CN112517648A - 钢材热加工系统及加工方法 - Google Patents

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刘路涛
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Abstract

本发明公开了一种钢材热加工系统及加工方法。钢材热加工系统，包括轧制线和热处理线，所述轧制线用于对钢材进行轧制处理，所述热处理线用于对轧制处理后的钢材进行热处理；所述轧制线包括安装支架、第一加热炉、轧制机、切边冲孔机、第二加热炉、卷耳机、三维移动平台、第一机器人和第二机器人；所述热处理线包括淬火加热炉、导向臂成型机、淬火油槽、回火炉、第三机器人和第四机器人。实现连续化自动轧制钢材并进行热处理，以提高生产效率并提供产品的质量。

Description

钢材热加工系统及加工方法
技术领域
本发明涉及机械设备，尤其涉及一种钢材热加工系统及加工方法。
背景技术
工程车上使用的导向臂通常采用钢材制成，导向臂在加工过程中，则需要经过一系列的加工处理。具体分为：轧制处理和热处理。其中，在轧制处理过程中，现有技术则通常将钢件经过加热后，通过搬运设备送至冲压设备上进行冲孔，然后，在完成冲孔后，再进入到加热气炉中进行加热，加热至设定温度后，再运输至卷耳机上进行卷耳操作。同样的，在热处理过程中，导向臂需要依次经过加热、淬火和回火处理，而各个处理环节也是由人工来进行转运。在轧制和热处理过程中，工人在搬运过程中，钢件温度下降较多，进而容易造成产品质量的下降，同时，人工搬运的的效率也较低，导致工人的劳动强度较大。鉴于此，如何设计一种提高加工效率并提高产品质量的技术是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种钢材热加工系统及加工方法，实现连续化自动轧制钢材并进行热处理，以提高生产效率并提供产品的质量。
本发明提供的技术方案是，一种钢材热加工系统，包括轧制线和热处理线，所述轧制线用于对钢材进行轧制处理，所述热处理线用于对轧制处理后的钢材进行热处理；
所述轧制线包括安装支架、第一加热炉、轧制机、切边冲孔机、第二加热炉、卷耳机、三维移动平台、第一机器人和第二机器人；所述轧制机和所述三维移动平台设置在安装支架上，所述三维移动平台的移动部上设置有夹具，所述第一加热炉设置在所述安装支架的一侧；所述第一机器人设置在所述安装支架的尾部与所述第二加热炉之间，所述切边冲孔机布置在所述第一机器人的一侧，所述第二机器人布置在所述卷耳机和所述第二加热炉之间。
所述热处理线包括淬火加热炉、导向臂成型机、淬火油槽、回火炉、第三机器人和第四机器人；所述第三机器人设置于所述淬火加热炉和淬火油槽之间；所述第四机器人设置于所述淬火油槽和所述回火炉之间；所述导向臂成型机位于所述第三机器人的一侧；所述钢材热处理线的前端还设有上料机构。
进一步的，所述轧制线和所述热处理线沿钢材的输送方向依次布置。
进一步的，还包括校直机，所述校直机设置在所述安装支架的尾部，且所述校直机位于所述轧制机和所述第一机器人之间。
进一步的，还包括上料输送线，所述上料输送线布置在所述安装支架的头部，所述上料输送线用于输送待加工的钢材。
进一步的，还包括冷床；沿所述钢材加工输送方向，所述上料输送线、所述安装支架、所述第一机器、所述第二加热炉、所述第二机器人和所述冷床依次布置。
进一步的，沿钢材加工运输方向，所述淬火加热炉的两端分别设有炉前进料机构和炉后出料机构。
进一步的，所述上料机构包括第一上料组件和第二上料组件，该第一上料组件和第二上料组件分别位于所述炉前进料机构的两侧。
进一步的，所述第一上料机构和所述第二上料机构均包括底座、以及设置在所述底座上的支架，所述支架的顶部连接有滑轨，所述滑轨的两侧设有对称的上料架。
进一步的，所述炉前进料机构和所述炉后出料机构均为链条输送机。
本发明还提供一种上述钢材热加工系统的加工方法，包括：
步骤1、三维移动平台通过夹具将待加工的钢材放入到第一加热炉中进行加热；
步骤2、第一加热炉将钢材加热到设定温度后，三维移动平台通过夹具将钢材从第一加热炉中取出并放置到轧制机上进行轧制；
步骤3、三维移动平台通过夹具将轧制后的钢材放置到校直机上，通过校直机对钢材进行校直处理；
步骤4、第一机器人将校直处理后的钢材搬运至切边冲孔机中进行切边和冲孔处理；
步骤5、第一机器人将切边和冲孔处理后的钢材放入到第二加热炉中进行加热；
步骤6、第二加热炉将钢材加热到设定温度后，第二机器人将钢材从第二加热炉中取出并放置到卷耳机上进行卷耳处理；
步骤7、第二机器人将卷耳处理后的钢材放置冷床上进行降温；
步骤8、降温后的钢材搬运至上料机构上并由上料机构将钢材自动搬运至淬火加热炉中；
步骤9、从淬火加热炉中输出的钢材由第三机器人先搬运至导向臂成型机上进行成型加工，然后，第三机器人再将加工成型的导向臂搬运至淬火油槽中；
步骤10、从淬火油槽中输出的导向臂由第四机器人搬运至回火炉中。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：通过采用三维移动平台和机器人搬运钢材，以实现在线连续化操作，一方面可以减少人工并降低工人的劳动强度，另一方面可以有效的缩短不同工位运输所需要的时间，这样，在进行卷耳操作时，钢材的温度依然较高，进而仅需要在第二加热炉里加热较短的时间便可以满足卷耳的要求，有效的降低了能耗；与从同时，经过轧制处理后的钢材，通过上料机构能够辅助操作人员进行快速上料，而在热处理中，由机器人快速在不同工位之间搬运钢材以实现在线连续化操作，在对钢材进行成型的过程中，既能由淬火加热炉中快速进入导向臂成型机，亦能在成型后较快地进行淬火，提高了钢材成品后的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明钢材热加工系统的布局图；
图2为图1中轧制线的结构示意图；
图3为图1中热处理线的结构示意图；
图4为图3中上料机构的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图4所示，本发明提供一种钢材热加工系统，包括轧制线100和热处理线200，所述轧制线100用于对钢材进行轧制处理，所述热处理线200用于对轧制处理后的钢材进行热处理。
其中，轧制线100包括安装支架1-1、第一加热炉21、第二加热炉1-22、轧制机1-3、切边冲孔机1-4、卷耳机1-5、三维移动平台1-6、第一机器人1-71和第二机器人1-72；轧制机1-3和三维移动平台1-6设置在安装支架上，三维移动平台1-6的移动部上设置有夹具，第一加热炉21设置在安装支架1-1的一侧；第一机器人1-71设置在安装支架1-1的尾部与第二加热炉1-22之间，切边冲孔机1-4布置在第一机器人1-71的一侧，第二机器人1-72布置在卷耳机1-5和第二加热炉1-22之间。
具体的，待加工的钢材通过三维移动平台1-6先放入到第一加热炉21中，以通过第一加热炉21将所述钢材加热到所需要的温度。然后，三维移动平台1-6将沿钢材的加工输送方向带动钢材移动至轧制机1-3处理，以通过轧制机1-3对钢材进行轧制处理。
另外，热处理线200，包括：淬火加热炉2-3、导向臂成型机2-6、淬火油槽2-7、回火炉2-9、第三机器人2-5和第四机器人2-8；所述第三机器人2-5设置于所述淬火加热炉2-3和淬火油槽2-7之间；所述第四机器人2-8设置于所述淬火油槽2-7和所述回火炉2-9之间；所述导向臂成型机2-6位于所述第三机器人2-5的一侧；所述热处理线200的前端还设有上料机构。
具体的，对于轧制后的钢材，则通过上料机构实现自动上料，上料机构将钢材搬运至淬火加热炉2-3，以通过淬火加热炉2-3对钢材进行淬火处理。钢材淬火处理后，则通过第三机器人2-5夹取并搬运至导向臂成型机2-6上进行成型处理以将钢材压制成所设计的导向臂结构形状；然后，再通过第三机器人2-5将成型后的导向臂放入到淬火油槽2-7进行处理，淬火油槽2-7输送导向臂在油中移动并输出，而从淬火油槽2-7输出的导向臂再通过第四机器人2-8搬运到回火炉2-9中进行回火处理。
其中，对于上料机构而言，其包括第一上料组件2-11和第二上料组件2-12，该第一上料组件2-11和第二上料组件2-12分别位于所述炉前进料机构2-2的两侧。两者的结构相同，参照图3所示，其为第一上料组件2-11的结构示意图。第一上料组件2-11包括底座2-111，以及与该底座2-111固定的支架2-112，该支架2-112的顶部连接有滑轨2-114，滑轨2-114的两侧设有对称的上料架2-113，该上料架2-113为吸盘结构，上料架2-113上放置有原材料，方便原材料的运输，该上料架2-113可沿滑轨2-114滑动。使用时，上料架2-113的吸盘结构固定装载完成原材料后，沿滑轨2-114滑动，然后将装载的原材料同时放置于淬火加热炉2-3内。
在本发明的一些实施例中，所述第三机器人2-5和所述第四机器人2-8的回转半径不大于3m。将第三机器人2-5和第四机器人2-8穿插设置在热处理的生产线上，完成了各个装置之间钢材的快速转运，具体地是将第三机器人2-5放置于淬火加热炉2-3和淬火油槽2-7之间，而将导向臂成型机2-6紧挨第三机器人2-5的一侧放置，大大缩短了钢材由加热至成型再到淬火的过程，为提高成型后钢材的质量奠定基础；而之后的第四机器人2-8能够快速的将淬火后的钢材输送至回火炉内，提升了工作效率。同时将第三机器人2-5和第四机器人2-8的回转半径设置在合理的范围内，实现精准夹持与运输。
进一步的，对于轧制线100而言，轧制处理完后，由于钢材受力后会发生形变，则轧制线还包括校直机8，校直机8设置在安装支架1-1的尾部，且校直机8位于轧制机1-3和第一机器人1-71之间。具体的，三维移动平台1-6将轧制处理完的钢材夹取后继续移动并放置到校直机8上进行处理。
钢材经过校直机8处理后，钢材被第一机器人1-71夹取并转向移动至一侧的切边冲孔机1-4中进行机加工。切边冲孔机1-4能够对钢材多余的材料进行冲切，同时，还可以在钢材上进行冲孔。
在通过切边冲孔机1-4对钢材完成机加工后，第一机器人1-71夹取钢材并转向移动至第二加热炉1-22中。钢材将在第二加热炉1-22中重新加热。而由于钢材在前序加工操作过程中，通过三维移动平台1-6和第一机器人1-71实现快速的移动，从而使得钢材在进入到第二加热炉1-22时的温度依然较高。这样，通过减少钢材在搬运过程中造成的热量损失量，使得钢材的温度一直维持较高的状态，进而减少钢材经由第二加热炉1-22加热的时间，实现降低加工能耗。
而钢材在第二加热炉1-22中加热到设定温度后，则通过第二机器人1-72将钢材从第二加热炉1-22中取出并转运到一侧的卷耳机1-5中进行卷耳操作。
进一步的，为了更好的实现全自动化操作，则轧制线100还包括上料输送线9，上料输送线9布置在安装支架1-1的头部，上料输送线9用于输送待加工的钢材。具体的，上料输送线8能够自动将代加工的钢材输送至三维移动平台1-6处，以实现自动上料。
更进一步的，轧制线100还包括冷床10。具体的，所述钢材在卷耳机1-5中完成卷耳操作后，便可以通过第二机器人1-72将卷耳后的钢材搬运至冷床10上进行降温。
而针对轧制线100中各个部件的布局位置，则沿所述钢材加工输送方向，上料输送线9、安装支架1-1、所述第一机器、第二加热炉1-22、第二机器人1-72和冷床10依次布置，相对应的，轧制机1-3布置在三维移动平台1-6的一侧，切边冲孔机1-4布置在第一机器人1-71的一侧，而卷耳机1-5则布置在第二机器人1-72的一侧。其中，对于轧制机1-3、切边冲孔机1-4、卷耳机1-5和上料输送线9的具体结构形式，可以参考常规轧制线中的设备配置，在此不做赘述和限制。另外，为了提高加热效率，第一加热炉21和第二加热炉1-22为电加热炉。
本发明还提供一种上述轧制线的加工方法，包括：
步骤1、三维移动平台通过夹具将待加工的钢材放入到第一加热炉中进行加热；
步骤2、第一加热炉将钢材加热到设定温度后，三维移动平台通过夹具将钢材从第一加热炉中取出并放置到轧制机上进行轧制；
步骤3、三维移动平台通过夹具将轧制后的钢材放置到校直机上，通过校直机对钢材进行校直处理；
步骤4、第一机器人将校直处理后的钢材搬运至切边冲孔机中进行切边和冲孔处理；
步骤5、第一机器人将切边和冲孔处理后的钢材放入到第二加热炉中进行加热；
步骤6、第二加热炉将钢材加热到设定温度后，第二机器人将钢材从第二加热炉中取出并放置到卷耳机上进行卷耳处理；
步骤7、第二机器人将卷耳处理后的钢材放置冷床上进行降温；
步骤8、降温后的钢材搬运至上料机构上并由上料机构将钢材自动搬运至淬火加热炉中；
步骤9、从淬火加热炉中输出的钢材由第三机器人先搬运至导向臂成型机上进行成型加工，然后，第三机器人再将加工成型的导向臂搬运至淬火油槽中；
步骤10、从淬火油槽中输出的导向臂由第四机器人搬运至回火炉中。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种钢材热加工系统，其特征在于，包括轧制线和热处理线，所述轧制线用于对钢材进行轧制处理，所述热处理线用于对轧制处理后的钢材进行热处理；
所述轧制线包括安装支架、第一加热炉、轧制机、切边冲孔机、第二加热炉、卷耳机、三维移动平台、第一机器人和第二机器人；所述轧制机和所述三维移动平台设置在安装支架上，所述三维移动平台的移动部上设置有夹具，所述第一加热炉设置在所述安装支架的一侧；所述第一机器人设置在所述安装支架的尾部与所述第二加热炉之间，所述切边冲孔机布置在所述第一机器人的一侧，所述第二机器人布置在所述卷耳机和所述第二加热炉之间；
所述热处理线包括淬火加热炉、导向臂成型机、淬火油槽、回火炉、第三机器人和第四机器人；所述第三机器人设置于所述淬火加热炉和淬火油槽之间；所述第四机器人设置于所述淬火油槽和所述回火炉之间；所述导向臂成型机位于所述第三机器人的一侧；所述钢材热处理线的前端还设有上料机构。
2.根据权利要求1所述的钢材热加工系统，其特征在于，所述轧制线和所述热处理线沿钢材的输送方向依次布置。
3.根据权利要求1所述的钢材热加工系统，其特征在于，还包括校直机，所述校直机设置在所述安装支架的尾部，且所述校直机位于所述轧制机和所述第一机器人之间。
4.根据权利要求3所述的钢材热加工系统，其特征在于，还包括上料输送线，所述上料输送线布置在所述安装支架的头部，所述上料输送线用于输送待加工的钢材。
5.根据权利要求4所述的钢材热加工系统，其特征在于，还包括冷床；沿所述钢材加工输送方向，所述上料输送线、所述安装支架、所述第一机器、所述第二加热炉、所述第二机器人和所述冷床依次布置。
6.根据权利要求1所述的钢材热加工系统，其特征在于，沿钢材加工运输方向，所述淬火加热炉的两端分别设有炉前进料机构和炉后出料机构。
7.根据权利要求6所述的钢材热加工系统，其特征在于，所述上料机构包括第一上料组件和第二上料组件，该第一上料组件和第二上料组件分别位于所述炉前进料机构的两侧。
8.根据权利要求7所述的钢材热加工系统，其特征在于，所述第一上料机构和所述第二上料机构均包括底座、以及设置在所述底座上的支架，所述支架的顶部连接有滑轨，所述滑轨的两侧设有对称的上料架。
9.根据权利要求6所述的钢材热加工系统，其特征在于，所述炉前进料机构和所述炉后出料机构均为链条输送机。
10.一种如权利要求1-8任一项所述的钢材热加工系统的加工方法，其特征在于，包括：
步骤1、三维移动平台通过夹具将待加工的钢材放入到第一加热炉中进行加热；
步骤2、第一加热炉将钢材加热到设定温度后，三维移动平台通过夹具将钢材从第一加热炉中取出并放置到轧制机上进行轧制；
步骤3、三维移动平台通过夹具将轧制后的钢材放置到校直机上，通过校直机对钢材进行校直处理；
步骤4、第一机器人将校直处理后的钢材搬运至切边冲孔机中进行切边和冲孔处理；
步骤5、第一机器人将切边和冲孔处理后的钢材放入到第二加热炉中进行加热；
步骤6、第二加热炉将钢材加热到设定温度后，第二机器人将钢材从第二加热炉中取出并放置到卷耳机上进行卷耳处理；
步骤7、第二机器人将卷耳处理后的钢材放置冷床上进行降温；
步骤8、降温后的钢材搬运至上料机构上并由上料机构将钢材自动搬运至淬火加热炉中；
步骤9、从淬火加热炉中输出的钢材由第三机器人先搬运至导向臂成型机上进行成型加工，然后，第三机器人再将加工成型的导向臂搬运至淬火油槽中；
步骤10、从淬火油槽中输出的导向臂由第四机器人搬运至回火炉中。
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