淺談鋼管全自動(dòng)打捆成套設(shè)備

摘 要：鋼管全自動(dòng)打捆裝置實(shí)現(xiàn)了鋼管自動(dòng)根數(shù)分選，鋼管接箍錯(cuò)位對(duì)齊，鋼管自動(dòng)六角碼垛并最終實(shí)現(xiàn)鋼帶自動(dòng)打捆。

關(guān)鍵詞：鋼管；自動(dòng)打捆；設(shè)備

1 概述

鋼管全自動(dòng)打捆成套設(shè)備由輸送系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，自動(dòng)打捆主機(jī)，自動(dòng)打捆輔機(jī)等系統(tǒng)組成，由于設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要求高，一直以來多為成套進(jìn)口，價(jià)格及維護(hù)成本高昂。現(xiàn)今國內(nèi)鋼管廠，大力推進(jìn)此項(xiàng)設(shè)備的國產(chǎn)化，采用成熟可靠的先進(jìn)工藝和設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本、各項(xiàng)消耗指標(biāo)和勞動(dòng)生產(chǎn)率等均應(yīng)達(dá)到國內(nèi)外先進(jìn)水平。

鋼管全自動(dòng)打捆成套設(shè)備包括：鋼管收集臺(tái)架、鋼管撥料裝置、鋼管接箍錯(cuò)位對(duì)齊裝置、鋼管計(jì)數(shù)裝置、管層成形、電磁吊、升降托架、輸送小車、鋼管自動(dòng)打包機(jī)、相應(yīng)的輔助設(shè)備以及配套的液壓、潤滑、氣動(dòng)、電氣控制系統(tǒng)等，以滿足鋼管自動(dòng)成形、自動(dòng)打捆的要求。其常用的工藝流程為：鋼管經(jīng)過烘干爐輸送鏈進(jìn)入收集臺(tái)架——單根撥管——單根對(duì)齊——一層鋼管計(jì)數(shù)——層對(duì)齊（管層）（相鄰層錯(cuò)位）——管層移位（磁盤吊）——管層碼放——管捆移送至打捆工位（移送小車）——自動(dòng)打捆（打捆裝置移動(dòng)至打捆位）——打捆完成后自動(dòng)打捆裝置離開——打捆行車（下料）。

2 設(shè)備要求

2.1 設(shè)備的總體要求

（1）噪音要求：距離設(shè)備1米處噪音值≤85dBA。

（2）成套設(shè)備均有安全防護(hù)措施，避免安全事故的發(fā)生。

（3）成套設(shè)備應(yīng)充分考慮保護(hù)鋼管表面只是達(dá)到表干的油漆。

不能出現(xiàn)掉漆現(xiàn)象。

（4）設(shè)備安裝區(qū)域?yàn)榉栏釃娡繀^(qū)域，其中稀釋劑為易燃易爆物品。成套設(shè)備必須杜絕出現(xiàn)火花、火星等情況，防止引起火災(zāi)。

（5）成套設(shè)備包括所有的電氣設(shè)備：配電柜、MCC柜、變頻柜、操作臺(tái)、端子盒、HMI及HMI柜（現(xiàn)場型）、2套檢修電源箱等所有現(xiàn)場需使用的電氣設(shè)備。

2.2 設(shè)備的具體參數(shù)

（1）鋼管自動(dòng)打捆裝置由行走機(jī)構(gòu)、導(dǎo)帶機(jī)構(gòu)、鋼帶收緊機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)以及與之配套的電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等組成。

（2）打捆機(jī)必須采用鎖扣形式，打捆后鎖扣處抗拉強(qiáng)度不小于鋼帶母材的75%。

（3）成套設(shè)備能滿足每168秒完成1捆（1捆按打10條鋼帶計(jì)）。

（4）鋼管六角成形必須配置HMI，可在HMI中設(shè)置鋼管、打捆參數(shù)。也可與L2計(jì)算機(jī)通訊直接調(diào)取鋼管參數(shù)。

（5）輸送小車由行走機(jī)構(gòu)、可開合六角捆托架及相應(yīng)的電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等組成。并且輸送小車及可開合六角捆托架的管捆支撐開口度調(diào)節(jié)采用電動(dòng)調(diào)節(jié)方式。

（6）成套打捆裝置能夠滿足支架包裝要求。即在支架包裝時(shí)，支架需放置在輸送小車上，由電磁吊將一層鋼管放置在支架上，以此類推完成支架包裝鋼管成形，最終由人工采用打捆行車完成支架包裝。在支架包裝時(shí)，由于人員需進(jìn)入設(shè)備中，設(shè)備充分考慮了支架包裝時(shí)人員的安全性。

（7）鋼帶采用復(fù)繞式。

（8）電氣設(shè)備包括操作臺(tái)、變頻柜、MCC柜、配電柜等所有設(shè)備均放置在現(xiàn)場。投標(biāo)方需充分考慮這些設(shè)備的防護(hù)等級(jí)及冷卻方式。

（9）操作方式：自動(dòng)操作、半自動(dòng)操作、手動(dòng)檢修操作、支架包裝。

（10）電氣控制系統(tǒng)。a.電氣控制系統(tǒng)采用西門子S7-300 PLC；b.PLC配置以太網(wǎng)卡，通訊協(xié)議采用TCP/IP；c.驅(qū)動(dòng)電磁閥的輸出板通過中間繼電器隔離；d.輸入/輸出點(diǎn)10%裝機(jī)備用，備用點(diǎn)引至接線端子；e.輸入模塊和輸出模塊通過分路開關(guān)分別供電；f.電氣柜內(nèi)部可以使用每芯1.5mm2的信號(hào)電纜，顏色為黑色、灰色或藍(lán)色；g.開關(guān)量信號(hào)：DC24V；h.模擬量信號(hào)：0-10V或4～20mA。

（11）機(jī)旁設(shè)置1個(gè)操作面板。

（12）軟件：應(yīng)包括設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的所有軟件和滿足產(chǎn)品大綱要求的程序，所有軟件必須是授權(quán)軟件，所有應(yīng)用軟件不能加密。

（13）電氣設(shè)備均安裝于現(xiàn)場，防護(hù)等級(jí)≥IP54。

（14）電纜：電纜（含電纜接頭附件），包括光纜、雙絞線、編碼器電纜等。拖鏈上所有的電纜（帶有標(biāo)準(zhǔn)航空插頭的專用電纜除外），電纜在拖鏈的入口端設(shè)置接線箱，以便于今后的維護(hù)。經(jīng)過拖鏈的電纜全部使用拖鏈專用軟電纜。

（15）鋼管自動(dòng)打捆裝置：自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)及支架包裝模式，四種操作方式。

自動(dòng)：設(shè)備能夠按照選定的模式，在不需要人工干預(yù)的情況下完成該管捆的打捆工作的操作模式。該模式需要所有的傳感器、控制信號(hào)都完好。并且在打捆完成后，由人工將管捆采用打捆行車吊走，并需按完成確認(rèn)按鈕。

半自動(dòng)：半自動(dòng)模式將自動(dòng)的加工過程按照工藝等原則分成幾個(gè)階段，每個(gè)加工階段都需要人工確認(rèn)來啟動(dòng)，在啟動(dòng)后，能夠自動(dòng)完成該階段的工作。該模式需要對(duì)每個(gè)階段的加工結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)。該模式也可控制整個(gè)加工過程的一次循環(huán)。

手動(dòng)：每個(gè)機(jī)械部件的動(dòng)作都需要人工點(diǎn)動(dòng)一次按鈕，PLC即

可保持輸出，直至一個(gè)機(jī)械動(dòng)作完成的生產(chǎn)操作模式。

支架包裝：在該模式情況下，輸送小車需由人工控制才能運(yùn)行，鋼管自動(dòng)打捆裝置完全處于鎖死狀態(tài)。

3 原料及成形要求

3.1 原料情況（以國內(nèi)某鋼廠生產(chǎn)實(shí)績?yōu)槔?/p>

直徑：Ф60.32～177.8mm

生產(chǎn)線代表規(guī)格：Ф88.9mm

單根重量：40～800kg

油套管長度：6～13.5m

鋼管平均長度：9.1m

壁厚：4.24～22.22mm

端部彎曲程度：小于3mm/m

外徑公差：外徑≤100mm ±0.79mm

外徑>100mm -0.5%D～+1%D

壁厚公差：±12.5%t（t為名義壁厚）

管接箍：

管接箍直徑：Ф73.02～197mm

管接箍代表規(guī)格：Ф114.3mm

單個(gè)管接箍重量：1.28～30kg

管接箍長度：141.2～280mm

3.2 鋼管成形要求

鋼管管捆采用六角形狀打包，不同規(guī)格6角支數(shù)不一樣，常見管捆支數(shù)為19支、14支、10支、7支、5支、3支。詳見表1。

同一排鋼管接箍之間斷面對(duì)齊，接箍與接箍相接觸；相鄰排鋼管接箍之間錯(cuò)開約一個(gè)接箍長度，相鄰排接箍之間相互不接觸。典型鋼管六角包形狀如圖1所示。通常的鋼帶位置要求見表2及圖2。

說明：R1指鋼管長度范圍為：6～7.62m

R2指鋼管長度范圍為：7.62～10.36m

R3指鋼管長度范圍為：10.36～13.5m

上表中，2、3內(nèi)部每道次間隔最小在100mm，2與1、3與1及3與2之間間隔最小在600mm。

支架包裝

除了主品鋼管需要6角成形包裝外，在實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營中個(gè)別合同還需要進(jìn)行支架包裝，支架包裝大致占整個(gè)成品的5%（2014年寶鋼股份鋼管廠數(shù)據(jù)）。支架包裝分為：鋼帶式塑鋼架包裝、螺栓式支架包裝。

3.2.1 鋼帶式塑鋼架包裝：對(duì)于不同長度范圍的成品管包裝要求如下。

（1）Ⅱ級(jí)長度范圍（小于10.36m）：每捆采用3組塑鋼支架，6道鋼帶。

示意圖如圖3：

（2）Ⅲ級(jí)長度范圍（大于10.36m）：每捆采用4組塑鋼支架，8道鋼帶。

示意圖如圖4：

鋼帶式支架包裝最大寬度不大于712mm，最大高度不大于677mm。

鋼帶式支架包裝要求：a.塑鋼支架與鋼帶之間距離為400±

50mm，以便管捆之間相互疊放。b.塑料編織帶只在9Cr及以上高合金管料上使用，普通產(chǎn)品不需要使用。塑料編織帶至少保證兩層厚度以上。c.示意圖中鋼帶之間的距離可以根據(jù)實(shí)際管捆狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。d.對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)長度、三級(jí)長度，按交貨公差范圍的平均值來計(jì)算支架包裝組數(shù)（注意在具體包裝時(shí)支架的位置要做相應(yīng)的調(diào)整）。

3.2.2 螺栓式支架包裝

螺栓支架寬度（帶兩側(cè)螺栓）應(yīng)小于等于675mm，成捆高度應(yīng)小于等于670mm，單捆重量應(yīng)小于等于4.5噸。具體數(shù)據(jù)見表3。

支架包裝要求：支架包裝時(shí)鋼管單層自動(dòng)給料，給完料后由人工去放置支架，往復(fù)循環(huán)直至完成支架成形，然后由人工打捆或緊固螺栓。整個(gè)過程由人工操作完成。

4 結(jié)束語

本文主要從現(xiàn)場的公用條件，設(shè)備的總體要求、具體參數(shù)，原料及成型要求幾方面對(duì)鋼管全自動(dòng)打包機(jī)設(shè)備進(jìn)行了綜述。在當(dāng)今鋼鐵產(chǎn)能過剩的大環(huán)境下，實(shí)施生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化、國產(chǎn)化，提高生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，進(jìn)而提升產(chǎn)品的市場競爭力勢(shì)在必行！