棒材機組精整區設備優化改進

蘭小青

[摘 ? ?要]為有效解決軋鋼廠精整區處理能力不足的問題，通過對安陽鋼鐵集團公司第一軋鋼廠260機組精臺架的改進，保障鋼材經濟技術指標，提升市場競爭能力，進而提升軋鋼廠產線效能已成為必然。

[關鍵詞]棒材機組;精整臺架處理;設備優化

[中圖分類號]TG333 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）03–00–02

[Abstract]In order to effectively solve the problem of insufficient processing capacity in the finishing area of the rolling mill， the author of this article improves the finishing bench of the 260 unit of the first rolling mill of Anyang Iron and Steel Group Company to ensure the economic and technical indicators of steel， improve the market competitiveness and reduce， and then improve Rolling mills have become inevitable.

[Keywords]bar unit; finishing bench processing; equipment optimization

安陽鋼鐵集團公司第一軋鋼廠260機組是20世紀80年代投產的一條棒材生產線，隨著軋鋼廠生產工藝的進一步改進，這一設備已無法滿足當代軋鋼廠生產需求，必須要對棒材機組精整區設備進行優化改進。本文結合2016年底對陽鋼鐵集團公司第一軋鋼廠260機組全連軋改造，對軋機設備、軋機控制系統進行了換代升級情況分析，使得軋鋼產量大幅提升，精整處理能力也得到有效提升，具有較高推廣應用價值。

1 改造的必要性及存在的問題

260機組精整臺架原設計處理能力為60萬t/a，機組實際軋材早就突破90萬t，最高的達到了96.8萬t。老臺架雖然經過了后續不斷的改進，由于設計的先天不足，2016年260機組改造后的工藝設計產能達到120萬t，精整處理能力成為改造后制約生產的一個瓶頸，將會嚴重影響機組產能的發揮，臺架改進非改不可。在260機組改造之前對精整區改造多次進行問題分析、梳理和討論，收集工藝、生產、設備及維護等各方面問題，主要表現在以下幾個方面：

（1）精加工處理時間較長。①移鋼臺架在一個移鋼周期所需要的時間（6 s）。②二級鏈升降一個周期（4 s）。③每個冷床倍尺需要一次短尺剔除時間（10 s）。④點算機工作一把鋼所用的時間（3 s）。⑤收集臂往收集輥道方放鋼所需要的時間（3 s）。⑥打包機打包所需要時間（5 s）。⑦各設備之間銜接時間（總計約5 s）。一把鋼的理論周期約為28 s，雖然在使用過程中，通過提高工人操作技能和控制系統的優化，已經把一把鋼的操作時間優化到18s左右，但仍然無法滿足現有生產的實際需求。

（2）上卸鋼結構落后，電動機驅動系統容易出現故障，工藝繁瑣，且對生產指標產生較大影響。

（3）冷卻床處理鋼的能力不足，電機控制簡單，制動效果差，事故多發，最常見的就是鋼材成材率和定尺率無法滿足技術指標要求，相較于同類企業，鋼材成材率與定尺率分別落后0.23%和0.25%。

（4）檢驗臺收集裝置結構落后，經常在精軋輥臺上發生鋼材堆積現象，嚴重影響生產效率。

（5）剪切能力嚴重不足，電氣設備和控制系統落后，故障率高，維修困難。

（6）收集打包質量低，人工勞動強度大。

綜上所述，260機組精整臺架改進無論是從公司、廠部、車間，還是從現場、人員、場地、費用等方面都面臨很大壓力，但改造又必須進行，不改機組產能受限，不改生產經營成本居高不下，不改就不能適應市場滿足不了客戶需求，不改就可能面臨被淘汰。

2 精整臺架設計原則與方案選擇

2.1 精整臺架設計原則

由于260機組改造是在原有建筑的基礎上改造，受空間等條件影響不可能做大的改動，精整臺架的改進要在考慮現場條件，不能移位和破壞現場工業建筑使用性能的前提下進行。國內同類型機組精整臺架一般采用三臺架運行，兩個臺架作為主臺架，一個臺架為副臺架，經過實地考察、分析、對比、論證后確立初步改進方案：采用雙臺架（一主一副）模式運行。設計方面考慮在現有臺架的基礎上對臺架做進一步改進，使得新臺架具備年處理能力120萬t以上，作為主臺架使用;老臺架作為副臺架，主要作為緩沖和處理亂尺。具體而言，應遵循以下原則：

（1）滿足生產需求，單臺架處理能力達到120萬t/a。

（2）解放生產力，實現自動化運行，減少崗位工人40%。

（3）設計考慮兩臺架設備的通用性和設備維護，備件盡可能統一。

（4）設計以現有廠房條件為基礎，不得改動或損壞現有工業建筑。

（5）現有臺架不足之處在新的臺架設計中解決改進。

2.2 改進方案

根據該機組現場條件和本次改造需要達到目的，新臺架工作程序與老臺架相比做了部分改進和簡化，新臺架工作流程主要包括：分流擋板—輸送輥道—移鋼裝置—一級鏈—二級鏈—三級鏈—點算機—收集裝置—對齊擋板—收集輥道—打包輥道—打包機—卸載輥道—稱重鏈—儲存鏈。

經過反復論證后決定在老臺架的設計的基礎上進行設計改進，借鑒老臺架的優良設計，簡化臺架工作流程和不必要的中間環節。新增分流擋板、點算裝置、對齊擋板等設備;對移鋼裝置、輥道齒輪電機、卸載輥道等進行改進;去除剔除輥道、剔除裝置、二級鏈升降機構、亂尺撥鋼、亂尺臺架等設備。其余設備對老臺架做“鏡面對稱”設計，確保設備零部件最大可能的統一。

3 改進措施

3.1 分流擋板

此設備是后加設備，主體車間反映在小規格生產時因鋼把厚，短尺剔除較為困難，并且剔除不凈需要人工二次參與剔除，既浪費人力又影響生產節奏，因此，又增加了一套分鋼裝置，對冷床倍尺最后一把非定尺鋼進行分把，使短鋼更加容易剔除。增加分流擋板主要解決人員不足和降低工人勞動強度，以及提升生產節奏，從而提升臺架處理能力。

3.2 點算裝置

260機組精整臺架一直是人工點數，增加點算裝置也是為了降低工人勞動強度，減少工作崗位，解決主體廠人員不足問題。

3.3 對齊擋板

260機組生產的螺紋鋼產品包裝外觀一直有兩頭不齊的現象，看著有些雜亂，對齊擋板就是在鋼材的收集過程中進行二次對齊，從而改善產品包裝質量。

3.4 移鋼裝置改進

新臺架初步設計是一套四連桿機構移鋼裝置，2016年經過二次改進，采取老臺架“螞蚱腿”結構形式，原設計四連桿機構相對復雜，維護難度大，主要是生產節奏比新改的“螞蚱腿”結構慢，不能夠滿足生產實際需求，改進目的是提升生產節奏。

3.5 齒輪電機改進

原臺架齒輪電機選型相對較小，已經不能滿足實際生產需求，電機損壞頻繁，在線使用齒輪電機25臺套，多的時候一個月需要更換7臺，維護難度和工人勞動強度大，備材費用高，還影響生產節奏。因此對電機進行了重新選型設計。

3.6 卸載輥道改進

卸載輥道原設計為平輥帶蓋板的設計，在使用中多次出現蓋板掛鋼、撞壞設備等問題，由于多數屬于變形損壞，恢復起來難度較大。鋼捆在輥道中無法前進，出現設備停機事故，嚴重影響生產節奏。改進后基本杜絕了該類事故。

3.7 去除部分設備

在設計中去除了使用過程中無用的相關功能和設備，主要包括剔除輥道、剔除裝置、二級鏈升降機構、亂尺撥鋼、亂尺臺架等。一方面這些設備功能在實際生產中很少用，兩個臺架有一個臺架具備就可以滿足實際生產的需求;另一方面這些設備會嚴重影響生產節奏，也會增加相應崗位工人。在設計過程中采取了略去。在新臺架改進中減少了兩個中間環節：二級鏈的升降和短尺剔除（大約需要6 s），這樣平均每把鋼的通過時間可以減少到12 s左右，臺架處理能力能夠再提升50%左右，約為年處理能力近150萬t，考慮一些外界因素在內也能達到要求的120萬t的年處理能力。

4 改造效果

2017年1月，在不改變現有工業建筑，利用現場的有限空間，用最少的費用完成了設備改進。經過一年多的運行，取得了良好的效果。①解決了制約產能發揮、精整處理能力不足的生產瓶頸問題;②改造前精整區崗位工人15人，改造后沒有增加一人，實現了用一樣的人員操作兩套基本相同的設備，實現了自動化生產;③沒有改動廠房等任何工業建筑，用有限的空間安裝了兩套設備。④由于在設計之初就考慮了設備的維護和備件的統一性，兩套設備備件量幾乎沒有增加，備件互換率達到80%以上。⑤改造過程中采取了部分改進，解決了老臺架使用過程中存在的問題，使得設備故障和備件損耗降低60%以上，不但提升了產能，也更加符合實際生產需求。

5 效益分析

5.1 社會效益

精整區“雙臺架”的應用有效地解決了260機組產能發揮的瓶頸問題，在原有人員的基礎上沒增加一個工人就能實現“雙臺架”的運行，說明這次改造的技術水平和自動化程度很高。這次改造設計全部由原一軋廠自己獨立完成，設備的安裝、調試、試運行除了部分備件采購外，都是由公司自主生產，這對安鋼的發展和改革也算是一次嘗試，在投入不大的情況下圓滿解決了機組面臨的各種問題。為公司的進一步改革起到了部分意義上的引領作用。

5.2 經濟效益

5.2.1 降低設備事故

改進前精整區設備事故占到機組總事故時間的1/4還要多，約240 min/a，改進后由于處理能力充足，“雙臺架”布局又能有一定的緩沖應急，基本杜絕了該類事故的發生。年均降低事故時間約240 min。按260棒材機組機時產量150 t，每噸鋼材的利潤按300元計算，則全年可增加效益：240/60×150×300=18萬元。

5.2.2 節約大量的人工費用

生產崗位按每班節約8人計算，每人年費用約7.5萬元（2017年數據）則可以節約人工開資：8×4×7.5=240萬元

5.2.3 降低備材費用

由于老臺架備件和新臺架備件通用率80%以上，備件基本沒有增加庫存，老臺架備件庫存約為20萬元。由此可相對減少備件庫存15萬元以上。

輥道齒輪電機改進前一個臺架年消耗在30萬元左右，改進后兩個臺架備材消耗約為40萬元。相對年節約備材費用30×2-40=20萬元

綜上所述，不考慮機組產能釋放后帶來的效益，項目完成后，每年可增加經濟效益293萬元。

6 結束語

通過對260棒材機組精整優化改進，使得整條生產線性能更好，運行更穩定，不僅提高了鋼材的成材率和定尺率，還有效降低了事故發生率，降低了企業維修投入，值得大范圍推廣應用。

參考文獻

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