CN102935547B - 一种去除板坯毛刺的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种去除板坯毛刺的系统，属于钢铁冶金行业中的板坯火焰切割后加工领域。该系统由数控等离子弧切割装置、板坯定位装置以及西门子PLC控制系统总成三部分组成，其中，数控等离子弧切割装置由两套相同的部件构成，包括等离子电源、控制柜、第一伺服电机、等离子枪体及其行走机构；板坯定位装置由前后机架的行走机构、板坯的行进机构以及板坯的升降控制系统组成；西门子PLC控制系统总成包括西门子S7-300系统模块、变频器、液压驱动器、前后机架伺服驱动器、第二光电开关、第一光电开关及通讯接口。本发明的系统将去除板坯毛刺的快速性和高的去毛刺率集于一身，对控制板坯轧制质量具有重要应用价值。

Description

一种去除板坯毛刺的系统

技术领域

本发明属于钢铁冶金行业中的板坯热轧及连铸连轧板坯火焰切割后加工领域，具体涉及等离子弧高效去除板坯毛刺的装置。

背景技术

板坯在连铸连轧成形后，均要按一定长度分段切割开来，然后进入输送辊道。由于火焰切割时切口边上粘连有一条不规则的熔渣（简称钢坯毛刺），这种熔渣硬度较大，且粘附力强，轧钢时可能不规则嵌入到钢板中，导致有相当一段长的钢板的表面质量不符合轧钢要求。同时会对轧辊的表面造成一定的损伤，影响轧辊的寿命。

在现有的去除铸坯毛刺方法中，有刮（锤）刀去除法和火焰切割去除法等。刮（锤）刀去除法是采用机械的方法去除毛刺。对宽板坯传动过程中出现的钢坯断面变形有自动适应能力，同时还可以用于二次切割后短板坯去毛刺。其优点在于设备稳定性强，可靠性高，而且占地面积小，但去毛刺效率不高，刀具寿命直接影响轧钢生产效率。

火焰切割去除法是再次采用火焰精切割方法，火焰温度为3000℃~4000℃，依靠高温气体射流和附带氧气与金属氧化燃烧放热，将毛刺去除。其原理和设备比较简单，技术比较成熟，但火焰切割速度慢，会出现二次挂渣污染，满足不了现场生产线的实时要求。

    综上所述， 一种适合现场生产线的简单、直接、快速的铸坯毛刺去除装置是提高轧钢成品的表面质量及成品率的发展方向。

发明内容

鉴于现有技术的不足之处，本发明提出一种将去除毛刺的快速性和高的去毛刺率集于一身的去除板坯毛刺的系统。

为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

一种去除板坯毛刺的系统，该系统由数控等离子弧切割装置、板坯定位装置以及西门子PLC控制系统总成三部分组成。其中：所述数控等离子弧切割装置由两套相同的部件构成，包括等离子电源、控制柜、第一伺服电机、等离子枪体及其行走机构，所述等离子电源连接控制柜，再连接至伺服电机和等离子枪体；所述板坯定位装置由前后机架的行走机构、板坯的行进机构以及板坯的升降控制系统组成，其中，前后机架的行走机构由后机架、前机架、四组第二伺服电机和滚珠丝杠配套组成，伺服电机位于前后机架的外侧，便于测试和检修,通过伺服电机的正反转，带动滚珠丝杠，使前后机架向前或向后快速移动，板坯的行进机构由辊道组以及变频电机组成，板坯的升降控制系统由升降机构以及相应的液压驱动机构组成；所述西门子PLC控制系统总成包括西门子S7-300系统模块、变频器、液压驱动器、前后机架伺服驱动器、第二光电开关、第一光电开关及通讯接口，其中，变频器、液压驱动器、前后机架伺服驱动器、第二光电开关及第一光电开关通过通讯接口连接至西门子S7-300系统模块。

作为一种优化，所述数控等离子弧切割装置中的等离子枪体为水冷等离子枪体。

本发明利用等离子弧的高温特性，辅以高压氮气的冲击，将毛刺吹落，切割表面质量优，速度快，去毛刺率高，且无需翻转板坯，从而达到了实时高效去除板坯毛刺的目的。本发明的装置去除板坯毛刺在1分钟内完成，且去毛刺率达到99%以上。本发明将去除板坯毛刺的快速性和高的去毛刺率集于一身，对控制板坯轧制质量及提高板坯轧制的成品率具有重要的科学意义和实际应用价值。

附图说明

图1是本发明去除板坯毛刺系统技术原理图。

图2是本发明去除板坯毛刺系统结构示意图。

图中：1、等离子电源；2、控制柜；3、后机架；4、第一伺服电机；5、等离子枪体；6、前机架；7、辊道组；8、第二伺服电机；9、滚珠丝杠；10、第二光电开关；11、升降机构；12、第一光电开关；13、变频电机；14、变频器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的说明。

由图1和图2可知，本发明去除板坯毛刺的系统由数控等离子弧切割装置、板坯定位装置以及西门子PLC控制系统总成三部分构成。数控等离子弧切割装置由两套相同的部件构成，即由等离子电源1、控制柜2、第一伺服电机4（连接减速器）、等离子枪体5及其行走机构等组成，等离子电源1连接控制柜2，再连接至伺服电机4和等离子枪体5。考虑到等离子枪体5的连续工作时间以及电极钨棒的使用寿命，在枪体上使用水冷系统，为保证该切割系统的工作稳定性，采用了两台控制柜2，分别控制前后等离子枪体5引弧与切割。

由图2可知，板坯定位装置由前后机架的行走机构、板坯的行进机构以及板坯的液压升降机构11组成。前后机架的行走机构由后机架3、前机架6、四组第二伺服电机8（连接减速器）和滚珠丝杠9配套组成。伺服电机8（连接减速器）位于前后机架的外侧，便于测试和检修。通过伺服电机的正反转，带动滚珠丝杠9，使前后机架6和3向前或向后快速移动。板坯的行进机构由辊道组7以及变频电机13等组成。通过变频器14控制变频电机13转速，带动工作平台内部的减速器组，进而带动辊道组7，从而使板坯在行进方向减速或停止。板坯的升降控制系统由升降机构11以及相应的液压驱动机构等组成。考虑到板坯自重以及辊道组7上板坯等离子弧直接切割时会危及到辊道组7的使用寿命，故采用了液压升降机构11，使等离子弧远离辊道组7。由于液压升降机构安装在工作平台底部，且技术比较成熟，故在图2中未详细画出。

由图1和图2可知，西门子PLC控制系统总成包括：西门子S7-300系统硬件组态、变频器14、液压驱动器、前后机架伺服驱动器、第二光电开关10、第一光电开关12及接口通讯等。其中，变频器14、液压驱动器、前后机架伺服驱动器和第二光电开关10及第一光电开关12，通过通讯接口，连接至西门子S7-300系统模块。为清晰表达去除板坯毛刺系统结构，避免繁杂的连接线，且西门子PLC技术较成熟，故整个西门子PLC控制系统总成只画出部分元器件。整个控制过程设定为手动和自动两种工作方式。手动方式用于设备的调试和故障诊断；自动方式用于完成该设备的自动去毛刺工作。此外，西门子S7-300系统作为整个热轧生产线的工作站，可接入到中央控制室中。

以下结合上述系统运行的完整过程对本发明做进一步的描述。

从图1和图2可知，经火焰切割机定尺割断的板坯，由辊道组7送入该装置前，当第一光电开关12检测到板坯的头部，将信号送至西门子PLC控制系统总成，控制系统总成接收到这一信号后通过变频器14输出信号使连接至辊道7的变频电机13减速，当第二光电开关10检测到板坯头部，控制系统总成使变频电机13断电，使板坯停止在辊道组7上；然后在液压驱动下，升降机构11将板坯抬起，当板坯升到指定位置（通过程序设定）时，升降机构11停止，抬升板坯的目的是防止等离子弧切割毛刺时伤及辊道组7。这时两套等离子弧切割系统开始启动，前后机架在伺服电机驱动下靠近板坯，为避免两套等离子电源1同时启动时对电网电压产生干扰波动，实际工作时通过程序设定前机架6移动速度快，后机架3移动速度慢，将两套数控等离子切割系统的工作时序错开。当前机架6前面限位开关接触到板坯时，前机架6停止，倾斜30°的等离子枪体5引弧点燃，停留2s时间，对板坯边缘进行预热，保证后续切割时形成割缝，再以10m/min的速度快速去除板坯毛刺，直至将板坯头部底边毛刺全部去除，由于等离子弧自身的特性，当枪体离开板坯后转移弧自动熄灭，而非转移弧保留，数控系统通过机架上的伺服电机使等离子枪体5复位，同时西门子PLC控制系统总成发指令使前机架6也迅速恢复到原始位置；后机架3由于时间滞后，靠近板坯，重复前机架6的数控等离子切割系统一系列动作，直至板坯后部底边毛刺全部去除，然后复位；最后升降机构11降下，复位，板坯随之复位。连接至辊道组7的变频电机13启动，输送已去除毛刺的板坯进入到轧制工作流程。当第n（≥2）块进入时，重复以上步骤，往复循环。

本发明所述等离子弧心部温度在30000℃以上，经Fluent流体软件数值模拟，等离子距离钢板高度在10mm时其温度在10000℃左右，足以将毛刺熔化并辅以高压氮气，将其吹落，切割表面质量非常光滑。并且由于温度高，等离子切割效率比火焰切割快8倍，等离子切割的行走速度为10m/min。此外，等离子枪体5采用水冷，寿命更长，可持续工作能力更强。

尽管上述结合附图对本发明进行了清晰的描述，但本发明并非局限于附图的结构形式，对于本领域的普通技术人员来讲，在不脱离本发明创造构思的情况下，不经创造性的设计出与本发明相似的装置，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种去除板坯毛刺的系统，其特征在于，该系统由数控等离子弧切割装置、板坯定位装置以及西门子PLC控制系统总成三部分组成，其中：

所述数控等离子弧切割装置由两套相同的部件构成，包括等离子电源[1]、控制柜[2]、第一伺服电机[4]、等离子枪体[5]及其行走机构，所述等离子电源[1]连接控制柜[2]，再连接至伺服电机[4]和等离子枪体[5]，所述等离子枪体[5]为水冷等离子枪体；

所述板坯定位装置由前后机架的行走机构、板坯的行进机构以及板坯的升降控制系统组成，其中，前后机架的行走机构由后机架[3]、前机架[6]、四组第二伺服电机[8]和滚珠丝杠[9]配套组成，伺服电机[8]位于前后机架[3、6]的外侧，便于测试和检修,通过伺服电机[8]的正反转，带动滚珠丝杠[9]，使前后机架[3、6]向前或向后快速移动，板坯的行进机构由辊道组[7]以及变频电机[13]组成，板坯的升降控制系统由升降机构[11]以及相应的液压驱动机构组成；

所述西门子PLC控制系统总成包括西门子S7-300系统模块、变频器[14]、液压驱动器、前后机架伺服驱动器、第二光电开关[10]、第一光电开关[12]及通讯接口，其中，变频器[14]、液压驱动器、前后机架伺服驱动器、第二光电开关[10]及第一光电开关[12]通过通讯接口连接至西门子S7-300系统模块。