[00891200]中厚板加热炉高位板坯托出机仿真研究与应用

全国70余家中(厚)板生产线上板坯加热主要采用三段连续式加热炉，当需要板坯出炉时，在炉后推钢机的作用下，使板坯沿着炉内滑道向出口方向移动，利用板坯自重沿着加热炉出口与炉前辊道之间的倾斜表面滑到辊道上，由于落差大(一般为1.2-2.2m)，经常产生板坯表面划伤和撞击疤痕现象，出坯的同时伴随着较大的冲击和噪声，造成炉前辊道和缓冲器的寿命下降甚至损坏。随着板坯自重的增加，表面划伤和撞击疤痕现象日益严重，如何根除滑坡式传统的出坯方式成为解决板坯表面质量和提高辊道、缓冲器等设备寿命的成为本领域的一个技术难题。根据工艺与产品指标，制定了高位板坯托出机工作原理，利用三维建模软件建立虚拟样机模型，并用有限元仿真软件进行结构优化设计和动力学特性仿真研究，分析主要零部件应力场和应变场，据此确定主要结构参数，保证设备结构先进、性能可靠。设计了高位板坯托出机结构。主要由走行梁、大车、小车和提升机构等构成。走行梁由立柱、横梁、横梁上走行轨道和横梁内侧的齿条(齿朝下)构成。小车水平前进至炉门前，L形钩上升至出料位置，炉门上升，小车前移至板坯下，L形钩上升托住板坯，然后再慢速提升脱离滑轨，小车后退，退出炉门，炉门关闭。同时，小车继续后退至炉前辊道上方，L形钩稳速下降，将板坯平稳的放置于辊道上，辊道转动将板坯运走，L形钩上升到原位，完成一个循环，等待第二个工作行程。确定了新型高位板坯托出机方案。高位板坯托出机横向(大车)和进退(小车)运动的驱动系统采用：电机-减速机-齿轮齿条驱动，四个被动车轮、道轨支撑导向。取坯机构采用L形钩，升降运动采用液压传动驱动门形架，由滚轮和U形槽导向。采用先进的全数字交流伺服控制技术驱动交流电动机，实现大小车一次准确定位和零速锁定功能。提升机构采用液压传动，数字位移传感器、位置检测模块和液压伺服控制保证了L形钩升降的准确定位。利用PLC控制技术，使操作简单可靠，实现了自动出坯，带有自诊断功能。板坯托出机L形钩将加热炉内板坯取出，平稳的放置于炉前辊道上，不仅解决了板坯出炉时的划伤，又避免了辊道等设备的冲击和撞伤，彻底解决了板坯出炉时下表面划伤现象，提高了板坯的表面质量和辊道的寿命，获得显著的经济效益。该设备为机电液一体化集成创新，具有独立知识产权。自1936年中国第一套中板轧机投产以来，板坯出炉一直是利用炉前倾斜滑道滑到辊道上，经常出现板坯与滑道摩擦造成的板坯擦伤现象，同时产生很大的噪音，经过轧机轧制后，板坯表面出现质量缺陷，许多用户提出质量异议，并要求退货和索赔。为此，研制新型的高位出钢机取代取代滑坡式出钢方式，以提高钢板表面质量和企业的外部形象具有重要实用意义。已在马钢第一钢轧总厂中板加热炉炉前应用3套，经过现场一年多的考核，其性能稳定可靠，彻底解决了板坯出炉过程的划伤难题，同时提高出炉辊道寿命，获得了显著的经济效益和社会效益。