淺談步進(jìn)梁鏈組合式冷床的日常維護(hù)與穩(wěn)定運行

李寬鋒

（河鋼邯鋼大型軋鋼廠，河北 邯鄲 056000）

鋼軌冷床是軌件在軋制之后，對高溫軋件進(jìn)行冷卻降溫的機(jī)械設(shè)備，主要作用是使高溫軋件在線緩慢自然降溫，防止熱態(tài)鋼材在矯直后的冷卻過程中發(fā)生變形，從而保證鋼軌的平直度。同時通過冷床的預(yù)彎曲功能，還可防止軋件在自然冷卻過程中因各處質(zhì)量不等而出現(xiàn)不規(guī)則的形變和減少表面質(zhì)量瑕疵。邯鋼大型軋鋼廠采用了先進(jìn)的自動化步進(jìn)梁/鏈組合式冷床，從生產(chǎn)使用效果來看，具有良好的冷卻降溫效果，所生產(chǎn)的鋼軌產(chǎn)品質(zhì)量也贏得了客戶的一致好評。該型冷床采用自動化液壓控制，在生產(chǎn)使用中曾出現(xiàn)過控制系統(tǒng)故障和液壓系統(tǒng)高溫等問題，對冷卻效果和軌件表面質(zhì)量帶來一些影響。為了保證冷床電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的良好穩(wěn)定運行，需根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點和使用工況，做好相關(guān)的日常維護(hù)措施，加強(qiáng)對設(shè)備的通風(fēng)散熱。本文對此進(jìn)行了探討。

一、步進(jìn)梁式冷床的組成與工作原理概述

（一）步進(jìn)梁式冷床的組成

步進(jìn)梁式冷床是以升降梁、平移梁等作為主要支撐和工作機(jī)構(gòu)的型鋼冷卻機(jī)械設(shè)備，根據(jù)其作用，冷床系統(tǒng)主要可分為電氣機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)等四個部分。

1.電氣機(jī)構(gòu)

電氣機(jī)構(gòu)主要是冷床的電氣設(shè)備及其監(jiān)測和控制系統(tǒng)，用來完成整個運行過程的控制。電氣機(jī)構(gòu)的組成主要包括：電機(jī)、操作電路、PLC 以及各種工藝參數(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)所采集的信號由西門子S7-400 PLC 進(jìn)行處理和給出控制信號，控制液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成控制指令，實現(xiàn)對步進(jìn)梁位置升降和速度的控制。

2.液壓機(jī)構(gòu)

冷床采用液壓為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要由油泵、油箱、液壓閥、液壓管道等組成，在PLC 和電機(jī)控制下負(fù)責(zé)為驅(qū)動機(jī)構(gòu)提供液壓動能。

3.支撐機(jī)構(gòu)

支撐機(jī)構(gòu)是冷床的機(jī)械部分，采用三組步進(jìn)式鋼梁，每組由三條高強(qiáng)度鋼梁組成，鋼梁下部為軌道輪提供支撐。步進(jìn)梁由液壓缸提供驅(qū)動進(jìn)行升降和平移運動，以電控同步方式進(jìn)行操作。

4.驅(qū)動機(jī)構(gòu)

驅(qū)動機(jī)構(gòu)主要是為冷床步進(jìn)梁的升降和平移提供動力的液壓缸。

（二）步進(jìn)梁式冷床的工作原理

鋼軌冷床主要實現(xiàn)了對高溫軌件的自然冷卻和預(yù)彎功能。經(jīng)軋制后的鋼軌還具有超過500℃的高溫，不能馬上交庫和進(jìn)行矯直，如果在矯直之前不能降低其溫度的話，那么將會在矯直之后的冷卻過程中出現(xiàn)二次變形，影響軌件平直度。這就在進(jìn)入矯直工序之前使其經(jīng)過自然的冷卻降溫，以消除可能發(fā)生的二次變形。軌件在冷床上降低至工藝要求溫度后，再由冷穿進(jìn)入下一道工序。冷床對軌件的預(yù)彎主要是為了降低后續(xù)鋼軌矯直工序的勞動強(qiáng)度，進(jìn)一步提高鋼軌的平直度和表面質(zhì)量。鋼軌由軋機(jī)輸出后，在側(cè)倒?fàn)顟B(tài)下其剖面并不對稱，在自然降溫的過程中鋼軌將向一側(cè)彎曲，通過對鋼軌的預(yù)彎曲則可盡量減少此種彎曲變形。

鋼軌經(jīng)萬能軋機(jī)軋制成型后，由輸入軌道經(jīng)橫移機(jī)運送進(jìn)入冷床。鋼軌進(jìn)入冷床后升降液壓缸會先動作推動升降梁沿機(jī)架斜坡上升；達(dá)到預(yù)定高度后，平移缸開始工作，推動平移梁向前平移運行，到達(dá)設(shè)定位置后，步進(jìn)梁位置傳感器向控制系統(tǒng)發(fā)送信號，由控制系統(tǒng)控制平移缸停止工作；待鋼軌冷卻至要求溫度后由出口運輸橫移機(jī)和提升小車運輸離開冷床，送至輸出輥道至下道工序。同時，冷床的升降梁和平移梁開始移動至原始位置，繼續(xù)下一個工作循環(huán)。在冷床工作的整個工藝環(huán)節(jié)中，由PLC 控制器配合電機(jī)、液壓系統(tǒng)和步進(jìn)梁共同完成操作。PLC 程序?qū)Σ竭M(jìn)梁動作順序、液壓比例閥開口等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定并與WinCC、現(xiàn)場傳感器以及液壓站建立通信之后，即可實現(xiàn)設(shè)備的自動化運行。由步進(jìn)梁、輥道位置傳感器向PLC 提供現(xiàn)場反饋信號，PLC 根據(jù)反饋信號和設(shè)定程序向液壓站發(fā)出控制指令，并由液壓站驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相關(guān)操作。

二、步進(jìn)梁式冷床的日常維護(hù)與穩(wěn)定運行

在生產(chǎn)運行過程中，冷床是一個關(guān)鍵節(jié)點，設(shè)備的穩(wěn)定運行與否將會直接影響到鋼軌的生產(chǎn)質(zhì)量，并會擾亂正常的生產(chǎn)節(jié)奏。作為一個集機(jī)、電、液于一體的機(jī)電設(shè)備，做好步進(jìn)梁式冷床的日常維護(hù)非常重要，只有做好相應(yīng)的日常維護(hù)措施，才能確保設(shè)備的穩(wěn)定運行。

下面，本文基于冷床的設(shè)備特點，從電機(jī)設(shè)備、控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和機(jī)械部分四個方面出發(fā)，提出一些具體的維護(hù)舉措。

（一）做好對電機(jī)設(shè)備的維護(hù)

冷床設(shè)備的控制均由電機(jī)提供動力來源，在設(shè)備運行中電機(jī)總是處于持續(xù)運行的狀態(tài)。從使用情況來看，電機(jī)部分出現(xiàn)故障也是影響冷床穩(wěn)定運行的重要原因。在對電機(jī)設(shè)備的日常運行維護(hù)中，要做好以下四方面的工作。首先是要做好電機(jī)底座、外殼等部件的緊固，并進(jìn)行常態(tài)化的檢查，避免在電機(jī)運行時出現(xiàn)振動，影響設(shè)備的運轉(zhuǎn)；其次是做好電機(jī)軸承部位的潤滑，使電機(jī)軸承始終處于合理的潤滑狀態(tài)。當(dāng)在運行過程中，電機(jī)出現(xiàn)棍子不轉(zhuǎn)步進(jìn)梁不動作并伴有軸承部位金屬摩擦噪音時，應(yīng)當(dāng)著重檢查電機(jī)軸承是否出現(xiàn)損壞，并根據(jù)損壞程度進(jìn)行維修，在必要的情況下進(jìn)行更換電機(jī)和拆卸檢修操作；再次是做好對電機(jī)部分的線路的檢修、保護(hù)工作。對于電機(jī)而言，線路如同是它的“血管”，一旦線路出現(xiàn)問題，將會直接影響電機(jī)正常運轉(zhuǎn)。在日常維護(hù)中，避免發(fā)生虛接和線路裸露的情況；最后，在運行過程中，要監(jiān)控電機(jī)的溫度，溫度過高會導(dǎo)致電機(jī)停轉(zhuǎn)，同時也會影響電機(jī)的使用壽命。在日常維護(hù)過程中，要做好對電機(jī)的降溫控制工作，可以采用風(fēng)冷等方式促進(jìn)電機(jī)散熱，避免電機(jī)及軸承部溫度過高。

（二）對控制系統(tǒng)的維護(hù)

PLC、WinCC 和現(xiàn)場傳感器共同組成了冷床的控制系統(tǒng)，對于冷床而言，控制系統(tǒng)如同其“大腦”。從實踐經(jīng)驗來看，冷床控制系統(tǒng)日常維護(hù)的重點是通信，即要保證系統(tǒng)各部分的正常通信。一旦出現(xiàn)通信故常，則會導(dǎo)致冷床設(shè)備不動作，甚至?xí)霈F(xiàn)誤動作，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。在日常的巡檢工作中，要做好以下三方面的工作。首先，做好對系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)的檢查工作，通過監(jiān)測信號、發(fā)送模擬信號等方法檢查通訊網(wǎng)絡(luò)是否正常，各部分是否可以正常通訊。同時，檢查現(xiàn)場傳感器的傳送數(shù)據(jù)，是否存在過高或者過低的情況，確?，F(xiàn)場傳感器傳輸數(shù)據(jù)清晰、準(zhǔn)確。通過比對，檢查WinCC 界面給定與現(xiàn)場電子執(zhí)行機(jī)構(gòu)反饋是否一致。其次，要做好控制系統(tǒng)的防干擾措施，一些異常干擾會影響控制系統(tǒng)的正常工作。在巡檢中，要確?？刂葡到y(tǒng)通信電源及線路遠(yuǎn)離電源、大功率電機(jī)和輸電線路，單獨進(jìn)行布線，屏蔽潛在干擾；同時系統(tǒng)控制柜和通信線路應(yīng)用鐵皮或鐵管隔離，做好系統(tǒng)的抗電磁干擾等物理防護(hù)。最后，做好對系統(tǒng)控制柜的降溫散熱工作，確保其處于適宜的溫度范圍內(nèi)。除了原有的通風(fēng)散熱方式外，還應(yīng)在控制柜室內(nèi)安裝空調(diào)等降溫設(shè)備，保持室內(nèi)低溫干燥的環(huán)境。

（三）對液壓系統(tǒng)的維護(hù)

冷床設(shè)備液壓站布置于地下，受現(xiàn)場溫度的影響，致使液壓站及油箱溫度較高。較高的油液溫度會使液壓油黏度降低，潤滑性能下降，易于發(fā)生變質(zhì)和泄露；而且冷床步進(jìn)梁動作也會變得緩慢無力，工作效率降低。對液壓油的冷卻由專門的水冷器來完成，水冷器的冷卻效果直接關(guān)系到液壓油溫度和液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，一旦水冷器出現(xiàn)問題，油溫會快速上升。日常維護(hù)中應(yīng)重點檢查水冷閥是否有堵塞的問題，定期清除水冷器水垢。液壓系統(tǒng)維護(hù)還要關(guān)注液壓油泄露的問題，特別重點檢查油缸、油管接口等易于出現(xiàn)漏油的部位，發(fā)現(xiàn)有泄露的應(yīng)視情況停車檢修，更換密封件和補充油液。

（四）對步進(jìn)梁機(jī)械部分的維護(hù)

主要包括減速機(jī)、聯(lián)軸器、步進(jìn)梁及軸承等部件，應(yīng)保證齒嚙合聲音正常，無雜音，蝸桿無明顯竄動，蝸輪磨損正常，軸承聲音正常及間隙正常，溫度不大于60℃。檢查減速機(jī)箱內(nèi)油位，保證不缺油，各聯(lián)接處不滲漏油。步進(jìn)梁傳動部軸承應(yīng)定期注油，支承輪應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活，磨損均勻，潤滑良好。

三、結(jié)語

鋼軌冷床是鋼軌生產(chǎn)的重要機(jī)械設(shè)備，在很大程度上影響到鋼軌的平直度和表面質(zhì)量。隨著冷床設(shè)備自動化水平的提高，設(shè)備維護(hù)的工作量也有所增加。為使冷床設(shè)備的穩(wěn)定運行，減少故障率，需做好對控制系統(tǒng)的抗干擾，加強(qiáng)對電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)的通風(fēng)散熱，從而減少鋼軌在冷卻中的變形，為后續(xù)的矯直工序打好基礎(chǔ)。