鋼板倉卷倉設(shè)備的技術(shù)改進(jìn)與研發(fā)

王艷慧 王興旺 袁金付

（安陽福萊爾鋼板倉工程有限公司，河南 安陽 455000）

0 前 言

我國所使用的螺旋咬邊式鋼板倉基本上采用上世紀(jì)八十年代從德國引進(jìn)的專利技術(shù)。通過較長時(shí)間的研究與使用，鋼板倉在設(shè)計(jì)、施工方面的技術(shù)發(fā)展日趨成熟。同時(shí)，鋼板倉以優(yōu)良的整體性能、氣密性能及輕質(zhì)高強(qiáng)、施工工期短、占地面積小，維護(hù)費(fèi)用少等優(yōu)勢，近年來得到了迅猛發(fā)展。同時(shí)，憑借螺旋咬邊式鋼板倉的各種優(yōu)點(diǎn)，使其廣泛的適用于建材行業(yè)、糧食行業(yè)、化工行業(yè)等領(lǐng)域。

由于近些年國家產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的調(diào)整，促使各行業(yè)從分散的粗獷式發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)榧械募s型發(fā)展。小型企業(yè)在市場經(jīng)濟(jì)的作用下紛紛聯(lián)合形成較大規(guī)模的集團(tuán)企業(yè)，以節(jié)約經(jīng)營成本、降低經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)對全球化經(jīng)濟(jì)危機(jī)的挑戰(zhàn)。鋼板倉在設(shè)計(jì)及施工方面受到了相關(guān)企業(yè)的直接影響，“小倉改大倉，大倉改特大倉”已成為行業(yè)近期的一種趨勢，這就迫使鋼板倉向著大直徑，高倉體的方向發(fā)展。

目前，隨著螺旋咬邊式鋼板倉制造設(shè)備在水泥行業(yè)的廣泛使用，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有設(shè)備已經(jīng)不能夠適應(yīng)大倉體的發(fā)展要求。同時(shí)，卷倉所使用的材料也發(fā)生了較大改變。目前，現(xiàn)有SM30及SM40設(shè)備一般能夠卷制4.0mm以下的鋼板，對于普通鍍鋅鋼板，其屈服強(qiáng)度在300～370MPa之間；對于高強(qiáng)鍍鋅鋼板，其屈服強(qiáng)度在420MPa以上。新近研發(fā)的FLYER-6型設(shè)備能夠?qū)摪逡?guī)格拓寬2.0mm，即其卷制鋼板規(guī)格可達(dá)到6.0mm，且能夠適用于普通鋼板及高強(qiáng)鋼板。

因此，根據(jù)對中國市場和鍍鋅鋼板性能及產(chǎn)業(yè)的分析，對現(xiàn)有卷倉設(shè)備進(jìn)行了必要的技術(shù)改造以保證倉體質(zhì)量，以適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展。

1 設(shè)備的改進(jìn)

由于企業(yè)往往會(huì)受到生產(chǎn)規(guī)模、基礎(chǔ)建設(shè)投資以及場地等因素的限制，所以如非工藝需要一般不會(huì)選擇一次性制作多個(gè)小直徑鋼板倉，往往會(huì)選擇建造大直徑，高倉體的鋼板倉，以降低投資。然而，建造大直徑高倉體的鋼板倉時(shí)，首先面臨的問題就是倉體的自重。在卷制過程中較大的倉體自重會(huì)使設(shè)備出現(xiàn)各種各樣的問題。所以要發(fā)展大直徑螺旋咬邊式鋼板倉，首先就要對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行必要的改造。

在大量工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，并通過一系列的實(shí)驗(yàn)，我們對螺旋咬邊式鋼板倉的卷倉設(shè)備進(jìn)行以下方面的技術(shù)改進(jìn)。

1.1 減速機(jī)

減速機(jī)是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)降低到所需要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大扭矩的一種設(shè)備。卷倉設(shè)備中使用減速機(jī)主要是為了通過降低轉(zhuǎn)數(shù)的方法，增加設(shè)備扭矩，使鍍鋅鋼板能夠按照工藝要求彎折成一定的形狀，形成螺旋咬邊。

目前，常用的減速機(jī)一般為擺線針輪減速機(jī)，如圖1所示。該型減速機(jī)的優(yōu)點(diǎn)為速比大、體積較小等。缺點(diǎn)為故障率高、受荷較小（與齒輪減速機(jī)相比）、壽命較短、維修對技術(shù)人員的要求較高等。對于自重達(dá)到幾十噸甚至上百噸的大直徑高倉體的鋼板倉，其在卷制過程中已顯得力不從心。在倉體的卷制過程中頻發(fā)設(shè)備故障，由于其維修需要專業(yè)的技術(shù)人員及較長的維修時(shí)間，故嚴(yán)重影響了工期，且易引發(fā)倉體的安全事故。

圖1 擺線針輪減速機(jī)

圖2 斜齒輪減速機(jī)

斜齒輪減速機(jī)是齒輪減速機(jī)的一種，是新穎的減速傳動(dòng)裝置，如圖2所示。采用最優(yōu)化的模塊組合體系設(shè)計(jì)理念，體積小、質(zhì)量輕、傳遞轉(zhuǎn)矩大、啟動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比分級精細(xì)，可根據(jù)用戶的要求進(jìn)行任意的連接和多種安裝位置的選擇。另外，斜齒輪采用優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度合金鋼，表面做滲碳硬化處理，提高齒輪承載能力、使其經(jīng)久耐用。斜齒輪減速機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省空間（比擺線輪減速機(jī)略大）、可靠耐用、承受過載能力高、能耗低、振動(dòng)小、噪聲低、節(jié)能高等優(yōu)點(diǎn)。

通過分析減速機(jī)的種類、工作原理及鋼板倉的卷制要求，在綜合考慮各影響因素后，建議用斜齒輪減速機(jī)替換已使用的擺線輪減速機(jī)，以提高減速機(jī)的載荷能力，改善設(shè)備性能，適應(yīng)大倉體要求。而且，從施工現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)得到的數(shù)據(jù)顯示，用斜齒輪減速機(jī)替換擺線輪減速機(jī)后，設(shè)備的故障率降低了約37.2%，充分體現(xiàn)了斜齒輪減速機(jī)的優(yōu)勢。

1.2 框 架

所謂的框架一般是指由鋼管直接焊接成形的國字框形鋼構(gòu)件，在框內(nèi)加焊叉形支撐，以增加其穩(wěn)定性。框架的主要作用為連接柱子形成倉體圓的外切正多邊形，以便框架與柱子能夠作為一個(gè)整體托起結(jié)構(gòu)，整體進(jìn)行受力，并增加整體剛度及穩(wěn)定性。對于較小規(guī)格的倉體，框架間距一般的選取范圍在1500～1700mm之間，以便滿足施工要求，如圖3、圖4所示。對框架進(jìn)行受力分析可知，框架受到徑向張力作用及軸向力作用，所有作用力均由柱子傳遞而來。

圖3 框架布置

圖4 改進(jìn)前框架

圖5 改進(jìn)后框架

隨著建材、化工、糧食等行業(yè)的飛速發(fā)展，要求鋼板倉的直徑和高度日益增加。在現(xiàn)場施工過程中發(fā)現(xiàn)，在卷制大直徑鋼板倉時(shí)所采用的框架逐漸不能夠承受較大的徑向及軸向荷載作用。在施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)框架側(cè)翻的情況，使其他框架及柱子瞬間承受較大的荷載，極易導(dǎo)致已經(jīng)成型的倉體出現(xiàn)失穩(wěn)側(cè)翻或局部倒塌，造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。經(jīng)過受力分析及反復(fù)的實(shí)驗(yàn)后，建議將框架的間距縮到800mm～900mm之間，如圖5所示。另外，框架間距仍需根據(jù)基礎(chǔ)預(yù)埋件的間距大小確定。當(dāng)框架間距為上述合理間距時(shí)，框架及其與之相連的柱子所受到的徑向拉力將會(huì)大大降低。同時(shí)，由于預(yù)埋件一般要求按倉體圓周間距1m布置，所以使得柱子與預(yù)埋件之間能夠通過以加焊鋼筋的方式形成較為穩(wěn)定的連接體系。從而，大大降低了大倉體施工過程中的事故率，有效的縮短了工期。

1.3 被動(dòng)輪改主動(dòng)輪

所謂的主動(dòng)輪一般是指輪子隨著軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，且與軸轉(zhuǎn)動(dòng)頻率相同的輪子。被動(dòng)輪則為跟隨鋼板前進(jìn)而轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子，輪子本身不會(huì)隨著軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

從德國引進(jìn)的SM30或是SM40卷倉設(shè)備中的成型機(jī)存在大量被動(dòng)輪，主要是由于當(dāng)時(shí)卷倉所使用的鋼板多為復(fù)合型鋼板。若均采用主動(dòng)輪，則在復(fù)合型鋼板的咬邊成型過程中，由于各輪的線速度不同會(huì)造成鋼板的分層，影響倉體質(zhì)量。隨著我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，卷倉所使用的材料逐漸由復(fù)合式鋼板轉(zhuǎn)變成了碾壓成型的鍍鋅鋼板。被動(dòng)輪的選擇因素已經(jīng)不存在，若繼續(xù)采用被動(dòng)輪在施工過程中會(huì)出現(xiàn)喂料不及時(shí)的情況。不僅嚴(yán)重影響施工效率，而且也容易造成設(shè)備的損壞。

建議在成型機(jī)的被動(dòng)輪與轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間使用銷鍵連接，使被動(dòng)輪轉(zhuǎn)換成主動(dòng)輪，以適應(yīng)材料的變化、提高施工效率，從而有效的縮短工期。

2 設(shè)備研發(fā)

螺旋咬邊式鋼板倉的卷倉主要設(shè)備為：開卷機(jī)、折彎機(jī)及成型機(jī)。目前，螺旋咬邊式鋼板倉制造企業(yè)所使用的卷倉設(shè)備大部分為二十世紀(jì)八十年代直接從德國引進(jìn)的設(shè)備，主要有SM30設(shè)備及SM40設(shè)備兩種，下面分析兩種設(shè)備的適用范圍：

首先，SM30設(shè)備適用于厚度小于等于3.0mm鍍鋅鋼板的彎卷成型。因此，SM30設(shè)備僅適用于小直徑倉體的制作，不宜進(jìn)行較大直徑倉體的制作。在實(shí)際設(shè)計(jì)及施工中，SM30一般用于制作直徑不超過12m，高度不超過20m的螺旋咬邊式鋼板倉；

其次，SM40設(shè)備適用于厚度小于等于4.0mm鍍鋅鋼板的彎卷成型。SM40設(shè)備用于卷制稍大規(guī)格的螺旋咬邊式鋼板倉。在實(shí)際設(shè)計(jì)及施工中，鋼板倉的直徑一般不超過18m，高度不超過30m。

經(jīng)過三十多年的發(fā)展，螺旋咬邊式鋼板倉在設(shè)計(jì)、施工等方面得到了較大的發(fā)展。許多鋼板倉企業(yè)均開始著手研發(fā)新型卷倉設(shè)備，以適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展。例如，安陽福萊爾鋼板倉工程有限公司，經(jīng)過長期的刻苦研發(fā)，于2012年5月8日試制出了新型卷倉設(shè)備——FLYER-6型。該設(shè)備所適用的鍍鋅鋼板厚度范圍在4.0mm～6.0mm之間，能夠制造較大直徑及較高倉體的螺旋咬邊式鋼板倉。

這些新型設(shè)備的研發(fā)成功及使用，進(jìn)一步拓寬了螺旋咬邊式鋼板倉的使用范圍，使螺旋咬邊式鋼板倉行業(yè)能夠向著大直徑高倉體新目標(biāo)方向發(fā)展。

3 結(jié)束語

螺旋咬邊式鋼板倉在我國發(fā)展了近三十年，在這段時(shí)期內(nèi)卷倉使用的材料、設(shè)備、工藝都發(fā)生了較大的變化。原有的卷倉設(shè)備已經(jīng)不能夠滿足用戶的使用要求及鋼板倉行業(yè)的發(fā)展。因此，必須對現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造。相信經(jīng)過改造的老設(shè)備及研發(fā)成功的新設(shè)備一定能夠促進(jìn)螺旋咬邊式鋼板倉行業(yè)的發(fā)展。