冷床上料設(shè)備優(yōu)化

魏嘉兵，趙燕暉

（河鋼集團(tuán)唐鋼公司型鋼廠，河北唐山 063016）

0 引言

河鋼唐鋼型鋼廠屬于大型型鋼生產(chǎn)線，可生產(chǎn)鐵塔用角鋼、船用型鋼、礦用U形鋼、圓鋼、電極扁鋼及其他規(guī)格型材等多個(gè)品種。各種規(guī)格產(chǎn)品化學(xué)成分均勻，物理性能穩(wěn)定，尺寸精度高，表面質(zhì)量好，受到國(guó)內(nèi)外用戶的一致認(rèn)可和贊同。

型鋼冷床是大型型鋼生產(chǎn)線中的重要設(shè)備之一，是生產(chǎn)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，主要作用是承載高溫軋件及冷卻。目前根據(jù)鋼鐵市場(chǎng)形式，成功研發(fā)生產(chǎn)了（14～18）英寸鐵路墊板、PU（熱軋 U 形鋼板樁）400 mm×170 mm 熱軋鋼板樁、（36#～40#）（a，b，c）槽鋼和D8履帶鋼等建筑工程機(jī)械系列用鋼。隨著生產(chǎn)品種的不斷研發(fā)，目前的型鋼生產(chǎn)線設(shè)備，已不能滿足要求越來(lái)越高的工藝要求。為此，介紹大型線型鋼冷床的主要結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和優(yōu)化，探討及研究新的上料結(jié)構(gòu)型式采用的原因。以求不斷提高軋件質(zhì)量，克服軋件彎曲對(duì)矯直工序造成的不利影響，有利于企業(yè)持續(xù)生存發(fā)展。

攻關(guān)過(guò)程中，結(jié)合理論知識(shí)，以科學(xué)計(jì)算為手段，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)觀摩，發(fā)現(xiàn)左右不對(duì)稱斷面型鋼在冷卻時(shí)，由于軋件溫度變化速率不同，造成軋件在冷卻時(shí)產(chǎn)生側(cè)彎，甚至S彎，隨著不對(duì)稱程度的加大，軋件彎曲程度增大，形狀變化隨著增大。當(dāng)彎曲達(dá)到一定程度時(shí)，彎曲軋件在冷床冷卻、輥道運(yùn)輸、后序矯直困難，導(dǎo)致工藝流程受阻，甚至不能生產(chǎn)。現(xiàn)有的型鋼冷床在冷卻軋件過(guò)程中發(fā)生側(cè)彎現(xiàn)象嚴(yán)重，尤其對(duì)履帶鋼軋件不利。因此，為了提高軋機(jī)生產(chǎn)效率，對(duì)冷床上料裝置進(jìn)行了優(yōu)化改造，設(shè)計(jì)了預(yù)彎?rùn)C(jī)構(gòu)，在預(yù)測(cè)到軋件由于溫度造成側(cè)彎前，給軋件反向側(cè)彎量，使軋件在冷卻的溫度范圍內(nèi)達(dá)到比較直的目的。

1 型鋼冷床的上料裝置

型鋼冷床上料裝置位于臺(tái)面入口，布置在輸入輥道的每2組相鄰空位處。由小車、橫移車架、升降裝置和小車橫移裝置組成。整個(gè)上料裝置共有28個(gè)小車，由橫梁架分為3+3+3+3+3+3+3+3+4，共計(jì)9組，每個(gè)小車由單獨(dú)的變頻電機(jī)YZP132S-4-E帶動(dòng)鏈輪鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)，使每個(gè)小車都可以在各自的車架上移動(dòng)不同的距離（0～5000）mm可調(diào)整。9組小車的升降裝置由9臺(tái)椎140 mm/椎100 mm～椎200 mm液壓缸驅(qū)動(dòng)，可以單組動(dòng)作，亦可聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車架上下移動(dòng)，用升降和平移的協(xié)調(diào)動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)上料裝置的周期性運(yùn)動(dòng)。

2 預(yù)彎推頭結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)，搜集圖紙資料，在上料小車的頭部位置即托板前端設(shè)計(jì)特制推頭，以實(shí)現(xiàn)對(duì)需要預(yù)彎軋件的推行動(dòng)作。經(jīng)過(guò)集思廣℃，最終確定推頭為L(zhǎng)形，以此形狀為設(shè)計(jì)思路，詳細(xì)繪制零件圖紙。推頭選用材料Q235A，厚度20 mm鋼板加工制作而成。考慮冷床通常使用步進(jìn)距離為500 mm的情況下，為了盡量發(fā)揮冷床生產(chǎn)能力，增加上鋼數(shù)量，在滿足工藝要求前提下，整個(gè)推頭設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度選擇為420 mm。推頭托鋼上平面總寬度為180 mm。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量型鋼冷床動(dòng)作過(guò)程中，動(dòng)梁低位時(shí)低于定臺(tái)面50 mm，高位時(shí)高出定臺(tái)面100 mm，根據(jù)這2個(gè)高度，經(jīng)過(guò)計(jì)算，上料小車升起后，即特制推頭的最高凸起部位不能超高，也就是在上料小車上升將軋件托起送到冷床后，上料小車下降到低位返回原始位置行走的過(guò)程中，推頭的凸起部位（最高部位）不能刮碰到軋件。根據(jù)這一理論，得出推頭高度的最佳設(shè)計(jì)尺寸為60 mm，為考慮維護(hù)便捷，并滿足強(qiáng)度要求，整個(gè)推頭設(shè)計(jì)2條M20×140 mm的螺栓固定起來(lái)，做到拆裝方便，利于維護(hù)。上料小車優(yōu)化改進(jìn)后如圖1所示。

圖1 大型型鋼上料小車

3 軋件預(yù)彎功能的實(shí)現(xiàn)

通過(guò)科學(xué)理論有限元分析進(jìn)行鋼料力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析出不同規(guī)格鋼料在預(yù)彎曲過(guò)程中的受力情況，建立數(shù)學(xué)模式，并利用實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，建立不同品種規(guī)格型鋼冷卻彎曲數(shù)據(jù)庫(kù)，編制自動(dòng)化控制程序，通過(guò)控制冷床各個(gè)托鋼小車的不同行走距離，使軋件在上冷床前，形成反向預(yù)彎曲，并在冷床逐步冷卻過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)軋件的最終平直。具體實(shí)施上是，上料小車共計(jì)28個(gè)，由單獨(dú)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)小車驅(qū)動(dòng)裝置上帶有一種編碼器，可以單獨(dú)控制行程距離。根據(jù)這一特性，可以將預(yù)前計(jì)算好的彎曲度，進(jìn)行修訂每個(gè)小車行走距離，根據(jù)軋件長(zhǎng)度不同，可以選擇小車使用數(shù)量，進(jìn)行合理選擇設(shè)定。也可以將對(duì)所軋制產(chǎn)品不同規(guī)格編寫(xiě)成數(shù)據(jù)庫(kù)，添加到電腦控制畫(huà)面中，進(jìn)行自動(dòng)行程預(yù)彎，也可以進(jìn)行手動(dòng)填寫(xiě)預(yù)彎曲度，隨機(jī)控制，靈活方便。上料小車預(yù)彎數(shù)據(jù)操作畫(huà)面如圖2所示，預(yù)彎形狀模型如圖3所示。

圖2 上料小車預(yù)彎數(shù)據(jù)控制

4 結(jié)語(yǔ)

進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化后的上料小車實(shí)現(xiàn)了不對(duì)稱斷面軋件的預(yù)彎曲功能，達(dá)到預(yù)期目的，同時(shí)為今后生產(chǎn)新品種新工藝新方法打下了良好的基礎(chǔ)。

圖3 上料小車預(yù)彎形狀模型