专利名称：连铸钢坯在线热金属丝喷印机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连铸钢坯在线热金属喷印机。
背景技术：
在大型冶金企业的连铸生产中，为了进行质量跟踪管理并提供钢坯生产过 程溯源依据，必须在加工过程中适时地对钢坯进行标识工作——一组字母、数 字以表示炉号、罐号、钢种代号、流号和钢坯号等内容。 一旦发生质量问题， 就可以根据标识来追溯生产的日期、炉号、批号以及相应的才来状况和其他的 相关资料，为査找问题和解决问题提供了可靠的资料。另一方面也提高了我国 钢坯在国际市场的竞争力。
国内钢铁企业连铸生产中的钢坯标识工作，现多采用钢坯叠放冷却后再人 工书写方式，缺乏实时性，存在浪费能量、自动化程度低、工作环境恶劣、劳 动强度大、标识质量波动大等问题，因此急需用自动喷号设备来改变目前的生 产工艺。国外点阵打印方式一是由于需要进口涂料，使用成本高，维修复杂，
二是点阵字无法满足字符高度80 100mm的要求。
国内的连铸坯标识设备开发研究起步于上世纪80年代，主要采用2种方式 一是机械打字方式，二是涂料喷印。如专利号为02293481.2的打号机和申请号 为200720108461的一种高温钢坯高速打标的气动控制系统均采用机械打字方式 来进行标识。前者通过旋转电机控制打字刀头的刃由横变为竖，每变化一次由 气缸往复一次在钢坯上留下一长X毫米的压痕，通过上下位移气缸使打字刀头 下移X毫米打数字的下半部分，后者是由电磁阀控制冲击汽缸快速将字模冲压 到钢坯端面。这两种方法均不能满足现场钢坯字符高度在80mm 100mm的调 整，若想调整高度只能重新定制打字刀头和字模。由于钢坯的高温可达700度 和频繁的冲击因此对刀头和字模的材质要求耐高温，耐磨，寿命长。而且打出 的字符的清晰度对材质表面的平整度要求高，字模打刀头的损耗高。专利号为 97250055.3的热钢坯喷号机在实际应用中由于钢坯的高温对涂料的要求很高， 普通的涂料容易随着氧化皮一起脱落，造成钢坯信息模糊不清，质量跟踪不方 便；而且喷嘴的清洗是一个很困难的事情，如果清洗不好很容易造成喷嘴的堵 塞影响下次的喷印。 发明内容针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供了一种连铸钢坯在线热 金属喷印机，是一种高效、实时、维护简单、标识效果理想的基于电弧喷涂技 术的线热金属喷印机。
本发明采用的技术方案是
本发明包括横移机构、纵移机构、X/Y 二维写字机构、电弧喷涂系统、除 鳞机构和气动系统；横移机构的底座是设备的安装基础，纵移机构安装在横移 机构的纵横移支座上，电弧喷涂系统中的喷涂电源、气动系统、电弧喷涂系统 中的丝盘、X/Y 二维写字机构、除鳞机构沿纵向拖链从左往右依次安装在纵移 机构的纵向移动支座上。
所述的横向机构是在底座左右两侧分别安装有横向导轨、横向滚轮组， 横向滚轮组位于底座与纵横移支座之间，横向导轨穿过横向滚轮组的下端，纵 横移支座安装在横向滚轮组的上端，安装在底座中间的横向齿条与安装在横向 电机上的横向齿轮组成齿轮齿条传动系统，而横向电机安装在纵横移支座上面， 横向拖链一端连接在纵横移支座上，另一端连接在底座上面。
所述的纵移机构纵向滚轮组安装在纵横移支座上面，而纵向移动支座安 装在纵向滚轮组上面，纵向导轨穿过纵向滚轮组上端安装在纵向移动支座的两 侧，安装在纵向移动支座上的纵向电机轴上的纵向齿轮与安装在纵横移支座(上 的纵向齿条构成齿轮齿条传动机构，纵向拖链一端连接在纵横移支座上另一端 连接在纵向移动支架上。
所述的X/Y二维写字机构X轴移动支架安装在X轴底座上面，在X轴底 座的左端安装有X轴伺服电机，三个X轴传感器中的第一、第二传感器间隔
25mm安装在X轴底座的左侧，第三传感器安装在X轴底座的右侧，X轴传感 器感应块固定在X轴移动支架上构成横向X轴机构；Y轴移动支架安装在Y轴 底座上面，在Y轴底座的上端装有Y轴伺服电机，三个Y轴传感器中的第一、 第二传感间隔25mm分别安装在Y轴底座的上侧，第三传感器安装在Y轴底座 的下侧，Y轴传感器感应块固定在Y轴移动支架上构成Y轴机构；喷头通过喷 头支架安装在Y轴移动支架上；以Y轴机构的Y轴底座固定在X轴机构的X 轴移动支架上的形式组成X/Y机构；X/Y机构通过X轴底座安装在固定支架上 面，固定支架安装在纵向移动支座上面。
所述的电弧喷涂系统电弧喷涂系统由喷涂电源、送丝电机、丝盘构成。
喷涂电源安装在纵向移动支座左侧，丝盘安装在纵向移动支座的右侧位于XY 二维写字机构左侧，送丝盘经过送丝接头引到喷头的导电嘴上，喷涂电源的正负24V接到喷头的导电柱上面，喷涂电源内部的二通电磁阀接出的两路气接到 喷头的导电柱上。
所述的除鳞机构除鳞气缸安装在除鳞底座上，导轨在除鳞气缸上面固定 在底座上，机座固定在滑块上，而滑块在导轨上滑动，除鳞电机安装在机座上 面，除鳞电机上的同步轮与同步带轮通过同步带组成带传动系统，同步轮与传 动轴相连接，除鳞安装座安装在转动轴上。
所述的气动系统气动系统安装在纵向移动支座上，气源进气口连接到空 气过滤器上面，空气过滤后经过压力开关分为两路， 一路经过压力表内置减压 阀、PU气管经过三位五通阀出来后经过速度控制阀接到除磷气缸上面；另一路 经过压力表内置减压阀、速度控制阀经由喷涂电源内部的直通式二通电磁阀连 接到喷头上的两根导电柱上面。
本发明具有的有益效果是
本发明利用两根等速进给的金属丝材之间的产生的电弧热量使金属丝熔 化，用高速气流把熔化的金属雾化成微粒并使其加速，雾化后的金属粒子通过 特有的集束型喷嘴后喷射在连铸坯表面，在X/Y 二维写字运动机构下带动喷头 按照预定字符轨迹高速运动，从而在连铸坯表面形成字符。本发明是高效、实 吋、维护简单、标识效果理想，钢坯信息清晰可辨，质量跟踪方便的连铸钢坯 在线热金属喷印机。
图1是本发明的机械结构不意图。
图2是X/Y 二维写字机构示意图。 图3是喷头机构的示意图。 图4是除鳞机构示意图。 图5气动系统原理图
图中l是纵向移动支座，2是喷涂电源，3是纵向导轨，4是气动系统，5 是纵向电机，6是纵向齿轮，7是纵向齿条，8是丝盘，9是纵向齿轮组，10是 除鳞机气缸，11除鳞电机，12除鳞片，13是送丝电机，14是喷头，15是X/Y 二维写字机构，16是纵横移支座，17是横向滚轮组，18是横向电机，19是横 向齿轮，20是横向齿条，21是底座，22是横向导轨，23是横向拖链，24是纵 向拖链，25是X轴底座，26固定支架，27是X轴移动架，28是X轴伺服电机， 29是X轴传感器，30是X轴传感器档块，31是Y轴伺服电机，32是Y轴移动 架，33是Y轴传感器，34是Y轴传感器感应块，35是喷头支架，36是Y轴底座，37是除鳞底座，38是导轨，39是滑块，40是除鳞机座，41是同步轮，42 是同步带，43是同步轮，44是传动轴，45是除鳞片安装座，46是除鳞片，47 是喷嘴，48是导电嘴，49是送丝接头，50导电柱，51是速度控制阀，52是三 位五通阀，53是PU气管，54是压力表内置减压阀，55是压力开关，56是空气 过滤器，57是速度控制阀，58是二通电磁阀。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明包括横移机构、纵移机构、X/Y 二维写字机构、电弧喷涂系统、除 鳞机构和气动系统；横移机构的底座是设备的安装基础，纵移机构安装在横移 机构的纵横移支座上，电弧喷涂系统中的喷涂电源、气动系统、电弧喷涂系统 中的丝盘、X/Y 二维写字机构、除鳞机构沿纵向拖链从左往右依次安装在纵移 机构的纵向移动支座上。
如图1所示，所述的横向机构是在底座21左右两侧分别安装有横向导轨 22、横向滚轮组17，横向滚轮组17位于底座21与纵横移支座16之间，横向导 轨22穿过横向滚轮组17的下端，纵横移支座16安装在横向滚轮组17的上端， 安装在底座21中间的横向齿条20与安装在横向电机18上的横向齿轮19组成 齿轮齿条传动系统，而横向电机18安装在纵横移支座16上面，当横向电机18 启动时，通过齿轮齿条传动带动安装在纵横移支座16上面的机构在横向滚轮组 17的支撑和导向下沿横向导轨22作横向运动，从而实现整个设备的横向定位。 横向拖链23 —端连接在纵横移支座16上，另一端连接在底座21上，主要对铺 放在里面的电缆起牵引和保护作用；
如图1所示，所述的纵移机构纵向滚轮组9安装在纵横移支座16上面， 而纵向移动支座1安装在纵向滚轮组9上面，纵向导轨3穿过纵向滚轮组9上 端安装在纵向移动支座1的两侧，安装在纵向移动支座1上的纵向电机5轴上 的纵向齿轮6与安装在纵横移支座16上的纵向齿条7构成齿轮齿条传动机构， 当纵向电机5启动时，通过齿轮齿条传动带动安装在纵横移支座16上的机构在 纵向滚轮组9的支撑和导向下沿纵向导轨3作纵向运动，从而实现整个设备的 纵向定位。纵向拖链24—端连接在纵横移支座16上，另一端连接在纵向移动 支架1上，主要对铺放在里面的电缆起牵引和保护作用。
如图1所示，所述的X/Y 二维写字机构X轴移动支架27安装在X轴底座 25上面，在X轴底座25的左端安装有X轴伺服电机28，三个X轴传感器29 中的第1、第2传感器间隔25mm安装在X轴底座25的左侧，第3传感器安装
7在X轴底座25的右侧，X轴传感器感应块30固定在X轴移动支架27上构成横 向X轴机构；通过X轴伺服电机28驱动X轴移动支架27的直线来回移动，实 现X轴方向的运动过程及控制。固定在X轴移动支架27上的X轴传感器感应 块30与X轴传感器29主要起定位作用，保证X轴机构运动在有效范围内。
Y轴移动支架32安装在Y轴底座36上面，在Y轴底座36的上端装有Y 轴伺服电机31，三个Y轴传感器33中的第1、第2传感间隔25mm分别安装 在Y轴底座36的上侧，第3传感器安装在Y轴底座36的下侧，Y轴传感器感 应块34固定在Y轴移动支架32上构成Y轴机构；通过Y轴伺服电机31驱动 Y轴移动支架32的直线来回移动，实现Y轴方向的运动过程及控制。固定在Y 轴移动支架32上的Y轴传感器感应块34与Y轴传感器33主要起定位作用， 保证Y轴机构运动在有效范围内。
喷头14通过喷头支架35安装在Y轴移动支架32上；以Y轴机构的Y轴 底座36固定在X轴机构的X轴移动支架27上的形式组成X/Y机构；X/Y机构 通过X轴底座25安装在固定支架26上面，固定支架26安装在纵向移动支座1 上面；横向X轴机构的X轴伺服电机28驱动X轴移动支架27的直线来回移动 带动整个纵向Y轴机构运动，从而实现喷头14的X轴方向的运动控制。纵向Y 轴机构的Y轴伺服电机31驱动Y轴移动支架32的直线来回移动实现喷头14 的Y轴方向的运动控制。
如图1、图3所示，所述的电弧喷涂系统由喷涂电源2、送丝电机13、丝盘 8构成。送丝电机13安装在喷头14上面控制由安装在纵向移动支座1右侧的送 丝盘8经过送丝接头49引到导电嘴48上的2根金属丝等速的送出，喷涂电源2 安装在纵向移动支座1左侧，喷涂电源2的正负24V接到喷头14的导电柱50 上面，导电柱50与导电嘴48在喷头14内部相接触以保证导电嘴48带电，喷 涂电源2内部的二通电磁阀48接出的2路气接到喷头14的导电柱50上；压力 开关55主要调节进气压力为大于0.5Mpa。气动系统4主要为喷涂提供不低于 0.5Mpa的空气压力和洁净的空气，保证金属丝熔化后得到良好的雾化，进而在 钢坯表面形成清晰的字符，同时也起到冷却喷嘴47的作用。
如图4所示，所述的的除鳞机构除鳞气缸10安装在除鳞底座37上，导 轨38在除鳞气缸10上面固定在除鳞底座37上，机座40固定在滑块39上，而 滑块39在导轨38上滑动，除鳞电机11安装在机座40上面，除鳞电机ll上的 同步轮41与同步带轮43通过同歩带42组成带传动系统，同步轮43与传动轴 44相连接，除鳞安装座45安装在转动轴44上；当除鳞气缸10前进，除鳞安装 座45靠近钢坯时，安装在机座40上的除鳞电机11驱动由同步轮41同步带42
8同步带轮43组成的带传动系统，带动安装在转动轴44上的除鳞安装座45转动。 安装座45旋转时，套在除鳞安装座45轴上的除鳞片在离心力的作用下甩打钢 坯表面，实现钢坯氧化片的去除。
如图5所示，所述的气动系统4:气动系统4安装在纵向移动支座1上。气 源进气口连接到空气过滤器56上面，空气过滤后经过压力开关55分为两路， 一路经过压力表内置减压阀54、 PU气管53经过三位五通阀52出来后经过速 度控制阀51接到除磷气缸10上面；另一路经过压力表内置减压阀54、速度控 制阀57经由喷涂电源2内部的直通式二通电磁阀58连接到喷头14上的两根导 电柱50上面。气动系统4主要为喷涂提供不低于0.5Mpa的空气压力和洁净的 空气，保证金属丝熔化后得到良好的雾化，进而在钢坯表面形成清晰的字符， 同时也起到冷却喷嘴的作用和提供除鳞气缸10正常工作所需的气源。
本发明的工作流程如下
1、 气源打开，按照气动系统原理图正确连接气路。
2、 将2根金属丝正确从送丝盘8经过送丝接头49穿到导电嘴48。
3、 纵向电机5启动，通过齿轮齿条传动带动安装在纵向移动支座l上的所 有部件实现纵向运动
4、 当纵向移动到位后横向电机18启动，通过齿轮齿条传动带动安装在纵 横移支座16上的所有部件实现横向运动。同时除鳞气缸10向前伸进，除鳞电 机11旋转通过带传动带动除磷片46旋转，将钢坯上的氧化皮去掉。
5、 除鳞完成后，X轴Y轴伺服电机启动，带动喷头14作X/Y方向写字运 动，同时送丝电机13驱动两根金属丝均匀松劲，在起弧点完成起弧，将字喷到 钢坯表面。
本发明利用两根等速进给的金属丝材之间的产生的电弧热量使金属丝熔 化，用高温气流把熔化的金属雾化成微粒并使其加速，雾化后的金属粒子通过 特有的集束型喷嘴后喷射在连铸坯表面，在X/Y 二维写字运动机构下带动喷头 按照预定字符轨迹高速运动，从而在连铸坯表面形成字符。
横向机构和纵向机构完成整机的横向和纵向的定位；除鳞机构在喷印前将 钢坯表面的氧化皮去掉完成除鳞，提供良好的喷印效果；X/Y二维写字机构带 动喷头按照所喷字符的轨迹运动；电弧喷涂系统中两根金属丝由送丝电机等速 输送，经过导电嘴使其带电并在喷印点短路。金属丝在电弧作用下不断熔化， 并经过高速气流把熔化的金属雾化成微粒并加速，喷射在连铸坯表面，达到标 识作用；气动系统提供不低于0.5Mpa的空气压力，提供高速气流使熔化的金属 粒子得到最好的雾化，同时冷却喷嘴，另一方面给除鳞气缸供气。
权利要求
1、一种连铸钢坯在线热金属喷印机，其特征在于，包括横移机构、纵移机构、X/Y二维写字机构、电弧喷涂系统、除鳞机构和气动系统；横移机构的底座是设备的安装基础，纵移机构安装在横移机构的纵横移支座上，电弧喷涂系统中的喷涂电源、气动系统、电弧喷涂系统中的丝盘、X/Y二维写字机构、除鳞机构沿纵向拖链从左往右依次安装在纵移机构的纵向移动支座上。
2、 根据权利要求1所述的一种连铸钢坯在线热金属喷印机，其特征在于 所述的横向机构是在底座(21)左右两侧分别安装有横向导轨(22)、横向滚轮组 (17)，横向滚轮组(17)位于底座(21)与纵横移支座(16)之间，横向导轨(22)穿过横 向滚轮组(17)的下端，纵横移支座(16)安装在横向滚轮组(17)的上端，安装在底 座(21)屮间的横向齿条(20)与安装在横向电机(18)上的横向齿轮(19)组成齿轮齿 条传动系统，而横向电机(18)安装在纵横移支座(16)上面，横向拖链(23)—端连 接在纵横移支座(16)上，另一端连接在底座(21)上面。
3、 根据权利要求1所述的一种连铸钢坯在线热金属喷印机，其特征在于 所述的纵移机构纵向滚轮组(9)安装在纵横移支座(16)上而，而纵向移动支座(l) 安装在纵向滚轮组(9)上面，纵向导轨(3)穿过纵向滚轮组(9)上端安装在纵向移动 支座(l)的两侧，安装在纵向移动支座(1)上的纵向电机(5)轴上的纵向齿轮(6)与安 装在纵横移支座(16)上的纵向齿条(7)构成齿轮齿条传动机构，纵向拖链(24)—端 连接在纵横移支座(16)上另一端连接在纵向移动支架(1)上。
4、 根据权利要求1所述的一种连铸钢坯在线热金属喷印机，其特征在于 所述的X/Y 二维写字机构X轴移动支架(27)安装在X轴底座(25)上面，在X 轴底座(25)的左端安装有X轴伺服电机(28)，三个X轴传感器(29)中的第一、第 二传感器间隔25mm安装在X轴底座(25)的左侧，第三传感器安装在X轴底座 (25)的右侧，X轴传感器感应块(30)固定在X轴移动支架(27)上构成横向X轴机 构；Y轴移动支架(32)安装在Y轴底座(36)上面，在Y轴底座(36)的上端装有Y 轴伺服电机(31)，三个Y轴传感器(33)中的第一、第二传感间隔25mm分别安装 在Y轴底座(36)的上侧，第三传感器安装在Y轴底座(36)的下侧，Y轴传感器感 应块(34)固定在Y轴移动支架(32)上构成Y轴机构；喷头(14)通过喷头支架(35) 安装在Y轴移动支架(32)上；以Y轴机构的Y轴底座(36)固定在X轴机构的X 轴移动支架(27)上的形式组成X/Y机构；X/Y机构通过X轴底座(25)安装在固定 支架(26)上面，固定支架(26)安装在纵向移动支座(1)上面。
5、 根据权利要求1所述的一种连祷钢坯在线热金属喷印机，其特征在于 所述的电弧喷涂系统电弧喷涂系统由喷涂电源(2)、送丝电机(13)、丝盘(8)构成。喷涂电源(2)安装在纵向移动支座(1)左侧，丝盘(8)安装在纵向移动支座(1) 的右侧位于XY 二维写字机构左侧，送丝盘(8)经过送丝接头(49)引到喷头(14)的 导电嘴(48)上，喷涂电源(2)的正负24V接到喷头(14)的导电柱(50)上面，喷涂电 源(2)内部的二通电磁阀(48)接出的两路气接到喷头(14)的导电柱(50)上。
6、 根据权利要求1所述的一种连铸钢坯在线热金属喷印机，其特征在于 所述的除鳞机构除鳞气缸(10)安装在除鳞底座(37)上，导轨(38)在除鳞气缸(10) 上面固定在底座(37)上，机座(40)固定在滑块(39)上，而滑块(39)在导轨(38)上滑 动，除鳞电机(11)安装在机座(40)上面，除鳞电机(11)上的同步轮(41)与同步带轮 (43)通过同步带(42)组成带传动系统，同步轮(43)与传动轴(44)相连接，除鳞安装 座(45)安装在转动轴(44)上。
7、 根据权利要求1所述的一种连铸钢坯在线热金属喷印机，其特征在于 所述的气动系统气动系统(4)安装在纵向移动支座(1)上，气源进气口连接到空 气过滤器(56)上面，空气过滤后经过压力开关(55)分为两路， 一路经过压力表内 置减压阀(54)、 PU气管(53)经过三位五通阀(52)出来后经过速度控制阀(51)接到 除磷气缸(10)上面；另一路经过压力表内置减压阀(54)、速度控制阀(57)经由喷 涂电源(2)内部的直通式二通电磁阀(58)连接到喷头(14)上的两根导电柱(50)上 面。
全文摘要
本发明公开了一种连铸钢坯在线热金属喷印机。包括横移机构、纵移机构、X/Y二维写字机构、电弧喷涂系统、除鳞机构和气动系统。纵移机构安装在横移机构的纵横移支座上，电弧喷涂系统中的喷涂电源、气动系统、电弧喷涂系统中的丝盘、X/Y二维写字机构、除鳞机构沿纵向拖链从左往右依次安装在纵移机构的纵向移动支座上。本发明利用两根等速进给的金属丝材之间产生的电弧热量使金属丝熔化，用高速气流把熔化的金属雾化成微粒并使其加速，雾化后的金属粒子通过特有的集束型喷嘴后喷射在连铸坯表面，在X/Y二维写字运动机构下带动喷头按照预定字符轨迹高速运动，从而在连铸坯表面形成字符。本发明可在线对热金属连铸钢坯进行金属喷印。
文档编号C23C4/08GK101591761SQ200910099458
公开日2009年12月2日 申请日期2009年6月8日 优先权日2009年6月8日
发明者唐志峰, 张志胜, 景立炜, 骆苏军, 魏爱玉 申请人:杭州浙大精益机电技术工程有限公司