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步进式冷床工作原理与安装制造.doc
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50步进式棒材冷床的设计研究
冶金设备；ExtraEdition2009MET2009年；ALLURGICALEQUIPMENT；步进式棒材冷床的设计研究；李波①；(中冶集团北京冶金设备研究设计总院北京10002；摘要针对棒材生产线多套冷床设计和改造,对中外各类；2TypeBarCoolingBed；LiBo；(BeijingCentralResearcha；ABSTRACTInthis
　　　冶　金　设　备　　ExtraEdition2009　　　　　　　　　MET　　　　　　　　　2009年增刊　　ALLURGICALEQUIPMENT步进式棒材冷床的设计研究李波①(中冶集团北京冶金设备研究设计总院　北京100029)摘要　针对棒材生产线多套冷床设计和改造,对中外各类冷床设备结构、特点等进行了深入地探索和研究,并从设备的优化设计出发,对于不同生产规模的各类生产线配置,、步进系统传动及输出组合,达到最佳的性能配备,优化设备重量指标达0.318t/m2用,取得较好的经济效益。关键词　步进式　冷床　优化设计2TypeBarCoolingBedLiBo(BeijingCentralResearchandDesignInstituteforMetallurgicalEquipmentofMCCGroup,Beijing100029)ABSTRACT　Inthispaper,itfirstlydeeplyexploredandresearchednativeandforeignvarioustypesofcool2ing2bedstructuresandcharacteristicsbasingonthewritermanyyearsexperiencesofengaginginthedesignandtrans2formationforthecooling2bedofbarproductionline.Andfromthepointofviewtooptimizethedesignoftheequip2mentandtoconfigurevarioustypesofproductionline,ittriestoachievethebestperformancecollocationforthein2putsystemandstep2by2stepsystemandoutputsystemofthecooling2bed,whichequipmentweighthasbeenoptimizedupto0.318t/m.Intheend,ithasbeensuccessfullyappliedinmanyproductionlinesinourcountryandhasachievedbettereconomicbenefits.Italsohassomeguidancetodesignorimprovethesamekindofequipmentinfu2ture.KEYWORDS　Step2type　Coolingbed　Optimizedesign21　概述2　设计思想在棒材轧钢车间的轧钢设备中,辅助设备的重量占了整个车间轧钢设备的4/5以上。轧钢生产的发展,不仅取决于轧钢主要设备(轧钢机)速度的提高和轧制周期的缩短,也在很大程度上决定于轧钢辅助设备的不断完善和改进。轧钢辅助设备机械化和自动化程度及生产能力的高低,直接影响着轧钢生产现代化的发展和生产率的提高。冷床作为轧钢车间在线的主要非标辅助设备,其结构形式、生产能力、设备重量和布置形式等对轧钢生产线的设计起着十分重要的作用。本文主要针对小型棒材轧钢生产线上的步进式冷床(产品规格&10～&32mm)的设备结构及组合配置等进行冷床主要由输入装置、冷床本体及输出装置三部分组成。对于不同规格、产量的棒材生产线,如何优化组合输入装置、冷床本体及输出装置这三部分设备,达到整个区域设备设计最佳的性价比,即以最小的设备重量投资来获取最大的产量,是每个设计者的至高追求。3　工作原理、结构特点及设计体会3.1　输入装置输入装置位于倍尺飞剪后,用来将倍尺后的轧件送上冷床。主要有带角度的圆柱辊道和卸料裙板组合,分钢器和落料溜槽组合,由分钢器、落料溜槽和加速辊道、卸料拨料机的组合等。3.1.1　分钢器和落料溜槽组合设计研究。①作者简介:李波,女,1962年出生,教授级高工,本科,自1983年从昆明理工大学机械设计制造及自动化专业毕业后一直从事冶金非标机械设计―36―　李波:步进式棒材冷床的设计研究对于产品规格在&25mm以下、年产量在30万t的轧钢生产线,输入装置采用分钢器和落料溜槽组合设备的投资最小、运行费用也最低;特别是在老轧线改造中效果更显而易见。图1为南昌钢铁厂小型轧钢生产线冷床的输入装置(剖面)示意图。该冷床全套设备总重量仅205t,试车后60天达到设计产量(年产30万t),并以冷床全套设备0.38t/m的重量投入取得业内好评。22009年增刊料溜槽,轧件在落料溜槽中减速前进,当该轧件头部到达设在落料溜槽前部的检测元件时发出卸料信号:①落料溜槽尾部的夹尾装置工作将一制动力传递给轧件后复位;②设在落料溜槽内的拨料机将轧件拨出溜槽,落入冷床,该上落料溜槽准备接受下一根轧件。当第一倍尺轧件尾部离开分钢器时,分钢器动作将第二倍尺轧件导入2落料溜槽,轧件在下落料溜槽中进行同1落料溜槽的##卸料过程;为了满足轧制节奏需要,共设计了立式布置的4个落料溜槽。图1　()工作原理:成倍尺,第一倍尺轧件经冷床前辊道(约30m)加速后被分钢器送入上落料溜槽,轧件在落料溜槽中减速前进,当该轧件头部到达设在落料溜槽前部的检测元件时发出卸料信号:①落料溜槽尾部的夹尾装置工作将一制动力传递给轧件后,复位;②设在落料溜槽内的拨料机将轧件拨出溜槽,落入冷床,该上落料溜槽准备接受下一根轧件。当第一倍尺轧件尾部离开分钢器时,分钢器动作将第二倍尺轧件导入下落料溜槽,轧件在下落料溜槽中进行同上落料溜槽的卸料过程。结构特点:落料溜槽采用无动力设计,简单可靠;克服了小规格轧件在高速辊道上发“飘”的输送难题;设备维护量小,备件用量极少;特别是减轻了设备重量(相比带动力的输入装置而言,重量约降低1/3以上;造价降低2/3)。3.1.2　分钢器与落料溜槽和加速辊道和卸料拨料机的组合图2　四组立式落料溜槽和输入辊道组合输入装置(剖面)示意图2)从末架精轧机出来的轧件规格在&18～40mm时,经倍尺飞剪切成倍尺,第一倍尺轧件经冷床前辊道直接进入设在立式布置的4个落料溜槽下部的冷床辊道上,此时按产品大纲(随轧制速度变化)要求的输送速度较低,大圆棒进入辊道后,由于速度较低,在冷床辊道上容易实现被加速后和第二倍尺轧件头部拉开一定的距离,当该轧件尾部到达冷床本体位置时,检测元件时发出卸料信号,设在辊道上的拨料机将轧件沿辊道推入冷床稳定槽后快速返回等待第二倍尺轧件头部进入冷床辊道。结构特点:小规格轧件落料溜槽采用无动力设计,简单可靠;克服了在高速辊道上发“飘”的输送难题;由于场地限制,设计的4个立式布置的落料溜槽和大规格轧件的输入辊道结合,成功地满足末架精轧机的轧制速度要求。3.1.3　带角度的圆柱辊道和卸料裙板组合对于产品规格在&10～40mm、年产量在40万t以下的轧钢生产线,输入装置采用分钢器、落料溜槽和加速辊道组合设备也能实现最佳的性价比。特别是在投资受限制的新建轧线上,如萍乡钢厂第一条棒材轧钢生产线的冷床输入装置就是采用该组合(见图2),当时由于厂房长度限制,在设计(产量)的轧制速度下无法解决成品轧件短距离上冷床问题,国内多家设计单位都十分为难,我院轧钢所采用该设计获得了工程总包合同。建成后生产顺利,调试不久就达到设计班产量。是目前国内设备投资最少,吨钢成本最低的一条棒材轧钢生产线。工作原理:1)从末架精轧机出来的轧件规格在&10～18mm时,对于产品规格在&10～32mm、年产量在60万t以上的轧钢生产线,一般国内、外均采用带角度的圆柱辊道和卸料裙板组合的上料装置。由于产量大,末架精轧机速度高,轧线较长,冷床前加速辊道也需较长。工作原理:从末架成品轧机出来的高速(通常V=16～20m/s)轧件经倍尺飞剪进行96m(或108m)倍尺后进入冷床前和冷床加速辊道,加速辊道一般至少分成6组来控制其速度,倍尺轧件在加速辊道上通过速度差实现前一轧件和后一轧件拉开设定的距离,从而给卸料裙板经倍尺飞剪切成倍尺,第一倍尺轧件经冷床前辊道(受厂房限制只有约16m)和夹送辊加速后被分钢器送入1#落―37―　　冶　金　设　备创造一个动作周期的时间,使卸料裙板实现落下时将在辊道上行进中第一倍尺轧件的卸料、再上升即挡住进入冷床辊道上的第二倍尺轧件头部,使其正常前进。换品种或轧制速度变化后,在操作台上可以控制各组加速辊道速度变化、卸料裙板能够在固定的输入长度上实现最大倍尺的轧件上冷床。2009年增刊　动挡料板来取代多数设计中裙板的固定段作用,解除了换品种时分段需脱开(调整)裙板长轴连接和再固定等繁杂工作,节约辅助时间、简化长轴结构和增强其工作可靠性,并使裙板的设备重量得到减轻。3)对于采用切分轧制工艺的生产线,裙板下料面角度的设计国内目前没有自主的设计,基本是引进国外技术(如广钢四切分棒材生产线)。在进行了广泛调研和现场实验证明针对三切分、二切分的轧件,裙板下料面角度在8°以下时,在稳定矫直板上纽绞的现象较少,目前还需进一步寻求理论依据。3.2　,动、静台面组、皮带、离合器、制动器、减;直流传动部件有电机、制动器、减速器和长轴。图3　60t以上的棒材轧钢生产线冷床的输入装置(剖面)示意图结构特点:冷床前和冷床加速辊道均采用单独交流电机传动,分组变频控制辊道线速度;位于倍尺飞剪后的冷床前辊道采用等渐变角度设计,将其辊面渐变成与水平成12°夹角,一但轧件进入辊道后就贴近裙板立面运行;在裙板的控制上,将裙板的动作起点设在中部位置,即卸料裙板在动作一个周期回到高位等待第二根轧件的头部进入后再下降至中间位置等待下一个动作信号,这样实际的动作有效时间就只是裙板从中位下降到底再返回到中位的半个行程,缓冲了高速状态下倍尺轧件的头尾分离距离。设计体会:在长期的冷床设计和现场调试中,对上述带角度的圆柱辊道和卸料裙板组合的上料装置进行了局部改进,通过现场生产应用取得较好的效果。1)对于轧线设计而言,倍尺越长成材率越高;加速辊1)工作原理:轧件从冷床输入辊道落入稳定矫直板第一个齿槽内,稳定矫直板通常采用铸铁制成箱式结构、和轧件接触的齿形为整个实面,以便于轧件下半部全面接触,起到更好的矫直和快速降温作用;动齿台按设定的工作周期,将轧件沿直径方向一步步送到静齿台面上,随着动、静齿间的交替,轧件在冷却过程中同时也得到矫直,工艺要求轧件下冷床时的温度应达到220°以下的“黑”态,冷床的冷却长度即以此设计。2)结构特点:减速器采用平面二次包络蜗轮付,接触齿数一般达到至少5个齿,传递效率大大高于普通蜗轮付,结构尺寸减小;台架结构尽量多地采用热轧H型钢作横梁或立柱,强度和刚性好且自重小;其交、直流电机传动特点如下:(1)交流电机传动的传动比固定;设备投入较低;皮带传动安全、可靠;大皮带轮在动台不工作时一直在蓄能,成对使用的气胎式离合器、制动器,能快速、准确的传递运动。国内大多年产量在30万t左右的冷床均采用交流传动。其缺点是:传动比固定,无法按轧制节奏改变动作周期;需定期对皮带进行张紧。(2)直流电机传动的执行元件少;速比可调;传动准道的分段、长度和电气控制程序间的优化设计,可以减短轧制线长度(车间长度)或将有限的长度场地用在增加轧件倍尺长度上。在轧线长度已定或投产后各项指标稳定后,轧线提速的直接反应是产量的提升,在倍尺飞剪后约12m位置处增设分钢挡板,可以控制第二根轧件头部在进确、可靠;在调试完成后制动器的出力会得到改善,磨擦片生产消耗量少,但设备或电气设备投资较大,适合于年产量在50万t左右的冷床动台传动。3)设计体会:(1)无轮在交、直流电机传动中,制动器的磨擦力矩入该段辊道时先沿辊子轴向向上部前进然后再回到贴近裙板立面运行的模式,这样在缩短(即提速)冷床前辊道后卸料裙板下降卸下第一根轧件时间,第二根轧件头部还保持在辊道轴向的中心线位置运动而来不及下落,保证其不会追第一根轧件的尾。2)裙板的工作行程采用液压传动,不设配重,特别是与转速成平方关系,减速器速比的选择不当,将导致制动器磨擦片的消耗量急剧增大;(2)稳定矫直板的第一个齿型应比其它齿型大,特别在轧件速度较高时能够准确、灵活动作,位置检测采用扇形布置,将检测误差缩小;而且裙板不设计固定段,用活是落料斜面高度和长度的合理设计将使轧件在落料时得(转87页)―38―　李雪冬:方坯连铸机导向支撑辊改造质量。6)引锭杆材质为65Mn,结构是双板连接,刚度严重2009年增刊了下次更换时的检修进度。3)在支架两侧的支板上制作支架,安装两个侧导辊,不足,导致引锭杆变形严重。3　改进措施1)把导向支撑辊的辊套改为自润滑轴承辊。钢铁研支架与侧导辊辊子轴加工时要有足够强度,防止被引锭杆及钢坯撞坏。这样就有效阻挡了引锭杆及铸坯的跑偏。4)将原有的4段、5段导向辊组件拆除,制作每个流究总院研制的羰基包覆固体自润滑轴承从轴承材料入手,采用其特有的羰基包覆固体润滑剂技术,并采用超细硬质颗粒弥散增强的金属与合金配方,制备出了摩擦系数低、耐磨性高、耐温性好以及抗疲劳强度高的固体自润滑材料体系。同时采用独创的内外圈结构,从根本上解决了常规滑动轴承的磨轴现象,制备出的高温重载固体自润滑轴承可较好地满足冶金企业的高温、强冲击等恶劣的使用环境,其使用寿命可达到常规机械轴承的3倍。把辊子轴改为空心轴,,,辊轮表面温度,,确。当冷却水喷出时,全部水量喷至辊子轴承两侧,从轴承间隙喷出,且随着辊子转动,辊腔中水不断甩出,冲刷掉辊子两侧氧化皮,杜绝辊下积渣造成的辊子转动不畅。2)把支架的两侧支板开出U型槽,将辊子轴两端加一套整体导向座,改成4套导向辊,增加引锭杆与铸坯的支撑点。因为此处为铸坯回温区,环境温度较高,整体导向座制作成水循环冷却方式,。5)65Mn材质Mn材质,整体结160mm增加整体强度,减自2006年10月改进后,导向支撑辊未出现任何死辊现象。满足了炼钢厂快节奏的生产要求,减轻了维修劳动强度,提高了作业率。据炼钢厂统计,每月漏钢次数由原来的15次下降到6次以下,铸坯合格率达到98%以上,并已经大量生产品种钢,为实现品种钢基地奠定了坚实的基础。参考文献[1]任卫,柳学全,张瑞勇.高温重载固体自润滑轴承鉴工成D型,加大卡板的厚度,将固定卡板的螺栓加大,并改成1Cr18Ni9Ti不锈钢螺栓,安装时,先将辊子组件组装完毕,从支板的U型槽推进到辊子固定位置,用卡板卡住辊子轴两端,螺栓紧固,由于螺栓改为不锈钢螺栓,保证(接38页)定资料.钢铁研究总院,2006[2]郁君平.设备管理.北京:机械工业出版社,2003致定尺剪切误差的增大。将编组链板设计成带有齿型的上表面并且采用在最后一个静齿孔槽内设置计数装置,因为此时轧件在齿槽内,其相互的平行由静齿条的安装精度得到了保证。上述缺点就可以得到很大的改进。4　结束语到有效的矫(甩)直;(3)动台传动长轴的轴承座采用对开式将使维修更换相对容易;(4)动台传动长轴的配重需要根据不同的台面平均工作承载来设计,否则将会给整个传动系统带来危害。3.3　输出装置经过多年来对步进式冷床从冷床的输入、步进本体及输出方式进行了一系列针对性的设计研究和改造应用,整体设备重量已有明显降低,冷床各个局部的优化设计已分别在多条生产线上得到验证,为适应以后新建的大规模棒材生产线的需要,作为设备研究设计人员应在总结已经取得实效的基础上,在设计中需进一步利用计算机技术来实现冷床区设备的运动学,动力学分析及计算,创建多种模块化的冷床输入、输出方式,优化非标设计模式。使采用模块化设计的步进式冷床除能适应轧制工艺的变化,更具有高的结构强度和耐热强度、单位冷却面积重量低、冷床冷却面积与产量均衡和高效节能等多项技术性能。参考文献[1]李曼云主编.《小型型钢连轧生产工艺与设备》.冶金输出装置由设在静齿条尾部的编组链条、移钢机和输出辊道组成。编组链条的宽度由后部定尺冷剪的能力决定。轧件被动齿条移动到编组链条上的轧件集聚到一定的数量时,移钢机的托料架升起,将成组的轧件送到输出辊道上输送到定尺冷剪处。1)结构特点:移钢机多采用液压驱动升降、电机驱动移钢的结构形式,在冷剪的产量较小时也采用气缸驱动,前者结构紧凑、移动行程大、承载较大;后者驱动气缸较多、移动行程小、承载较小但设备投资和运行费用低。2)设计体会:在现场的使用和对多家引进设备的考查中,发现由于编组时轧件倍尺较长,轧件在编组链条宽度方向上的受力不同而导致同组轧件的不同步,或接触式计数机构会造成轧件间的纽绞,不但影响输送还会导工业出版社,1999―87―包含各类专业文献、专业论文、幼儿教育、小学教育、高等教育、各类资格考试、行业资料、应用写作文书、50步进式棒材冷床的设计研究等内容。
　步进式齿条冷床设计原理与制造安装摘 原理 关键词:步进式冷床、齿条、长轴装配、轴承 概述:步进式齿条冷床是现今棒材连轧生产线中重要设备之一, 主要功能为接收、... 　关键词:步进式冷床、卸料装置、液压系统、优化设计 1 步进式冷床简介 冷床是棒材生产线上不可缺少的设备,其设备始于倍尺飞剪后, 止于冷剪,主要功能 分享到:
... 　冷床工作原理与工艺分析[J].钢铁研究,2010,Vol.38 (Suppl.1) [9]李波.步进式棒材冷床的设计研究[J].冶金设备,2009 [10]陈华江、胡占齐、杨成林.新型步进式... 　冷床升降链毕业设计摘要翻译_工学_高等教育_教育专区。摘要翻译冷床...步进式冷床是现今棒材连轧生产线中重要设备之一,主要功能为接收、传递 以及冷却... 　(12 届)1 班 28 号江浪 题 目:轧钢棒材生产线的 PLC 控制系统(软件设计)...课题研究内容:步进式冷床的 plc 控制冷床控制的方式分为手动控制与自动控制。 ... 　3 结论 通过对辅助拨料装置的功能和用途进行研究,充分发挥销形体的功能,收到了...棒材步进式冷床机构设计... 4页 免费 交流步进式冷床的故障分... 3页 免费... 　关键词:冷床 齿条 钢材弯曲 优化设计 小型棒材生产线,大多采用步进式冷床对轧件进行冷却,使高温状 态下的轧件在齿条步进式冷床上自然冷却 ,在其进入定尺剪切前... 　江西理工大学 2012 本科生毕业设计(论文) 轧钢棒材生产线的 PLC 控制系统(软件...钢铁研究,2010,Vol.38(Suppl.1) [4]李波.步进式棒材冷床的设计研究[J].... 　关键词:冷床 齿条 钢材弯曲 优化设计 1、前言 小型棒材生产线,大多采用步进式冷床对轧件进行冷却,使高温状态下的轧 件在齿条步进式冷床上自然冷却,在其进入定尺...几种典型连铸机翻转冷床结构特点和维护要点浅析_百度文库
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几种典型连铸机翻转冷床结构特点和维护要点浅析
连​铸​机​U​V​冷​床
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1)&&cooling bed
Application of dual-feed four way upper discharging device in bar cooling bed;
双线4通道上卸钢装置在棒材冷床上的应用
Application of S5-115U PLC control system for cooling bed of bar continuous rolling mill in Chengde Iron and Steel Co.;
PLC在承钢棒材连轧冷床控制系统中的应用
In order to improve the ability of the cooling bed,the fog-cooling nlode is adopted in the cooling bed.
为解决冷床冷却能力不足的问题,采用喷雾冷却的方式,选用气、水雾化喷嘴,喷嘴主体为轧制铜材,安装于两根边长为50mm的方形不锈钢管上,长度为6m,喷嘴间距为750mm,并保证合适的水、气配给。
2)&&cold bed
Based on the characteristic of steel bar up-discharging device of cold bed in bar production line the suitable hydraulic system was designed, the working principle of its oil resource loop and control valve loop is stated, the possible problems in test and actual use are introduced.
根据棒材生产中冷床上卸钢装置的特点,设计了与其配套的液压系统。
For the process of cold bed area in 140 seamless production line, and the 6SE70 converter is the driving device, PLC 300 is the controlling center.
介绍了无缝140生产线冷床区的工艺流程,系统以6SE70变频器为驱动装置,PLC300为控制核心,根据PROFIBUS协议,实现PLC与6SE70的通讯。
3)&&cooling table
The paper introduces the double groove discbarge is reformed into single groove discharge on the cooling table charge systeln of 250 Semi-continoous mill,which is introduced from Czechoslovakia in 50’s.
５０年代从捷克引进的２５０半连轧机冷床上料系统双槽推料改为单槽推料，优化控制系统，简化设备结构，提高工作效率，适应了半连轧机后配６５ｍ超短冷床实现高速、无间隙轧制的生产要求。
4)&&cold hearth melting
As the substitute of the traditional vacuum arc remelting process and an advanced titanium alloy melting technology,the electron beam cold hearth melting process is widely used in the titanium melting plant in the world due to its outstanding inclusion removing ability and reducing production cost ability.
通过对TC4合金电子束冷床熔炼过程热平衡的计算和实验验证,为制定合理的熔炼工艺提供计算依据。
5)&&to treat on cold bed
6)&&single chain cooling bed
补充资料：冷床
cooling bed
　　lengehuang
冷床(coaling bed)用于冷却和存放铸坯的
连铸设备。冷床还可以缓冲出坯操作与铸坯吊运周期
之间的不协调。冷床的类型多种多样，有滑轨冷床、翻’转冷床和步进冷床等。(1)滑轨冷床。是最简单的一种
冷床，由立柱、横梁和滑轨等组成，铸坯一根靠一根的，
由拉、推钢机使其向前运行。(2)翻转冷床。可使铸坯一
根根地运行，且铸坯每向前进一步即被翻转一个角度，
这样可使铸坯四面冷却均匀并保持良好的平直度，用
于长坯的收集。翻转冷床由两组带齿形的重型钢板系
统组成，这两组齿形钢板被分别驱动或者一组固定，另
一组可水平运动和垂直运动。驱动用液压缸或者电机
一减速机系统。两组齿形钢板的相对运动，使铸坯翻转，l瓢撇巍熬瘾
2一匕蘸巍巍赢巍蠢纂…
翻转冷床动作示意
1一固定齿形钢板沼一活动齿形钢板并向前运动，每个周期铸坯移动一个齿位，图中示出翻转冷床输送铸坯的过程原理。(3)步进冷床。也是使铸坯一步步向前运行，但不作翻转运动，因而设备比翻转冷床简单。冷床的主要参数有冷床的面积、长度、宽度、铸坯在冷床上的运行速度和运行时间以及出口铸坯温度等百冷床的宽度取决于铸坯的长度，而冷床的长度由所需冷床贮存能力以及铸坯吊运方式等多种因素综合而定。(见彩图插页第21页)
(俞妾)　　
说明：补充资料仅用于学习参考，请勿用于其它任何用途。步进式冷床的翻转原理和结构特点;
　　本文着重对联动型和分动型两种冷床的设备组成、翻转原理和结构特点进行了分析比较……
[关键词]：;;;
[文献类型]：期刊
[文献出处]：《》
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