淺談步進梁鏈組合式冷床的日常維護與穩定運行

李寬鋒

（河鋼邯鋼大型軋鋼廠，河北 邯鄲 056000）

鋼軌冷床是軌件在軋制之后，對高溫軋件進行冷卻降溫的機械設備，主要作用是使高溫軋件在線緩慢自然降溫，防止熱態鋼材在矯直后的冷卻過程中發生變形，從而保證鋼軌的平直度。同時通過冷床的預彎曲功能，還可防止軋件在自然冷卻過程中因各處質量不等而出現不規則的形變和減少表面質量瑕疵。邯鋼大型軋鋼廠采用了先進的自動化步進梁/鏈組合式冷床，從生產使用效果來看，具有良好的冷卻降溫效果，所生產的鋼軌產品質量也贏得了客戶的一致好評。該型冷床采用自動化液壓控制，在生產使用中曾出現過控制系統故障和液壓系統高溫等問題，對冷卻效果和軌件表面質量帶來一些影響。為了保證冷床電氣系統和液壓系統的良好穩定運行，需根據設備的結構特點和使用工況，做好相關的日常維護措施，加強對設備的通風散熱。本文對此進行了探討。

一、步進梁式冷床的組成與工作原理概述

（一）步進梁式冷床的組成

步進梁式冷床是以升降梁、平移梁等作為主要支撐和工作機構的型鋼冷卻機械設備，根據其作用，冷床系統主要可分為電氣機構、液壓機構、支撐機構和驅動機構等四個部分。

1.電氣機構

電氣機構主要是冷床的電氣設備及其監測和控制系統，用來完成整個運行過程的控制。電氣機構的組成主要包括：電機、操作電路、PLC 以及各種工藝參數的監測系統。監測系統所采集的信號由西門子S7-400 PLC 進行處理和給出控制信號，控制液壓執行機構完成控制指令，實現對步進梁位置升降和速度的控制。

2.液壓機構

冷床采用液壓為執行機構，主要由油泵、油箱、液壓閥、液壓管道等組成，在PLC 和電機控制下負責為驅動機構提供液壓動能。

3.支撐機構

支撐機構是冷床的機械部分，采用三組步進式鋼梁，每組由三條高強度鋼梁組成，鋼梁下部為軌道輪提供支撐。步進梁由液壓缸提供驅動進行升降和平移運動，以電控同步方式進行操作。

4.驅動機構

驅動機構主要是為冷床步進梁的升降和平移提供動力的液壓缸。

（二）步進梁式冷床的工作原理

鋼軌冷床主要實現了對高溫軌件的自然冷卻和預彎功能。經軋制后的鋼軌還具有超過500℃的高溫，不能馬上交庫和進行矯直，如果在矯直之前不能降低其溫度的話，那么將會在矯直之后的冷卻過程中出現二次變形，影響軌件平直度。這就在進入矯直工序之前使其經過自然的冷卻降溫，以消除可能發生的二次變形。軌件在冷床上降低至工藝要求溫度后，再由冷穿進入下一道工序。冷床對軌件的預彎主要是為了降低后續鋼軌矯直工序的勞動強度，進一步提高鋼軌的平直度和表面質量。鋼軌由軋機輸出后，在側倒狀態下其剖面并不對稱，在自然降溫的過程中鋼軌將向一側彎曲，通過對鋼軌的預彎曲則可盡量減少此種彎曲變形。

鋼軌經萬能軋機軋制成型后，由輸入軌道經橫移機運送進入冷床。鋼軌進入冷床后升降液壓缸會先動作推動升降梁沿機架斜坡上升；達到預定高度后，平移缸開始工作，推動平移梁向前平移運行，到達設定位置后，步進梁位置傳感器向控制系統發送信號，由控制系統控制平移缸停止工作；待鋼軌冷卻至要求溫度后由出口運輸橫移機和提升小車運輸離開冷床，送至輸出輥道至下道工序。同時，冷床的升降梁和平移梁開始移動至原始位置，繼續下一個工作循環。在冷床工作的整個工藝環節中，由PLC 控制器配合電機、液壓系統和步進梁共同完成操作。PLC 程序對步進梁動作順序、液壓比例閥開口等參數進行設定并與WinCC、現場傳感器以及液壓站建立通信之后，即可實現設備的自動化運行。由步進梁、輥道位置傳感器向PLC 提供現場反饋信號，PLC 根據反饋信號和設定程序向液壓站發出控制指令，并由液壓站驅動執行機構完成相關操作。

二、步進梁式冷床的日常維護與穩定運行

在生產運行過程中，冷床是一個關鍵節點，設備的穩定運行與否將會直接影響到鋼軌的生產質量，并會擾亂正常的生產節奏。作為一個集機、電、液于一體的機電設備，做好步進梁式冷床的日常維護非常重要，只有做好相應的日常維護措施，才能確保設備的穩定運行。

下面，本文基于冷床的設備特點，從電機設備、控制系統、液壓系統和機械部分四個方面出發，提出一些具體的維護舉措。

（一）做好對電機設備的維護

冷床設備的控制均由電機提供動力來源，在設備運行中電機總是處于持續運行的狀態。從使用情況來看，電機部分出現故障也是影響冷床穩定運行的重要原因。在對電機設備的日常運行維護中，要做好以下四方面的工作。首先是要做好電機底座、外殼等部件的緊固，并進行常態化的檢查，避免在電機運行時出現振動，影響設備的運轉；其次是做好電機軸承部位的潤滑，使電機軸承始終處于合理的潤滑狀態。當在運行過程中，電機出現棍子不轉步進梁不動作并伴有軸承部位金屬摩擦噪音時，應當著重檢查電機軸承是否出現損壞，并根據損壞程度進行維修，在必要的情況下進行更換電機和拆卸檢修操作；再次是做好對電機部分的線路的檢修、保護工作。對于電機而言，線路如同是它的“血管”，一旦線路出現問題，將會直接影響電機正常運轉。在日常維護中，避免發生虛接和線路裸露的情況；最后，在運行過程中，要監控電機的溫度，溫度過高會導致電機停轉，同時也會影響電機的使用壽命。在日常維護過程中，要做好對電機的降溫控制工作，可以采用風冷等方式促進電機散熱，避免電機及軸承部溫度過高。

（二）對控制系統的維護

PLC、WinCC 和現場傳感器共同組成了冷床的控制系統，對于冷床而言，控制系統如同其“大腦”。從實踐經驗來看，冷床控制系統日常維護的重點是通信，即要保證系統各部分的正常通信。一旦出現通信故常，則會導致冷床設備不動作，甚至會出現誤動作，嚴重影響正常生產。在日常的巡檢工作中，要做好以下三方面的工作。首先，做好對系統通訊網絡的檢查工作，通過監測信號、發送模擬信號等方法檢查通訊網絡是否正常，各部分是否可以正常通訊。同時，檢查現場傳感器的傳送數據，是否存在過高或者過低的情況，確保現場傳感器傳輸數據清晰、準確。通過比對，檢查WinCC 界面給定與現場電子執行機構反饋是否一致。其次，要做好控制系統的防干擾措施，一些異常干擾會影響控制系統的正常工作。在巡檢中，要確保控制系統通信電源及線路遠離電源、大功率電機和輸電線路，單獨進行布線，屏蔽潛在干擾；同時系統控制柜和通信線路應用鐵皮或鐵管隔離，做好系統的抗電磁干擾等物理防護。最后，做好對系統控制柜的降溫散熱工作，確保其處于適宜的溫度范圍內。除了原有的通風散熱方式外，還應在控制柜室內安裝空調等降溫設備，保持室內低溫干燥的環境。

（三）對液壓系統的維護

冷床設備液壓站布置于地下，受現場溫度的影響，致使液壓站及油箱溫度較高。較高的油液溫度會使液壓油黏度降低，潤滑性能下降，易于發生變質和泄露；而且冷床步進梁動作也會變得緩慢無力，工作效率降低。對液壓油的冷卻由專門的水冷器來完成，水冷器的冷卻效果直接關系到液壓油溫度和液壓系統的穩定工作，一旦水冷器出現問題，油溫會快速上升。日常維護中應重點檢查水冷閥是否有堵塞的問題，定期清除水冷器水垢。液壓系統維護還要關注液壓油泄露的問題，特別重點檢查油缸、油管接口等易于出現漏油的部位，發現有泄露的應視情況停車檢修，更換密封件和補充油液。

（四）對步進梁機械部分的維護

主要包括減速機、聯軸器、步進梁及軸承等部件，應保證齒嚙合聲音正常，無雜音，蝸桿無明顯竄動，蝸輪磨損正常，軸承聲音正常及間隙正常，溫度不大于60℃。檢查減速機箱內油位，保證不缺油，各聯接處不滲漏油。步進梁傳動部軸承應定期注油，支承輪應轉動靈活，磨損均勻，潤滑良好。

三、結語

鋼軌冷床是鋼軌生產的重要機械設備，在很大程度上影響到鋼軌的平直度和表面質量。隨著冷床設備自動化水平的提高，設備維護的工作量也有所增加。為使冷床設備的穩定運行，減少故障率，需做好對控制系統的抗干擾，加強對電氣系統、液壓系統的通風散熱，從而減少鋼軌在冷卻中的變形，為后續的矯直工序打好基礎。