現代卷材運輸系統

馬曉琴

(中冶東方工程技術有限公司，山東 青島266555)

0 前言

卷材運輸系統是卷材熱軋、冷軋和精整處理線生產車間必不可少的工藝設備。它的主要作用是在車間吊車的配合下，將卷材在各機組的尾部、頭部及倉庫之間進行運輸，實現多工位的卸卷或上卷。

目前，卷材運輸的方式主要有電動平車、火車、汽車、地坑式運卷小車、步進梁運輸機、鏈式運輸機、托盤式運輸機。其中，電動平車、火車、汽車的上卷和卸卷均需車間吊車的輔助操作，是完全的離線運輸。電動平車通常用于多跨間的過跨運輸，火車和汽車多用于成品發貨等車間外遠距離運輸。

地坑式運卷小車、鏈式運輸機和步進梁運輸機為傳統的卷材在線運輸方式，在鋼鐵行業應用較為廣泛。托盤式運輸機在有色行業早有應用，且發展已較為成熟，但在鋼鐵行業應用較晚，近幾年在馬鋼新區2250mm熱軋項目、邯鄲鋼鐵2250mm熱軋項目、首鋼京唐1580mm熱軋項目等大型鋼鐵項目開始應用，效果良好。因此，目前各鋼鐵企業新建項目均將托盤運輸方式納入考慮之中。

1 地坑式運卷小車

地坑式運卷小車是在半開放式地坑內軌道上水平行走的一種單個臥卷運輸方式，其水平行走由電機或者液壓驅動來實現。除水平行走外，運卷小車也可實現一定范圍內（1.5m左右）的升降運動，以完成與其他運卷設備、開卷機、卷取機的交接。升降運動一般由升降液壓缸來實現。

地坑式運卷小車為單卷運輸，效率較低。因此，運卷小車多用于機組（熱軋線、冷軋線及重卷機、橫切機、縱切機、拉矯機等精整機組）的上卷和卸卷，進行短距離（一般10～30m）運輸。上卷小車負責將卷材從其它運卷設備（鏈式運輸機、步進梁運輸機、托盤運輸機或者車間吊車）上接收并運送到開卷機，卸卷小車負責將卷材從卷取機上取下并運送到其它運卷設備上。

地坑式運卷小車可以直接運送卷材，也可運送卷材托盤，這取決于與其所配合的運卷方式。與托盤式運輸機配合時，運卷小車運送卷托盤，其它情況下均直接運送卷材。

2 鏈式運輸機

鏈式運輸機是目前比較常見的卷材多卷運輸方式之一。

鏈式運輸機為電機驅動鞍座式臥卷運輸。鏈式運輸機主要由鞍型運輸鏈、轉向鏈輪、鏈軌和支承框架、傳動裝置、液壓張緊裝置等組成。鏈式運輸機用于卷材的水平運輸，需與提升裝置、回轉臺等配合方能完成卷材在X、Y、Z各個方向上的運輸。

鏈式運輸機可同時運送多個卷材，能夠滿足高產量快節奏的生產。但鏈式運輸機設備結構復雜、剛性較差、設備基礎斷面大，因而投資較大、后期設備維護量也較大。

鏈式運輸機主要應用于機組的進出料運輸、車間的過跨運輸和車間之間較長距離的運輸，常與運卷小車、步進梁等配合使用。

3 步進梁運輸機

步進梁運輸機因其生產節奏快、設備結構簡單，是目前多卷運輸使用較廣的運輸方式。

3.1 步進梁運輸機的結構型式

步進梁運輸機的基本結構由兩部分組成：固定部件和活動部件，固定部件包括軌道裝配、立柱、橫梁、固定鞍座和導向輪；活動部件包括箱型活動梁、升降機構、平移機構和車輪組。

卷材在鞍座上有三種不同的存放方式：立卷式、臥卷鞍型、臥卷槽型，如圖1所示。立卷運輸最為平穩，鞍座簡單，但其導向性不好，在水平面X、Y兩個方向上都會產生一定的誤差。且立卷運輸易使鋼卷邊部損傷，影響鋼卷外觀質量，同時使平整、分卷、剪切等后續工序不順暢。所以，除罩式爐等特殊場合，現代卷材運輸一般均采用臥卷運輸，其中以臥卷槽型式應用最為普遍。

步進梁運輸機的升降和平移機構可采用液壓驅動式或電動驅動式?，F代普遍采用的是液壓驅動式。

步進梁運輸機的運輸原理：步進梁通過動梁“上升——前進——下降——后退”的周期性運動，實現卷材在固定鞍座上的步進式搬運。步進梁的運動分為平移運動和升降運動。平移運動主要由平移液壓缸驅動。根據升降機構的型式，步進梁可分為垂直式、連桿式、斜坡式和偏心輪式，不同型式的步進梁，其承載能力、運行平穩性、控制和維護要求各有其特點。

步進梁運輸機的步距一般為2500～4000mm，最小步距由卷材的最大寬度或鋼卷的最大外徑、吊具打開時的最大尺寸、打捆機的最大尺寸和必須的安全操作距離等決定。為了入口段上卷時多增加裝卷的卷位，步距可取下限值；而在出口段如為了運輸距離較長考慮，步距可取上限值。

步進梁運輸機的升降行程一般為150～250mm。最小升降行程由卷材的外徑范圍、卷材在步進梁上的位置方向、有無打捆機以及是熱軋卷還是冷軋卷等因素確定。在滿足要求的情況下，升降行程設計得小，對減輕升降機構的重量、提高零件使用壽命以及處理線的產量都有利。

步進梁的長度一般每段為15～24m。太長不好制作和運輸。如果運輸總距離較長，可分為多段，每段間用鉸接聯接。

3.2 步進梁運輸機的特點

步進梁運輸機主要用于卷材水平運輸，需與提升裝置、回轉臺等配合方能完成卷材在X、Y、Z各個方向上的運輸。

與鏈式運輸機相比，步進梁運輸機具有停位準確、設備結構簡單、剛性好、易維護、占地空間較小等優點，因此在現代化的卷材處理線中使用較多。與運卷小車相比，步進梁產量大、生產節奏快、運行更可靠，但投資大、設備較復雜。特別是對于生產節奏較慢的生產線如彩涂、鍍鋅、重卷、橫切、縱切、拉矯等精整機組，采用運卷小車更為經濟可行。

4 托盤式運輸機

托盤式運輸機在有色行業早有應用，且發展已較為成熟，但在鋼鐵行業應用較晚，尚屬新型運輸方式。

4.1 托盤式運輸機的結構型式

托盤式運輸機主要由卷材托盤和輥道組成，通過卷材托盤在輥道上的行走來實現卷材的運輸。卷材托盤有V型鞍座式和托輥鞍座式兩種。對于表面要求較低的鋼卷運輸一般采用V型鞍座式，而對鋁卷材等表面要求較高的卷材運輸則通常采用托輥鞍座式。輥道包括平移輥道、橫移輥道、提升輥道、旋轉輥道。各種輥道互相配合，完成整個運輸過程。

托盤式運輸機的主要型式有兩種：雙層輥道結構和雙排輥道結構。雙層輥道結構是由上下兩排輥道組成，上層為重載輥道，用于運送負載托盤，下層為輕載輥道，用于運送空托盤返回至待機位。雙排輥道結構由兩排并排輥道組成，一側為重載輥道，用于運送負載托盤，一側為輕載輥道，用于運送空托盤返回至待機位。兩種結構相比較，雙層輥道型式在車間平面占地較小；雙排輥道型式設備結構較簡單，設備重量較小、安裝及維護更為簡單、基礎斷面積更小，單位面積上載荷更小，投資較小。因此，雙排輥道結構應用更為廣泛。

托盤的運輸高度有三種方案：一是半地下式，負載托盤從卷取區出來后不進行提升，卷材的頂面標高在±0以下，托盤系統在一個半開放式的坑道內運行，直至目的地。二是半地上式，負載托盤從卷取區出來后進行提升，使卷材的下表面在±0的位置。托盤系統安裝在一個半開放式的坑道內，直至目的地。三是地上式，負載托盤從卷取區出來后進行提升，使托盤在±0上運行，直至目的地。其中，地上式運輸方式具有如下優點：設備基礎淺、卷材散熱好、熱輻射影響較小、車間通行方便美觀整潔。因此，在實際生產中更多采用地上式托盤運輸方式。

4.2 托盤式運輸機的特點

與鏈式運輸機和步進梁運輸機相比，托盤式運輸機具有如下特點：

（1）可通過調整托盤數量來調節負載能力，以適應不同的生產節奏，具有很大靈活性。

（2）托盤式運輸機的運輸主要是靠托盤在輥道上的行走來實現，卷材和托盤之間沒有相對運動，因此不會對卷材表面產生不良影響。

（3）托盤式運輸機主要由托盤和輥道組成，設備結構簡單、重量小。設備模塊化、通用性強，工藝設備布置靈活，最大限度減少了設備備件。前期設備投資小，后期設備維護量小。

（4）相比其他運輸方式，托盤式運輸機輥道基礎斷面最小，減小了設備基礎施工量和施工難度，節約了設備基礎施工費用。

（5）托盤在整個運輸線輥道上僅做水平直線運動，整個系統所需的輥道驅動電機數量較多，但功率較小，總裝機容量僅為步進梁運輸機的1/3左右。相比步進梁運輸機液壓泵電機的連續運轉，輥道電機為非連續運轉，運行成本更低。

（6）相比其他運卷方式，托盤式運輸機在車間的布置更為整潔美觀，尤其是地上式托盤運輸方式，車間整潔美觀，且方便通行。

（7）托盤運輸方式可以在卷取區直接受卷，不需要天車輔助。負載托盤在運輸輥道上根據需要可以自動地直接被運送到不同的目的地，無論是轉向還是改變運輸高度都可以靈活實現。中間過程不需要人工干預，可以實現卷材全自動運輸和物流管理。

5 幾種運輸方式的比較

地坑式運卷小車、鏈式運輸機、步進梁運輸機、托盤式運輸機是車間常用的卷材運輸方式，其主要性能特點對比見表1。

表1 常用運卷方式性能對比

6 結語

由此可見，以上各種運輸方式各有其優劣，適用于不同的范圍。因此，在實際生產中，往往根據各種運輸方式的不同特點，采用多種方式相結合的運輸方式。如傳統的熱軋鋼卷下線多采用運卷小車卸卷+運輸鏈短距離運輸+步進梁運輸機長距離運輸，或者運卷小車卸卷+步進梁運輸機長距離運輸，再比如目前的發展新趨勢則為運卷小車卸卷+托盤運輸機長距離運輸。多種方式相結合，可使各種運輸方式最大程度的“揚長避短”。

選擇何種運輸方式應根據不同工程的產品特點、生產節奏、運輸距離、技術儲備、投資水平等實際情況進行選擇、組合，方能實現最高的性價比。但從長遠來看，托盤式運輸機具有更廣闊的發展前景。