CN115156734A - 带钢连续生产线及其带钢切割方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带钢连续生产线上的带钢切割方法，包括如下步骤：在带钢运行通道上方布置切割头；设计切割头运行路径，使切割头在带钢长度方向上保持与带钢随动，并且在带钢宽度方向上相对于带钢作横移切割运动；当带钢运行到设定位置时，所述切割头按所设计的切割头运行路径活动，对带钢进行切割。相应地还提供一种带钢连续生产线上的带钢切割装置以及一种带钢连续生产线。本发明可以实现带钢连续生产线上的带钢在线连续切割操作，无需停剪或飞剪，保证带钢生产的可靠性和顺畅性，尤其适用于高强钢板的在线连续切割作业。

Description

带钢连续生产线及其带钢切割方法和装置

技术领域

本发明属于带钢生产技术领域，具体涉及一种带钢连续生产线、带钢连续生产线上的带钢切割方法及装置。

背景技术

在连续带钢生产线中，为了提高效率，对于带钢分切一般采用停剪或飞剪，但对于淬火后的高强钢板，带钢抗拉强度最大已经达到1800MPa，无法采用飞剪或停剪方式。目前，已有利用激光对带钢进行切割的技术方案，但激光切割过程一般也采用停剪方式，影响生产顺行。

发明内容

本发明涉及一种带钢连续生产线、带钢连续生产线上的带钢切割方法及装置，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明涉及一种带钢连续生产线上的带钢切割方法，包括如下步骤：

在带钢运行通道上方布置切割头；

设计切割头运行路径，使切割头在带钢长度方向上保持与带钢随动，并且在带钢宽度方向上相对于带钢作横移切割运动；

当带钢运行到设定位置时，所述切割头按所设计的切割头运行路径活动，对带钢进行切割。

优选地，所述切割头为激光切割头。

作为实施方式之一，根据不同工况下的切割头运行路径所限定的切割头运行范围，将带钢运行通道划分为切割区域和非切割区域，对切割区域内的带钢输送装置进行保护设计。

作为实施方式之一，在切割区域，带钢输送装置的适于与带钢接触的传送表面采用耐激光辐照的材料制成。

作为实施方式之一，在切割区域，带钢输送装置包括沿带钢运行通道长度方向依次排列的多个输送单元，每个输送单元包括安装在传动辊轴上的至少一个第一输送滚盘；传动辊轴上安装有多个第一输送滚盘时，各第一输送滚盘在该传动辊轴上依次间隔排列。

作为实施方式之一，所述传动辊轴延伸至非切割区域的轴段上安装有多个第二输送滚盘。

作为实施方式之一，对带钢进行切割时，对切割缝两侧的带钢施与压力，以防止切断的带钢向上反弹。

本发明涉及一种带钢连续生产线上的带钢切割装置，包括：

布置在带钢运行通道上方的切割头，所述切割头配置有切割头驱动机构，所述切割头驱动机构具有驱动所述切割头在带钢运行通道长度方向上运动的第一驱动行程以及驱动所述切割头在带钢运行通道宽度方向上运动的第二驱动行程；

控制器，所述控制器用于接收切割指令，并在带钢运行到设定位置时控制所述切割头驱动机构工作以使所述切割头按预设的切割头运行路径活动并对带钢进行切割，所述切割头运行路径满足使切割头在带钢长度方向上保持与带钢随动并且在带钢宽度方向上相对于带钢作横移切割运动。

优选地，所述切割头为激光切割头。

本发明还涉及一种带钢连续生产线，在带钢切割工位采用如上所述的带钢切割方法对带钢进行切割，或者在带钢切割工位配置有如上所述的带钢切割装置。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明可以实现带钢连续生产线上的带钢在线连续切割操作，无需停剪或飞剪，保证带钢生产的可靠性和顺畅性，尤其适用于高强钢板的在线连续切割作业。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的带钢切割工位的设备结构图；

图2为本发明实施例提供的带钢输送装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的带钢输送装置的平面图；

图4为本发明实施例提供的带钢压紧机构的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的导向板在压紧框架上的布置示意图；

图6为图5的侧视图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供一种带钢连续生产线上的带钢切割方法，包括如下步骤：

在带钢运行通道上方布置切割头31；

设计切割头运行路径，使切割头31在带钢长度方向上保持与带钢随动，并且在带钢宽度方向上相对于带钢作横移切割运动；

当带钢运行到设定位置时，所述切割头31按所设计的切割头运行路径活动，对带钢进行切割。

其中，可以采用热切割方式或水切割方式，热切割方式优选为采用激光切割方式，相应地，所述切割头31为激光切割头；对于水切割方式，上述切割头31对应地为水切割头/水刀。

显然地，上述切割头31需要能够移动，相应地，所述切割头31配置有切割头驱动机构，所述切割头驱动机构具有驱动所述切割头31在带钢运行通道长度方向上运动的第一驱动行程以及驱动所述切割头31在带钢运行通道宽度方向上运动的第二驱动行程。在其中一个实施例中，如图1，采用龙门式切割机，具体包括：

机床主机部分：包括龙门架33和活动座，龙门架33可以沿带钢运行通道长度方向滑动，实现切割头31在X向的运动，活动座能在龙门架33上横移，实现切割头31在Y向的运动，进一步还可设置活动座能相对于龙门架33升降，实现切割头31在Z向的运动，可以辅助聚焦，提高切割头31的聚焦效率和聚焦精度。龙门架33的驱动以及活动座的驱动优选为采用伺服电机，能按照控制程序正确而精准的进行驱动；激光器32即安装在上述活动座上，激光器32发出的激光由切割头31出射至带钢表面，实现带钢切割操作；

数控系统：控制机床主机实现切割头31的X向、Y向、Z向运动，同时也控制激光器32的输出功率。

进一步地，上述切割机还包括抽风除尘机构，将加工时产生的烟尘和粉尘抽除并进行除尘处理，使废气排放符合环保要求。

进一步地，在带钢输送通道下方还设有废料收集单元，该废料收集单元可配置排渣设备，便于将收集的废料及时排出。

如图3，由于切割头31同时具有带钢长度方向上的运动和带钢宽度方向上的运动，呈现出的切割头运行路径是相对于带钢长度方向具有一夹角的斜向运行路径。

其中，上述切割头运行路径的设计考虑的因素主要包括带钢规格、带钢运行速度和切割时间等，由带钢规格可以确定切割头31的起始运行位置，带钢运行速度则主要决定切割头31的X向移动速度，切割时间要求结合带钢规格则能确定切割头31的Y向移动速度。针对不同的工况，切割头运行路径会有差异，但所有切割头运行路径会在切割头31的两条边界运行路径范围之内(如图3所示)。

可以理解地，“使切割头31在带钢长度方向上保持与带钢随动”，即需要使切割头31的X向移动速度与带钢运行速度保持一致。带钢运行速度是由带钢输送装置1所控制的，因此可使切割头驱动机构与带钢输送装置1联锁控制，以保证上述随动要求，避免造成带钢废料。

基于上述方法，本实施例可以实现带钢连续生产线上的带钢在线连续切割操作，无需停剪或飞剪，保证带钢生产的可靠性和顺畅性，尤其适用于高强钢板的在线连续切割作业。

进一步优化上述方法，如图3，根据不同工况下的切割头运行路径所限定的切割头运行范围，将带钢运行通道划分为切割区域101和非切割区域102，对切割区域101内的带钢输送装置1进行保护设计。基于该设计，能较好地保护带钢输送装置1，对切割区域101和非切割区域102的带钢输送装置1进行匹配性设计，可以有效地降低设备成本和维护成本。

在其中一个实施例中，在切割区域101，带钢输送装置1的适于与带钢接触的传送表面采用耐激光辐照的材料制成，例如在传送表面镀铜或形成其他耐激光辐照的材料层。上述结构能较好地保护带钢输送装置1，避免激光穿过带钢而烧蚀带钢输送装置1，以及避免带钢输送装置1出现表面缺陷而影响带钢表面质量。

在其中一个实施例中，如图2和图3，在切割区域101，带钢输送装置1包括沿带钢运行通道长度方向依次排列的多个输送单元，每个输送单元包括安装在传动辊轴11上的至少一个第一输送滚盘12；传动辊轴11上安装有多个第一输送滚盘12时，各第一输送滚盘12在该传动辊轴11上依次间隔排列。

将各第一输送滚盘12间隔布置，可以减少可能出现在切割介质影响范围(例如激光辐照范围)内的带钢输送设备，从而相应地减少带钢切割过程中的带钢输送装置1的损伤。另外，采用第一输送滚盘12作为输送设备，在保证对带钢的可靠输送要求的前提下，第一输送滚盘12的更换也非常方便，将标准化生产的新的第一输送滚盘12替换出现缺陷的第一输送滚盘12即可，避免传统的辊式输送设备需要更换整个输送辊的情况，可以降低维护成本；相应地，第一输送滚盘12可拆卸地固定安装在传动辊轴11上。

在上述“传送表面采用耐激光辐照的材料制成”的方案中，相应地，第一输送滚盘12的外缘表面采用耐激光辐照的材料制成即可，也能显著地减少所需的耐激光辐照材料耗量。

在其中一个实施例中，如图2和图3，上述第一输送滚盘12中，其用于与带钢接触的轮缘环的截面呈纺锤形，也即该轮缘环从内环向外环方向呈渐缩结构，基于该结构，可进一步减小第一输送滚盘12与带钢的接触范围，也即减小上述传送表面的面积，从而减少切割介质对带钢输送设备所造成的损伤。

上述第一输送滚盘12可进一步包括芯环，该芯环套装在传动辊轴11上，上述轮缘环套装在该芯环上；其中，轮缘环与芯环之间优选为可拆卸连接，例如通过转接板将二者连接起来，转接板与轮缘环之间可通过螺栓等连接，转接板可焊接固定在芯环上，也可通过螺栓固定在芯环上。基于上述结构，可便于第一输送滚盘12的维护，即只需更换轮缘环即可，能有效地降低维护成本。

进一步地，如图2，在切割区域101内，裸露的传动辊轴11上(即未套装第一输送滚盘12的辊轴轴段上)套设有保护管15，防止切割过程中切割介质损伤该传动辊轴11，进一步降低维护成本。

进一步优选地，如图2和图3，所述传动辊轴11延伸至非切割区域102的轴段上安装有多个第二输送滚盘13。第二输送滚盘13的外周面优选为是圆柱环面，与带钢具有相对较大的接触面积，保证对带钢的可靠输送，同时可提高传动辊轴11的各个轴段受力均匀性，避免传动辊轴11发生扭转变形等缺陷。

其中，传动辊轴11上的各输送滚盘等间距排布，防止带钢跑偏。

可以理解地，上述传动辊轴11的轴线平行于带钢运行通道宽度方向，第一输送滚盘12和第二输送滚盘13优选为同轴安装在传动辊轴11上。上述传动辊轴11连接有驱动其绕自身轴线旋转的输送驱动机构14，该输送驱动机构14可采用齿轮马达或电机，优选为采用伺服马达或伺服电机。

优选地，切割工位前后的带钢输送装置1也采用传动辊轴11套装多个输送滚盘的结构形式，在带钢运行通道长度方向上，各传动辊轴11优选为等间距依次排列。进一步地，如图3，各组输送驱动机构14分别布置在带钢输送通道的两侧，进一步优选为同侧相邻的两组输送驱动机构14之间具有一个传动辊轴11；基于该设计，可以有效地防止带钢跑偏。

在其中一个实施例中，对带钢进行切割时，对切割缝两侧的带钢施与压力，以防止切断的带钢向上反弹，从而较好地保护切割设备。可以相应地配置带钢压紧机构2，其中，为配合带钢的运行和切割头31的运行，该带钢压紧机构2的施压部应能保持与带钢随动。

在其中一个实施例中，上述带钢压紧机构2配置X向驱动结构，例如采用带有行走机构的压紧框架21并配备行走驱动结构(例如电机)，该压紧框架21可与龙门式切割机的龙门架33共用X向导轨，也可单独为其配置X向导轨；相应地，需在切割机的前后两侧分别设置带钢压紧机构2。在另外的实施例中，该带钢压紧机构2与切割机集成安装，例如上述压紧框架21安装在龙门式切割机的龙门架33上，由于需要对切割缝两侧的带钢分别压紧，因此可在龙门架33的前后两侧分别设置安装支架，用以安装压紧框架21。

优选地，如图1和图4，上述带钢压紧机构2包括压梁22和用于驱动压梁22升降的压下驱动结构23，该压下驱动结构23可以驱动压梁22在工作位与待机位之间活动，在工作位，压梁22压靠在带钢表面，待机位则位于工作位上方。其中，压梁22可采用板面平行于水平面的压板，当然压辊等也适用于本实施例中。上述压下驱动结构23可采用气缸、液压缸等直线驱动设备，或采用电机+传动组件等驱动方式。上述压下驱动结构23安装在压紧框架21上并与压梁22连接。

优选地，如图4，在压紧框架21上设有导向结构，用于对压梁22的升降运动进行导向，提高压梁22的升降平稳性和可靠性；该导向结构可采用导向杆241-导向套242的导向方式，也可采用导向滑轨-导向滑块的导向方式，此处不作一一例举。本实施例中，如图4，在压梁22上安装多个导向杆241，在压紧框架21上相应地设置多个导向孔；进一步可在导向孔内安装导向套242，优选地，至少部分导向套242采用自润滑套。

其中，可在导向杆241上设置上限位块，用以限制导向杆241的下降行程，从而可以限制压梁22的下降行程，防止压梁22与压紧框架21分离；还可在导向杆241上设置下限位块，用以限制导向杆241和压梁22的上升行程。

进一步地，如图4，上述带钢压紧机构2还包括缓冲结构，该缓冲结构设置在压梁22与压紧框架21之间，一方面可以在对带钢施与压力时提高压力自适应性，另一方面，可以有效地缓冲带钢的反弹作用力，减轻对压下驱动结构23等的冲击。在其中一个实施例中，如图4，上述缓冲结构包括多组缓冲弹簧25，缓冲弹簧25的顶端与压紧框架21抵接、底端与压梁22抵接；在上述设有导向杆241的方案中，可使缓冲弹簧25套设在导向杆241上，可以约束缓冲弹簧25仅发生竖向伸缩活动。进一步地，在压紧框架21的底部设有多个沉槽，沉槽与缓冲弹簧25数量相同并且一一对应配置，缓冲弹簧25的顶端收容在对应的沉槽内，可以提高缓冲弹簧25的竖向伸缩活动的平稳性和可靠性；在压紧框架21上设置多个导向孔的方案中，该导向孔相应地可采用上窄下宽的阶梯孔，该阶梯孔的大直径孔段即构成为上述的沉槽。

在其中一个实施例中，如图5和图6，在压紧框架21上还设有导向板26，该导向板26安装在压紧框架21的前端(也即来钢侧端部)，该导向板26的底端优选为不高于压梁待机位所在水平面。该导向板26的底面优选为是倾斜导向面，该倾斜导向面自导向板26的前端向后端向下倾斜(也即该导向面的前端位于后端的上方)。当带头通过时，导向板26可以防止带头上翘过大而损坏压板，并且能辅助穿带，提高生产效率。对于切割机前后分别设有压紧框架21的情况，优选为仅对切割机前侧的压紧框架21配置导向板26。

在其中一个实施例中，上述压梁22为电磁铁制成的梁体，或者在压梁22上设有电磁铁，该电磁铁的控制电源可安装在压紧框架21上，也可以通过压紧框架21布线而与外部电源连接。基于上述结构，在压梁22压下时，电磁铁得电，可以使压梁22吸附压靠在带钢表面，显著地提高对带钢的压紧效果和运行同步性。

实施例二

本发明实施例提供一种带钢连续生产线上的带钢切割装置，包括：

布置在带钢运行通道上方的切割头31，所述切割头31配置有切割头驱动机构，所述切割头驱动机构具有驱动所述切割头31在带钢运行通道长度方向上运动的第一驱动行程以及驱动所述切割头31在带钢运行通道宽度方向上运动的第二驱动行程；

控制器，所述控制器用于接收切割指令，并在带钢运行到设定位置时控制所述切割头驱动机构工作以使所述切割头31按预设的切割头运行路径活动并对带钢进行切割，所述切割头运行路径满足使切割头31在带钢长度方向上保持与带钢随动并且在带钢宽度方向上相对于带钢作横移切割运动。

其中，上述控制器可集成至生产线的中控室中。

上述切割头31优选为是激光切割头。

上述带钢切割装置的相关组成及结构可参见上述实施例一中的相关内容，此处不作赘述。

实施例三

本发明实施例提供一种带钢连续生产线，在带钢切割工位采用上述实施例一所提供的带钢切割方法对带钢进行切割，或者在带钢切割工位配置有上述实施例二所提供的带钢切割装置。

其中，该带钢连续生产线所采用的带钢输送装置1可参见上述实施例一中的相关内容，此处不作赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带钢连续生产线上的带钢切割方法，其特征在于，包括如下步骤：

在带钢运行通道上方布置切割头；

设计切割头运行路径，使切割头在带钢长度方向上保持与带钢随动，并且在带钢宽度方向上相对于带钢作横移切割运动；

当带钢运行到设定位置时，所述切割头按所设计的切割头运行路径活动，对带钢进行切割。

2.如权利要求1所述的带钢切割方法，其特征在于：所述切割头为激光切割头。

3.如权利要求2所述的带钢切割方法，其特征在于：根据不同工况下的切割头运行路径所限定的切割头运行范围，将带钢运行通道划分为切割区域和非切割区域，对切割区域内的带钢输送装置进行保护设计。

4.如权利要求3所述的带钢切割方法，其特征在于：在切割区域，带钢输送装置的适于与带钢接触的传送表面采用耐激光辐照的材料制成。

5.如权利要求3所述的带钢切割方法，其特征在于：在切割区域，带钢输送装置包括沿带钢运行通道长度方向依次排列的多个输送单元，每个输送单元包括安装在传动辊轴上的至少一个第一输送滚盘；传动辊轴上安装有多个第一输送滚盘时，各第一输送滚盘在该传动辊轴上依次间隔排列。

6.如权利要求5所述的带钢切割方法，其特征在于：所述传动辊轴延伸至非切割区域的轴段上安装有多个第二输送滚盘。

7.如权利要求1所述的带钢切割方法，其特征在于：对带钢进行切割时，对切割缝两侧的带钢施与压力，以防止切断的带钢向上反弹。

8.一种带钢连续生产线上的带钢切割装置，其特征在于，包括：

布置在带钢运行通道上方的切割头，所述切割头配置有切割头驱动机构，所述切割头驱动机构具有驱动所述切割头在带钢运行通道长度方向上运动的第一驱动行程以及驱动所述切割头在带钢运行通道宽度方向上运动的第二驱动行程；

控制器，所述控制器用于接收切割指令，并在带钢运行到设定位置时控制所述切割头驱动机构工作以使所述切割头按预设的切割头运行路径活动并对带钢进行切割，所述切割头运行路径满足使切割头在带钢长度方向上保持与带钢随动并且在带钢宽度方向上相对于带钢作横移切割运动。

9.如权利要求8所述的带钢切割装置，其特征在于：所述切割头为激光切割头。

10.一种带钢连续生产线，其特征在于：在带钢切割工位采用如权利要求1至7中任一项所述的带钢切割方法对带钢进行切割，或者在带钢切割工位配置有如权利要求8或9所述的带钢切割装置。

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