多段步进式冷床防挤钢脱落结构优化设计

蔺涛 张振滨

摘 要：棒材轧钢车间的轧钢设备中，棒材的品质不仅取决于轧钢主设备，同时也在很大程度上取决于辅助设备的先进性和稳定性，冷床作为轧钢车间在线的主要非标辅助设备，其结构形式、自动化程度、稳定性等将直接影响生产线的效率及棒材品质，对轧钢线起着非常重要的作用。

关键词：冷床；多段式；防挤钢；优化设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.033

1 前言

山东寿光巨能特钢有限公司轧钢厂大棒线为热轧棒材生产线，主要钢种为优质碳素结构钢、合金结构钢、管坯钢、轴承钢等，产品规格为Φ90～300mm，棒材长度6-10m。冷床设计采用步进齿条式，为适应不同钢种冷却速度下线需要，中间设有快速下线辊道，由电机带动蜗轮蜗杆减速机传动，再由蜗轮蜗杆减速机带动偏心轮传动的方式步进运行，冷床床面宽度37米，由六段单独驱动组成，各段之间配合运行，各段之间的启停运行通过检测机构控制，机械设备自动化控制的要求高。

2 存在问题及原因分析

2.1 存在问题

因冷床的床面宽，采用六段配合运行，该生产线自2014年2月投产以来，几段冷床之间多次出现挤钢情况，造成冷床多段脱落甚至整体脱落情况，每次床面整体脱落不仅会造成近7小时停产，影响生产效率，而且对部分要求缓冷的钢材造成质量缺陷；并且因冷床下高温高热，造成维修处理难度大，增加了职工的劳动强度。

2.2 原因分析

通过图纸和现场应用情况进行分析，造成上述问题的主要原因为：齿条上有双钢时各段之间的检测装置（不倒翁）因结构设计存在缺陷，导致检测装置不灵敏，造成挤钢。如图所示：当棒材通过步进齿条落在上支架上时，棒材自身重量下压绕销轴带动连杆上拉，再由连杆拉动装有配重的拉杆向上运动，检测元件检测到拉杆运动到位后传输信号，驱动下段冷床托钢步进运动。此不倒翁检测机构铰链接触部位多、力矩传递环节多，力传递不在同一直线上，易卡滞、不灵敏，各零件易磨损，磨损后摩擦力增大导致棒材不能将配重压起或压起后不能回位。

3 改进措施

根据以上原因分析并结合实际情况，为解决上述存在问题，从以下两个方面进行优化改进。

（1）重新设计不倒翁。根据现场使用位置设计一种直线型不倒翁。运动方向与受力方向在一条直线上，没有任何偏置载荷，提高不倒翁的可靠性与灵敏度。如上图所示：当棒材落在齿槽内的圆形支架上时，棒材自重大于彈簧拉力下压使导杆向下运动，检测开关检测到位后传输信号，驱动下段冷床托钢步进运动；当棒材托走后，导杆在弹簧的作用力下恢复到上限位置，如此往复循环。

（2）增加检测信号装置，监测床面脱落瞬间异常轨迹。床面严重脱落表面上看是瞬间发生，但总有时间过程，如能在发生轻微脱落的瞬间检测到并停机，就能防止严重的脱落，避免长时间的停机。根据以上分析制定下述方案：如下图所示。

将检测元件至于偏心轮两端，距离偏心轮5mm，当检测间隙大于5mm时接近开关信号丢失，通过程序激发各段冷床主电机断电制动，外力消失，冷床在轻微偏离工作轨迹时停车。

4 取得效果

（1）自通过改造后至今未发生过冷床脱落情况，偶因操作人员失误造成挤钢情况也会在冷床轻微抖动的瞬间停车，只需倒车就能在短时间内恢复生产。

（2）在不计算因棒材无法缓冷造成废品的情况下，与未改造前的每年2次严重脱落造成7小时停产时间对比，按每小时钢材产量70吨、每吨钢材净利润1000元计算，则每年产生经济效益：1000*70*7=49万元。

（3）提高了冷床的可靠性和稳定性，保障了生产顺行，同时稳定了产品质量，避免了因不能缓冷造成的质量缺陷。

（4）减轻了职工的劳动维护强度，增加人员稳定性。

5 结束语

通过对冷床不倒翁及检测装置的优化设计，解决了冷床出现长时间停机的隐患，生产线的稳定运行及产品的质量得到保证。降低备件维修费用、减轻职工劳动强度。同时增加的信号检测装置结构简单且运行可靠。为其他有同类型冷床的厂家提供了参考，具有很大的推广价值意义。

作者简介：蔺涛（1986-），男，本科，助理工程师，从事钢厂设备检修维护及管理工作。