步进式冷床工作原理与安装制造

步进式齿条冷床设计原理与制造安装摘要：把握步进式冷床的制造与安装，关键掌握冷床设计和工作原理关键词：步进式冷床、齿条、长轴装配、轴承概述：步进式齿条冷床是现今棒材连轧生产线中重要设备之一,主要功能为接收、传递以及冷却轧件。

由于一套步进式冷床机构复杂、设备吨位大,因此制造、安装难度较大，如何建造好一条步进式冷床，如何把握制造和安装的度，是一个冶金设备制造者需要经常思考的问题，如果不能对步进式冷床的设计理念、工作原理、使用情况很好的理解,就会在制造、安装时处处为难。

而把握和掌握步进式冷床的设计和工作原理，对冷床系统的制造安装就会拿捏的恰到好处。

分析：步进式冷床是轧件冷却和传输的冶金设备，轧件经步进式冷床后，由900多度的高温降到了近100度，步进式冷床在轧件的冷却、成形上起着主要作用。

其设计与制造质量直接决定轧件的成形质量。

一套步进式冷床是一个系统工程，此种设备不仅零件繁多而复杂，单输入辊子就有点164个，而且冷床本体装配起来占地面积很广，立体效果很强，是步进式冷床设备中标志性的一个大部件。

一套60万吨的棒材轧钢线设备冷床区虽然只有七百多吨，但装配起来后占地面积达到12m*120m（如图一：步进式冷床平面简图），着实为制造和安装带来不少困难。

摘要图一步进式冷床平面简图1-输入辊道；2-上拨钢裙板；3-冷床本体；4-成排下拨钢机构，5-输出辊道虽然说步进式冷床零件繁多而复杂，但也是有规律可循的。

常规的步进式冷床主要由五部分组成：输入辊道、上卸钢装置、冷床本体、成排链装置、输出辊道装置（见图一）。

图一所示从左到右的方向为轧件在冷床上的运转方向。

步进式冷床工作时，高温轧件由成品飞剪剪切后进输入辊道，经过平辊运输辊道逐步过渡到斜辊运输装置，然后输送至上卸钢装置，经拨料装置、固定裙板、上升裙板等一系列部件进入冷床本体，并在移动的过程序中冷却。

由成排链装置收集后卸到输出辊道。

再由输出辊道将其运送到冷剪机定尺剪切为成品（见图二）。

图二步进式冷床工作原理示意图1—输入辊道装置，2、3—上卸钢装置，4、5—冷床本体，6—成排链装置，7—输出辊道装置，8—拨料装置电机，9—拨料装置减速机，10—动齿条减速机，12—移钢装置冷床生产能力取决于冷床床面尺寸，其冷床宽度取决于被冷却轧件的最大长度，冷床长度是确定冷床生产能力的主要参数，它的计算原则是在保证轧机产量的情况下，满足轧件所需的冷却时间。

整个冷床上部是由钢结构件组成（见图二），分别由一组布置在支座上的固定齿条和一组设置在冷床升降装置上的活动齿条所组成。

轧件从升降滑板上卸料，滚到矫直板第一个齿上，并静止下来。

冷床主传动电机接到信号开始启动，电机通过减速机带动偏心轮运转，在偏心轮每一个循环中，动齿条装置中的单托辊和双托辊将带动动齿条做步进运动。

轧件在动齿条的带动下被举升并放置在矫直板（或齿条）下一个齿上。

通过活动齿条的提升→前进(后退)→下降→后退(向前移动)，使得轧件向前移动，在运动过程中，可以看出轧件始终是在滚动中循环的（图三）。

经过多次循环后，轧件被放置在对齐辊道的第一个齿上。

轧件在对齐辊道的驱动下，逐步被移送到固定挡板上并纵向对齐。

图三轧件一个步进循环在正常工作状态下，冷床上轧件的步进是根据轧制频率决定的，依据轧件直径来选择单齿或双齿的轧件步进。

冷床配有不同的工作循环，这要根据不同上料方式而定。

其工作循环有以下几种：轧件旋转循环；单齿向前移动；双齿向前移动等。

在轧件移动的初始位置上可以预先收集轧件。

步进冷床每排放1根轧件，或放2～4根轧件，运行方式是不一样的。

例如放2根轧件时，先到的一根轧件等到第二根轧件到达后，再一起向前步进，但这个等待并不是原地不动，而是向后退一个位置(不是向前)与第二根轧件对齐后再一起向前步进。

冷床横梁设备(即齿床床面)在车间地平面较高的地方，这样有利于空气流通，便于轧件冷却。

当然有的冷床还在冷床床面下面加设吹风装置，以便加速轧件冷却。

冷床末端有升降机构和分料器可把轧件放置到成排链上。

图四步进冷床动齿条前进运动轨迹。

轧件在动齿条的带动下被放置到静齿条最后一个齿上，并触发信号检测装置。

接到信号后，升降传动装置的电机启动，通过摆杆运动，将成排链整体托起，直至成排链与定齿条齿底高齐平。

同时，接到信号后，托钢装置中的电液推杆开始启动，动作中托架将轧件托起，放在成排链上。

此时电液推杆完成一个循环并复位。

在电液推杆开始工作时，升降挡板装配中的气动系统开始工作，升降挡板上升，使轧件在横向上对齐，当一轧件进入成排链并被对齐后，成排链通过链传动将轧件带到冷床输出辊道上方。

这时，升降装置处于最高位，升降传动装置的电机抱闸松开。

升降装置靠自重下落，下落最低点时，成排链面低于冷床输出辊子最高面，此时，轧件被搁置在冷床输出辊道上。

成排链在升降传动装置的驱动下由低位回到接料点，准备下一次接料，开始下一个循环。

从以上冷床区动作原理上来看，步进式冷床是通过一个个步进循环将轧件传输出冷床区的。

由于要将很长的倍尺轧件传送出冷床区，步进式冷床对同步性要求高，相同零件同步作业要求高。

所以步进式冷床制造安装特点也就凸现出来了。

1、输入辊道配置冷却风机的专用变频辊道电动机单独直联辊子,辊子材质采用耐磨的灰铸铁,精加工后,需做动平衡试验,合格后,再进行等温淬火处理,使其达到较高的综合机械性能和耐磨性。

输入辊道辊子有一定角度倾斜,因此在安装时必须保证辊面在同一平面上,同时辊子中心应在辊道中心线上,其误差不得超过±0.5mm,安装时主要采用水平仪等工具及全长上拉直线的方法,来保证安装的准确性。

2、步进式冷床的平面度较高。

所以在安装好的冷床要求达到:总平面度误差不大于5mm (指动齿条、静齿条、矫直板装置在任意位置时) ,其直线度必须满足用长5m检验圆棒在台面的任意位置检验时,不允许有2个以上不接触的面齿存在。

3、若要保证棒材在冷床本体段内能完全制动停止,就要求它必须有一定的裙板长度。

因工况多变,可通过调节副冷床段上的液压离合器,调节出不同长度的有效裙板,可以避免在出现轧件追尾现象。

裙板的动作周期,随棒材的品种、轧制速度不同,需要作相应的调整。

4、裙板装置中的连杆由于上钢频繁，须有很好的抗疲劳性能，机加工前必须进行热处理,消除焊接内应力,选用剖分面为加工基准,配对镗孔,加工键槽后,采用专用靠模,配对加工,保证其互换性;5、裙板装置中传动轴材质为45#圆钢,在机加工前需调质处理,同一根轴上的各段键槽必须在龙门铣床上, 一次装夹来完成加工,出厂前必须进行分段组装。

现场安装时,将各段机构调整至同一水平,全长上拉线保证各段传动轴安装后,轴心线误差不超过±0.5mm,同时保证传动轴轴心线与输入辊道中心线、平行度偏差不大于±0.5mm,试车时通过调整调节杆的长度,来保证裙板升降的一致性。

6、冷床本体长轴传动装置:是实现齿条步进的主要机构,控制每次步进的距离。

由电动机驱动减速箱,通过减速箱的双出轴带动装有偏心轮的长轴,从而使压在偏心轮上的动齿条装置进行步进动作。

其安装要求是保证装配好的长传动轴上的偏心轮的偏移方向一致,确保托在偏心轮上的整个动面,处于同一高度平面上; 这一切可以通过改善零件加工工艺,减少积累误差,来满足使用要求。

长传动轴材质为45#钢,要求使用同一批号圆钢制作而成,其加工和安装要求同裙板传动轴要求相同。

轴上的轴承除一端定位外，其余轴承应有移动的余地。

以适应轴的伸缩。

由于是长轴装配，在装配轴时，必须做好轴承的同心度、两根轴间的平行度、垂直度以及轴与联轴器的同心度检查，轴承的同心度用挂线方法来检查，两根轴的垂直度与平行度用角尺、内径千分尺寸以及块规、挂机线和用摇臂的方法测量。

7、刚性联轴器为剖分式联轴器,材质为45#铸钢,关键是保证键槽的加工精度,使键槽的对称误差保持一致,成对联轴器需做好记号。

使用百分表对联轴器找正，并测径向间隙和轴向间隙。

联轴器的找正可用1点测量、2点测量或4点测量的方法进行，进行多点测量可以获得较高的精度，但应注意，所谓一点法测量是指在测量一个位置上的径向间隙时，同时还测量同一位置的轴向间隙。

安装时，对于精度不高或小型机器，在调整时，可采用逐次试加或试减垫片以及左右敲打移动主动机的办法。

对于精密和大型的机器，在调整时，则应通过测量计算来确定应加或应减垫片的厚度和沿水平方向左右的称动量。

8、冷床本体中偏心轮材质为45#铸钢,要求各个偏心轮偏心距一致,键槽方向一致。

粗加工后,调质处理,精加工时,以内孔为基准,车削外圆,保证零件的互换性,对外圆表面进行高频淬火,保证其使用寿命。

9、冷床本体齿条的原料为宽厚钢板,需先在数控火焰切割机床上下料,先切割锯齿边,后割直边,保证表面的粗糙度为Ra12.5,保证齿间距尺寸误差不大于±0. 1mm,累积误差不大于0. 5mm;然后进行校直,以齿面为基面,采用靠模式成组的在龙门铣床上加工安装孔。

现场安装前应对齿条进行再次校直。

10、矫直板装置:其用于制动、矫直轧件,若齿形误差超差,会影响轧件的直线度及外观质量。

矫直板材质为灰铸铁,经过二次定性处理后,使用龙门刨上的对刀板及专用数控装置,采用多件装夹,来完成成批加工,并用样板检验齿形的准确性。

安装时,沿来钢方向,不准存在高点。

11、成排链输送机构的传动轴材质为45#钢,其加工和安装要求同裙板传动轴要求相同;链轮加工后,齿面表面淬火,要求键槽方向一致,且具有互换性。

安装链条导轨时必须与链条运行方向保持一致。

12、输出辊道其主要作用是输送由下拨钢机构拨下的成排棒材。

辊道有集体传动、单独传动两种型式。

辊子辊身采用无缝钢管,粗加工后需校静平衡,保证其厚度，热装两端轴头,焊接后回火处理,机械加工后,进一步校动平衡,以提高配套件的使用寿命。

结论1)一个系统设备不管有多繁杂，了解其设计原理和工作特性，能很快掌握设备的特性，从而由繁变简。

有效地提高工作效率。

2)掌握了设备的设计原理和工作特性，可以更好地发现制造和安装的重难点，把握设备制造的关键参考文献：《冶金机械安装与维护》2002版谷士强。