針對角鋼堆垛對翻轉電磁鐵進行結構優化

喬張濤，李金華，鄒 琦

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司長材事業部 安徽馬鞍山 243000)

馬鋼小H鋼生產線于2005年投產，為充分利用小H型鋼生產線現有裝備資源，發揮市場效益，該產線不斷進行品種結構調整。針對國家電網建設用鐵塔角鋼的需求，開發產線鐵塔角鋼適應性改造工程。產線現有設備無法滿足角鋼堆垛打捆的工藝需求，為滿足生產鐵塔角鋼的工藝設備條件，根據工藝要求采用堆垛吊車。堆垛行車、跨距22 m，起重量18 t，行走距離6 m，預計投資220萬元。堆垛行車需要在原有設備空隙里增加，增加了設備密度，安裝維護極不方便。綜合生產周期、成本、維護等多方面因素，決定在原有H型鋼生產設備基礎上做一些適應性改造，使其能夠滿足角鋼的堆垛要求。

1 現場設備及工藝

馬鋼小H產線堆垛區域根據成品的長度不同和生產的需要分為24 m堆垛和18 m堆垛兩段，這兩段為單獨PLC控制系統。其中24 m堆垛由兩段12 m堆垛組成，兩段12 m堆垛設備可單獨工作也可以同步工作。經過2臺冷鋸定尺后的軋件，通過輥道運輸至堆垛區入口，根據不同的定尺長度設有定尺擋板，由提升鏈和運輸鏈結構將軋件運送至翻轉電磁鐵前輸送鏈上。2#運輸鏈前后設置了翻鋼裝置，在輸送鏈上不同的位置設置分鋼擋樁，兩段翻轉電磁鐵根據不同的規格選擇性投入，通過翻轉電磁鐵將軋件移至升降臺架，并在升降臺架上完成堆垛，升降臺架將堆垛后軋件移至移動臺架，移動臺架將堆垛后軋機送至堆垛出口輥道。24 m堆垛區域工藝設備布置圖如圖1所示。

改造前堆垛區域翻轉電磁鐵堆垛角鋼的過程很難控制，堆垛成型難度高，無法達到量產要求。角鋼經輸送鏈來到成排鏈上，角鋼在輸送鏈上兩直角邊在下，呈Λ型如圖2中位置1所示，兩排角鋼通過升降擋樁停在成排鏈位置1處，第一組翻轉電磁鐵翻轉180°將角鋼翻轉至成排鏈位置2處。角鋼在輸送鏈上因重心不穩無法保持V型狀態，在位置2 處可能出現4種位置形態，如圖3所示。在位置2 處的角鋼經第二組翻轉電磁鐵翻轉180°，移送至圖2所示位置3 升降臺架上，因為位置2 處的角鋼形態具有4種形態，詳見圖3。這樣經過的第二組翻轉電磁鐵翻轉的角鋼無法在升降臺架上完成堆垛。 改造前堆垛臺架無法實現角鋼的自動堆垛功能。

2 針對角鋼堆垛的翻轉電磁鐵優化方案

為了解決角鋼經第一個翻轉電磁鐵翻轉后無法保持直角在下，呈現V型。經過多次討論和改進最終確定了V型支座固定法。V型支座分成兩部分，一部分固定在堆垛磁盤之上，一部分根據品種更換。在第二個翻轉電磁體外殼的兩側焊接帶三段調節孔的底座，單個底座單重16kg，材質選擇與電磁體外殼材質相近的40Cr材質，V型支座的制作需要匹配不同的角鋼，保證V型支座安裝在電磁鐵外殼上，V型槽根部r角處略低于電磁體吸附面，安裝在第二組翻轉電磁鐵上的V型支座如圖4所示。

圖1 24 m堆垛區域工藝設備布置圖

圖2 改造前角鋼在24 m堆垛翻轉電磁鐵運動過程圖

圖3 角鋼在位置2形態簡圖

底座設計的V型支座要求拆裝便捷，承載可靠耐沖擊，且能夠滿足鐵塔角鋼不同規格的翻轉堆垛要求。底座上安裝孔設計成腰子孔，可以滿足不同規格角鋼的位置要求。V型支架設計上要滿足更換時間短，勞動強度低，連接固定可靠，考慮與磁盤的焊接和磁通率、支座的耐磨性，選用合適材質，支座形式不降低磁盤吸附力。這樣設計能夠在原有狹小空間里實現∠20、∠22、∠25#等多種規格角鋼的堆垛功能。

翻轉電磁鐵改造加裝V型支座后，角鋼經過輸送鏈升降擋板升起，兩排角鋼停在位置1，第一組翻轉電磁鐵將角鋼翻轉180°，移至位置2 處，正好落在第二組翻轉電磁鐵側面V型支座上，下一步動作，第二組翻轉電磁鐵翻轉180°將角鋼移動至位置3升降臺架上，呈現Λ型。然后輸送鏈將一排角鋼運送至成排鏈位置2處，通過升降擋樁定位，角鋼的中心與兩個V型槽交點重合，然后，第二組翻轉電磁鐵翻轉180°將角鋼落在兩支V型上，這支角鋼呈現V型。然后重復以上步驟即可完成角鋼的堆垛，根據不同規格的角鋼更換V型座即可。改造后角鋼堆垛過程如圖5所示。

圖4 V型支座安裝簡圖

圖5 翻轉電磁鐵改造示意圖

3 改進措施

針對馬鋼小H生產線生產針生產∠20、∠22、∠25角鋼時，設備方面需要注意成排運輸鏈一次不能超過4支鋼，堆垛臺架每段鏈條不能超過3支鋼，從提升鏈到成排鏈不能超過12支，軋制角鋼前堆垛、成排收集鏈條必須加油，冷床布置角鋼時，不能超過最大規格H型鋼的總重量，軋制角鋼時壓跺機不能使用，不能對單列角鋼打捆。

堆垛翻轉電磁鐵結構優化后可以滿足∠20、∠22、∠25角鋼的堆垛需求，但是堆垛自動控制程序與H型鋼及槽鋼時的程序有差異，翻轉、堆垛電磁鐵在接鋼，放磁，失磁形式都與H型鋼、槽鋼不一樣，需要大批量生產時，需要在程序里固化電磁鐵位置參數，結合翻轉電磁鐵同步控制，使得自動控制程序固化。生產大于∠25規格角鋼時需要增大翻轉電磁鐵的磁力，角鋼支座還需要進一步改進，減小體積以避免與原設備干涉，優化設計，進一步增加磁力。現有磁盤型號為MWF-1，吸附力為250kg，要求系數在2以上，只能適用于∠25角鋼的堆垛。角鋼支座還需要進一步改進，減小體積以避免與原設備干涉，優化設計，進一步增強磁盤的吸附能力。

4 結語

該項改造工程實施技改后，僅耗費材料費用2萬元，與改造工程方案設計中新增電磁堆垛行車及電控配套等相關施工耗資200多萬元相比，真正實現了“小投入，大收益”。減少工程節點中設備制作安裝的周期，新產品的開發時間得以提前。