步進(jìn)式冷床輸料設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉 博，馬江濤，趙恒亮

(1.寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海 201900；2.大連華銳重工集團(tuán)股份有限公司，遼寧 大連 116013)

0 前言

冷床輸料裝置是軋鋼生產(chǎn)工藝線上的一個(gè)必要設(shè)備，其主要作用將冷床冷卻后達(dá)到一定數(shù)量的坯料，由鏈?zhǔn)綑M移車抬起、橫移、下落，越過輸料輥道蓋板入料端后，送入輸料輥道，再由輸料輥道輸送至冷剪前進(jìn)入下一道工序。

1 設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

傳統(tǒng)的步進(jìn)式冷床輸料設(shè)備主要由蓋板底板、護(hù)板、支撐件、輥?zhàn)?、靜齒條、動(dòng)齒條等部分組成如圖1所示。設(shè)備采用螺栓聯(lián)接，通過支撐件與輸料輥道底座把合，從而實(shí)現(xiàn)坯料的運(yùn)輸功能。

圖1 傳統(tǒng)的輸料設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

國內(nèi)某鋼廠120 m步進(jìn)式冷床，其輸料設(shè)備共有87組，輸料輥道的蓋板底板為“兩端向下彎折+中間段水平”結(jié)構(gòu)型式，蓋板底板的水平部分設(shè)置成一段中空結(jié)構(gòu)，便于輥?zhàn)影惭b，沿坯料輸送方向的前后兩端均向下彎折成坡度，如圖1a～圖1c所示。

每一組蓋板底板均安裝在相應(yīng)的輸料輥道的頂面，沿坯料輸送方向兩側(cè)的側(cè)板均設(shè)有斜面開口，傾斜度為150°，且入料端側(cè)板標(biāo)高低于對面?zhèn)劝?，便于坯料順利送入蓋板入料端。

2 常見問題及原因分析

2.1 常見問題

傳統(tǒng)輸料設(shè)備的蓋板入料端，僅設(shè)置立筋板(立筋板上無斜板)，或僅設(shè)置斜板(沒有立筋板支撐)，實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)出現(xiàn)蓋板剮蹭、卡鋼和傳輸不穩(wěn)定等問題。

(1)運(yùn)輸坯料通過蓋板底板的水平段時(shí)，如果坯料來料為向下扣頭彎曲，經(jīng)常出現(xiàn)卡鋼、亂鋼現(xiàn)象，影響生產(chǎn)節(jié)奏和產(chǎn)能。

(2)坯料經(jīng)步進(jìn)式動(dòng)、靜齒條，向蓋板入料端運(yùn)輸過程中，時(shí)常沖擊蓋板入料端的立筋板，支撐件處聯(lián)接螺栓損壞嚴(yán)重；另外，坯料經(jīng)鏈?zhǔn)綑M移車抬升時(shí)，極易剮蹭蓋板入料端，將支撐件處聯(lián)接螺栓拉斷，輥道蓋板被掀翻，易觸發(fā)生產(chǎn)事故。

(3)坯料在冷床冷卻期間，經(jīng)動(dòng)靜齒條動(dòng)作沿斜板爬坡上行，斜板易變形，從而導(dǎo)致坯料傳輸不穩(wěn)定。

(4)坯料經(jīng)筋板輸送至入料端側(cè)板、對面?zhèn)劝鍟r(shí)，會(huì)有部分坯料停滯在側(cè)板斜面，不利于坯料順利輸送至下道工序，也會(huì)一定程度上影響產(chǎn)能。

因此，需要對傳統(tǒng)的冷床輸料設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，以解決用戶生產(chǎn)的實(shí)際問題。

2.2 原因分析

步進(jìn)式冷床輸料設(shè)備在運(yùn)輸坯料時(shí)，需要步進(jìn)式動(dòng)靜齒條、鏈?zhǔn)綑M移車和升降機(jī)構(gòu)協(xié)同完成抬起、橫移、下落等一系列動(dòng)作，整個(gè)運(yùn)輸過程要求坯料輸送銜接動(dòng)作連貫流暢。實(shí)際生產(chǎn)過程中步進(jìn)式冷床輸料設(shè)備在運(yùn)輸坯料時(shí)出現(xiàn)的卡阻和沖擊，均會(huì)對坯料輸送產(chǎn)生不利影響。

(1)輸料輥道的蓋板底板的水平部分設(shè)置成一段中空結(jié)構(gòu)，中間由輥?zhàn)哟┻^，該中空結(jié)構(gòu)的蓋板沿坯料運(yùn)輸方向?yàn)樗叫褪剑瑫?huì)與輥?zhàn)娱g形成縫隙。當(dāng)坯料來料為向下扣頭彎曲時(shí)，小規(guī)格坯料較細(xì)且軟，會(huì)沿輥?zhàn)涌p隙鉆入蓋板下方，從而造成卡鋼、亂鋼現(xiàn)象，增加了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，也干擾生產(chǎn)節(jié)奏和產(chǎn)能。

(2)輸料輥道的蓋板入料端僅設(shè)置立筋板，立筋板數(shù)量為兩塊，但無斜板，動(dòng)靜齒條直接延伸至蓋板入料端立筋板，一部分坯料經(jīng)鏈?zhǔn)綑M移車升降運(yùn)輸至蓋板底板上。但鏈?zhǔn)綑M移車不參與動(dòng)作期間，另一部分坯料經(jīng)步進(jìn)式動(dòng)靜齒條向蓋板入料端運(yùn)輸，成批堆積在蓋板入料端的立筋板上，從而對兩塊立筋板形成沖擊，影響支撐件處聯(lián)接螺栓的使用壽命。

此外，坯料經(jīng)鏈?zhǔn)綑M移車運(yùn)輸抬升時(shí)，極易剮蹭入料端平板的外沿棱角，若鏈?zhǔn)綑M移車此時(shí)繼續(xù)向前橫移動(dòng)作，坯料會(huì)將支撐件處的聯(lián)接螺栓拉斷，蓋板被掀翻，同時(shí)坯料呈亂鋼狀態(tài)，觸發(fā)生產(chǎn)事故。

(3)輸料輥道蓋板僅設(shè)置入料端斜板，但斜板下沒有立筋板，一批坯料在冷床冷卻期間，依舊經(jīng)動(dòng)靜齒條動(dòng)作沿斜板爬坡上行。此時(shí)坯料溫度仍有近400℃，入料端斜板因?yàn)闆]有筋板支撐，極易變形從而影響坯料傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

(4)輸料輥道蓋板兩側(cè)的入料端側(cè)板和對面?zhèn)劝?，設(shè)有傾斜度為150°的斜面開口，角度相對平緩，坯料在運(yùn)輸時(shí)，會(huì)有部分留在側(cè)板斜面上，不能滑下至蓋板底板的輥?zhàn)由?，坯料不能順利進(jìn)入下一工序，從而對產(chǎn)能帶來不利影響。

3 優(yōu)化改進(jìn)

對傳統(tǒng)的步進(jìn)式冷床輸料設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化提升，以解決坯料對蓋板的沖擊、坯料剮蹭導(dǎo)致蓋板被掀翻、坯料卡鋼及亂鋼等問題，既保證了坯料傳輸?shù)姆€(wěn)定性，減少掀翻蓋板等生產(chǎn)事故，又提升生產(chǎn)節(jié)奏和產(chǎn)能。

3.1 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

(1)輸料輥道的蓋板底板結(jié)構(gòu)改進(jìn)。如圖2所示，將輸料輥道的蓋板底板設(shè)計(jì)成“兩端向下彎折+中間段水平+近輥?zhàn)觽?cè)向下彎折”的結(jié)構(gòu)型式，中間水平段與兩端向下彎折結(jié)合處加工成圓弧，中間水平段與近輥?zhàn)觾蓚?cè)向下彎折結(jié)合處也加工成圓弧。

圖2 改進(jìn)后的冷床輸料設(shè)備示意圖

改進(jìn)后的蓋板底板，即便來料坯料的前端向下扣頭，坯料隨旋轉(zhuǎn)的輥?zhàn)酉蚯斑\(yùn)輸時(shí)，扣頭端與彎折成坡度的斜面接觸后，也直接由旋轉(zhuǎn)的輥?zhàn)舆\(yùn)輸至下一工序。

蓋板底板與輥?zhàn)拥呐R近兩側(cè)向下彎折呈現(xiàn)一定坡度，能避免坯料鉆入輥?zhàn)优c蓋板底板中間水平段結(jié)合處的縫隙，防止坯料鉆入蓋板底板的下方，消除了卡鋼、亂鋼等現(xiàn)象，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了產(chǎn)能。

(2)蓋板入料端與動(dòng)靜齒條結(jié)合處的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。在坯料完成抬起、橫移、下落等動(dòng)作的整個(gè)運(yùn)輸過程中，入料端平板的外沿與入料端斜板的結(jié)合面已經(jīng)焊后打磨成圓弧狀，完全消除了入料端平板的外沿棱角隱患。因此坯料在隨鏈?zhǔn)綑M移車的整個(gè)傳輸過程中平穩(wěn)運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)剮蹭入料端平板的外沿棱角現(xiàn)象，徹底解決了因剮蹭導(dǎo)致支撐件處的聯(lián)接螺栓剪斷、蓋板被掀翻等事故隱患。

并且在鏈?zhǔn)綑M移車不參與動(dòng)作期間，另一部分坯料經(jīng)靜齒條、動(dòng)齒條運(yùn)輸至接觸入料端斜板的下沿區(qū)域，坯料依次排列在入料端斜板的45°斜面上。隨靜齒條、動(dòng)齒條的動(dòng)作節(jié)奏，坯料一根接一根沿入料端斜板的斜面上爬坡緩慢上移，依次越過入料端平板、入料端側(cè)板后，沿入料端側(cè)板的斜面滑落在蓋板底板的中間水平段及輥?zhàn)拥捻斆?，?shí)現(xiàn)坯料的流暢運(yùn)輸。

改進(jìn)后的輸料輥道蓋板入料端與動(dòng)靜齒條結(jié)合處如圖3所示。靜齒條與動(dòng)齒條分別沿輥?zhàn)虞S向兩側(cè)，依次交替布置，五塊入料端斜板呈間隔布置狀態(tài)，中間留出四處間隙。便于兩組動(dòng)靜齒條順利工作，全程無卡阻。

圖3 改進(jìn)的入料端與動(dòng)靜齒條結(jié)合處示意圖

(3)入料端斜板的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。如圖4所示，入料端斜板的數(shù)量設(shè)計(jì)為五塊，沿入料端平板的外沿依次焊接固定，六塊立筋板依次焊接在五塊入料端斜板的下表面，其結(jié)合面加工成45°傾角，起到支撐加固的作用，相鄰兩塊入料端斜板之間留有空擋，避免與靜齒條、動(dòng)齒條的干涉。這樣在坯料傳輸過程中，就保證了靜齒條、動(dòng)齒條全程無卡阻，順利實(shí)現(xiàn)坯料的平穩(wěn)傳輸。

圖4 改進(jìn)的冷床輸料設(shè)備三維結(jié)構(gòu)圖

坯料在入料端斜板的斜面上爬坡緩慢上移，入料端斜板的接料面呈斜面型式結(jié)構(gòu)，且下方均有立筋板支撐固定。一方面，避免了坯料的成批堆積，消除了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中坯料對蓋板的沖擊現(xiàn)象；另一方面，由于立筋板的支撐，避免了高溫坯料對入料端斜板的直接烘烤而變形，保證了入料端斜板平穩(wěn)傳輸。

(4)入料端側(cè)板和對面?zhèn)劝宓慕Y(jié)構(gòu)改進(jìn)。適當(dāng)加大入料端側(cè)板與對面?zhèn)劝宓男泵鎯A角，均設(shè)計(jì)為130°，角度相對較陡，有利于坯料沿斜面滑落在蓋板底板的中間水平段及輥?zhàn)拥捻斆?。而且兩端分別與平板、蓋板底板等焊接為一體，在輥?zhàn)有D(zhuǎn)運(yùn)輸坯料時(shí)，坯料即便滑到入料端側(cè)板與對面?zhèn)劝宓男泵?，也?huì)很快滑落下來，減少了坯料在兩側(cè)斜面的存鋼量和存鋼時(shí)間，便于坯料隨輥?zhàn)禹樌M(jìn)入下一工序，從而提升產(chǎn)線產(chǎn)能。

3.2 使用效果

改進(jìn)后的步進(jìn)式冷床輸料設(shè)備已在國內(nèi)某鋼廠投產(chǎn)，自投產(chǎn)以來，未出現(xiàn)因坯料剮蹭蓋板的現(xiàn)場事故，事故率為零。入料端側(cè)板、對面?zhèn)劝逦闯霈F(xiàn)坯料留存現(xiàn)象，坯料來料向下扣頭運(yùn)輸時(shí)，未出現(xiàn)卡鋼和亂鋼事故。在檢修和更設(shè)備時(shí)，經(jīng)觀察蓋板底板處支撐件聯(lián)接螺栓外觀完好，無劃痕和裂紋，使用狀況良好。坯料傳輸穩(wěn)定，動(dòng)作流暢。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，產(chǎn)線產(chǎn)能提升了26%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 結(jié)束語

(1)蓋板底板與近輥?zhàn)咏Y(jié)合處向下彎折且成圓弧坡度，消除了運(yùn)輸向下扣頭坯料的卡鋼、亂鋼等現(xiàn)象，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了產(chǎn)能。

(2)入料端斜板與入料端平板的外沿結(jié)合面，焊后打磨成圓弧狀，消除了入料端平板的外沿棱角隱患，不會(huì)出現(xiàn)坯料剮蹭外沿棱角現(xiàn)象，消除了支撐件處聯(lián)接螺栓剪斷、蓋板被掀翻等生產(chǎn)事故。

(3)入料端斜板下方用立筋板支撐加固，在運(yùn)輸近400℃高溫的坯料時(shí)，也能維持原有結(jié)構(gòu)型式，實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)傳輸。

(4)入料端側(cè)板與對面?zhèn)劝宓膬A角均為130°陡角，有利于坯料滑落在輥?zhàn)禹斆?，減少了坯料在兩側(cè)斜面的存鋼量和存鋼時(shí)間，便于坯料順利進(jìn)入下一工序，進(jìn)一步提升產(chǎn)線產(chǎn)能。