhì)量—四面壓力矯補(bǔ)鋼軌頭尾段—移鋼集排收集—打捆入庫或發(fā)貨。從上述工藝中可以看出，如果在CCS萬能軋機(jī)精軋后初檢不合格，就需要將不合格的鋼軌快速移出軋線，如果不移出軋線，在軋線上繼續(xù)運(yùn)行，由于每工序需百米長的工位，后面工序還很長，這樣不僅浪費(fèi)后工序的人力、物力、能源等生產(chǎn)資源而且嚴(yán)重影響軋機(jī)的工作效率，從而影響百米重軌等產(chǎn)量。如果將CCS萬能軋機(jī)后百米重軌初檢的不合格品移出軋線，由于是剛軋制出的高溫紅軌而且有百米長，用傳統(tǒng)的下料臺架、廢料筐及吊車無法實(shí)現(xiàn)；而且CCS萬能軋機(jī)后百米重軌可能是某一段不合格，也就是說對于百米定尺來說不合格，如果將它合格段切為短定尺軌，如50m、24m、12m等就成為合格品；這樣就可以大大提高鋼軌軋制的成品率，從而提高軋線效率。另外百米重軌CCS萬能軋機(jī)還可以軋制型鋼，而型鋼的定尺一般是24m、12m、9m、6m，在軋制型鋼時需要將軋制完成的百米長尺型鋼橫移出軋線，用分段鋸將型鋼切成需要的短定尺。這樣就豐富了百米重軌CCS萬能軋機(jī)的產(chǎn)品品種，更有利于軋線在市場的生存能力?；谏鲜鲈蛟诎摪倜字剀壣a(chǎn)加工線中設(shè)計研發(fā)了百米重軌CCS萬能軋機(jī)后鋼軌橫移及定尺切斷裝置。

2 設(shè)備組成和功能及平面布置

百米重軌CCS萬能軋機(jī)后鋼軌橫移及定尺切斷裝置的非標(biāo)設(shè)備設(shè)計采用了新的設(shè)備結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行集排收集和任意定尺切斷，見圖1、圖2。

圖1 CCS萬能軋機(jī)后鋼軌橫移及定尺切斷裝置設(shè)備剖面圖

1-CCS萬能軋機(jī)后運(yùn)輸輥道; 2-升降擋板; 3-CCS后升降橫移機(jī)(一); 4-型鋼集排臺架; 5-CCS后升降橫移機(jī)(二); 6-熱鋸輥道; 7-移動熱鋸

圖2 CCS萬能軋機(jī)后鋼軌橫移及定尺切斷裝置設(shè)備平面布置

1-CCS萬能軋機(jī)后運(yùn)輸輥道; 2-升降擋板一; 3-CCS后升降橫移機(jī)(一); 4-型鋼集排臺架; 5-CCS后升降橫移機(jī)(二); 6-熱鋸輥道; 7-移動熱鋸; 8-升降擋板二; 9-升降擋板三; 10-升降擋板四

經(jīng)檢測后，合格百米鋼軌切頭尾后由輥道送入下道工序冷床區(qū)冷卻。初檢不合格百米鋼軌和軋制型鋼，在CCS萬能軋機(jī)后運(yùn)輸輥道上由橫移裝置橫移到定尺切斷區(qū)，其設(shè)備組成及功能如下：

1)CCS萬能軋機(jī)后運(yùn)輸輥道：位于CCS萬能軋機(jī)后，用于輸送鋼軌、型鋼進(jìn)入集排收集區(qū)。

2)升降擋板(一)：位于CCS萬能軋機(jī)后運(yùn)輸輥道末端，鋼軌在擋板前停下，起定位和安全作用。

3)CCS后升降橫移機(jī)(一)：升降橫移機(jī)沿100m成品鋼軌運(yùn)行方向與輥道相間布置，將鋼軌橫向移出輥道，放到型鋼集排臺架上；包括傳動系統(tǒng)、橫移系統(tǒng)、升降系統(tǒng)和集排收集小車等。傳動系統(tǒng)由兩套傳動裝置通過一根柔性連接軸連接組成；橫移系統(tǒng)是由三十三套鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸橫移裝置固定在十一個四連桿升降框架上組成；十一個四連桿升降框架由十一個液壓缸并聯(lián)驅(qū)動組成升降裝置系統(tǒng)；每個升降框架軌道上并排行駛3個集排收集小車(共計11×3=33個小車),三十三個小車等組成鋼軌、型鋼集排收集小車系統(tǒng)。

4)型鋼集排臺架：臨時儲存鋼軌或型鋼，等待下一根過來進(jìn)行集排、有緩沖作用。型鋼集排臺架橫向布置在升降橫移機(jī)(一)、(二)之間，縱向與升降橫移機(jī)相間布置。

5)CCS后升降橫移機(jī)(二)：將位于型鋼集排臺架上的兩根型鋼通過裝在型鋼橫移裝置小車上的不倒翁進(jìn)行集排，集好排的型鋼由型鋼橫移裝置二移送到熱鋸區(qū)運(yùn)輸輥道上。包括傳動系統(tǒng)、橫移系統(tǒng)、升降系統(tǒng)和集排收集小車等。傳動系統(tǒng)由兩套傳動裝置通過一根柔性連接軸連接組成；橫移系統(tǒng)是由三十三套鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸橫移裝置固定在十一個四連桿升降框架上組成；十一個四連桿升降框架由十一個液壓缸并聯(lián)驅(qū)動組成升降裝置系統(tǒng)；每個升降框架軌道上并排行駛3個帶不倒翁集排收集小車(共計11×3=33個小車),三十三個帶不倒翁小車組成鋼軌、型鋼集排收集小車系統(tǒng)。

6)熱鋸輥道：承接橫移機(jī)(二)鋼軌、型鋼軋件作為熱鋸切斷的工作臺并運(yùn)輸切斷后的鋼軌和型鋼。熱鋸輥道布置在CCS后升降橫移機(jī)(二)尾部，縱向與升降橫移機(jī)(二)相間布置。

7)5臺熱鋸: 1臺為固定式熱鋸、4臺為移動式熱鋸，移動式熱鋸用于鋼軌、型鋼定尺分段。可以實(shí)現(xiàn)0～50m任意定尺來滿足不同用戶的定尺長度需求。固定式熱鋸，用于切頭、切尾、取樣。熱鋸機(jī)由橫移車體、搖桿進(jìn)鋸裝置、鋸切裝置、液壓夾緊裝置、廢料及切屑收集裝置、干油潤滑裝置、水冷裝置、液壓站等組成。

8)升降擋板(二)：位于熱鋸輥道末端，鋼軌在擋板前停下，起定位和安全作用；主要用于切頭定位。

9)升降擋板(三)：位于熱鋸輥道末端1號首鋸左側(cè)12.5m位置，鋼軌在擋板前停下，起定位和安全作用；主要用于首段12.5m定尺軌定位。

10)升降擋板(四)：位于熱鋸輥道末端1號首鋸右側(cè)1m位置，鋼軌在擋板前停下，起定位和安全作用；主要用于切尾定位。

3 鋼軌及型鋼分段工藝簡述

1)鋼軌或型鋼由萬能軋機(jī)軋制完成后，由CCS萬能軋機(jī)后運(yùn)輸輥道(圖位號1)運(yùn)輸至升降擋板一處，如果鋼軌合格升降擋板降落，鋼軌繼續(xù)前進(jìn)到冷床冷卻，如果鋼軌不合格或者是型鋼，升降擋板升起(圖位號2)鋼軌、型鋼前進(jìn)停止。通過鏈子上帶有小車的型鋼橫移裝置(一)(圖位號3)將型鋼軋件從萬能軋機(jī)后運(yùn)輸輥道上移送到型鋼集排臺架(圖位號4)端部(通過熱金屬檢測器檢測)，(型鋼集排臺架上無鋼時，型鋼橫移裝置(一)滿行程行使，當(dāng)熱金屬檢測器檢測到型鋼集排臺架上有鋼時，型鋼橫移裝置(一)的行程將由橫移裝置電機(jī)上所配的增量型編碼器進(jìn)行設(shè)定)。此時，型鋼軋件先在型鋼集排臺架上等待，待第二根型鋼軋件從萬能軋機(jī)軋制出來后，通過型鋼橫移裝置將型鋼軋件移送到型鋼集排臺架上，盡量靠近第一根型鋼所在位置。型鋼橫移裝置(一)的小車下降并返回。位于型鋼集排臺架上的兩根型鋼通過裝在型鋼橫移裝置(二)(圖位號5)小車上的不倒翁進(jìn)行集排(較大規(guī)格產(chǎn)品將進(jìn)行單根鋸切，不再集排)，集排好的型鋼由型鋼橫移裝置(二)移送到熱鋸區(qū)運(yùn)輸輥道(圖位號6)上，此時，型鋼橫移裝置(二)的運(yùn)料小車下降并返回原始位置。

2)型鋼橫移裝置(二)將軋件運(yùn)到熱鋸輥道(圖位號6)上，運(yùn)料小車下降并返回到原始位置時，發(fā)出一個信號給鋸機(jī)(圖位號7)，鋸機(jī)控制1號鋸機(jī)(圖位號7)前升降擋板二(圖位號8)升起，擋板升起后，發(fā)出一個信號(信號由熱鋸發(fā)出)給輥道，輥道以低速向前運(yùn)輸軋件，當(dāng)軋件撞上擋板后，熱金屬檢測器發(fā)出一個信號給熱鋸區(qū)輥道(圖位號6)，用于輥道停止，輥道停止后向鋸機(jī)發(fā)出一個信號用于鋸切動作允許，鋸機(jī)完成所有動作(包括切頭的傾翻)后，發(fā)出一個信號給輥道，輥道向前運(yùn)輸鋸切完的定尺型鋼軋件。當(dāng)離1號首鋸12.5m升降擋板三(圖位號9)處檢測到鋸切完的4段定尺軋件通過后，發(fā)出一個信號給鋸機(jī)，鋸機(jī)控制升降擋板三升起，擋板升起后發(fā)出信號給輥道，輥道以低速向前運(yùn)輸余下未鋸切的型鋼軋件，軋件撞上擋板后發(fā)出信號給輥道，輥道停止，輥道停止后向鋸機(jī)發(fā)出信號用于鋸切動作允許，鋸機(jī)完成所有動作(包括升降擋板三(圖位號9)返回到原始位置)后，發(fā)出信號給輥道，輥道向前運(yùn)輸鋸切完的定尺軋件，當(dāng)離1號首鋸12.5m升降擋板三(圖位號9)檢測到鋸切完的3段定尺通過后，發(fā)出信號給鋸機(jī)，鋸機(jī)控制離3號鋸12.5m升降擋板三升起，擋板升起后發(fā)出信號用輥道以低速向前運(yùn)輸最后的軋件，軋件撞上擋板后發(fā)出信號用于輥道停止，輥道停止后，發(fā)出信號用于鋸機(jī)切尾動作允許。如果軋件長度小于12m或長度大于13.5m，則采用手動控制方式完成最后一個定尺的鋸切。軋件長度在12m與13.5m之間由鋸機(jī)自動完成切尾動作，切尾動作完成后發(fā)出信號給輥道，輥道向前運(yùn)輸鋸切完的定尺軋件。如雙根鋸切時，兩根型鋼末端尾部不齊，則人工干預(yù)，升起4#升降擋板(圖位號10)，手動控制輥道，逆向旋轉(zhuǎn)，撞4#擋板停止，切尾，擋板復(fù)位，同時橫移臺架上的軋件運(yùn)送到熱鋸輥道上，準(zhǔn)備下一次鋸切。

3)檢測取樣，取樣為手動或自動狀態(tài)下插入手動干預(yù)

取頭部樣時，1號首鋸先將切頭鋸切完成，發(fā)出信號，自動狀態(tài)下插入人工干預(yù)，手動控制輥道向前運(yùn)輸軋件到取樣長度，然后控制輥道停止，發(fā)出信號自動完成第一次定尺的鋸切(包括頭樣)。

取中部樣時，自動狀態(tài)下插入人工干預(yù)，手動控制輥道向前運(yùn)輸軋件到取樣長度，然后控制輥道停止，發(fā)出信號自動完成第二次定尺的鋸切(包括中部樣)。

取尾部樣時，手動控制輥道把軋件向前運(yùn)送到取樣長度，手動控制鋸機(jī)完成取樣動作，取樣后發(fā)出一個信號給鋸機(jī)，鋸機(jī)控制離1號首鋸12.5m升降擋板三(圖位號9)的升起，擋板升起后發(fā)出一個信號給輥道，輥道向前運(yùn)輸軋件，軋件撞上擋板后，輥道停止，發(fā)出一個信號給鋸機(jī)，鋸機(jī)完成最后一個12m定尺的鋸切。

由于4臺移動熱鋸可以在軋件的縱向移動，因此可以完成從6m到50m的任意定尺的鋸切。

4 主要設(shè)備性能參數(shù)

1)CCS萬能軋機(jī)后運(yùn)輸輥道

(1)輥?zhàn)泳€速度：1.25m/s～6/10m/s

(2)輥?zhàn)又睆剑害?10mm

(3)輥身長度：1000mm

(4)軋件最大重量：8200kg/根

(5)減速電機(jī)型號：R107DM200L6-SRD/IC410/TF

(6)減速比：I=2.4

(7)輸出轉(zhuǎn)速：0～404/616r/min

(8)額定輸出扭矩：340N·m

(9)減速機(jī)型號：R107

(10)配用電機(jī)型號：DM200L6-SRD/IC410/TF

(11)額定功率：15kW

(12)額定輸出轉(zhuǎn)速：970r/min

2)升降擋板

(1)被擋鋼材重量：9000kg

(2)軋件速度：0.5m/s

(3)擋板高出輥面距離：180mm

(4)升降氣缸型號: QGB160×200-S

(5)氣缸工作壓力： 0.4MPa

(6)擋板行程：200mm

3)CCS后橫移機(jī)(一)

(1)橫移小車速度0.1m/s～0.5m/s

(2)橫移小車間距：3000mm

(3)運(yùn)送型鋼最大重量：8200kg/根

(4)運(yùn)送型鋼最大規(guī)格： 450×190×100000mm 250×250×100000mm

(5)運(yùn)送數(shù)量：2根

(6)電動機(jī)：型號：1LG4280-6AA60 功率：45kW

額定輸出轉(zhuǎn)速：985r/min

變頻調(diào)速：50Hz～10Hz

(7)減速機(jī)：型號：MC3PLSF06 速比：29.6108

(8)油缸型號：C25ZB160/110～300MIA1-HK470 油缸速度：80mm/s

(9)接近開關(guān)：型號：II5865，數(shù)量22個 DC24V

(10)升降速度：0.08m/s，升降行程:200mm

4)CCS后橫移機(jī)(二)

(1)橫移小車速度：0.1m/s～0.5m/s

(2)橫移小車間距：3000mm

(3)運(yùn)送型鋼最大重量：8200kg/根

(4)運(yùn)送型鋼最大規(guī)格： 450×190×100000mm 250×250×100000mm

(5)運(yùn)送數(shù)量：2根

(6)電動機(jī)： 型號：1LG4280-6AA60 功率：45kW

額定輸出轉(zhuǎn)速：985r/min

變頻調(diào)速：50Hz～10Hz

工作制：S1(S5)，正反轉(zhuǎn)

(7)減速機(jī)：型號：MC3PLSF06 速比：29.6108

(8)油缸型號：C25ZB160/110-300MIA1-HK470 油缸速度：80mm/s

(9)接近開關(guān)：型號：II5865，數(shù)量22個 DC24V

(10)升降速度：0.08m/s，升降行程:200mm

5)熱鋸輥道

(1)輥?zhàn)泳€速度：0.35m/s～2.5m/s

(2)輥?zhàn)又睆剑害?10mm

(3)輥身長度：1000mm

(4)軋件最大重量：8200kg/根

(5)減速電機(jī)型號：R87DM132ML4-SRD/IC410/TF

(6)減速比：I=9.14

(7)輸出轉(zhuǎn)速：0～156r/min

(8)額定輸出扭矩：460N·m

(9)減速機(jī)型號：R87

(10)配用電機(jī)型號：DM132ML4-SRD/IC410/TF

(11)額定功率：7.5kW

(12)額定輸出轉(zhuǎn)速：1430r/min

6)熱鋸

(1)鋸片直徑：1650/1800mm

(2)鋸片厚度：12mm

(3)鋸機(jī)喂入速度：10mm/s～300mm/s

(4)鋸機(jī)返回速度：450mm/s

(5)鋸片線速度: 約Max135m/s

(6)電機(jī)功率：450kW

5 總結(jié)

5.1 主要技術(shù)難點(diǎn)

1)由于鋼軌長度達(dá)100m，集排收集橫向運(yùn)行中進(jìn)行，使得該區(qū)域縱橫方向尺寸長度大。包括集排收集橫移小車在內(nèi)的各單體設(shè)備相間布置、首尾交錯銜接，結(jié)構(gòu)緊湊，布置困難，要插空安放。

2)由于移送的型鋼很長，所以要求所有小車必須保持同步動作，這樣才能保證型鋼在橫向運(yùn)輸過程中不發(fā)生偏移。

3)由于集排收集橫移小車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，11組四連桿升降框架各由1個液壓缸驅(qū)動升降，需同步上升下降，保證其上的小車一同上升下降。

4)集排小車在四連桿升降框架軌道的軌道行走，而2套交流變頻電機(jī)減速機(jī)通過一根長軸、聯(lián)軸器、軸承座、鏈輪、鏈條組成傳動裝置，電機(jī)減速機(jī)、軸承座安裝在混凝土基礎(chǔ)上，通過33根柔性的鏈條分別牽引11個四連桿升降框架上的33個橫移小車，小車同步前進(jìn)后退，保證鋼軌在橫向運(yùn)輸過程中不發(fā)生偏移。

5)4臺為移動式熱鋸縱向移動在熱鋸輥道間鋸切鋼軌、型鋼實(shí)現(xiàn)多定尺，布置復(fù)雜困難，需設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，要插空安放。

5.2 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

1)將傳統(tǒng)的拉鋼運(yùn)輸集排方式改為托鋼運(yùn)輸集排方式

集排時小車托1根鋼軌運(yùn)輸同時推上一次運(yùn)輸來的鋼軌集排，一車兩能；

2)集排小車兼有收集小車的作用

在集排臺架集排完成后，將成排鋼軌運(yùn)送到收集臺架上，一車兩用。

3)集排小車的升降功能

集排小車在四連桿升降框架軌道的軌道行走，使小車將鋼軌與鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)鏈條上表面、集排臺架臺面、收集臺架臺面脫離，運(yùn)輸過程無摩擦；單個框架升降機(jī)械同步，多個框架升降液壓同步。

4)固定的長軸傳動裝置通過柔性的鏈條牽引升降框架上的集排小車，框架升降時不影響固定的長軸傳動裝置。

5.3 主要技術(shù)創(chuàng)新意義

1)可以實(shí)現(xiàn)0～50m任意定尺來滿足不同用戶的定尺長度需求。

2)將CCS萬能軋機(jī)后百米重軌初檢的不合格品快速移出軋線，解決百米重軌不合格品中途下線的難題，從而提高軋機(jī)的工作效率。

3)利用集排小車多根鋼軌集排，實(shí)現(xiàn)多根鋼軌同時鋸切，顯著提高了熱鋸的效率。

4)本套裝置已經(jīng)在包鋼百米高速重軌、型鋼軋線上得到了很好的應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]成大先等．機(jī)械設(shè)計手冊．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2]東北工學(xué)院《機(jī)械基礎(chǔ)》編寫組．機(jī)械基礎(chǔ)．北京：冶金工業(yè)出版社，1978.

[3]《重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)》編寫委員會．重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.

[4]鄒家祥，施東成．軋鋼機(jī)械理論與結(jié)構(gòu)設(shè)計．北京：冶金工業(yè)出版社，1993.

Rails Transferring Device and Length Cutting Device after
CCS Universal Mill during 100 Meters High-speed Heavy Rails

Duan Yu

(BERIS Engineering and Research Co., Ltd., Baotou 014010)

The question for using the rails transferring device and length cutting device after CCS universal mill during 100 meters high-speed heavy rails production were introduced. The constitution and the functions and the arrange of the transferring device and length cutting device were illuminated in detail. And the length cutting of heavy rails and profiled steel production was especially recommended. At last, the importance of using rails transferring device and length cutting device during the production of heavy rails and profile steel was described.

100 meters high-speed heavy rail Transferring device Length cutting Lined up Cutting Hot saw

段宇，男，1968年出生，1992年畢業(yè)于沈陽工業(yè)大學(xué)機(jī)械制造工藝及設(shè)備專業(yè)，高級工程師，注冊設(shè)備監(jiān)理師

TG333.61

B

10.3969/j.issn.1001-1269.2014.04.015

2014-03-19)