1.本发明属于轧钢机械及自动化、热轧板带轧制技术领域；尤其涉及一种带立式多通道预热及补热炉热轧机的在线物料转运系统及方法。
背景技术：
2.特种合金板带的热轧生产要求被轧物料在轧制前先预加热，且每一道次的轧制后都要进行补热，因此热轧机需要配备三台加热炉来实现预热、补热功能，并且要实现批量化生产，同一批物料中的每一块物料进、出炉都要遵循先入先出原则，为满足上述要求，物料在热轧机组中的转运，以及物料在轧制车间和物料库之间的转运变得非常重要，直接影响到了特种合金板带轧制工艺的实现和生产效率的提高。
3.传统热轧生产无法满足上述要求，需要发明一种带立式多通道预热及补热炉热轧机的在线物料转运系统。
技术实现要素：
4.本发明的目的是提供了一种带立式多通道预热及补热炉热轧机的在线物料转运系统及方法。在特种合金板带的热轧生产中，高效的实现物料在热轧机组中的转运，以及物料在轧制车间和物料库之间的转运。本发明所涉及的系统专用于特种合金板带的热轧生产。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：
6.本发明涉及一种带立式多通道预热及补热炉热轧机的在线物料转运系统，包括：运料辊道1，预热炉2，预热炉取送料装置3，热轧机4，入口补热炉5，出口补热炉6，补热炉取送料装置7，冷却装置8，自动上卸料装置9，物料转运车10；
7.所述的运料辊道1沿热轧机组的中心线分别布置在热轧机4的入口、出口两侧；
8.预热炉2、入口补热炉5、出口补热炉6分别布置在运料辊道1的传动侧；其中，预热炉2、入口补热炉5均位于热轧机4的入口侧，出口补热炉6位于热轧机4的出口侧；
9.所述预热炉取送料装置3布置在运料辊道1的操作侧，且与预热炉2相对布置；
10.所述补热炉取送料装置7布置在运料辊道1的操作侧，共有两台，且与入口补热炉5、出口补热炉6相对布置；
11.所述冷却装置8布置在运料辊道1的操作，热轧机4的出口侧，预热炉2之前；
12.所述自动上卸料装置9布置在冷却装置8上方；
13.所述物料转运车10是可移动的电动小车，负责在轧机车间转运物料。
14.优选地，所述运料辊道1由若干段独立传动的辊道组合而成；在轧机入口侧，所述运料辊道1从热轧机入口处延伸至冷却装置8；在轧机出口侧，运料辊道1从热轧机出口处延伸至出口补热炉6。
15.优选地，所述的预热炉2是立式箱式炉，包括：预热炉炉体11、预热炉炉门12、预热
炉料架13、预热炉料架升降机构14；
16.所述预热炉炉体11与预热炉取送料装置3相对布置在运料辊道1两侧；所述预热炉炉门12布置在预热炉炉体11上靠近运料辊道1一侧；炉门高度与辊道上沿平齐；所述预热炉料架13布置在预热炉炉体11的内部，物料可在料架内沿高度方向多层放置；所述预热炉料架升降机构14布置在预热炉炉体11侧面，远离运料辊道1一侧。
17.优选地，所述预热炉取送料装置3为双工位结构，包括托料架15、传动机构16，每个工位单独取送物料。
18.优选地，所述入口补热炉5和出口补热炉6均为立式箱式炉，尺寸结构完全相同，包括：补热炉炉体17、补热炉炉门18、补热炉料架19、补热炉料架升降机构20；
19.所述补热炉炉体17与补热炉取送料装置7相对布置在运料辊道1两侧；所述补热炉炉门18布置在补热炉炉体17上，且靠近运料辊道1的一侧；炉门高度与辊道上沿平齐；所述补热炉料架19布置在补热炉炉17的内部；物料可在料架内沿高度方向多层放置；所述补热炉料架升降机构20布置在补热炉炉体17侧面，远离运料辊道1一侧。
20.优选地，所述补热炉取送料装置7为单工位结构，包括：托料架21、传动机构22。
21.所述自动上卸料装置9包括：桁架23、横移梁24、吸盘机械25、存料辊道26。
22.所述的物料转运车10包括车体27、对接辊道28。
23.本发明还涉及前述的带立式多通道预热及补热炉热轧机的在线物料转运系统的转运方法，包括以下步骤：
24.(1)物料转运车10将批量待轧物料从车间物料库运送至自动上卸料装置9处，物料放置在其对接辊道上的料盒内；
25.(2)物料转运车10的对接辊道与自动上卸料装置9的存料辊道自动对接，对接辊道和存料辊道同步转动，将物料转运到存料辊道上；
26.(3)吸盘机械手25将第一批物料从存料辊道上按照一定的节奏自动放置到送料辊道(1)上并摆正(每批次物料数量n块)；
27.(4)运料辊道1将物料逐块输送至预热2处的辊道等待工位后停止；
28.(5)预热炉炉门12打开，预热炉取送料装置托料架15将批量物料逐块叉起送入预热炉炉体11中料架第一列，完成装料后，预热炉炉门12关闭，预热炉2开始对物料预加热；
29.(6)为实现多批量物料生产连续不间断，在第一批物料预热结束前，重复操作步骤3、4、5，将第二批n块物料送入预热炉炉体11中料架第二列；
30.(7)第一批物料预热结束后，预热炉炉门12打开，预热炉取送料装置托料架15将物料逐块叉起从预热炉炉体11中取出放至运料辊道1上，物料出炉采用先入先出原则，即最先入炉的物料最先取出；
31.(8)运料辊道1将物料送入热轧机进行第一道次轧制，轧制后运料辊道1将物料输送至出口补热炉6处的辊道等待工位后停止；
32.(9)出口补热炉6的补热炉炉门18打开，补热炉取送料装置托料架21将物料叉起送入补热炉炉体17，完成装料后，出口补热炉6的补热炉炉门18关闭，出口补热炉6开始对物料补热；
33.(10)批量物料轧制时只有在上一块物料进入补热炉后，下一块物料才能从预热炉2中取出；
34.(11)批量物料在出口补热炉6中补热完成后，出口补热炉6的补热炉炉门18打开，补热炉取送料装置托料架21将物料逐块叉起从补热炉炉体17中取出放至运料辊道1上，物料出炉采用先入先出原则，即最先入炉的物料最先取出；
35.(12)运料辊道1将物料送入热轧机进行第二道次轧制，轧制后运料辊道将物料输送至入口补热炉5处的辊道等待工位后停止；
36.(13)入口补热炉5的补热炉炉门18打开，补热炉取送料装置托料架21将物料叉起送入炉体，完成装料后，入口补热炉5的补热炉炉门18关闭，入口补热炉5开始对物料补热；
37.(14)从第二道次开始，物料不再进入预热炉，只在入口补热炉5和出口补热炉6之间流转；
38.(15)按照上述操作继续轧制，经过偶数道次轧制，直至物料达到所要求的尺寸后，运料辊道1将第一批物料逐块送入热轧机出口侧的冷却装置8进行冷却；
39.(16)吸盘机械手25将冷却后的第一批物料从冷却装置8按照一定的节奏自动放置到存料辊道26上的料盒内，第一批物料轧制结束；
40.(17)对接辊道和存料辊道同步转动，将物料转运到物料转运车对接辊道上，物料转运车10将批量成品物料从自动上卸料装置9处运送至车间物料库；
41.(18)重复操做步骤6，将第三批物料送入预热炉炉体11中料架第一列；
42.(19)重复操作步骤7-17，继续第二批物料的轧制，如此往复，物料在本转运系统中不间断流转，实现热轧机的连续生产。
43.优选地，所述预热炉料架13是立式框形结构，沿高度方向共有n层，沿水平方向并排分为2列；每层可保证同时装载两块物料，最多可装载2n块物料。
44.优选地，所述所述补热炉料架19是立式框形结构，沿高度方向共有n层。每层可保证同时装载一块物料，最多可装载n块物料。
45.优选地，所述自动上卸料装置9包括：桁架23、横移梁24、吸盘机械手25和存料辊道26；其中，桁架23横跨运料辊道1和冷却装置8，桁架上梁布置有直线导轨一，横移梁24安装在桁架上方，横移梁下方装有导轨副与直线导轨一配合，横移梁上方装有直线导轨二，吸盘机械手25安装在横移梁24上，吸盘机械手上安装有导轨副和直线导轨二配合，横移梁24和吸盘机械手25均通过伺服电机驱动，可以在直线导轨上滑动，通过两者的运动组合，吸盘机械手25可以到达桁架框架范围内任意位置。所述吸盘机械手25上竖直安装有气缸，气缸可以驱动真空吸盘升降移动，真空吸盘通过真空发生器，可以将物料吸附固定。存料辊道26放置在桁架下方，辊道通过电机驱动。
46.所述预热炉料架升降机构14、补热炉料架升降机构20用于料架的升降驱动，整体安装在炉体外部侧面，远离高温区域，其传动系统采用电机 减速机 链轮的传动方式，其定位系统采用机械定位 固定式传感器 红外传感器的三重定位模式，安全可靠。
47.所述预热炉取送料装置3为双工位结构，每个工位对应料架中的一列，可以实现预热炉一层料架中两块物料的单独取送，预热炉取送料装置传动机构16可以实现托料架15升降及前进后退，升降由伺服电机驱动升降机实现，进退由气缸实现。所述补热炉取送料装置7为单工位结构，补热炉取送料装置传动机构22可以实现补热炉取送料装置托料架21升降及前进后退，升降由伺服电机驱动升降机实现，进退由气缸实现。
48.所述物料转运车10是agv小车(又称自动导向搬运车)，通过在其路线上设置路径
码，物料转运车可以自动将物料从物料库运送至自动上卸料装置存料辊道处，并自动实现对接辊道28与存料辊道26对接，所述对接辊道28安装在车体27之上，辊道通过电机驱动。
49.本物料转运系统中，物料在预热炉及补热炉中的转运原理：物料进入预热炉2及补热炉(入口补热炉5、出口补热炉6)时，料架首先停留在进料工位(定义为0工位)，炉门打开，取送料装置的托料架将第一块物料从运料辊道上叉起送入炉体，物料被送至料架第一层(将料架最上层定义为第一层)的上方，料架随即上升一个工位，物料被举起存放在料架第一层，此时料架位于1工位，取送料装置的托料架退出炉体；同样的，第二块进入炉体的物料被送至第二层，料架上升至2工位，以此类推，顺序完成批量化物料(n块)的进炉操作，完成装料后，料架位于加热工位(即n工位)，炉门关闭。
50.物料从预热炉及补热炉取出时，为了保证每块物料的加热时间都相同，必须遵从先入先出原则，即第一层物料要先出炉。料架需从加热工位(n工位)下降至出料工位(即1工位)，炉门打开，取送料装置的托料架伸入料架第一层下方，料架随即下降一个工位(至0工位)，物料从料架第一层转到托料架上，取送料装置的托料架退出炉体，将物料放至送料辊道上，料架随即上升两个工位(至2工位)，取送料装置的托料架伸入料架第二层下方，料架随即下降一个工位(至1工位)，以此类推，完成批量化物料(n块)的出炉操作，第n块料取出后，料架位于n-1工位，炉门关闭。
51.本发明具有以下优点：
52.(1)本发明中运料辊道与热轧机中所有设备均可实现物料对接，保证了物料转运的连续性，提高了物料转运效率。
53.(2)本发明通过自动上卸料装置，可以实现原物料上料、成品板卸料的自动化操作；通过物料转运车，可以实现物料在轧制车间和物料库之间的自动转运，提高了设备的自动化水平。
54.(3)本发明中物料进出炉体通过取送料装置实现，预热炉、补热炉料架在料架升降机构的驱动下可以在炉体内升降，此结构可以实现物料进出炉体时的先入先出原则。
55.(4)本发明中所涉及的预热炉的料架在水平方向并排设置有两个存料工位，预热炉取送料装置同样为双工位结构，此结构可以实现预热炉一层料架中两块物料的单独分时存取，从而可以实现本热轧系统多批物料不间断轧制生产，提高了生产效率。
附图说明
56.图1是本发明所涉及的带立式多通道预热及补热炉热轧机的在线物料转运系统整体结构示意图；
57.图2是本发明所涉及的预热炉取送料装置侧面结构图；
58.图3是本发明所涉及的补热炉取送料装置及补热炉取送料装置
59.图4是本发明所涉及的预热炉剖面结构图；
60.图5是本发明所涉及的预热炉剖面结构图；
61.图6是本发明所涉及的自动上卸料装置结构示意图；
62.图7是发明所涉及的物料转运车结构示意图；
63.图8是本发明所涉及的预热炉及补热炉料架各工位位置示意图；
64.附图标注：
65.1为运料辊道，2为预热炉，3为预热炉取送料装置，4为热轧机，5为入口补热炉，6为出口补热炉，7为补热炉取送料装置，8为冷却装置，9为自动上卸料装置，10为物料转运车，11为预热炉炉体，12为预热炉炉门，13为预热炉料架，14为预热炉料架升降机构，15为预热炉取送料装置托料架，16为预热炉取送料装置传动机构，17为补热炉炉体，18为补热炉炉门，19为补热炉料架，20为补热炉料架升降机构，21为补热炉取送料装置托料架，22为补热炉取送料装置传动机构，23为桁架，24为横移梁，25为吸盘机械手，26为存料辊道，27为车体，28为对接辊道。
具体实施方式
66.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。应当指出的是，以下的实施实例只是对本发明的进一步说明，但本发明的保护范围并不限于以下实施例。
67.实施例
68.本实施例涉及一种带立式多通道预热及补热炉热轧机的在线物料转运系统，见图1所示，包括：运料辊道1，预热炉2，预热炉取送料装置3，热轧机4，入口补热炉5，出口补热炉6，补热炉取送料装置7，冷却装置8，自动上卸料装置9，物料转运车10；
69.所述的运料辊道1沿热轧机组的中心线分别布置在热轧机4的入口、出口两侧；
70.预热炉2、入口补热炉5、出口补热炉6分别布置在运料辊道1的传动侧；其中，预热炉2、入口补热炉5均位于热轧机4的入口侧，出口补热炉6位于热轧机4的出口侧；
71.所述预热炉取送料装置3布置在运料辊道1的操作侧，且与预热炉2相对布置；
72.所述补热炉取送料装置7布置在运料辊道1的操作侧，共有两台，且与入口补热炉5、出口补热炉6相对布置；
73.所述冷却装置8布置在运料辊道1的操作，热轧机4的出口侧，预热炉2之前；
74.所述自动上卸料装置9布置在冷却装置8上方；
75.所述物料转运车10是可移动的电动小车，负责在轧机车间转运物料。
76.所述运料辊道1由若干段独立传动的辊道组合而成；在轧机入口侧，所述运料辊道1从热轧机入口处延伸至冷却装置8；在轧机出口侧，运料辊道1从热轧机出口处延伸至出口补热炉6。
77.所述预热炉2是立式箱式炉，见图2、图4和图5所示，包括：预热炉炉体11、预热炉炉门12、预热炉料架13、预热炉料架升降机构14；
78.所述预热炉炉体11与预热炉取送料装置3相对布置在运料辊道1两侧；所述预热炉炉门12布置在预热炉炉体11上靠近运料辊道1一侧；炉门高度与辊道上沿平齐；所述预热炉料架13布置在预热炉炉体11的内部，物料可在料架内沿高度方向多层放置；所述预热炉料架升降机构14布置在预热炉炉体11侧面，远离运料辊道1一侧。
79.所述预热炉取送料装置3为双工位结构，包括托料架15、传动机构16，每个工位单独取送物料。
80.所述入口补热炉5和出口补热炉6均为立式箱式炉，见图3所示，尺寸结构完全相同，包括：补热炉炉体17、补热炉炉门18、补热炉料架19、补热炉料架升降机构20；
81.所述补热炉炉体17与补热炉取送料装置7相对布置在运料辊道1两侧；所述补热炉炉门18布置在补热炉炉体17上靠近运料辊道1一侧；炉门高度与辊道上沿平齐；所述补热炉
料架19布置在补热炉炉17的内部；物料可在料架内沿高度方向多层放置；所述补热炉料架升降机构20布置在补热炉炉体17侧面，远离运料辊道1一侧。
82.所述补热炉取送料装置7为单工位结构，包括：托料架21、传动机构22。
83.所述自动上卸料装置9，见图7所示，包括：桁架23、横移梁24、吸盘机械25、存料辊道26。
84.所述的物料转运车10，见图7所示，包括：车体27、对接辊道28。
85.本实施例还涉及前述的带立式多通道预热及补热炉热轧机的在线物料转运系统的转运方法，包括以下步骤：
86.(1)物料转运车10将批量待轧物料从车间物料库运送至自动上卸料装置9处，物料放置在其对接辊道上的料盒内；
87.(2)物料转运车10的对接辊道与自动上卸料装置9的存料辊道自动对接，对接辊道和存料辊道同步转动，将物料转运到存料辊道上；
88.(3)吸盘机械手25将第一批物料从存料辊道上按照一定的节奏自动放置到送料辊道(1)上并摆正(每批次物料数量n块)；
89.(4)运料辊道1将物料逐块输送至预热2处的辊道等待工位后停止；
90.(5)预热炉炉门12打开，预热炉取送料装置托料架15将批量物料逐块叉起送入预热炉炉体11中料架第一列，完成装料后，预热炉炉门12关闭，预热炉2开始对物料预加热；
91.(6)为实现多批量物料生产连续不间断，在第一批物料预热结束前，重复操作步骤3、4、5，将第二批n块物料送入预热炉炉体11中料架第二列；
92.(7)第一批物料预热结束后，预热炉炉门12打开，预热炉取送料装置托料架15将物料逐块叉起从预热炉炉体11中取出放至运料辊道1上，物料出炉采用先入先出原则，即最先入炉的物料最先取出；
93.(8)运料辊道1将物料送入热轧机进行第一道次轧制，轧制后运料辊道1将物料输送至出口补热炉6处的辊道等待工位后停止；
94.(9)出口补热炉6的补热炉炉门18打开，补热炉取送料装置托料架21将物料叉起送入补热炉炉体17，完成装料后，出口补热炉6的补热炉炉门18关闭，出口补热炉6开始对物料补热；
95.(10)批量物料轧制时只有在上一块物料进入补热炉后，下一块物料才能从预热炉2中取出；
96.(11)批量物料在出口补热炉6中补热完成后，出口补热炉6的补热炉炉门18打开，补热炉取送料装置托料架21将物料逐块叉起从补热炉炉体17中取出放至运料辊道1上，物料出炉采用先入先出原则，即最先入炉的物料最先取出；
97.(12)运料辊道1将物料送入热轧机进行第二道次轧制，轧制后运料辊道将物料输送至入口补热炉5处的辊道等待工位后停止；
98.(13)入口补热炉5的补热炉炉门18打开，补热炉取送料装置托料架21将物料叉起送入炉体，完成装料后，入口补热炉5的补热炉炉门18关闭，入口补热炉5开始对物料补热；
99.(14)从第二道次开始，物料不再进入预热炉，只在入口补热炉5和出口补热炉(6)之间流转；
100.(15)按照上述操作继续轧制，经过偶数道次轧制，直至物料达到所要求的尺寸后，
运料辊道1将第一批物料逐块送入热轧机出口侧的冷却装置8进行冷却；
101.(16)吸盘机械手25将冷却后的第一批物料从冷却装置8按照一定的节奏自动放置到存料辊道26上的料盒内，第一批物料轧制结束；
102.(17)对接辊道和存料辊道同步转动，将物料转运到物料转运车对接辊道上，物料转运车10将批量成品物料从自动上卸料装置9处运送至车间物料库；
103.(18)重复操做步骤6，将第三批物料送入预热炉炉体11中料架第一列；
104.(19)重复操作步骤7-17，继续第二批物料的轧制，如此往复，物料在本转运系统中不间断流转，实现热轧机的连续生产。
105.所述预热炉料架13是立式框形结构，沿高度方向共有n层，沿水平方向并排分为2列；每层可保证同时装载两块物料，最多可装载2n块物料。
106.所述所述补热炉料架19是立式框形结构，沿高度方向共有n层。每层可保证同时装载一块物料，最多可装载n块物料。
107.所述自动上卸料装置9包括：桁架23、横移梁24、吸盘机械手25和存料辊道26；其中，桁架23横跨运料辊道1和冷却装置8，桁架23上梁布置有直线导轨一，横移梁24安装在桁架23的上方，横移梁下方装有导轨副与直线导轨一配合，横移梁上方装有直线导轨二，吸盘机械手25安装在横移梁24上，吸盘机械手上安装有导轨副和直线导轨二配合，横移梁24和吸盘机械手25均通过伺服电机驱动，可以在直线导轨上滑动，通过两者的运动组合，吸盘机械手25可以到达桁架框架范围内任意位置。所述吸盘机械手25上竖直安装有气缸，气缸可以驱动真空吸盘升降移动，真空吸盘通过真空发生器，可以将物料吸附固定。存料辊道26放置在桁架下方，辊道通过电机驱动。
108.所述预热炉料架升降机构14、补热炉料架升降机构20用于料架的升降驱动，整体安装在炉体外部侧面，远离高温区域，其传动系统采用电机 减速机 链轮的传动方式，其定位系统采用机械定位 固定式传感器 红外传感器的三重定位模式，安全可靠。
109.所述预热炉取送料装置3为双工位结构，每个工位对应料架中的一列，可以实现预热炉一层料架中两块物料的单独取送，预热炉取送料装置传动机构16可以实现托料架15升降及前进后退，升降由伺服电机驱动升降机实现，进退由气缸实现。所述补热炉取送料装置7为单工位结构，补热炉取送料装置传动机构22可以实现补热炉取送料装置托料架21升降及前进后退，升降由伺服电机驱动升降机实现，进退由气缸实现。
110.所述物料转运车10是agv小车(又称自动导向搬运车)，通过在其路线上设置路径码，物料转运车可以自动将物料从物料库运送至自动上卸料装置存料辊道处，并自动实现对接辊道28与存料辊道26对接，所述对接辊道28安装在车体27之上，辊道通过电机驱动。
111.本物料转运系统中，物料在预热炉及补热炉中的转运原理：见图8所示，物料进入预热炉2及补热炉(入口补热炉5、出口补热炉6)时，料架首先停留在进料工位(定义为0工位)，炉门打开，取送料装置的托料架将第一块物料从运料辊道上叉起送入炉体，物料被送至料架第一层(将料架最上层定义为第一层)的上方，料架随即上升一个工位，物料被举起存放在料架第一层，此时料架位于1工位，取送料装置的托料架退出炉体；同样的，第二块进入炉体的物料被送至第二层，料架上升至2工位，以此类推，顺序完成批量化物料(n块)的进炉操作，完成装料后，料架位于加热工位(即n工位)，炉门关闭。
112.物料从预热炉及补热炉取出时，为了保证每块物料的加热时间都相同，必须遵从
先入先出原则，即第一层物料要先出炉。料架需从加热工位(n工位)下降至出料工位(即1工位)，炉门打开，取送料装置的托料架伸入料架第一层下方，料架随即下降一个工位(至0工位)，物料从料架第一层转到托料架上，取送料装置的托料架退出炉体，将物料放至送料辊道上，料架随即上升两个工位(至2工位)，取送料装置的托料架伸入料架第二层下方，料架随即下降一个工位(至1工位)，以此类推，完成批量化物料(n块)的出炉操作，第n块料取出后，料架位于n-1工位，炉门关闭。
113.本发明中运料辊道与热轧机中所有设备均可实现物料对接，保证了物料转运的连续性，提高了物料转运效率。本发明通过自动上卸料装置，可以实现原物料上料、成品板卸料的自动化操作；通过物料转运车，可以实现物料在轧制车间和物料库之间的自动转运，提高了设备的自动化水平。本发明中物料进出炉体通过取送料装置实现，预热炉、补热炉料架在料架升降机构的驱动下可以在炉体内升降，此结构可以实现物料进出炉体时的先入先出原则。本发明中所涉及的预热炉的料架在水平方向并排设置有两个存料工位，预热炉取送料装置同样为双工位结构，此结构可以实现预热炉一层料架中两块物料的单独分时存取，从而可以实现本热轧系统多批物料不间断轧制生产，提高了生产效率。
114.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。