CN103817422B - 钢坯自动闪光对焊机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动焊接设备技术领域，具体地说是一种钢坯自动闪光对焊机，轧钢生产中由于受到设备及条件的限制，将钢坯分段，则每段钢坯两端整形造成浪费，且每段钢坯出入轧机均产生冲击。本发明包括闪光对焊机、毛刺清理机、行走小车及伸缩式托架；闪光对焊机、毛刺清理机装配在行走小车上，毛刺清理机位于闪光对焊机的动、静机架之间；行走小车前后各铰接一个伸缩式托架；行走小车拖动闪光对焊机和毛刺清理机沿地面钢轨在工作区域内往复运动，完成钢坯焊接；伸缩式托架支承运行的悬空钢坯。本发明设备在型钢轧制过程中，将分段的钢坯焊接成整体钢坯，实现了型钢制品的连续轧制，提高了生产效率，降低了生产成本，避免了设备损坏。

Description

钢坯自动闪光对焊机

技术领域

本发明涉及自动焊接设备技术领域，具体地说是一种钢坯自动闪光对焊机，用于轧钢流水生产线上对尺寸大于60×60的方钢坯进行自动焊接的设备。

背景技术

在轧钢生产中，由于受到设备性能及生产条件的限制，钢坯总是以定尺段料形式进行型钢制品的轧制，每一段钢坯经过中、精轧制成型钢制品后，按定尺长度进行切断。因此，在型钢制品的轧制过程中，因对钢坯两端进行掐头切尾整形而产生的边角废料浪费巨大，且每段钢坯出入轧辊都要对轧机产生冲击，因此不但增加了对机械设备的损害，而且降低了钢材轧制的平稳性，而且因钢坯端头冲击轧机造成的堵钢现象时有发生。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足而提供一种钢坯自动闪光对焊机，解决现有技术中存在的问题。在型钢轧制过程中，对红热钢坯实施闪光焊接，将各段的钢坯焊接成一无限长的整体钢坯，从而真正实现型钢制品的连续轧制。

本发明的技术方案是：由闪光对焊机、毛刺清理机、行走机构组成；

行走机构包括行走小车、伸缩式托架；行走小车包括车架、电动机和传动机构，电动机和传动机构装配在车架的一端，电动机通过传动机构连接并驱动车轮；

行走小车前后各铰接一个伸缩式托架；伸缩式托架由支架、滚轮、托辊、连杆组件组成，支架呈框架型，托辊两端通过轴承及轴承座装配在支架上部；支架下部左右两侧各装配有两个滚轮；连杆组件由相互铰接的两条连杆组成，相邻两支架之间通过连杆组件铰接连接；

闪光对焊机由动机架及静机架组成，动机架及静机架均包括机架主体、电极装置和夹持压紧装置；动机架及静机架结构相同，均为龙门式框架结构，中部设有钢坯通道，通道内下部通过轴承装配有支承辊；动机架及静机架相对设置，装配在行走小车上，动、静机架均通过滑轨与行走小车的车架装配结合；

闪光对焊机静机架侧的行走小车上通过支座装配有调距机构，调距机构的顶杆连接静机架的机架主体；动机架侧的行走小车上装有顶锻油缸总成，顶锻油缸总成包括顶锻油缸、顶锻杠杆、支臂；顶锻油缸缸体铰接连接在行走小车车架下部的油缸座上，顶锻杠杆中部通过支座装配在行走小车的车架上部，顶锻杠杆的下端铰接连接顶锻油缸的活塞杆；支臂两端分别铰接连接顶锻杠杆的上端及动机架机架主体；

夹持压紧装置由压块总成、夹持机构组成，动机架与静机架的机架主体相对应侧上部各设置一个压块总成，压块总成通过机架主体上的滑轨与动、静机架配合；压块总成下端固定有夹紧块；压块总成下方、与压块总成纵向相对的机架主体上也固定有夹紧块；

夹持机构包括压紧油缸、压紧杠杆、摆杆；二个压紧油缸缸体分别与固定在动机架及静机架机架主体上的油缸支座铰接连接；动机架及静机架的机架主体侧部分别通过销轴装配有一根摆杆，摆杆的另一端通过销轴与压紧杠杆中部铰接连接；压紧杠杆两端分别通过销轴连接压紧油缸的活塞杆及动、静机架上的压块总成；

动、静机架上各装配有两组相对应的电极装置，其中一组电极装置装配在动、静机架上压块总成的相对应侧；另一组电极装置装配在压块总成下方、与压块总成的电极装置纵向相对应的机架主体上；电极装置由焊接电极、电极滑块和电极驱动油缸组成；电极驱动油缸、线性导轨通过螺栓分别固定在动、静机架的压块总成及机架主体上，电极滑块与线性导轨配合，电极滑块一端与电极驱动油缸活塞杆连接，另一端通过螺栓固定有焊接电极；各焊接电极通过螺栓固定有小导体，并通过螺栓与变压器的挠性铜带连接；

毛刺清理机包括机架、垂直刀体、垂直刀座、水平刀体、水平刀座、垂直去刺油缸、水平去刺油缸；毛刺清理机的机架采用龙门式框架结构，固定安装在行走小车上，位于闪光对焊机的动机架及静机架之间，框架下方的通道与闪光对焊机动、静机架的通道连通；

水平刀体及垂直刀体分别固定在水平刀座及垂直刀座上；水平刀座、垂直刀座分别装配在机架龙门式框架的上部及侧部，水平刀座及垂直刀座与机架均为滑动配合，两刀座运动方向均与钢坯的通道垂直；

水平去刺油缸通过螺栓固定在机架侧部，水平去刺油缸的活塞杆与水平刀座固定连接；

垂直去刺油缸的缸体与机架侧部的油缸座铰接连接；摆臂下端与固定在机架上方的支座铰接连接，摆臂上端通过销轴铰接连接在顶压杠杆的中部，顶压杠杆两端分别与垂直去刺油缸的活塞杆及垂直刀座铰接连接。

进一步，所述的动机架及静机架的钢坯通道两侧装配有导向辊。

进一步，所述的毛刺清理机水平刀座的导向机构采用线性滑轨；垂直刀座的导向机构采用双柱立式导向。

本发明的有益效果是：

1、采用钢坯自动闪光对焊机进行钢坯在线焊接后，使轧钢生产效率提高12%～16%，生产成本降低2.5%～3%；

2、降低了轧钢生产中坯料掐头去尾及精整工序中的定尺裁剪而造成的工艺事故率；

3、使轧钢轧制特性变得高度平稳，减少了对机械设备的损坏，消除了传统轧制技术在轧机上造成的高温差循环，提高了轧机寿命；

4、减少了钢坯轧制过程中的堵钢现象。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明闪光对焊机的结构图；

图3为本发明图2的A-A向剖视图；

图4为本发明毛刺清理机示意图；

图5为本发明图4的左视图；

图6为本发明行走机构的结构示意图；

图7为本发明图6的B-B向剖视图；

图8为本发明支架的侧视图。

具体实施方式

图中：1、静机架，2、动机架，3、毛刺清理机，4、行走小车，5、伸缩式托架，6、调距机构，7、机架主体，8、导向辊，9、支承辊，10、夹紧块，11、压块总成，12、电极驱动油缸，13、线性导轨，14、电极滑块，15、焊接电极，16、小导体，17、摆杆，18、压紧杠杆，19、压紧油缸，20、油缸支座，21、顶锻油缸，22、支臂，23、顶锻杠杆，24、支座，25、水平去刺油缸，26、线性滑轨，27、水平刀座，28、垂直去刺油缸，29、顶压杠杆，30、摆臂，31、水平刀体，32、垂直刀座，33、垂直刀体，34、机架，35、车架，36、传动机构，37、电动机，38、滚轮，39、支架，40、托辊，41、连杆。

实施例

本发明钢坯自动闪光对焊机在型钢轧制过程中对红热钢坯进行闪光焊接，将每一段钢坯焊接成一个无限长的整体钢坯，使型钢制品的实现连续轧制。

从图1可知，本发明包括闪光对焊机、毛刺清理机3、行走机构；行走机构包括行走小车4、伸缩式托架5（见图6～图8）；行走小车4包括车架35、电动机37和传动机构36，电动机37和传动机构36（即变速箱）装配在车架35的一端，电动机37动力输出轴通过传动机构36连接并驱动车轮；钢坯的整个焊接过程是在钢材轧制运动中进行的，行走小车4的作用是拖动闪光对焊机和毛刺清理机沿地面钢轨在工作区域内（即两侧的轧钢设备间）往复运行，完成钢坯的整个焊接操作。

行走小车4前后两端各铰接一个伸缩式托架5，两个伸缩式托架5功能是随着行走小车4在工作区域内作往复伸缩运动，在行走小车4来回移动时，支承运行的悬空钢坯。伸缩式托架5由支架39、滚轮38、托辊40、连杆组件组成，支架39呈框架型，托辊40两端通过轴承及轴承座装配在支架39上部，托辊轴装配方向与钢坯行走方向垂直；支架39下部左右两侧各装配有两个滚轮38；每组连杆组件由相互铰接的两条连杆41组成，相邻各支架39之间通过多组连杆组件铰接连接，即连杆组件中两连杆41一端相互铰接，另一端分别通过销轴与相邻的支架39铰接。

本实施例以粗轧至中轧的钢坯焊接为例，在粗轧设备与中轧设备之间铺设钢轨，行走小车4及伸缩式托架5置于钢轨上。

从图2～图3可知，闪光对焊机由动机架2及静机架1组成，动机架2及静机架1均包括机架主体7、电极装置和夹持压紧装置，动机架2及静机架1结构相同，均为龙门式框架结构，中部设有钢坯通道，通道内下部通过轴承装配有支承辊9，通道两侧纵向装配有导向辊8；该结构显著特点是机架钢性强，工作稳定性好，保证了焊接顶锻时有足够强的顶锻力挤压钢坯两端面使之熔融结合形成一体。动机架2及静机架1相对设置，装配在行走小车4上，动、静机架均通过滑轨与行走小车4的车架装配结合；

闪光对焊机静机架1侧的行走小车4上通过油缸座装配有调距机构6，本实施例调距机构6采用螺套及螺杆结构，调距机构6的螺旋顶杆连接静机架1的机架主体，用于设备装配时调整静机架1的初始位置；动机架2侧的行走小车上装有顶锻油缸总成，顶锻油缸总成包括顶锻油缸21、顶锻杠杆23、支臂22，顶锻油缸21缸体铰接连接在行走小车4车架下部的油缸座上，顶锻杠杆23中部与行走小车车架上部的支座24铰接连接，顶锻杠杆23的下端铰接连接顶锻油缸21的活塞杆；支臂22两端分别铰接连接顶锻杠杆23的上端及动机架2的机架主体。

夹持压紧装置由压块总成11、夹持机构组成，动机架2与静机架1的机架主体相对应侧上部各设置一个压块总成11，压块总成11通过机架主体上的燕尾滑轨与动、静机架配合，使压块总成可沿滑轨上下滑动；压块总成11下端通过螺栓固定有夹紧块10；动、静机架位于压块总成11下方的机架主体上，与压块总成11纵向相对应处通过螺栓也固定有夹紧块10，与其上方压块总成上的夹紧块10构成夹口；

夹持机构包括压紧油缸19、压紧杠杆18、摆杆17，二个压紧油缸19缸体分别与固定在动机架2及静机架1机架主体上的油缸支座20铰接连接；动机架及静机架的机架主体侧部分别通过销轴装配有一根摆杆17，摆杆17的另一端通过销轴与压紧杠杆18中部铰接连接，则摆杆17起到支承压紧杠杆18的作用；压紧杠杆18两端分别通过销轴连接压紧油缸19的活塞杆及动、静机架的压块总成11；压紧油缸19活塞顶杆伸缩推动压紧杠杆18绕其中部销轴转动，带动动、静机架上的压块总成沿滑轨纵向往复滑动，实现对焊接钢坯的定位夹持和焊接压紧工作。

动、静机架的机架主体7相对应侧分别设置两组电极装置，两组电极装置纵向相对，其中一组电机装置装配在机架主体的压块总成11上，另一组电极装置装配在机架主体7上；电极装置由焊接电极15、电极滑块14和电极驱动油缸12组成；电极驱动油缸12、线性导轨13通过螺栓分别固定在动、静机架的压块总成11及机架主体上，电极滑块14与线性导轨13配合，电极滑块14一端与电极驱动油缸12活塞杆连接，另一端通过螺栓固定有焊接电极15，电极滑块14与焊接电极15间通过平键定位；动机架2的两焊接电极15及静机架2的两焊接电极15分别相互对应；各焊接电极15上通过螺栓固定有铜质的小导体16，焊接电极15与小导体16及之间均通过平键定位；各焊接电极15通过螺栓与变压器的挠性铜带连接；焊接时，小导体16被电极驱动油缸12顶压在钢坯表面，在保证获得良好导电性的同时，减少了电极导体的损耗。

焊接完成后，毛刺清理机剔除钢坯焊接区表面形成的焊接积瘤，避免带有焊瘤的方坯进入轧机导致轧制成品上形成皱纹和疤痕，同时也提高了焊接区域的冷却质量，避免了轧制时方钢坯的延伸或断裂。

从图4～图5可知，毛刺清理机3包括机架34、垂直刀体33、垂直刀座32、水平刀体31、水平刀座27、垂直去刺油缸28、水平去刺油缸25；毛刺清理机的机架34采用龙门式框架结构，通过螺栓固定安装在行走小车4上，位于闪光对焊机的动机架2及静机架1之间，框架下方的通道与闪光对焊机动、静机架的通道连通；

水平刀体31及垂直刀体33分别固定在水平刀座27及垂直刀座32上；水平刀座27、垂直刀座32分别装配在机架34龙门式框架的上部及侧部，水平刀座27及垂直刀座32与机架34均为滑动配合，两刀座可沿各自的滑轨运动，运动方向均与钢坯的通道垂直。

本实施例的水平刀座27导向机构采用线性滑轨26，水平去刺油缸25通过螺栓固定在机架34侧部，水平去刺油缸25的活塞杆与水平刀座27固定连接；油缸工作时活塞杆推动水平刀座27沿线性滑轨26往复运动，实现水平刀体31清除钢坯水平面的焊接积瘤；

垂直去刺油缸28的缸体与机架34侧部的油缸座铰接连接；摆臂30下端与固定在机架上方的支座铰接连接，摆臂30上端通过销轴铰接连接在顶压杠杆29的中部，顶压杠杆29两端分别与垂直去刺油缸28的活塞杆及垂直刀座32铰接连接；本例中垂直刀座32采用双柱立式导向，垂直去刺油缸28活塞杆推动顶压杠杆29绕其中部的铰接销轴转动，带动垂直刀座32沿导向立柱上下往复运动，实现垂直刀体33清除竖直面的焊接积瘤，以获得稳定可靠的去刺除瘤效果。

本设备闪光对焊机的电极驱动油缸、压紧油缸、顶锻油缸，及毛刺清理机的垂直及水平去刺油缸与液压系统连接，液压系统由电机、柱塞泵、控制阀组成，为夹紧、顶锻、去刺等各个功能油缸提供可靠的动力源。控制系统包括PLC可编程控制器和可控硅控制主板，以实现对钢坯焊接电流大小的控制，以及对整个自动闪光对焊过程进行程序控制。

工作过程：

本发明钢坯自动闪光对焊机用于型钢轧制过程中焊接红热钢坯，结合本实施例说明焊接过程，焊接全过程始于粗轧飞剪出口侧，终止于中轧轧辊进口侧。由于整个焊接过程是随着中轧钢坯的运动完成的，因此将闪光对焊机安装在带轮子的行走小车4上，行走小车4被拖动或由电动机37经传动机构36驱动运行。闪光对焊机在行走小车4的拖动或驱动下，沿钢轨在工作区域内往复运动，实现红热钢坯的在线自动连续焊接。已粗轧的红热钢坯经飞剪掐头切尾整形后，使该钢坯的头部与前一根已进入中轧机钢坯的尾部对焊形成一个整体钢坯。

初始状态行走小车4及闪光对焊机在预设位置静止等待；后一根粗轧钢坯以大于中轧钢坯的行进速度，经导向装置追赶前一根已进入中轧设备的钢坯，两根钢坯首尾相连后保持同速运动，当两钢坯相连处（焊缝）到达指定位置时，焊机的静机架1上的压紧油缸19工作，通过压紧杠杆18带动压块总成11运动下行，夹紧块10卡住中轧钢坯（在前钢坯）的尾端；与此同时，焊机动机架2上的夹持机构启动，使夹紧块卡住粗轧钢坯（后侧钢坯）的头部。行走小车4随即被中轧设备侧的钢坯按照轧辊的速度拖动向中轧机行进；固定在动、静机架压块总成11及机架主体上的焊接装置启动，焊接电极15、小导体16在电极驱动油缸12的顶压作用下紧压前后两个钢坯的端头，通电并开始焊接。首先，焊机将钢坯两端部熔化，顶锻油缸21驱动焊机动机架2沿滑轨运动，动机架2及其钳口向静机架1的钳口运动，使钢坯两端面产生过梁爆破连续爆出焊接飞溅，使钢坯两端面氧化物喷出，并用力挤压钢坯两端面使之熔融结合形成一体，从而完成钢坯的焊接。

钢坯焊接完成后电极装置复位，毛刺清理机3的垂直及水平刀体在垂直去刺油缸28和水平去刺油缸25活塞杆的驱动下，沿其各自的导轨往复运动，对存在于钢坯焊接区的焊接积瘤进行清除。然后动、静机架焊接装置的四个夹紧块10松开钢坯，焊接好的钢坯被中轧设备拖动继续前行。

本实施例的焊接过程中，行走小车4被轧制生产线中轧机拖动，其运行速度与中轧机的咬入速度一致；焊接完成后，行走小车4上的电动机37启动，在电动机37通过传动机构36驱动行走小车4向反方向运动，带动闪光对焊机及毛刺清理机3返回原始位置，准备开始下一次焊接操作。

以上借助较佳的实施例对本发明技术方案进行的详细说明是示意性的而非形式上的限制。本领域的技术人员在阅读本发明说明书的基础上，可以对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实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种钢坯自动闪光对焊机，其特征在于：由闪光对焊机、毛刺清理机（3）、行走机构组成；

行走机构包括行走小车（4）、伸缩式托架（5）；行走小车（4）包括车架（35）、电动机（37）和传动机构（36），电动机（37）和传动机构（36）装配在车架（35）的一端，电动机（37）通过传动机构（36）连接并驱动车轮；

行走小车（4）前后各铰接一个伸缩式托架（5）；伸缩式托架（5）由支架（39）、滚轮（38）、托辊（40）、连杆组件组成，支架（39）呈框架型，托辊（40）两端通过轴承及轴承座装配在支架（39）上部；支架（39）下部左右两侧各装配有两个滚轮（38）；连杆组件由相互铰接的两条连杆（41）组成，相邻两支架（39）之间通过连杆组件铰接连接；

闪光对焊机由动机架（2）及静机架（1）组成，动机架（2）及静机架（1）均包括机架主体（7）、电极装置和夹持压紧装置；动机架（2）及静机架（1）结构相同，均为龙门式框架结构，中部设有钢坯通道，通道内下部通过轴承装配有支承辊（9）；动机架（2）及静机架（1）相对设置，装配在行走小车（4）上，动、静机架均通过滑轨与行走小车（4）的车架装配结合；

闪光对焊机静机架（1）侧的行走小车（4）上通过支座装配有调距机构（6），调距机构（6）的顶杆连接静机架（1）的机架主体；动机架（2）侧的行走小车上装有顶锻油缸总成，顶锻油缸总成包括顶锻油缸（21）、顶锻杠杆（23）、支臂（22）；顶锻油缸（21）缸体铰接连接在行走小车（4）车架下部的油缸座上，顶锻杠杆（23）中部通过支座（24）装配在行走小车的车架上部，顶锻杠杆（23）的下端铰接连接顶锻油缸（21）的活塞杆；支臂（22）两端分别铰接连接顶锻杠杆（23）的上端及动机架（2）机架主体；

夹持压紧装置由压块总成（11）、夹持机构组成，动机架（2）与静机架（1）的机架主体相对应侧上部各设置一个压块总成（11），压块总成（11）通过机架主体上的滑轨与动、静机架配合；压块总成（11）下端固定有夹紧块（10）；压块总成（11）下方、与压块总成（11）纵向相对的机架主体上也固定有夹紧块（10）；

夹持机构包括压紧油缸（19）、压紧杠杆（18）、摆杆（17）；二个压紧油缸（19）缸体分别与固定在动机架（2）及静机架（1）机架主体上的油缸支座（20）铰接连接；动机架及静机架的机架主体侧部分别通过销轴装配有一根摆杆（17），摆杆（17）的另一端通过销轴与压紧杠杆（18）中部铰接连接；压紧杠杆（18）两端分别通过销轴连接压紧油缸（19）的活塞杆及动、静机架上的压块总成（11）；

动、静机架上各装配有两组相对应的电极装置，其中一组电极装置装配在动、静机架上压块总成（11）的相对应侧；另一组电极装置装配在压块总成（11）下方、与压块总成（11）的电极装置纵向相对应的机架主体上；电极装置由焊接电极（15）、电极滑块（14）和电极驱动油缸（12）组成；电极驱动油缸（12）、线性导轨（13）通过螺栓分别固定在动、静机架的压块总成（11）及机架主体上，电极滑块（14）与线性导轨（13）配合，电极滑块（14）一端与电极驱动油缸（12）活塞杆连接，另一端通过螺栓固定有焊接电极（15）；各焊接电极（15）通过螺栓固定有小导体（16），并通过螺栓与变压器的挠性铜带连接；

毛刺清理机（3）包括机架（34）、垂直刀体（33）、垂直刀座（32）、水平刀体（31）、水平刀座（27）、垂直去刺油缸（28）、水平去刺油缸（25）；毛刺清理机的机架（34）采用龙门式框架结构，固定安装在行走小车（4）上，位于闪光对焊机的动机架（2）及静机架（1）之间，框架下方的通道与闪光对焊机动、静机架的通道连通；

水平刀体（31）及垂直刀体（33）分别固定在水平刀座（27）及垂直刀座（32）上；水平刀座（27）、垂直刀座（32）分别装配在机架（34）龙门式框架的上部及侧部，水平刀座（27）及垂直刀座（32）与机架（34）均为滑动配合，两刀座运动方向均与钢坯的通道垂直；

水平去刺油缸（25）通过螺栓固定在机架（34）侧部，水平去刺油缸（25）的活塞杆与水平刀座（27）固定连接；

垂直去刺油缸（28）的缸体与机架（34）侧部的油缸座铰接连接；摆臂（30）下端与固定在机架上方的支座铰接连接，摆臂（30）上端通过销轴铰接连接在顶压杠杆（29）的中部，顶压杠杆（29）两端分别与垂直去刺油缸（28）的活塞杆及垂直刀座（32）铰接连接。

2.根据权利要求1所述的一种钢坯自动闪光对焊机，其特征在于：所述的动机架（2）及静机架（1）的钢坯通道两侧装配有导向辊（8）。

3.根据权利要求1所述的一种钢坯自动闪光对焊机，其特征在于：所述的毛刺清理机（3）水平刀座（27）的导向机构采用线性滑轨（26）；垂直刀座（32）的导向机构采用双柱立式导向。