百米高速重轨CCS万能轧机中钢轨横移及定尺切断装置

段 宇

(中冶东方工程技术有限公司 内蒙古包头014010)

百米高速重轨CCS万能轧机中钢轨横移及定尺切断装置

段 宇

(中冶东方工程技术有限公司 内蒙古包头014010)

介绍了百米高速重轨CCS万能轧机中钢轨横移及定尺切断装置设计的问题，然后对百米重轨CCS万能轧机后钢轨横移及定尺切断装置的设备组成、功能及布置进行了全面说明，并重点介绍钢轨及型钢分段工艺流程；最后阐述了百米重轨CCS万能轧机后钢轨横移及定尺切断装置对百米重轨及型钢生产具有重要意义。

百米高速重轨 横移 定尺 集排 切断 热锯

1 问题的提出

在百米高速重轨轧制生产线中，轧制工艺中主要有钢坯加热—高压水除磷—BD1粗轧机往复轧制—BD2粗轧机往复轧制—热锯切头—CCS万能轧机精轧—初检—打号—热锯切头—冷床冷却—矫直机矫直—检测中心检查钢轨质量—锯钻联合机床锯钻加工—四面翻钢人工检查钢轨质量—四面压力矫补钢轨头尾段—移钢集排收集—打捆入库或发货。从上述工艺中可以看出，如果在CCS万能轧机精轧后初检不合格，就需要将不合格的钢轨快速移出轧线，如果不移出轧线，在轧线上继续运行，由于每工序需百米长的工位，后面工序还很长，这样不仅浪费后工序的人力、物力、能源等生产资源而且严重影响轧机的工作效率，从而影响百米重轨等产量。如果将CCS万能轧机后百米重轨初检的不合格品移出轧线，由于是刚轧制出的高温红轨而且有百米长，用传统的下料台架、废料筐及吊车无法实现；而且CCS万能轧机后百米重轨可能是某一段不合格，也就是说对于百米定尺来说不合格，如果将它合格段切为短定尺轨，如50m、24m、12m等就成为合格品；这样就可以大大提高钢轨轧制的成品率，从而提高轧线效率。另外百米重轨CCS万能轧机还可以轧制型钢，而型钢的定尺一般是24m、12m、9m、6m，在轧制型钢时需要将轧制完成的百米长尺型钢横移出轧线，用分段锯将型钢切成需要的短定尺。这样就丰富了百米重轨CCS万能轧机的产品品种，更有利于轧线在市场的生存能力。基于上述原因在包钢百米重轨生产加工线中设计研发了百米重轨CCS万能轧机后钢轨横移及定尺切断装置。

2 设备组成和功能及平面布置

百米重轨CCS万能轧机后钢轨横移及定尺切断装置的非标设备设计采用了新的设备结构形式进行集排收集和任意定尺切断，见图1、图2。

图1 CCS万能轧机后钢轨横移及定尺切断装置设备剖面图

1-CCS万能轧机后运输辊道; 2-升降挡板; 3-CCS后升降横移机(一); 4-型钢集排台架; 5-CCS后升降横移机(二); 6-热锯辊道; 7-移动热锯

图2 CCS万能轧机后钢轨横移及定尺切断装置设备平面布置

1-CCS万能轧机后运输辊道; 2-升降挡板一; 3-CCS后升降横移机(一); 4-型钢集排台架; 5-CCS后升降横移机(二); 6-热锯辊道; 7-移动热锯; 8-升降挡板二; 9-升降挡板三; 10-升降挡板四

经检测后，合格百米钢轨切头尾后由辊道送入下道工序冷床区冷却。初检不合格百米钢轨和轧制型钢，在CCS万能轧机后运输辊道上由横移装置横移到定尺切断区，其设备组成及功能如下：

1)CCS万能轧机后运输辊道：位于CCS万能轧机后，用于输送钢轨、型钢进入集排收集区。

2)升降挡板(一)：位于CCS万能轧机后运输辊道末端，钢轨在挡板前停下，起定位和安全作用。

3)CCS后升降横移机(一)：升降横移机沿100m成品钢轨运行方向与辊道相间布置，将钢轨横向移出辊道，放到型钢集排台架上；包括传动系统、横移系统、升降系统和集排收集小车等。传动系统由两套传动装置通过一根柔性连接轴连接组成；横移系统是由三十三套链式运输横移装置固定在十一个四连杆升降框架上组成；十一个四连杆升降框架由十一个液压缸并联驱动组成升降装置系统；每个升降框架轨道上并排行驶3个集排收集小车(共计11×3=33个小车),三十三个小车等组成钢轨、型钢集排收集小车系统。

4)型钢集排台架：临时储存钢轨或型钢，等待下一根过来进行集排、有缓冲作用。型钢集排台架横向布置在升降横移机(一)、(二)之间，纵向与升降横移机相间布置。

5)CCS后升降横移机(二)：将位于型钢集排台架上的两根型钢通过装在型钢横移装置小车上的不倒翁进行集排，集好排的型钢由型钢横移装置二移送到热锯区运输辊道上。包括传动系统、横移系统、升降系统和集排收集小车等。传动系统由两套传动装置通过一根柔性连接轴连接组成；横移系统是由三十三套链式运输横移装置固定在十一个四连杆升降框架上组成；十一个四连杆升降框架由十一个液压缸并联驱动组成升降装置系统；每个升降框架轨道上并排行驶3个带不倒翁集排收集小车(共计11×3=33个小车),三十三个带不倒翁小车组成钢轨、型钢集排收集小车系统。

6)热锯辊道：承接横移机(二)钢轨、型钢轧件作为热锯切断的工作台并运输切断后的钢轨和型钢。热锯辊道布置在CCS后升降横移机(二)尾部，纵向与升降横移机(二)相间布置。

7)5台热锯: 1台为固定式热锯、4台为移动式热锯，移动式热锯用于钢轨、型钢定尺分段。可以实现0～50m任意定尺来满足不同用户的定尺长度需求。固定式热锯，用于切头、切尾、取样。热锯机由横移车体、摇杆进锯装置、锯切装置、液压夹紧装置、废料及切屑收集装置、干油润滑装置、水冷装置、液压站等组成。

8)升降挡板(二)：位于热锯辊道末端，钢轨在挡板前停下，起定位和安全作用；主要用于切头定位。

9)升降挡板(三)：位于热锯辊道末端1号首锯左侧12.5m位置，钢轨在挡板前停下，起定位和安全作用；主要用于首段12.5m定尺轨定位。

10)升降挡板(四)：位于热锯辊道末端1号首锯右侧1m位置，钢轨在挡板前停下，起定位和安全作用；主要用于切尾定位。

3 钢轨及型钢分段工艺简述

1)钢轨或型钢由万能轧机轧制完成后，由CCS万能轧机后运输辊道(图位号1)运输至升降挡板一处，如果钢轨合格升降挡板降落，钢轨继续前进到冷床冷却，如果钢轨不合格或者是型钢，升降挡板升起(图位号2)钢轨、型钢前进停止。通过链子上带有小车的型钢横移装置(一)(图位号3)将型钢轧件从万能轧机后运输辊道上移送到型钢集排台架(图位号4)端部(通过热金属检测器检测)，(型钢集排台架上无钢时，型钢横移装置(一)满行程行使，当热金属检测器检测到型钢集排台架上有钢时，型钢横移装置(一)的行程将由横移装置电机上所配的增量型编码器进行设定)。此时，型钢轧件先在型钢集排台架上等待，待第二根型钢轧件从万能轧机轧制出来后，通过型钢横移装置将型钢轧件移送到型钢集排台架上，尽量靠近第一根型钢所在位置。型钢横移装置(一)的小车下降并返回。位于型钢集排台架上的两根型钢通过装在型钢横移装置(二)(图位号5)小车上的不倒翁进行集排(较大规格产品将进行单根锯切，不再集排)，集排好的型钢由型钢横移装置(二)移送到热锯区运输辊道(图位号6)上，此时，型钢横移装置(二)的运料小车下降并返回原始位置。

2)型钢横移装置(二)将轧件运到热锯辊道(图位号6)上，运料小车下降并返回到原始位置时，发出一个信号给锯机(图位号7)，锯机控制1号锯机(图位号7)前升降挡板二(图位号8)升起，挡板升起后，发出一个信号(信号由热锯发出)给辊道，辊道以低速向前运输轧件，当轧件撞上挡板后，热金属检测器发出一个信号给热锯区辊道(图位号6)，用于辊道停止，辊道停止后向锯机发出一个信号用于锯切动作允许，锯机完成所有动作(包括切头的倾翻)后，发出一个信号给辊道，辊道向前运输锯切完的定尺型钢轧件。当离1号首锯12.5m升降挡板三(图位号9)处检测到锯切完的4段定尺轧件通过后，发出一个信号给锯机，锯机控制升降挡板三升起，挡板升起后发出信号给辊道，辊道以低速向前运输余下未锯切的型钢轧件，轧件撞上挡板后发出信号给辊道，辊道停止，辊道停止后向锯机发出信号用于锯切动作允许，锯机完成所有动作(包括升降挡板三(图位号9)返回到原始位置)后，发出信号给辊道，辊道向前运输锯切完的定尺轧件，当离1号首锯12.5m升降挡板三(图位号9)检测到锯切完的3段定尺通过后，发出信号给锯机，锯机控制离3号锯12.5m升降挡板三升起，挡板升起后发出信号用辊道以低速向前运输最后的轧件，轧件撞上挡板后发出信号用于辊道停止，辊道停止后，发出信号用于锯机切尾动作允许。如果轧件长度小于12m或长度大于13.5m，则采用手动控制方式完成最后一个定尺的锯切。轧件长度在12m与13.5m之间由锯机自动完成切尾动作，切尾动作完成后发出信号给辊道，辊道向前运输锯切完的定尺轧件。如双根锯切时，两根型钢末端尾部不齐，则人工干预，升起4#升降挡板(图位号10)，手动控制辊道，逆向旋转，撞4#挡板停止，切尾，挡板复位，同时横移台架上的轧件运送到热锯辊道上，准备下一次锯切。

3)检测取样，取样为手动或自动状态下插入手动干预

取头部样时，1号首锯先将切头锯切完成，发出信号，自动状态下插入人工干预，手动控制辊道向前运输轧件到取样长度，然后控制辊道停止，发出信号自动完成第一次定尺的锯切(包括头样)。

取中部样时，自动状态下插入人工干预，手动控制辊道向前运输轧件到取样长度，然后控制辊道停止，发出信号自动完成第二次定尺的锯切(包括中部样)。

取尾部样时，手动控制辊道把轧件向前运送到取样长度，手动控制锯机完成取样动作，取样后发出一个信号给锯机，锯机控制离1号首锯12.5m升降挡板三(图位号9)的升起，挡板升起后发出一个信号给辊道，辊道向前运输轧件，轧件撞上挡板后，辊道停止，发出一个信号给锯机，锯机完成最后一个12m定尺的锯切。

由于4台移动热锯可以在轧件的纵向移动，因此可以完成从6m到50m的任意定尺的锯切。

4 主要设备性能参数

1)CCS万能轧机后运输辊道

(1)辊子线速度：1.25m/s～6/10m/s

(2)辊子直径：φ310mm

(3)辊身长度：1000mm

(4)轧件最大重量：8200kg/根

(5)减速电机型号：R107DM200L6-SRD/IC410/TF

(6)减速比：I=2.4

(7)输出转速：0～404/616r/min

(8)额定输出扭矩：340N·m

(9)减速机型号：R107

(10)配用电机型号：DM200L6-SRD/IC410/TF

(11)额定功率：15kW

(12)额定输出转速：970r/min

2)升降挡板

(1)被挡钢材重量：9000kg

(2)轧件速度：0.5m/s

(3)挡板高出辊面距离：180mm

(4)升降气缸型号: QGB160×200-S

(5)气缸工作压力： 0.4MPa

(6)挡板行程：200mm

3)CCS后横移机(一)

(1)横移小车速度0.1m/s～0.5m/s

(2)横移小车间距：3000mm

(3)运送型钢最大重量：8200kg/根

(4)运送型钢最大规格： 450×190×100000mm 250×250×100000mm

(5)运送数量：2根

(6)电动机：型号：1LG4280-6AA60 功率：45kW

额定输出转速：985r/min

变频调速：50Hz～10Hz

(7)减速机：型号：MC3PLSF06 速比：29.6108

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

(9)接近开关：型号：II5865，数量22个 DC24V

(10)升降速度：0.08m/s，升降行程:200mm

4)CCS后横移机(二)

(1)横移小车速度：0.1m/s～0.5m/s

(2)横移小车间距：3000mm

(3)运送型钢最大重量：8200kg/根

(4)运送型钢最大规格： 450×190×100000mm 250×250×100000mm

(5)运送数量：2根

(6)电动机： 型号：1LG4280-6AA60 功率：45kW

额定输出转速：985r/min

变频调速：50Hz～10Hz

工作制：S1(S5)，正反转

(7)减速机：型号：MC3PLSF06 速比：29.6108

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

(9)接近开关：型号：II5865，数量22个 DC24V

(10)升降速度：0.08m/s，升降行程:200mm

5)热锯辊道

(1)辊子线速度：0.35m/s～2.5m/s

(2)辊子直径：φ310mm

(3)辊身长度：1000mm

(4)轧件最大重量：8200kg/根

(5)减速电机型号：R87DM132ML4-SRD/IC410/TF

(6)减速比：I=9.14

(7)输出转速：0～156r/min

(8)额定输出扭矩：460N·m

(9)减速机型号：R87

(10)配用电机型号：DM132ML4-SRD/IC410/TF

(11)额定功率：7.5kW

(12)额定输出转速：1430r/min

6)热锯

(1)锯片直径：1650/1800mm

(2)锯片厚度：12mm

(3)锯机喂入速度：10mm/s～300mm/s

(4)锯机返回速度：450mm/s

(5)锯片线速度: 约Max135m/s

(6)电机功率：450kW

5 总结

5.1 主要技术难点

1)由于钢轨长度达100m，集排收集横向运行中进行，使得该区域纵横方向尺寸长度大。包括集排收集横移小车在内的各单体设备相间布置、首尾交错衔接，结构紧凑，布置困难，要插空安放。

2)由于移送的型钢很长，所以要求所有小车必须保持同步动作，这样才能保证型钢在横向运输过程中不发生偏移。

3)由于集排收集横移小车结构特点，11组四连杆升降框架各由1个液压缸驱动升降，需同步上升下降，保证其上的小车一同上升下降。

4)集排小车在四连杆升降框架轨道的轨道行走，而2套交流变频电机减速机通过一根长轴、联轴器、轴承座、链轮、链条组成传动装置，电机减速机、轴承座安装在混凝土基础上，通过33根柔性的链条分别牵引11个四连杆升降框架上的33个横移小车，小车同步前进后退，保证钢轨在横向运输过程中不发生偏移。

5)4台为移动式热锯纵向移动在热锯辊道间锯切钢轨、型钢实现多定尺，布置复杂困难，需设备结构紧凑，要插空安放。

5.2 主要技术创新点

1)将传统的拉钢运输集排方式改为托钢运输集排方式

集排时小车托1根钢轨运输同时推上一次运输来的钢轨集排，一车两能；

2)集排小车兼有收集小车的作用

在集排台架集排完成后，将成排钢轨运送到收集台架上，一车两用。

3)集排小车的升降功能

集排小车在四连杆升降框架轨道的轨道行走，使小车将钢轨与链式运输机链条上表面、集排台架台面、收集台架台面脱离，运输过程无摩擦；单个框架升降机械同步，多个框架升降液压同步。

4)固定的长轴传动装置通过柔性的链条牵引升降框架上的集排小车，框架升降时不影响固定的长轴传动装置。

5.3 主要技术创新意义

1)可以实现0～50m任意定尺来满足不同用户的定尺长度需求。

2)将CCS万能轧机后百米重轨初检的不合格品快速移出轧线，解决百米重轨不合格品中途下线的难题，从而提高轧机的工作效率。

3)利用集排小车多根钢轨集排，实现多根钢轨同时锯切，显著提高了热锯的效率。

4)本套装置已经在包钢百米高速重轨、型钢轧线上得到了很好的应用，并取得了良好的经济效益。

[1]成大先等．机械设计手册．北京：化学工业出版社，2002.

[2]东北工学院《机械基础》编写组．机械基础．北京：冶金工业出版社，1978.

[3]《重型机械标准》编写委员会．重型机械标准．北京：中国标准出版社，1998.

[4]邹家祥，施东成．轧钢机械理论与结构设计．北京：冶金工业出版社，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年毕业于沈阳工业大学机械制造工艺及设备专业，高级工程师，注册设备监理师

TG333.61

B

10.3969/j.issn.1001-1269.2014.04.015

2014-03-19)