热轧带钢生产线钢卷运输系统设备设计与开发分析

2021-01-05潘淑贞

中国金属通报 2020年17期

潘淑贞

（上海梅山工业民用工程设计研究院有限公司，上海 201906）

钢卷运输系统内部包含热轧带钢生产线中的设备与工序，即将钢板变成钢卷，而在设备运行期间，整套钢卷需完成打捆、喷印、称重、检查等，借助多道工序该系统可更为精准地将成品卷输送到库中，其输送质量与速度将直接影响着轧制产品的生产数量，因此，需检查相关系统设备并保证其性能。

1 钢卷运输系统设备的工艺流程

一方面，在钢卷运输系统中，其主要设备由梁式运输机、打捆机、链式运输机、卷芯拍齐装置、称重机、提升机及喷印机构成，钢卷检查线与梁式运输机的中间连接着固定鞍座。在热轧带钢生产线中设立卷取机，其数量大约在2台左右。同时，需完成钢卷的捆带、拍齐、喷印及称重工作，详细检查钢卷表面的质量问题，为降低工业生产成本，其检查方式可选取抽样调查，在完成相关工作后进行打包打捆带，并将钢卷运输到原料库。

另一方面，钢卷运输系统的整套工艺流程极为复杂，多种设备都参与到系统配合中，比如，工作人员利用运输系统装置将卷筒内部的钢卷取出，并完成打捆后，将钢卷输送到一个链式运输机中。钢卷通过链式运输机输送至梁式输送机，并被放置到梁式运输机的定梁中，当钢卷固定在定梁中后工作人员需及时开展拍齐、喷印与称重等工序，继而被输送至提升机内，钢卷通过提升机被提升至地面，再通过梁式输送机或链式输送机将钢卷分别送到各钢卷库，行车卸卷并将其运到钢卷库等待发货。由于钢卷运输系统的工作流程较复杂，在实际运输时，工作或技术人员应适时检查其系统内部的设备，保证其性能始终处于可控范围中，以保障生产的顺利进行。

2 热轧带钢生产线钢卷运输设备设计特点

2.1 分散卸卷

钢卷运输系统中的设备，主要有梁式与链式运输机。链式运输机的工艺特点为分散卸卷、集中输出，具体来说，当梁式运输机接收到链式运输机输送的钢卷后，经过升降等工序将钢卷发送到地平标高处。除此以外，可运用多条途径将钢卷运输到钢卷库内，整条工艺线路需完成多项工作，比如，将钢卷分成几路运输，还要在将钢卷运送到钢卷库的过程中避免钢卷落地，并实行分散卸卷，提升卸卷的效率。

2.2 集中输送

在集中输送钢卷的过程中，无论是梁式还是链式运输机都需要朝向卷筒的平行方向，一般来讲，借助此方式开展钢卷输送时钢卷可维持原有方向，在保证钢卷开卷方向的前提下，避免钢卷旋转的出现，在减少一项工序的同时，更为稳定地完成运输工作，即缩减了输送周期，减少时间成本，还降低设备损耗，继而有效提升工作效率，达到钢卷输送的理想效果。

2.3 采用梁式运输机

热轧带钢生产线中的钢材大多使用梁式运输机，运用此类设备的优势较多，一方面，此类设备在缓冲过程中所用时间较短，若出现意外性安全事故可有足够的时间来补救。当梁式运输机从卸卷小车上取下钢卷后，其有效替代传统式钢卷准备站或运卷小车等设备，过去的运卷小车每台只能置放一个钢卷，极大地影响了钢卷的输送效率。当发生安全事故时，链式运输机也难以快速取出钢卷，其卸卷工作也就不能完成，但当前每台梁式运输机含有两个卷位，在放置两个钢卷的同时，缓冲时间也短，为意外事故留足了时间。另一方面，梁式运输机的横移或升降都依靠液压缸进行驱动工作，该设备不但结构简单，还运行可靠，若使用运卷小车进行此类工作，则要借助内部的液压马达开展驱动工作，但此类设备对性能的要求极高，且投资大、维护成本高，因此，相较于运卷小车，梁式运输机更为实用、经济[1]。

2.4 运用框架提升机

通常来讲，框架式提升机只需两次就能将钢卷运送到地面。卷筒的中心线标高一般在-1530mm，而存放钢材的钢卷库的地平标高为0，钢卷内部的中心线标高则在+1000mm，因此，若只使用一次提升。该提升机的跨度将达到2530mm，由于行程过长，给此类提升机的加工与制造带来较大困难，继而工作人员只能使用悬臂式提升机。基于悬臂提升机的结构过于简单，维护带来了较大便利的同时，影响了开放式结构钢卷提升的稳定性，因此，为保障此项工作的整体质量，技术人员可使用框架提升机，在其封闭式结构的影响下，提升机的行程被有效缩短，工作效率也可获得明显改善。

3 热轧带钢生产线钢卷运输设备的开发研究

3.1 开展两种机械的联合输出

为维护热轧带钢生产线中的钢卷运输系统设备，技术人员可对其设备的特点与性能进行开发与研究，最为直接的方式是联合两种机械设备开展输出工作。

随着当前钢材生产线的增多，钢卷运输系统更多使用梁式运输机，而工作人员在比较其与链式运输机后，发现链式运输机在输送钢卷时带有较多优势。其一，此类设备的重量较轻，每台设备重量可降低20%，同时采用电动驱动，会使其设备性能维持较长时间，降低设备的维护量，延长使用寿命；其二，相比于液压设备，机械设备的采购价格较低，缩减设备投资，进一步保障钢卷企业的经济效益，因此，工作人员可使用特殊的技术手段将两种运输机械有效结合，并将链式运输机中的上卷问题得到有效解决，合理改进上料方法，上卷工作由两种运输机配合完成，降低投资成本。

具体来说，技术人员可设计出多种设备开发方案，比如，链式运输机也被叫做快速链，可将其安置在梁式运输机的出口位置，运走钢卷的速度可设置成45m/min，而中间位置输送钢卷的机械则可选择成梁式运输机，在整套装置的尾部可选择梁式与链式运输机共同运作，在该系统内大约有4-5台链式运输机。而另一种设计方案，如图1所示，链式运输机的运行速度与安装位置可保持不变，但该系统的尾部在开展分散运输的过程中，其链式运输机可分布在上下两侧，剩余部位则使用梁式运输机[2]。

图 1 梁式运输机的开发方案

在钢卷运输系统中可增加链式运输机的使用量，但该机械仍存有些许隐患，即当两台输送机开展上卷工作时，难以启动链式运输机，其在时间段始终处在锁定状态。由于该装置可设置4-5台链式运输机，当其接受钢卷下线时会有一半的机械停止运输、运转，但经过技术人员详细的调查与研究，该情况不会对产量造成大的影响，因此，两种运输机结合的方式简单、有效。

3.2 改进梁式运输机

梁式运输机有其自身的独特性能，其在进行运输过程中也会产生多种问题，技术人员可根据实际情况对其内部配置进行改进或改造。

首先，在多种钢卷生产上都会使用梁式运输机，其横移或升降的驱动采用双液压缸，由于各液压缸运行的速度稍有偏差，时常发生动梁扭转现象，在运行过程中其车轮缘会附着在轨道边，造成极大地摆动，影响了运行的平稳性。在对梁式运输机开展改造期间，其内部的横移结构驱动可选用单液压缸，继而优化其整体性能。

其次，针对梁式运输机内部的动梁升降结构，输送钢卷的方向需沿着钢卷轴线，为达到运送钢卷的需求，其升降行程要达到160mm，因此，合适的升降结构需为偏心套式，此类结构较简单，且配置合理，提升力较大的同时会使运输机械的运行更为平稳。同时，与钢卷轴线的方向垂直也能输送钢卷，其动梁的上升距离需超出定梁鞍座的整体高度，整套行程要达到440mm，此处的升降结构可选用摆杆式机构，继而达到工作需要。此外，为使设备布置更加合理，且缩减设备投资，技术人员在开展动梁设计的过程中需将其分成两段，而两段间的连接方式则成为影响设备运行的关键。具体来说，若使用滚轮铰接的方式，该滑板会出现严重变形，引发设备运行故障，阻碍钢卷的生产工作。在开展滑动设计时可将滚轮置换成滑块，连接方式也由面接触替代线接触，进而有效解决滑板变形[3]。

最后，当运输机满载时会对启动与停止产生较大的冲击力，部分生产线会产生滚轮轴断裂情况，会造成停产等更为严重的安全事故。在设计液压系统的过程中，要严格控制比例阀的使用，降低梁式运输机的运行速度，使此类生产更加可靠、安全。

3.3 使用PLC技术

为保障钢卷运输系统的正常运行，工作人员还可使用PLC技术，该技术作用于网络系统中，主要分成半自动控制与手动控制。在采用手动控制时，技术人员可科学调试该机械，而当系统局部出现问题时可使用半自动控制，有效掌控生产状况，使生产工序顺利运转。PLC技术中含有较多优势，如数据处理、逻辑控制等，一般来讲，技术人员可将运输系统中所有的数据信息输入网络系统平台中，运用该技术能及时测算出该工作的运行状况，有助于及时发现问题并快速解决。而逻辑控制功能内部则带有诸多指令，在完成相关命令的设置后，可更高效地开展相关工作，使系统运行地更加顺利。