步进梁钢卷晃动问题研究

李亚松 河钢集团邯钢公司邯宝冷轧厂

钢卷包装是连退、镀锌卷板生产的最后一道工序，它将卷板成品进行美化和防护包装，避免卷板在后续的运输中出现表面质量问题，同时，起到卷板外接触面的防腐功能，是钢卷成品加工的重要环节[1]。邯宝冷轧厂包装线是半自动生产线，自投产以来，一直存在钢卷晃动问题，而且随着设备运行时间的延长，钢卷晃动幅度越来越严重，对包装操作工带来了安全隐患，严重影响了包装的生产速度，从而限制了产线的正常生产节奏。为此，对包装梁的机械结构、液压控制和电气控制系统进行了全面的梳理，全面进行了调整和优化。

一、半自动包装线钢卷运输流程

半自动包装线步进梁由四节动梁和一节定梁组成，钢卷放置在定梁的鞍座上，由动梁上的举升液压缸伸出带动曲柄，将钢卷从定梁鞍座上举起到动梁的鞍座上，由行走液压缸带动四节动梁行走，实现钢卷在定梁上向出口移动的“步进”（走一个鞍座位置），动梁鞍座到达下个固定鞍座放置位时，由举升液压缸收回将钢卷放置在下一个固定鞍座上，实现钢卷在步进梁上的运输；钢卷在步进行走中，在提升机工作位置完成防水纸包装和外面保护包装板的铺垫工序，在紧后的固定鞍座位完成包扎捆带工艺。

二、优化改造内容

（一）定梁鞍座位置调整

针对钢卷在步进梁动梁上放置和举升时的晃动现象，对步进梁的钢卷放置的固定鞍座进行测量和调整，确保固定鞍座间距在3500±3mm之间；对两侧固定鞍座进行找正，确保左右鞍座中心线重合，误差在2mm范围内。从而降低了钢卷举升和放置动作时的晃动。固定鞍座调整间距见图1：

（二）四节动梁连接机构的校定

对步进梁四动梁的连接销轴机构进行拆解，测量销轴和轴套的磨损情况，对磨损超出尺寸要求的销轴和轴套更换，同时，调整同步杆中间的链接间距，实现两个车轮曲柄和连杆间四边形机构的各杆的平行，避免了动梁行走时，因连接销轴和同步杆不平行导致的相互牵引引起的钢卷晃动问题。

（三）液压控制系统优化

包装步进梁动梁由行走液压缸驱动，首先对行走液压缸的缓冲装置进行调整，使液压缸行走至末端时，缓冲装置发生作用，从而实现机械减速，降低液压缸行走到位时钢卷的惯性冲击。再次，对控制液压缸动作的比例阀输出曲线进行优化，在不影响产线运行的情况下，增加行走减速位置的距离，减轻了钢卷油缸快速减速而钢卷未能减速带来的钢卷晃动现象。最后，优化PLC控制比例阀输出的曲线，使比例阀输出曲线更加平滑，从而实现液压缸平稳动作[2][3]，保证钢卷的平稳运行。

（四）PLC控制程序优化

步进梁动梁行走过程中也存在晃动现象，这时只有比例阀在控制液压缸动作，比例阀开度一定的情况下，只能说明油缸的流量发生了变换，由孔口出流流量和压差公式[4]：

式中：Q—孔口流量， —孔口流量系数， —孔口过流断面，g—重力加速度，H—孔口前后压差。

可知，流量变化是由阀口前后压差变化引起的。经过PDA研究分析，步进梁在行走时，三号提升机对钢卷中心高度进行对中动作，对中动作油缸使用油液较多，造成系统油压下降，从而影响比例阀的进出口油压，导致比例阀在固定开口的情况下，输出流量降低，待提升机动作到位后，比例阀的入口油压恢复，从而比例阀的流量再次恢复到正常值，出现了步进梁的晃动问题。针对这种情况，对PLC控制程序就行优化，将提升机对中动作时序修改到步进梁行走完成才执行对中动作，从而消除了钢卷步进行走时系统的压力波动，进而除去了动梁行走晃动问题。

图1

三、优化效果

通过优化后，消除了动梁行走过程中的钢卷晃动问题，降低了在钢卷举升和放置的固定鞍座的晃动现象，满足了包装线操作工正常生产操作的需要；同时，减轻了步进梁连接销轴和轴套的磨损，减少了步进梁同步杆的断裂问题的发生次数。在邯宝冷轧厂的镀锌线和连退线已得到了应用，收到了很好的效益，可用于其他步进梁钢卷晃动问题的控制。