CN115255303A - 适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，用于实现连铸圆坯上切割瘤的清除。该适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置包括飞锤，飞锤的一端设置有限位销孔，飞锤的另一端的端面为异形面；异形面由多条沿限位销孔的孔轴线方向排布的母线构成；在垂直于限位销孔的孔轴线的平面内，母线为圆曲线，母线到限位销孔的孔轴线的距离为S，连铸坯到限位销孔的孔轴线的最小距离为L，其中S＜L。本发明安装到连铸坯出坯辊道上，在连铸坯出坯过程中，可以对连铸坯的头端以及尾端采用飞锤锤砸方式将切割瘤去除，通过上述结构设计，本发明中飞锤旋转可以在不造成连铸坯表面损伤的同时，将切割瘤完全去除掉。

Description

适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及连铸技术领域，更具体地说，特别涉及一种适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置。

背景技术

现代炼钢厂连续铸钢生产过程中，连铸坯经过拉矫机后一般会进行火切，既火焰切断，火切是指连铸坯火焰切割，该切割技术是利用燃气和氧气使铸坯快速燃烧，达到切断铸坯的目的。

在现有技术中，对于规格大于180mm*180mm的方坯或矩形坯以及直径大于180mm的圆坯基本上都是通过火切实现分断。在火切分断作业过程中，无论采用何种燃气源，如乙炔、甲烷等，都不可避免地会产生液态切割钢液，液态切割钢液冷却后会粘附在切割面的下方形成切割瘤，这种切割瘤不能及时清理的话，带有切割瘤的坯料会被直接转移到下一个工序(轧钢厂)。在连铸坯(带有切割瘤的坯料)上存留的切割瘤在加热过程和轧制前的高压水处理过程都不能将其去除，如果连铸坯带瘤进入轧机会产生不良后果，主要表现为：1、切割瘤会损伤轧辊表面；2、切割瘤被碾压嵌入轧件表面并延展，导致轧件表面产生重皮、凹槽等冶金缺陷。

由于规格、场地、设备结构所限，板坯连铸机一般布置有去毛刺机，而对于多机多流的圆坯连铸机，一般没有采用类似手段，但随着铸机规格的扩大，后步工序成材率要求的提高，切割瘤的影响开始成为钢厂技术经济指标提升的一个重要原因。

板坯连铸机由于有足够的宽度和流间距、足够的场地可以布置飞锤式去毛刺机，而圆坯连铸机由于布置紧凑，空间狭小，一般多流布置，所以没有设计去毛刺机，由于铸坯是圆型，下部粘附切割瘤区域是弧形的，无法通过常规去毛刺机飞锤线型布置方式击打切割瘤，因而无法实现去毛刺和切割瘤。

由于连铸坯带瘤轧制会严重影响钢材成材率，甚至有可能造成轧机损坏，因此，为了解决上述的两个问题，在连铸坯精整过程中必须将切割瘤修磨或切除。

从本世纪初以来，围绕切割瘤的去除，大致有两类思路，一种是刮刀式去切割瘤机，一种是飞锤式，两种方式均广泛应用于板坯连铸中并取得了较好的使用效果。但是，对于大规格连铸圆坯而言，大规格连铸圆坯的底部形状复杂，导致切割瘤的残留情况也较为复杂，因此，对于大规格连铸圆坯上切割瘤的去除一直没有合适的手段。

发明内容

(一)技术问题

综上所述，如何解决连铸坯由于切割瘤的存在而造成的成品率低的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，用于实现连铸坯上切割瘤的去除。

在本发明中，该适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置包括飞锤，所述飞锤的一端设置有限位销孔，所述飞锤的另一端的端面为异形面；

所述异形面由多条沿所述限位销孔的孔轴线方向排布的母线构成；

在垂直于所述限位销孔的孔轴线的平面内，所述母线为圆曲线，所述母线到所述旋转主轴的轴线的距离为S，连铸坯的底面到所述旋转主轴的轴线的距离为L，其中S＜L。

优选地，在本发明所提供的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置中，L-S＝M，M的取值范围为1-2mm。

优选地，在本发明所提供的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置中，沿所述限位销孔的孔轴线方向，所述飞锤由多个飞锤单元组成，所述飞锤单元上设置有飞锤单元孔，全部的所述飞锤单元上设置的所述飞锤单元孔同轴设置并形成所述限位销孔；全部的所述飞锤单元装配于同一个限位销上。

优选地，在本发明所提供的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置中，所述飞锤单元在所述飞锤单元孔的孔轴线方向的尺寸为其厚度尺寸，所述飞锤单元的厚度在20mm-24mm之间。

优选地，在本发明所提供的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置中，于所述飞锤单元孔的两端设置有相对于所述飞锤单元的表面向外突出的防撞凸台。

优选地，在本发明所提供的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置中，所述飞锤单元的制作材料为65Mn弹簧钢或T8A碳素工具钢；当所述飞锤单元的制作材料为65Mn弹簧钢时，所述飞锤单元的调质硬度61-63HRC；当所述飞锤单元的制作材料为T8A碳素工具钢时，所述飞锤单元的调质硬度63-65HRC。

优选地，在本发明所提供的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置中，所述异形面由线切割成型。

优选地，在本发明所提供的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置中，穿过所述限位销孔连接有限位销，所述飞锤通过所述限位销设置于旋转主轴上，所述旋转主轴通过联轴器与动力设备连接，所述动力设备通过所述联轴器以及所述旋转主轴带动所述飞锤转动。

优选地，在本发明所提供的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置中，同一个所述限位销上设置有多个所述飞锤单元，所述限位销与所述旋转主轴平行且间隔设置；所述限位销设置有多个并形成有一个限位销组，沿所述旋转主轴的轴向，自所述旋转主轴的一端指向其另一端，同一个所述限位销组中的全部限位销沿螺旋线排布设置，各个所述限位销上设置的所述飞锤单元可独立活动；在垂直于旋转主轴的投影方向上，同一组所述限位销组中，全部的飞锤单元的投影无间隔；所述限位销组设置有多组，全部的所述限位销组沿所述旋转主轴的周向等间隔设置；所述限位销的两端设置有架板，所述限位销通过所述架板固定设置于所述旋转主轴上。

优选地，在本发明所提供的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置中，同一个所述限位销上设置有多个所述飞锤单元，所述限位销与所述旋转主轴平行且间隔设置；所述限位销设置有多个并形成有一个限位销组，同一组的所述限位销组中，全部的所述限位销同轴设置，各个所述限位销上设置的所述飞锤单元可独立活动；所述限位销组设置有多组，全部的所述限位销组沿所述旋转主轴的周向等间隔设置；沿所述旋转主轴的周向，相邻的两组所述限位销组在所述旋转主轴的轴向上错位设置，且在垂直于旋转主轴的投影方向上，相邻的两组所述限位销组中全部的飞锤单元的投影无间隔；所述限位销的两端设置有架板，所述限位销通过所述架板固定设置于所述旋转主轴上。

(三)有益效果

与现有技术相比，本申请的有益效果如下：

本发明提供了一种适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，用于实现连铸圆坯上切割瘤的清除。具体地，该适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置包括飞锤，飞锤的一端设置有限位销孔，飞锤的另一端的端面为异形面；异形面由多条沿限位销孔的孔轴线方向排布的母线构成；在垂直于限位销孔的孔轴线的平面内，母线为圆曲线，母线到限位销孔的孔轴线的距离为S，连铸坯到限位销孔的孔轴线的最小距离为L，其中S＜L。本发明安装到连铸坯出坯辊道上，在连铸坯出坯过程中，可以对连铸坯的头端以及尾端采用飞锤锤砸方式将切割瘤去除，通过上述结构设计，本发明中飞锤旋转可以在不造成连铸坯表面损伤的同时，将切割瘤完全去除掉。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明实施例中适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置的局部结构示意图；

图3a为本发明一种实施例中飞锤单元的结构示意图；

图3b为本发明另一种实施例中飞锤单元的结构示意图；

图4为本发明实施例中飞锤单元与连铸坯的尺寸标注示意图；

图5为本发明一种实施例中旋转主轴外侧面展开状态下飞锤的布局示意简图；

图6为本发明另一种实施例中旋转主轴外侧面展开状态下飞锤的布局示意简图；

图7为本发明一实施例中飞锤的结构示意简图；

图8为本发明一实施例中架板在旋转主轴上设置的结构示意简图。

在图5和图6中，虚线覆盖范围为一组限位销组。

在图1至图8中，部件名称与附图标记的对应关系为：

1、法兰机架；2、飞锤；3、旋转主轴；4、限位销；

5、联轴器；6、动力设备；7、连铸坯；8、限位销孔；9、异形面；

10、架板；11、凸台结构；12、限位套；13、敲击头。

在图3a中，构成飞锤单元顶面的母线为A；

在图7中，母线A沿着圆弧线B进行移动排布；

在图4中，点D为旋转主轴的轴线；

在图3a以及图4中，飞锤用于与切割瘤撞击的面为圈C处范围内的面。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参考图1至图8，其中，图1为本发明实施例中适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置的结构示意图；图2为本发明实施例中适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置的局部结构示意图；图3a为本发明实施例中飞锤单元的结构示意图；图3b为本发明另一种实施例中飞锤单元的结构示意图；图4为本发明实施例中飞锤单元与连铸坯的尺寸标注示意图；图5为本发明一种实施例中旋转主轴外侧面展开状态下飞锤的布局示意简图；图6为本发明另一种实施例中旋转主轴外侧面展开状态下飞锤的布局示意简图；图7为本发明一实施例中飞锤的结构示意简图；图8为本发明一实施例中架板在旋转主轴上设置的结构示意简图。

本发明所提供的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，是一种适用于钢铁行业炼钢厂连铸生产过程中，能够对连铸坯(尤其是大规格圆坯)上切割瘤进行去除操作的设备，该设备属于炼钢连铸范畴。

对于大规格圆坯而言，为提高连铸坯的成材质量，铸坯规格大型化的趋势越来越明显，大规格连铸坯可以直接加工更大规格的产品，如大规格轧材、更厚的板材，或者更大规格的钢管，也可以通过提高压缩比获得内部质量更高，探伤质量更高的轧件。在目前技术条件下，一般将单边规格长度大于350mm的方坯或矩形坯或者直径大于350mm的圆坯都称为大规格，本申请中所指大规格圆坯也特指这类铸机断面规格。

具体地，本发明提供了一种适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，该适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置包括飞锤2，在本发明中，飞锤2的结构包括有两种，第一种结构是一体式结构，第二种结构是由多个单元块(飞锤单元)组成。

在第二种结构形式中，飞锤2由多个安装在同一个限位销上的飞锤单元组成。当飞锤2由多个飞锤单元组成时，飞锤单元的顶部曲面形状不同。

请参考图7，图7为本发明一实施例中飞锤的结构示意简图。

在本发明中，限定了飞锤2的一端端面为异形面，具体为：异形面由多条沿限位销孔的孔轴线方向排布的母线构成，其中，母线为圆曲线。本发明所提供的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置主要适用于圆坯切割瘤的去除，圆坯即圆形钢坯，在垂直于圆坯轴线的截面上，圆坯的底面为圆弧线形(在截面内为圆弧线，对于圆坯整体而言，圆坯的底面就是圆弧面)，根据圆坯的底面形状特点，本发明对飞锤2的端面进行了上述结构设计。当飞锤2由多个飞锤单元组成时，飞锤单元的顶面(用于去除切割瘤的端面)也遵从飞锤2顶面的设计原则。

以图7为例，在左侧第一个飞锤单元中，该飞锤单元的顶面由多条相同(曲率相同)的母线A(圆弧线)自左而右(沿限位销孔的孔轴线方向)排布而成，而母线A在自左而右的排布过程中，会再沿着一条平行于圆坯底面的圆弧线B进行移动。左侧第二个飞锤单元以及其他飞锤单元的顶面设计均与上述第一个飞锤单元顶面设计方案相同。

飞锤单元采用板式结构设计，飞锤单元的整体近似于长方形结构，其具有一定的厚度、宽度以及长度尺寸，沿飞锤单元的长度方向，飞锤2的一端设置有限位销孔8(限位销孔8在飞锤单元的厚度上贯穿整个飞锤单元)，飞锤2的另一端的端面为异形面9。

优选地，限位销孔为圆形孔(圆孔)，圆形的限位销孔可以安装高强度限位销以满足飞锤2的周向旋转和撞击的要求。

为了确保飞锤单元在旋转过程不会因为磨损和加工质量问题产生相互干扰，在飞锤单元的穿孔部位(限位销孔8)的位置设计为一定的凸台。在本发明的一个实施方式中，当同一个限位销上安装有多个飞锤单元时，为了避免飞锤单元之间相互影响(如果飞锤单元的两侧面均为平面，则相邻两个飞锤单元之间为面-面式接触，这样飞锤单元之间会产生较大的摩擦力，从而影响飞锤单元的活动)，本发明在飞锤单元的侧面(可以设置在一侧，也可以设置在两侧)并对应限位销孔8的位置设置了凸台结构11(凸台结构11相对于飞锤单元的侧面凸起1mm-3mm)，这样相邻的两个飞锤单元之间由于设置了凸台结构11，就可以避免飞锤单元相互影响的问题出现。

如图3b所示，图3展示了本发明中飞锤单元的另一种结构形式。

飞锤单元包括有一个板式结构的主体(为长方体结构，具有一定的高度、宽度和厚度)，在主体的一端(长度方向上的一端，图3b中为主体的上端)设置了敲击头13结构，敲击头顶面(用于去除切割瘤的端面)的结构设计也遵从飞锤2顶面的设计原则，在此不再赘述。敲击头13的宽度尺寸小于主体的宽度，敲击头13的厚度尺寸等于主体的厚度。敲击头13尺寸减小(尺寸略微变小)，可以有效减少敲击头顶面的加工面积，提高飞锤单元加工成型的作业效率。在主体上设置了限位销孔8，限位销孔8为椭圆孔(长直孔)，限位销可以根据限位销孔8的形状进行设计，采用非圆孔装配方式，可以将飞锤单元以固定方式(不再相对于限位销旋转)安装到限位销上。

具体地，在限位销孔8的孔轴线方向上，飞锤2由多个并排设置的飞锤单元组成，飞锤单元上设置有飞锤单元孔，全部的飞锤单元上设置的飞锤单元孔同轴设置并形成上述的限位销孔8(本发明中飞锤2由多个飞锤单元组成，在飞锤单元上开设有飞锤单元孔，将飞锤单元安装到同一个限位销上，这些飞锤单元孔能够形成一个通孔结构，既限位销孔8)。穿过飞锤单元孔设置有限位销，全部的飞锤单元装配于同一个限位销上。

当然，在本发明的另一个实施方式中，飞锤2可以采用一体式结构，限位销孔8就是飞锤2上所设置的一个通孔结构。

本发明中，飞锤2的另一端(长度方向上的另一端)的端面为异形面9，当飞锤2由多个飞锤单元组成时，每一个飞锤单元的端面(飞锤单元长度方向上远离飞锤单元孔一端的端面)组成飞锤2的异形面9。

进一步地，飞锤单元在飞锤单元孔的孔轴线方向的尺寸为其厚度尺寸，飞锤单元的厚度在20mm-24mm之间。

本申请主要适用于大规格圆坯，尤其是对于大规格圆坯而言，真正积聚到圆弧底边的切割瘤弧长(切割瘤所占据的弧长)一般不超过弧长(圆坯底边的弧长)30％。因此，为了达到更好的击打效果，飞锤的厚度不能设计太大，否则弧形部分本身会影响阻碍飞锤的周向运动，为确保飞锤足够的冲击力度，优选地设计飞锤单元厚度为20mm-24m，一个飞锤可以设置有3-5个飞锤单元。

在本发明中，多个飞锤单元组装到同一个限位销上后，在随限位销旋转时，为了避免相邻的两个飞锤单元发生摩擦或者碰撞的情况，本发明于飞锤单元孔的两端设置有相对于飞锤单元的表面向外突出的防撞凸台，设置有防撞凸台后，相邻的两个飞锤单元上的防撞凸台相抵，可以使得相邻的两个飞锤单元之间具有一定的缝隙，从而避免飞锤单元摩擦或者撞击。

为了便于异形面9的结构描述，本发明以飞锤2采用一体式结构为例进行说明：异形面9由多条沿限位销孔8的孔轴线方向排布的母线构成，在垂直于限位销孔8的孔轴线的平面内，母线为圆曲线(以旋转主轴的轴线为圆心)，母线到旋转主轴的轴线的距离为S，连铸坯7到旋转主轴的轴线的最小距离为L，其中S＜L，具体地，L-S＝M，M的取值范围为1-2mm，M的取值最优为1mm。上述S以及L都是在同一个垂直于旋转主轴轴线的截面内取点取值的。

在本发明中，飞锤单元的制作材料为65Mn弹簧钢或T8A碳素工具钢。

更进一步地，当飞锤单元的制作材料为65Mn弹簧钢时，飞锤单元的调质硬度61-63HRC；当飞锤单元的制作材料为T8A碳素工具钢时，飞锤单元的调质硬度63-65HRC。

一般情况下，飞锤2的材料经过热处理后，其硬度会远远高于工作对象(切割瘤)的硬度，飞锤的材质选取基于两个原则：1、选取高碳钢种，以利于在调质后获得较高的硬度；2、选取弹簧钢材质则可以获得较高的强度。以上硬度值的选择是基于该类材质常规热处理性能，也是强度、冲击和硬度搭配最佳的数据，根据铸机钢种的差异，不同的材质飞锤使用寿命可能会有一定变化。

在本发明的一个具体实施方式中，异形面9由线切割成型。当然，飞锤单元还可以铸造成型，既在模具中直接成型，铸造成型后可以再通过打磨提高异形面9的尺寸精度。

限位销穿过限位销孔8与飞锤2(飞锤单元)连接，限位销通过联轴器5与动力设备6连接，动力设备6通过联轴器5驱动旋转主轴带动飞锤2转动。具体地，动力设备6可以为电动机。

本发明所提供的飞锤装置是一种适用于去除大规格圆坯切割瘤的装置，特别适合圆形连铸坯7上切割瘤的去除作业。

对于连铸坯7的火切作业一般是从上向下(连铸坯7大致可以视为是在水平方向上被输送)对其(连铸坯7)进行的，在切割过程中不可避免地会产生液态的切割钢液，切割钢液在重力作用下会向下流动并在切割断面的底部边缘处冷却形成切割瘤。

本发明所提供的飞锤装置是一种能够对切割瘤进行有效去除的设备。在本发明所提供的飞锤装置中，飞锤2由外部动力设备6驱动作旋转运动，飞锤2与连铸坯7上的切割瘤接触后会对切割瘤施加一个冲击作用力，通过该冲击作用力将切割瘤冲掉。

具体地，在飞锤2上会开设一个孔结构(既限位销孔)，在飞锤2的限位销孔上安装限位销4，限位销4(限位销4安装在旋转主轴上，旋转主轴通过联轴器5与外部动力设备6连接，由外部动力设备6带动旋转主轴做旋转运动)从而带动飞锤2旋转。

飞锤2对连铸坯7上的切割瘤的具体去除动作流程如下：首先飞锤2会撞击切割瘤，切割瘤在飞锤2的撞击作用下会与连铸坯7发生断裂，然后，飞锤2继续旋转，飞锤2的端面(顶端端面)会与连铸坯7的表面(靠近切割断面的表面部分)接触，通过与连铸坯7表面的摩擦，进一步实现切割瘤或者切割瘤断裂残垣的去除。

基于上述的飞锤2对切割瘤的去除动作过程，本发明对于飞锤2的结构设计应当保证如下两点：1、飞锤2用于与切割瘤撞击的面(飞锤2的侧面，在图3a以及图4中为圈C处范围内的面)应当尽量保证是平面，平面的抗冲击能力较强，飞锤2的使用寿命较长；2、飞锤2在旋转过程中，飞锤2的端面(飞锤2长度方向上一端的端面)与连铸坯7的外表面之间的距离应当保持一致。基于上述两点结构设计要求，尤其是针对第二点而言，本发明提出了如下方案：飞锤2的端面采用平滑曲面结构设计，为了便于结构描述，设定飞锤2的端面是由无数个点组成，由若干点连接成线从而形成母线，母线再根据一定的方式(即再沿着一条平行于圆坯底面的圆弧线B进行移动)排列形成一个面(既飞锤2端面)。

本发明中飞锤在作业过程中(即去除切割瘤的过程中)保持绕旋转主轴旋转的运动状态。具体地：飞锤通过限位销安装在旋转主轴上，受离心力的作用，飞锤的外端面(外端面中心点)与飞锤上限位销孔(限位销孔的中心点)的连线过旋转主轴的轴线。本发明对于母线的结构设计是基于旋转主轴的轴线进行的，在飞锤2上开设有限位销孔，飞锤2通过限位销孔安装在限位销4上，由限位销4带动飞锤2旋转，在工作过程中，飞锤受离心力的作用在限位销4上转动一定角度后(此时，飞锤受到限位销4的拉力与飞锤受到的离心力在一条直线上)相对于限位销4保持姿态不变，飞锤由限位销4安装到旋转主轴上，如果旋转主轴保持匀速转动，那么飞锤2将保持固定姿态始终绕旋转主轴进行旋转。旋转主轴采用水平设置，在圆坯沿水平直线行进过程中，圆坯底面各点与旋转主轴之间的距离保持不变。那么，在旋转主轴带动飞锤2旋转时，为了避免飞锤2的顶面与圆坯底面之间的间隔出现波动(如果间隔存在波动，将可能造成飞锤2锤到圆坯表面的情况，这种情况在实际生产作业应当杜绝)，本发明将飞锤2的顶面进行了设计(即上述的由圆弧形母线构成)，这样，在飞锤2旋转时，由于飞锤2顶面上的各点到旋转主轴轴线的距离不变，因此，就可以保证飞锤2的顶面与圆坯的底面之间保持设定间隔不变。基于该结构设计，当圆坯底面有切割瘤存在时，飞锤2进行旋转运动，圆坯进行直线运动，这样就可以等效于飞锤2保持既定间隔在圆坯上进行高速滚动，那么，在飞锤2旋转过程中，如果碰到切割瘤，将会切割瘤施加作用力将切割瘤锤击或者碾压下来。

在旋转主轴稳定旋转状态下(即旋转主轴定速旋转)，飞锤2会受到重力、离心力以及限位销4的拉力，此时重力可以忽略(重力较小，对飞锤2旋转状态的影响较小，因此可以忽略)，那么飞锤2受到的拉力以及离心力改变自身姿态(即改变一定的角度)直至拉力与离心力大小相同、反向相反且位于一条直线上。

设定一个与旋转主轴轴线垂直的平面作为参考面，在参考面内，旋转主轴的轴线相当于一个点，参考面与飞锤2的端面切割形成的一条线即为母线。在同一个参考面内，旋转主轴的轴线(图4中的点D)与母线A之间的关系为：母线A上的各个点到旋转主轴的轴线(点D)的距离相同，也就是说在参考面内，母线A是一条以旋转主轴的轴线(点D)为圆心的圆弧曲线。当然，母线也可以是一条曲率大于上述母线(即母线A上的各个点到旋转主轴的轴线的距离相同的线)曲率的圆弧曲线。

由于旋转主轴相对于地面固定设置(可旋转)，飞锤2在作业过程中，受离心作用力，可与旋转主轴之间保持相对固定的状态，连铸坯7在移动过程中，连铸坯7与地面之间的距离不变，也就是相对于旋转主轴的距离不变，进一步地相对于飞锤2(飞锤2位于旋转最高点状态下)的端面距离不变。对于母线而言，设定一个参考面，该参考面过旋转主轴3的轴线同时与圆坯轴线垂直，在飞锤2进行旋转运动时，母线上的各个点与参考面的交点到连铸坯7表面的距离将是一个定值。

在对母线进行了结构设计(即上述的母线A上的各个点到旋转主轴的轴线的距离相同)后，需要在沿限位销孔的孔轴线方向上对各个母线的排列方式进行设计(即上述的母线A再沿着一条平行于圆坯底面的圆弧线B进行移动)，从而形成一个完整的端面。

本发明中主要是针对圆坯进行切割瘤去除作业。设定在参考面内，连铸坯7到飞锤的旋转中心(即旋转主轴的轴线)最小距离设定为L，那么，上述的母线上的各个点到飞锤旋转中心(旋转主轴的轴线)的距离S应当不大于L，这样才能够保证飞锤2与连铸坯7表面的杂质(切割瘤)完全接触到，从而对切割瘤进行有效去除。进一步地，在本发明中，S-L＝M，M的取值范围为1mm-2mm，以1mm为最优取值。

通过对限位销4的安装位置以及飞锤2的结构尺寸的设计，可以保证对同一型号的连铸坯7而言，飞锤2旋转时可以对连铸坯7表面的突出杂质(主要是切割瘤)进行碰撞同时还不会对连铸坯7表面产生过度的摩擦损伤。

本发明的具体结构包括有法兰机架1，在法兰结构上通过轴承安装旋转主轴3，这样可以实现旋转主轴3在高度方向上的升降，旋转主轴3通过限位销4安装飞锤2，旋转主轴3通过联轴器5与外部动力设备6实现动力连接。

本发明使用飞锤2去除切割瘤时，通过外部动力设备6带动旋转主轴3旋转，在旋转主轴3上通过限位销安装飞锤2，旋转主轴3可由外部动力设备6带动进行高速旋转，由旋转主轴3带动飞锤2一起转动。将本发明安装在出坯辊道上，当连铸坯7运行到该工位时，通过光电开关进行检测，连铸坯7运行到位后，连铸坯7停留在设定部位，主轴上升并带动飞锤2一起上升至最高位(飞锤2旋转起来后，飞锤2的异形面9能够与连铸坯7底面残留的切割瘤接触)，在电机驱动下由限位销带动飞锤2旋转撞击连铸坯7的切割瘤部位，通过周向机械力的捶打(飞锤2在工作过程中处于旋转运动，上述周向是指飞锤2的旋转方向)，达到清除切割瘤的目的。操作完成后，将主轴下降，恢复连铸坯7的前进。当连铸坯7运行到尾部感应部位时，重复上述的去除动作，这样，连铸坯7的头尾都可以经过处理。

在本发明中，飞锤2由多个飞锤单元组成，飞锤单元的制作材料为65Mn或T8A，飞锤单元的端面经线切割成设计尺寸后调质处理，选用上述两种材料是用来确保飞锤单元具有足够的强度和硬度，且具有较好的弹性及韧性，从而延长机械撞击后的使用寿命。具体地，65Mn调质硬度为61-63HRC，T8A调质硬度为63-65HRC。飞锤单元的尾端通过限位销4平齐，工作端(异形面9的一端)用线切割加工成与连铸坯7的底面形状吻合的结构，并且，飞锤2的长度保证略微高出下弧线1-2mm。

本发明提供了一种适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，用于实现连铸坯7上切割瘤的去除。具体地，该适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置包括飞锤2，飞锤2的一端设置有限位销孔8，飞锤2的另一端的端面为异形面9；异形面9由多条沿限位销孔8的孔轴线方向排布的母线构成；在垂直于限位销孔8的孔轴线的平面内，母线为圆曲线，母线到限位销孔8的孔轴线的距离为S，连铸坯7到限位销孔8的孔轴线的最小距离为L，其中S＜L。本发明安装到连铸坯7出坯辊道上，在连铸坯7出坯过程中，可以对连铸坯7的头端以及微端采用飞锤2锤砸方式将切割瘤去除，通过上述结构设计，本发明中飞锤2旋转可以在不造成连铸坯7表面损伤的同时，将切割瘤完全去除掉。

请参考图5和图6，其中，图5为本发明一种实施例中旋转主轴外侧面展开状态下飞锤的布局示意简图；图6为本发明另一种实施例中旋转主轴外侧面展开状态下飞锤的布局示意简图。

在本发明中，飞锤通过限位销4安装到旋转主轴3上，旋转主轴3通过限位销4带动飞锤旋转。对于飞锤在旋转主轴3上的布局方式如下：

方式一、

对应图5，同一个限位销4上设置有多个飞锤单元，飞锤在旋转主轴3上的布局方式可以等同于限位销在旋转主轴3上的布局方式，因此，本发明以限位销4为例。

限位销4与旋转主轴3平行且间隔设置(限位销4的轴线与旋转主轴3的轴线平行，限位销4远离旋转主轴3设置)，限位销4设置有多个并形成有一个限位销组(同一个限位销组包含有多个限位销4)。

请参考图8，在本发明中，飞锤2通过限位销4安装到旋转主轴3上。限位销4通过架板10安装到旋转主轴3上。在本实施例中，架板10为单圈螺旋板结构，即架板10绕旋转主轴3仅旋转一周，且沿旋转主轴3的轴向进行螺旋上升或者螺旋下降。在同一个旋转主轴3上等间隔设置有多个架板10，全部的架板10的螺旋方向相同，即要么全部沿旋转主轴3的轴向进行螺旋上升，或者全部沿旋转主轴3的轴向进行螺旋下降。从实际产品来看，架板10相当于一个具有一定厚度的环形弹簧垫片(圆环中间断开，断开的两端前后错开)。架板10是一个单圈的螺旋板结构，在旋转主轴3上，沿旋转主轴3的轴向，架板10的两端沿旋转主轴3的轴向错开，为了便于结构描述，将夹板两端错开的部位命名为架板错位部，在旋转主轴3上设置有等间隔设置有多个架板10，沿旋转主轴3的一端向另一端延伸，全部的架板10中，架板错位部沿同一个方向在旋转主轴3上旋转，且相邻两个架板10中相位差角度在15°-45°，具体可以为15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°，以30°为最优角度。

根据上述结构设计将架板在旋转主轴3上排布好以后，在平行于旋转主轴3的方向上对架板10进行打孔并形成架板孔用于安装限位销4。在本发明中，限位销4可以为长轴销结构，即一根限位销4贯穿多个架板10，限位销4可以为短轴销结构，即一根位销4仅安装在相邻的两个架板10之间。限位销4采用长轴销结构时，方便限位销4的安装，即从旋转主轴3的一端插入到第一个架板10上，从旋转主轴3的另一端插最后一个架板10穿出即可。限位销4采用短轴销结构时，限位销4的制造难度与成本较低。

在旋转主轴3的周向上，在架板10上设置有架板孔，限位销4通过架板孔安装在架板10上。在同一个架板10上等间隔设置有多个架板孔，对于同一个架板10上安装的限位销4而言，相邻的两个限位销4之间的间隔根据飞锤2(也可以理解为飞锤单元)的长度进行设计，即本限位销上所安装的飞锤2在不旋转的状态下(飞锤2落下相抵在旋转主轴3的外侧面上)与前限位销或者后限位销不发生接触，这样可以避免飞锤2之间相互干扰的情况出现。

由上述可知，架板10具有一定的厚度，同时架板10为单圈螺旋板结构，那么在相邻的两个架板10之间所设置的飞锤2就可能会出现如下情况：正对架板10端面且相邻最近的限位销上安装的飞锤在不旋转的状态下(飞锤2落下相抵在旋转主轴3的外侧面上)，架板10的端部会影响飞锤的落下(也可以理解为飞锤砸到架板10端部)，这样对于旋转主轴的旋转运动产生干扰(旋转主轴整体，包括限位销以及飞锤，重心不在旋转中心上，造成旋转主轴旋转晃动)。为了避免上述情况出现，本发明会在架板10端部正对限位销的轴段上设置限位套12，即在旋转主轴的周向，限位套12正对架板10端部设置(正对架板10端部的位置不再设置飞锤或者飞锤单元)，这样就不会再有飞锤砸到架板10上的情况发生。例如在图5中，自上而下第一行(第一行为r1，第二行为r2)，自左而右第二列(第二列为c2，第三列为c3)中，标记有阴影的两个飞锤单元可以理解为正对下方那个架板10端面(由于图5为简易图，所以仅作示例)，当周向上相邻的两个限位销靠得非常近，那么阴影标记的两个飞锤单元就会砸到架板10上。为了避免该情况的发生，阴影标记的两个飞锤单元将会被限位套所替代。

在本发明中，对于架板10、限位销以及飞锤之间的结构以及关系都采用上述的结构与布局设计方案，在此不对某一个具体布置方式进行赘述。

沿旋转主轴3的轴向，自旋转主轴3的一端指向其另一端，同一个限位销组中的全部限位销4沿螺旋线排布设置(至少绕旋转主轴3一周，以一周为最优排布方式)。

在垂直于旋转主轴3的投影方向上，同一组限位销组中，全部的飞锤单元的投影无间隔，这样可以保证飞锤单元在旋转主轴3的轴向上排布无间隙，不会出现切割瘤漏掉的情况。

上述为一组限位销组的排布方式，为了保证切割瘤去除效果，本发明将限位销组设置了多组，全部的限位销组沿旋转主轴3的周向等间隔设置。

限位销4设置在旋转主轴3上并可相对于旋转主轴3固定设置，具体地，限位销4的两端设置有架板10，架板10固定设置在旋转主轴3上，限位销4通过架板10固定设置于旋转主轴3上。

方式二、

对应图6，同样的，同一个限位销4上设置有多个飞锤单元，限位销4与旋转主轴3平行且间隔设置。

限位销4设置有多个并形成有一个限位销组，同一组的限位销组中，全部的限位销4同轴设置(即沿着旋转主轴3的轴线排列设置)，各个限位销4上设置的飞锤单元可独立活动。

限位销组设置有多组，全部的限位销组沿旋转主轴3的周向等间隔设置；沿旋转主轴3的周向，相邻的两组限位销组在旋转主轴3的轴向上错位设置。这样可以保证飞锤单元在垂直于旋转主轴3的投影方向上，相邻的两组限位销组中全部的飞锤单元的投影无间隔，这样可以保证飞锤单元在旋转主轴3的轴向上排布无间隙，不会出现切割瘤漏掉的情况。

限位销4设置在旋转主轴3上并可相对于旋转主轴3固定设置，具体地，限位销4的两端设置有架板10，架板10固定设置在旋转主轴3上，限位销4通过架板10固定设置于旋转主轴3上。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，用于实现连铸坯上切割瘤的去除，其特征在于，

包括飞锤，所述飞锤的一端设置有限位销孔，所述飞锤的另一端的端面为异形面；

所述异形面由多条沿所述限位销孔的孔轴线方向排布的母线构成；

在垂直于所述限位销孔的孔轴线的平面内，所述母线为圆曲线，所述母线到所述旋转主轴的轴线的距离为S，连铸坯的底面到所述旋转主轴的轴线的距离为L，其中S＜L。

2.根据权利要求1所述的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，其特征在于，

L-S＝M，M的取值范围为1-2mm。

3.根据权利要求1所述的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，其特征在于，

沿所述限位销孔的孔轴线方向，所述飞锤由多个飞锤单元组成，所述飞锤单元上设置有飞锤单元孔，全部的所述飞锤单元上设置的所述飞锤单元孔同轴设置并形成所述限位销孔；

全部的所述飞锤单元装配于同一个限位销上。

4.根据权利要求3所述的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，其特征在于，

所述飞锤单元在所述飞锤单元孔的孔轴线方向的尺寸为其厚度尺寸，所述飞锤单元的厚度在20mm-24mm之间。

5.根据权利要求3所述的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，其特征在于，

于所述飞锤单元孔的两端设置有相对于所述飞锤单元的表面向外突出的防撞凸台。

6.根据权利要求3所述的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，其特征在于，

所述飞锤单元的制作材料为65Mn弹簧钢或T8A碳素工具钢；

当所述飞锤单元的制作材料为65Mn弹簧钢时，所述飞锤单元的调质硬度61-63HRC；

当所述飞锤单元的制作材料为T8A碳素工具钢时，所述飞锤单元的调质硬度63-65HRC。

7.根据权利要求1所述的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，其特征在于，

所述异形面由线切割成型。

8.根据权利要求3至7任一项所述的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，其特征在于，

穿过所述限位销孔连接有限位销，所述飞锤通过所述限位销设置于旋转主轴上，所述旋转主轴通过联轴器与动力设备连接，所述动力设备通过所述联轴器以及所述旋转主轴带动所述飞锤转动。

9.根据权利要求8所述的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，其特征在于，

同一个所述限位销上设置有多个所述飞锤单元，所述限位销与所述旋转主轴平行且间隔设置；

所述限位销设置有多个并形成有一个限位销组，沿所述旋转主轴的轴向，自所述旋转主轴的一端指向其另一端，同一个所述限位销组中的全部限位销沿螺旋线排布设置，各个所述限位销上设置的所述飞锤单元可独立活动；

在垂直于旋转主轴的投影方向上，同一组所述限位销组中，全部的飞锤单元的投影无间隔；

所述限位销组设置有多组，全部的所述限位销组沿所述旋转主轴的周向等间隔设置；

所述限位销的两端设置有架板，所述限位销通过所述架板固定设置于所述旋转主轴上。

10.根据权利要求8所述的适用于去除大规格圆坯切割瘤的飞锤装置，其特征在于，

同一个所述限位销上设置有多个所述飞锤单元，所述限位销与所述旋转主轴平行且间隔设置；

所述限位销设置有多个并形成有一个限位销组，同一组的所述限位销组中，全部的所述限位销同轴设置，各个所述限位销上设置的所述飞锤单元可独立活动；

所述限位销组设置有多组，全部的所述限位销组沿所述旋转主轴的周向等间隔设置；

沿所述旋转主轴的周向，相邻的两组所述限位销组在所述旋转主轴的轴向上错位设置，且在垂直于旋转主轴的投影方向上，相邻的两组所述限位销组中全部的飞锤单元的投影无间隔；

所述限位销的两端设置有架板，所述限位销通过所述架板固定设置于所述旋转主轴上。

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