中國報(bào)告大廳網(wǎng)訊，在2025年，鋼坯行業(yè)正處于深刻變革的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。隨著智能制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，鋼坯生產(chǎn)流程中的各個(gè)環(huán)節(jié)都在經(jīng)歷智能化升級(jí)的浪潮。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2025年上半年，鋼坯行業(yè)在智能化改造方面的投入較去年同期增長了20%，越來越多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到智能化對(duì)于提升生產(chǎn)效率、降低成本、增強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的重要性。棒材作為鋼坯的重要下游產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、建筑等眾多領(lǐng)域，其生產(chǎn)過程中的上料環(huán)節(jié)至關(guān)重要。上料臺(tái)架作為連接鋼坯存儲(chǔ)與后續(xù)加工工序的關(guān)鍵樞紐，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)行效率、產(chǎn)品質(zhì)量以及成本控制。在當(dāng)前智能制造加速推進(jìn)的大背景下，對(duì)鋼坯上料臺(tái)架實(shí)現(xiàn)高效、精準(zhǔn)、穩(wěn)定運(yùn)行的需求變得愈發(fā)迫切。
鋼坯上料臺(tái)架作為坯料進(jìn)入生產(chǎn)線的起始環(huán)節(jié)，其工作流程通常是先由天車將鋼坯吊運(yùn)至定量上料臺(tái)架存放，隨后動(dòng)梁通過上升平移動(dòng)作，把鋼坯移送至加熱爐上料輥道進(jìn)行輸送。常見的上料臺(tái)架形式多樣，包括機(jī)械傳動(dòng)步進(jìn)式、鏈傳動(dòng)撥爪式、液壓傳動(dòng)移動(dòng)小車式以及曲柄搖桿機(jī)構(gòu)上料臺(tái)架等。然而，現(xiàn)有的部分上料臺(tái)架在實(shí)際運(yùn)行中暴露出諸多問題。
動(dòng)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷：動(dòng)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理，容易出現(xiàn)開焊現(xiàn)象，這不僅影響了動(dòng)梁運(yùn)行的同步性和穩(wěn)定性，還可能導(dǎo)致鋼坯在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)位置偏差，影響后續(xù)加工工序的準(zhǔn)確性。
油缸及同步問題：動(dòng)梁升降、橫移油缸各有兩套，存在同步性差的問題。這會(huì)使得油缸受力不均，進(jìn)而導(dǎo)致底座松動(dòng)。同時(shí)，升降、橫移同步軸聯(lián)軸器兩端承受的扭矩不平衡，使得聯(lián)軸器連接處容易受到剪切力而斷裂。而且，動(dòng)梁步進(jìn)距離固定不可調(diào)，這使得動(dòng)梁在面對(duì)不同規(guī)格鋼坯時(shí)適應(yīng)性較差，磨損速度加快。
設(shè)備布局與環(huán)境影響：原上料臺(tái)架區(qū)域設(shè)備間距小、高度低，如原設(shè)備高度僅為 1366mm。當(dāng)存放高溫坯料時(shí)，軸瓦和聯(lián)軸器會(huì)受到較大的熱輻射損傷。此外，狹小的操作空間也降低了設(shè)備檢修效率。同時(shí)，升降、橫移同步軸軸承、聯(lián)軸器區(qū)域容易堆積氧化鐵皮，清理難度大，導(dǎo)致軸承、聯(lián)軸器潤滑效果不佳，使用壽命縮短。
潤滑系統(tǒng)缺失：缺乏有效的干油潤滑系統(tǒng)，致使動(dòng)梁輥輪磨損嚴(yán)重。人工潤滑方式效率低下，且油缸叉頭銷軸缺乏潤滑，頻繁磨損導(dǎo)致動(dòng)梁上升不到位，影響上料的正常進(jìn)行。
取鋼信號(hào)設(shè)計(jì)不合理：取鋼信號(hào)設(shè)計(jì)存在缺陷，當(dāng)鋼坯走位不準(zhǔn)確時(shí)，單邊產(chǎn)生信號(hào)就會(huì)觸發(fā)取鋼動(dòng)作，這導(dǎo)致翻鋼問題頻繁出現(xiàn)。而且取鋼機(jī)穩(wěn)定性差，故障率高，進(jìn)一步影響了上料的效率和質(zhì)量。
靜力學(xué)：主要聚焦于研究設(shè)備在靜止?fàn)顟B(tài)下的受力情況。通過對(duì)鋼坯上料臺(tái)架在靜止時(shí)所承受的重力、支撐力等進(jìn)行分析，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確保臺(tái)架在靜態(tài)下的穩(wěn)定性。例如，在設(shè)計(jì)動(dòng)梁和定梁的結(jié)構(gòu)時(shí)，需要依據(jù)靜力學(xué)原理計(jì)算其在承載鋼坯時(shí)的受力分布，從而合理選擇材料和確定結(jié)構(gòu)尺寸。
材料力學(xué)：重點(diǎn)關(guān)注材料在受力時(shí)的力學(xué)性能，如彈性模量、屈服強(qiáng)度等。在優(yōu)化鋼坯上料臺(tái)架結(jié)構(gòu)時(shí)，充分考慮材料的這些性能對(duì)于選擇合適的材料以及確定結(jié)構(gòu)尺寸至關(guān)重要。例如，在選擇動(dòng)梁的橫梁材料時(shí)，需要對(duì)比不同鋼材的彈性模量和屈服強(qiáng)度，以確保橫梁在承受鋼坯重量和動(dòng)梁運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力時(shí)，不會(huì)發(fā)生過度變形或斷裂。
動(dòng)力學(xué)：主要研究設(shè)備在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的力學(xué)問題。對(duì)于鋼坯上料臺(tái)架來說，動(dòng)梁的升降、橫移等運(yùn)動(dòng)過程涉及到動(dòng)力學(xué)分析。通過對(duì)動(dòng)梁運(yùn)動(dòng)過程中的加速度、速度以及慣性力等進(jìn)行研究，優(yōu)化動(dòng)梁的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度控制，提高上料的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
自動(dòng)控制理論：作為智能控制的重要基石，涵蓋經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論。經(jīng)典控制理論主要針對(duì)單輸入 - 單輸出(SISO)系統(tǒng)的控制問題展開研究，例如利用傳遞函數(shù)來分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。在鋼坯上料臺(tái)架的控制中，可以通過經(jīng)典控制理論設(shè)計(jì)簡單的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)梁升降或橫移的基本控制?，F(xiàn)代控制理論則用于處理多輸入 - 多輸出(MIMO)系統(tǒng)，涉及狀態(tài)空間法等，能夠?qū)?fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模和分析。在鋼坯上料臺(tái)架的智能控制系統(tǒng)中，現(xiàn)代控制理論可用于綜合考慮多個(gè)輸入因素，如鋼坯規(guī)格、上料速度要求等，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)梁運(yùn)動(dòng)的精確控制。
信息論：涉及信息的量化、傳輸和處理。在鋼坯上料臺(tái)架的智能控制系統(tǒng)中，信息論起著關(guān)鍵作用。例如，通過合理確定傳感器采集的數(shù)據(jù)量，確保系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確獲取鋼坯的位置、尺寸等信息。同時(shí)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的編碼和傳輸，保證信息在系統(tǒng)中的準(zhǔn)確傳遞和利用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼坯上料過程的精準(zhǔn)控制。
新型鋼坯上料臺(tái)架主體結(jié)構(gòu)仍采用步進(jìn)式，但對(duì)其進(jìn)行了一系列優(yōu)化改進(jìn)。取消了取鋼機(jī)，通過檢測元件精確檢測鋼坯的寬度，將寬度參數(shù)傳輸給控制系統(tǒng)(PLC)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)指令向液壓系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，油缸執(zhí)行相應(yīng)的步長行程。同時(shí)，絕對(duì)值編碼器將動(dòng)作執(zhí)行結(jié)果反饋至 PLC，對(duì)動(dòng)作精度進(jìn)行校核，從而能夠根據(jù)鋼坯規(guī)格設(shè)定合理的步進(jìn)距離，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，直接將鋼坯逐個(gè)步進(jìn)到爐前輥道上，完成上料任務(wù)。
上料模式：首先檢測鋼坯的截面寬度，PLC 通過程序設(shè)定的公式計(jì)算出對(duì)應(yīng)的步進(jìn)長度，然后將指令發(fā)送給液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)油缸執(zhí)行升降、平移動(dòng)作，油缸直線位移傳感器實(shí)時(shí)反饋位置信息到 PLC 進(jìn)行校核修正，如此循環(huán)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)鋼坯的準(zhǔn)確上料。
運(yùn)料模式：當(dāng)檢測到定梁備料臺(tái)前側(cè)面無料貼緊時(shí)，PLC 進(jìn)入運(yùn)料指令狀態(tài)，控制液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)油缸執(zhí)行升降、平移動(dòng)作。油缸直線位移傳感器反饋位置信息到 PLC 進(jìn)行校核修正，循環(huán)運(yùn)行，直至定梁備料臺(tái)前側(cè)面有料貼緊，系統(tǒng)自動(dòng)切換到上料模式。在運(yùn)料模式下，動(dòng)梁升降高度降低，以適應(yīng)運(yùn)料需求。
新型鋼坯上料臺(tái)架主要由定梁、動(dòng)梁、動(dòng)梁升降裝置、動(dòng)梁橫移裝置、氧化鐵皮導(dǎo)流裝置、收集框、液壓系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)組成。
動(dòng)梁結(jié)構(gòu)與承載能力校核：動(dòng)梁由橫梁、連接梁、滑軌、軌道及連接螺栓構(gòu)成。橫梁主要由型鋼和鋼板焊接而成，上面固定有鋼軌(型號(hào)為 QU80，材料為 U71Mn)，用于放置鋼坯，橫梁共有5根，固定在整體框架式的連接梁上。連接梁由型鋼和鋼板焊接成整體框架，具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，能夠有效提升動(dòng)梁升降、橫移動(dòng)作的平穩(wěn)性。連接梁下表面設(shè)有滑軌，與動(dòng)梁升降裝置上的托輥形成滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)副，減小摩擦的同時(shí)保證運(yùn)行平穩(wěn)。
動(dòng)梁剛度校核：采用簡支梁均布載荷受力計(jì)算方法對(duì)動(dòng)梁剛度進(jìn)行校核。
同步軸聯(lián)軸器強(qiáng)度校核及底座設(shè)計(jì)優(yōu)化：對(duì)同步軸聯(lián)軸器進(jìn)行強(qiáng)度校核時(shí)，加大了安全系數(shù)。同時(shí)，將定梁底座與動(dòng)梁升降、橫移油缸底座、同步軸底座設(shè)計(jì)成一體，使得升降及橫移的動(dòng)力直接作用到整體底座上，轉(zhuǎn)化為整體底座的內(nèi)力，有效解決了原獨(dú)立底座長期受沖擊力而松動(dòng)的問題。
液壓比例系統(tǒng)：該系統(tǒng)以電信號(hào)為媒介，將輸入的微弱電信號(hào)經(jīng)放大器放大后傳遞給比例控制元件，使其按比例輸出壓力、流量或方向控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)液壓執(zhí)行元件動(dòng)作。同時(shí)，檢測反饋元件實(shí)時(shí)監(jiān)測執(zhí)行元件的工作狀態(tài)并反饋給控制器，控制器根據(jù)偏差調(diào)整控制信號(hào)，使執(zhí)行元件的輸出與輸入信號(hào)保持期望的比例關(guān)系，實(shí)現(xiàn)精確控制。
系統(tǒng)組成：包括指令元件、比例控制元件(液壓比例閥組)、液壓執(zhí)行元件(液壓缸)、檢測反饋元件(絕對(duì)值編碼器)、控制器(可由 PLC、工控機(jī)等實(shí)現(xiàn)，將指令信號(hào)與反饋信號(hào)比較、處理，輸出控制信號(hào)給比例控制元件)。
系統(tǒng)特點(diǎn)：具有控制精度較高的特點(diǎn)，能連續(xù)、按比例控制液壓參數(shù)，滿足不同工況下對(duì)壓力、流量等的精確控制;響應(yīng)速度較快，可快速跟蹤輸入信號(hào)變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行元件的快速控制，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能;靈活性和可調(diào)節(jié)性好，通過改變輸入信號(hào)方便地調(diào)整系統(tǒng)的輸出特性，適應(yīng)不同負(fù)載和工作要求;易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。通過增加比例控制閥和同步軸端絕對(duì)值編碼器的閉環(huán)控制，并優(yōu)化液壓管路配置，有效解決了升降、橫移油缸同步性差的問題，大大降低了原設(shè)備因同步性差而導(dǎo)致的底座晃動(dòng)和聯(lián)軸器損壞故障。
液壓缸選型計(jì)算：根據(jù)油缸推力公式 F=PA~?A(其中 F為油缸推力，單位 N;P為油缸工作壓力，單位 Pa;A為活塞有效面積，單位 mA^2)和同步軸旋轉(zhuǎn)力矩公式 M=FA~?L(其中 M表示旋轉(zhuǎn)力矩，單位 NA^?m;F是作用力，單位 N;L是力臂，單位 m)進(jìn)行液壓缸選型。已知工作壓力 18MPa，上料載荷 100000Kg，動(dòng)梁長 5670mm，動(dòng)梁自重 19000KG，坯料力臂 0.35m，油缸推力臂 0.55m。計(jì)算得出升降油缸參數(shù)：如型號(hào) 200/125 - 500，油缸推力 565200N，油缸推力力矩為 621720N?M，負(fù)載力矩 416500N?M，安全系數(shù) 621720/416500=1.49(大于理論安全系數(shù) 1.1 - 1.3);型號(hào) 160/100 - 900，油缸推力 361728N，油缸推力力矩為 397900N?m，摩擦系數(shù) 0.35，負(fù)載力矩 145775N?m，安全系數(shù) 397900/145775=2.72(大于理論安全系數(shù) 1.1 - 1.3)。
智能控制系統(tǒng)：動(dòng)梁工作過程由可編程控制器(PLC)控制，設(shè)定手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)操作模式。定梁備料臺(tái)用于存放上輥前的坯料(只能存放一根)，其來料側(cè)面可用于坯料的對(duì)齊;動(dòng)梁上料臺(tái)則負(fù)責(zé)將定梁備料臺(tái)上存放的坯料直接移至輥道上，同時(shí)將定梁備料臺(tái)前側(cè)坯料移到定梁備料臺(tái)上(動(dòng)梁上料臺(tái)可同時(shí)托起兩根鋼坯)。
運(yùn)動(dòng)控制方式：上料臺(tái)架的橫移運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)都采用油缸控制，根據(jù)來料鋼坯規(guī)格可自動(dòng)調(diào)整步長。絕對(duì)值編碼器安裝在升降和橫移同步軸軸端，對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，并把數(shù)據(jù)反饋給 PLC 參與油缸行程的精準(zhǔn)控制。
檢測與安全控制：上料臺(tái)架和輥道上安裝激光測距儀，用于檢測定梁、接料輥道、過渡臺(tái)架上有無鋼坯，實(shí)現(xiàn)上料過程的安全控制連鎖以及上料臺(tái)架上料功能和運(yùn)料功能的自動(dòng)切換。系統(tǒng)具備來料規(guī)格檢測功能，可自動(dòng)識(shí)別鋼坯端面尺寸，根據(jù)鋼坯規(guī)格自動(dòng)調(diào)整步長，準(zhǔn)確將鋼坯上料至入爐輥道中心位置。當(dāng)定梁備料臺(tái)前側(cè)面無料貼緊時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入運(yùn)料模式，運(yùn)料模式下動(dòng)梁升降高度降低，循環(huán)進(jìn)行步進(jìn)運(yùn)料，直至第一根坯料貼靠到定梁備料臺(tái)前側(cè)面，系統(tǒng)自動(dòng)切換到上料模式，也可手動(dòng)和半自動(dòng)操作進(jìn)行繼續(xù)運(yùn)料。
上料臺(tái)架適應(yīng)性設(shè)計(jì)
增加定梁存料高度及氧化鐵皮導(dǎo)流裝置：將定梁存料高度由原來的 1366mm 增加至 3000mm，這樣既能降低高溫坯料對(duì)軸瓦和聯(lián)軸器的熱輻射損傷，又增大了檢修空間，提高了檢修效率。在定梁立柱間設(shè)置氧化鐵皮導(dǎo)流裝置，該裝置主要由鋼板、型鋼焊接而成，便于脫落氧化鐵皮的收集。導(dǎo)流板設(shè)置一定斜度，方便人工將導(dǎo)流板槽內(nèi)的氧化鐵皮清理到端部的收集框內(nèi)，避免氧化鐵皮對(duì)軸瓦和聯(lián)軸器造成損傷。
設(shè)置干油潤滑系統(tǒng)：為解決動(dòng)梁輥輪等部件磨損嚴(yán)重的問題，設(shè)置了干油潤滑系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)部位共 53 處進(jìn)行潤滑，采用雙線式集中干油潤滑，主要由潤滑泵、換向閥、雙線分配器、兩條供油管組成。潤滑頻率為 72 小時(shí) / 次，每次供油時(shí)間為 20 分鐘，有效提高了部件的潤滑效果，延長了設(shè)備使用壽命。
結(jié)構(gòu)優(yōu)化與取鋼機(jī)取消：對(duì)動(dòng)梁、定梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了鋼坯直接步進(jìn)至入爐輥道上完成上料工作，因此取消了取鋼機(jī)。這一舉措很大程度上降低了設(shè)備投資費(fèi)用，減少了能耗，同時(shí)降低了故障率，提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性。
通過對(duì)鋼坯上料臺(tái)架進(jìn)行上述優(yōu)化改造，取得了顯著的效果。以下是改造前后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比：
《2025-2030年中國鋼坯行業(yè)市場調(diào)查研究及投資前景分析報(bào)告》指出，從數(shù)據(jù)可以明顯看出，新上料臺(tái)架的循環(huán)上料周期縮短，提高了生產(chǎn)效率;設(shè)備維護(hù)時(shí)間大幅減少，降低了維護(hù)成本;故障停機(jī)時(shí)間降為 0，極大地提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和連續(xù)性。
綜上所述，在2025年鋼坯行業(yè)智能化發(fā)展的大趨勢下，對(duì)鋼坯上料臺(tái)架進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)具有重要意義。通過對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，運(yùn)用智能控制技術(shù)，改進(jìn)液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)以及整體適應(yīng)性設(shè)計(jì)，新型鋼坯上料臺(tái)架在生產(chǎn)效率、穩(wěn)定性、可靠性等方面都得到了顯著提升。不僅縮短了循環(huán)上料周期，減少了設(shè)備維護(hù)時(shí)間和故障停機(jī)時(shí)間，還降低了能耗和設(shè)備投資費(fèi)用。這一系列改進(jìn)措施為鋼坯生產(chǎn)企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低成本、增強(qiáng)市場競爭力提供了有力支撐，也為鋼坯行業(yè)在智能化時(shí)代的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，相信鋼坯上料臺(tái)架還將持續(xù)優(yōu)化，為整個(gè)鋼坯行業(yè)的發(fā)展注入新的活力。
更多鋼坯行業(yè)研究分析，詳見中國報(bào)告大廳《鋼坯行業(yè)報(bào)告匯總》。這里匯聚海量專業(yè)資料，深度剖析各行業(yè)發(fā)展態(tài)勢與趨勢，為您的決策提供堅(jiān)實(shí)依據(jù)。
更多詳細(xì)的行業(yè)數(shù)據(jù)盡在【數(shù)據(jù)庫】，涵蓋了宏觀數(shù)據(jù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)、進(jìn)出口數(shù)據(jù)、價(jià)格數(shù)據(jù)及上市公司財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)等各類型數(shù)據(jù)內(nèi)容。
京公網(wǎng)安備 11010502031895號(hào)
