長材液壓式推床的結(jié)構(gòu)與控制

周 棟

（中冶華天工程技術(shù)有限公司，江蘇南京 210000）

0 引言

隨著鋼鐵業(yè)的快速發(fā)展，促進(jìn)了“開坯+連鑄/半連軋”技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，加速了開坯機(jī)設(shè)備技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。如今，開坯機(jī)及其輔助設(shè)備在型鋼/棒材生產(chǎn)線上得到廣泛的應(yīng)用。而推床是開坯機(jī)前后不可或缺的重要輔助設(shè)備。開坯機(jī)前后推床按驅(qū)動(dòng)形式可分為電動(dòng)式、半液壓式和液壓式等3類。

所述液壓式推床是推床、翻鋼機(jī)組合一體的設(shè)備，推床及翻鋼機(jī)均采用液壓驅(qū)動(dòng)。該設(shè)備放置在開坯機(jī)本體前后位置，其作用是當(dāng)坯料進(jìn)入開坯機(jī)前工作輥道時(shí)，通過液壓驅(qū)動(dòng)推板及翻鋼鉤，對(duì)坯料進(jìn)行矯直、定位并翻轉(zhuǎn)，然后將坯料準(zhǔn)確的送入開坯機(jī)中進(jìn)行多道次軋制。

1 液壓式推床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能

1.1 液壓式推床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

推床包括液壓裝置、機(jī)前同步裝置、推桿裝置、推桿連接梁、開坯機(jī)前輥道、機(jī)前擋板裝配、翻鋼機(jī)、隨機(jī)配管等部件組成。機(jī)前擋板裝配中的推板采用焊接鋼結(jié)構(gòu)，由于推板經(jīng)常與熱坯接觸，推板采用水冷卻降溫，保護(hù)推板。推板前擋板用螺栓固定，并采用止口定位。

翻鋼機(jī)主要由液壓缸、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、長軸、聯(lián)軸器、翻鋼鉤等部件組成（圖1），采用2臺(tái)液壓缸，其中一臺(tái)帶有線性位移傳感器，翻鋼鉤為堆焊耐磨鋼的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

1.2 液壓式推床的功能

推床通過液壓裝置驅(qū)動(dòng)擋板兩側(cè)的推桿裝置進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推桿裝置帶動(dòng)機(jī)前擋板裝配作相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)坯料的移動(dòng)、矯直等動(dòng)作。推床本體兩側(cè)推板均有2個(gè)推桿裝置，在生產(chǎn)中同一側(cè)2個(gè)推桿通過機(jī)前同步裝置同步運(yùn)動(dòng)。采用液壓驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)推床的低速啟動(dòng)、高速運(yùn)行、運(yùn)動(dòng)過程平穩(wěn)及任意位置的高精度停位。推床兩側(cè)共4個(gè)液壓缸，通過計(jì)算此處選用的液壓缸參數(shù)：液壓缸內(nèi)徑；活塞桿直徑 160 mm，行程3160 mm；推床上推板長度約9.8 m。

圖1 翻鋼機(jī)

翻鋼機(jī)布置在推床的傳動(dòng)側(cè)推板上，如圖2所示。工作過程是翻鋼機(jī)上的液壓缸帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，曲柄連桿安裝在長軸上，長軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)翻鋼鉤上下往返運(yùn)動(dòng)，翻鋼鉤初始位置位于工作輥道下方，當(dāng)翻鋼鉤向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)坯料進(jìn)行90°翻轉(zhuǎn)。坯料翻轉(zhuǎn)完成后，翻鋼鉤回到初始位置，坯料通過推床進(jìn)行定位，矯直，從而完成作業(yè)。翻鋼機(jī)同樣采用液壓驅(qū)動(dòng)，也具有低速啟動(dòng)、高速運(yùn)行、運(yùn)動(dòng)過程平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。液壓式推床翻鋼機(jī)，上翻鋼鉤根據(jù)坯料長度布置5個(gè)，翻鋼機(jī)采用2個(gè)液壓缸帶動(dòng)，液壓缸參數(shù)：液壓缸內(nèi)徑；活塞桿直徑110 mm，行程745 mm。液壓式推床能完成的H型鋼、20#56#工字鋼等規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)作業(yè)。

1.3 液壓式推床特點(diǎn)

圖2 推床翻鋼機(jī)布置

（1）結(jié)構(gòu)合理緊湊，安裝簡單。本液壓式推床為推床、翻鋼機(jī)組合一體的設(shè)備，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積?。环摍C(jī)布置于推床傳動(dòng)側(cè)推板上，安裝簡單。

（2）設(shè)備具有高精度停位、快速響應(yīng)的特點(diǎn)。本設(shè)備采用液壓伺服控制，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的速度、精度的準(zhǔn)確定位，翻鋼鉤在完成翻鋼作業(yè)后能迅速回到初始位置，推板矯直定位后可迅速分離，以防止坯料對(duì)推床設(shè)備的損傷，保證設(shè)備及作業(yè)的安全性。

（3）耐高溫、耐磨性好，使用壽命高。該液壓式推床布置在開坯機(jī)前，坯料溫度高達(dá)以上，在定位、矯直和翻鋼過程中，設(shè)備長時(shí)間接觸坯料，為降低溫度對(duì)設(shè)備性能及壽命的影響，在箱體中通過水冷卻降溫，保證了推板的強(qiáng)度，延長了使用壽命。同時(shí)，在翻鋼鉤接觸坯料及推板面處堆焊耐磨層，若耐磨層磨損嚴(yán)重時(shí)，現(xiàn)場也便于維護(hù)保養(yǎng)，推板面采用采用了耐磨鋼板以提高耐磨性。

2 液壓式推床的控制

在實(shí)際生產(chǎn)中，本設(shè)備是通過液壓缸帶動(dòng)齒輪、齒條、推桿實(shí)現(xiàn)推床的開合完成坯料的移動(dòng)、定位和矯直等。液壓缸自帶線性位移傳感器，通過液壓缸上的傳感器反饋的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合控制系統(tǒng)，可以監(jiān)測到推床實(shí)時(shí)位置及速度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)坯料的定位、矯直、移動(dòng)等功能。

推床的同一側(cè)推板共有2個(gè)推桿同時(shí)作業(yè)，為保證2個(gè)推桿的同步，采用了機(jī)前同步裝置完成。工作原理是機(jī)前同步裝置與2個(gè)推桿分別采用齒輪齒條的方式進(jìn)行嚙合，齒輪再通過長軸進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)同一側(cè)推板的兩個(gè)推床的機(jī)械同步。同時(shí)推床兩側(cè)的推板通過控制系統(tǒng)同步運(yùn)動(dòng)，一側(cè)推板隨著另一側(cè)推板的位移變化而變化，從而保證坯料能精準(zhǔn)的送入開坯機(jī)中，本設(shè)備采用自帶位移傳感器的液壓缸，通過傳感器反饋的數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)推板速度的精確檢測與控制，再結(jié)合控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)檢測推板的位置狀態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)推板實(shí)時(shí)速度、位置的測和控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)坯料的精準(zhǔn)作業(yè)。

坯料的翻鋼是通過翻鋼機(jī)實(shí)現(xiàn)的，翻鋼機(jī)同樣采用液壓缸驅(qū)動(dòng)，液壓缸內(nèi)設(shè)線性位移傳感器，可以精確反饋翻鋼鉤的速度及位置狀態(tài)。圖3為液壓式推床在作業(yè)過程中兩側(cè)推板及翻鋼鉤的位置狀態(tài)信息，其中，D.S為動(dòng)側(cè)，O.S為操作側(cè)。坯料在等待翻鋼時(shí)，翻鋼鉤位于低于工作輥面的初始位置；在液壓缸作用下推板完成對(duì)坯料的定位矯直后退開讓出翻鋼空間，翻鋼機(jī)低速啟動(dòng)，高速運(yùn)行到翻鋼位，完成坯料的90°翻轉(zhuǎn)后，翻鋼鉤再高速向下運(yùn)動(dòng)，減速停止在初始位；然后推板完成坯料的矯直、定位后將坯料送入開坯軋機(jī)，完成一個(gè)周期的動(dòng)作后等待下一次的翻鋼。

液壓式推床運(yùn)動(dòng)過程中，推板及翻鋼鉤的速度及位置的控制都是通過液壓缸內(nèi)置的傳感器反饋的數(shù)據(jù)結(jié)合控制系統(tǒng)軟件的計(jì)算及檢測自動(dòng)完成。

圖3 翻鋼、矯直、定位過程

3 結(jié)束語

推床是開坯機(jī)重要的輔助設(shè)備，已廣泛應(yīng)用在長材生產(chǎn)線上。液壓式推床具有快速液壓對(duì)軋槽、高精度停位、快速響應(yīng)等特點(diǎn)，同時(shí)設(shè)備的結(jié)構(gòu)緊湊，整體剛度及穩(wěn)定性好；為以后現(xiàn)場的生產(chǎn)控制及維護(hù)提供了指導(dǎo)作用。