步進式冷床輸料設備的優化設計

劉 博，馬江濤，趙恒亮

(1.寶鋼工程技術集團有限公司，上海 201900；2.大連華銳重工集團股份有限公司，遼寧 大連 116013)

0 前言

冷床輸料裝置是軋鋼生產工藝線上的一個必要設備，其主要作用將冷床冷卻后達到一定數量的坯料，由鏈式橫移車抬起、橫移、下落，越過輸料輥道蓋板入料端后，送入輸料輥道，再由輸料輥道輸送至冷剪前進入下一道工序。

1 設備的結構特點

傳統的步進式冷床輸料設備主要由蓋板底板、護板、支撐件、輥子、靜齒條、動齒條等部分組成如圖1所示。設備采用螺栓聯接，通過支撐件與輸料輥道底座把合，從而實現坯料的運輸功能。

圖1 傳統的輸料設備結構示意圖

國內某鋼廠120 m步進式冷床，其輸料設備共有87組，輸料輥道的蓋板底板為“兩端向下彎折+中間段水平”結構型式，蓋板底板的水平部分設置成一段中空結構，便于輥子安裝，沿坯料輸送方向的前后兩端均向下彎折成坡度，如圖1a～圖1c所示。

每一組蓋板底板均安裝在相應的輸料輥道的頂面，沿坯料輸送方向兩側的側板均設有斜面開口，傾斜度為150°，且入料端側板標高低于對面側板，便于坯料順利送入蓋板入料端。

2 常見問題及原因分析

2.1 常見問題

傳統輸料設備的蓋板入料端，僅設置立筋板(立筋板上無斜板)，或僅設置斜板(沒有立筋板支撐)，實際生產中會出現蓋板剮蹭、卡鋼和傳輸不穩定等問題。

(1)運輸坯料通過蓋板底板的水平段時，如果坯料來料為向下扣頭彎曲，經常出現卡鋼、亂鋼現象，影響生產節奏和產能。

(2)坯料經步進式動、靜齒條，向蓋板入料端運輸過程中，時常沖擊蓋板入料端的立筋板，支撐件處聯接螺栓損壞嚴重；另外，坯料經鏈式橫移車抬升時，極易剮蹭蓋板入料端，將支撐件處聯接螺栓拉斷，輥道蓋板被掀翻，易觸發生產事故。

(3)坯料在冷床冷卻期間，經動靜齒條動作沿斜板爬坡上行，斜板易變形，從而導致坯料傳輸不穩定。

(4)坯料經筋板輸送至入料端側板、對面側板時，會有部分坯料停滯在側板斜面，不利于坯料順利輸送至下道工序，也會一定程度上影響產能。

因此，需要對傳統的冷床輸料設備進行技術改進，以解決用戶生產的實際問題。

2.2 原因分析

步進式冷床輸料設備在運輸坯料時，需要步進式動靜齒條、鏈式橫移車和升降機構協同完成抬起、橫移、下落等一系列動作，整個運輸過程要求坯料輸送銜接動作連貫流暢。實際生產過程中步進式冷床輸料設備在運輸坯料時出現的卡阻和沖擊，均會對坯料輸送產生不利影響。

(1)輸料輥道的蓋板底板的水平部分設置成一段中空結構，中間由輥子穿過，該中空結構的蓋板沿坯料運輸方向為水平型式，會與輥子間形成縫隙。當坯料來料為向下扣頭彎曲時，小規格坯料較細且軟，會沿輥子縫隙鉆入蓋板下方，從而造成卡鋼、亂鋼現象，增加了人工勞動強度，也干擾生產節奏和產能。

(2)輸料輥道的蓋板入料端僅設置立筋板，立筋板數量為兩塊，但無斜板，動靜齒條直接延伸至蓋板入料端立筋板，一部分坯料經鏈式橫移車升降運輸至蓋板底板上。但鏈式橫移車不參與動作期間，另一部分坯料經步進式動靜齒條向蓋板入料端運輸，成批堆積在蓋板入料端的立筋板上，從而對兩塊立筋板形成沖擊，影響支撐件處聯接螺栓的使用壽命。

此外，坯料經鏈式橫移車運輸抬升時，極易剮蹭入料端平板的外沿棱角，若鏈式橫移車此時繼續向前橫移動作，坯料會將支撐件處的聯接螺栓拉斷，蓋板被掀翻，同時坯料呈亂鋼狀態，觸發生產事故。

(3)輸料輥道蓋板僅設置入料端斜板，但斜板下沒有立筋板，一批坯料在冷床冷卻期間，依舊經動靜齒條動作沿斜板爬坡上行。此時坯料溫度仍有近400℃，入料端斜板因為沒有筋板支撐，極易變形從而影響坯料傳輸的穩定性。

(4)輸料輥道蓋板兩側的入料端側板和對面側板，設有傾斜度為150°的斜面開口，角度相對平緩，坯料在運輸時，會有部分留在側板斜面上，不能滑下至蓋板底板的輥子上，坯料不能順利進入下一工序，從而對產能帶來不利影響。

3 優化改進

對傳統的步進式冷床輸料設備進行優化提升，以解決坯料對蓋板的沖擊、坯料剮蹭導致蓋板被掀翻、坯料卡鋼及亂鋼等問題，既保證了坯料傳輸的穩定性，減少掀翻蓋板等生產事故，又提升生產節奏和產能。

3.1 結構改進

(1)輸料輥道的蓋板底板結構改進。如圖2所示，將輸料輥道的蓋板底板設計成“兩端向下彎折+中間段水平+近輥子側向下彎折”的結構型式，中間水平段與兩端向下彎折結合處加工成圓弧，中間水平段與近輥子兩側向下彎折結合處也加工成圓弧。

圖2 改進后的冷床輸料設備示意圖

改進后的蓋板底板，即便來料坯料的前端向下扣頭，坯料隨旋轉的輥子向前運輸時，扣頭端與彎折成坡度的斜面接觸后，也直接由旋轉的輥子運輸至下一工序。

蓋板底板與輥子的臨近兩側向下彎折呈現一定坡度，能避免坯料鉆入輥子與蓋板底板中間水平段結合處的縫隙，防止坯料鉆入蓋板底板的下方，消除了卡鋼、亂鋼等現象，降低了人工勞動強度，提升了產能。

(2)蓋板入料端與動靜齒條結合處的結構改進。在坯料完成抬起、橫移、下落等動作的整個運輸過程中，入料端平板的外沿與入料端斜板的結合面已經焊后打磨成圓弧狀，完全消除了入料端平板的外沿棱角隱患。因此坯料在隨鏈式橫移車的整個傳輸過程中平穩運行，不會出現剮蹭入料端平板的外沿棱角現象，徹底解決了因剮蹭導致支撐件處的聯接螺栓剪斷、蓋板被掀翻等事故隱患。

并且在鏈式橫移車不參與動作期間，另一部分坯料經靜齒條、動齒條運輸至接觸入料端斜板的下沿區域，坯料依次排列在入料端斜板的45°斜面上。隨靜齒條、動齒條的動作節奏，坯料一根接一根沿入料端斜板的斜面上爬坡緩慢上移，依次越過入料端平板、入料端側板后，沿入料端側板的斜面滑落在蓋板底板的中間水平段及輥子的頂面，實現坯料的流暢運輸。

改進后的輸料輥道蓋板入料端與動靜齒條結合處如圖3所示。靜齒條與動齒條分別沿輥子軸向兩側，依次交替布置，五塊入料端斜板呈間隔布置狀態，中間留出四處間隙。便于兩組動靜齒條順利工作，全程無卡阻。

圖3 改進的入料端與動靜齒條結合處示意圖

(3)入料端斜板的結構改進。如圖4所示，入料端斜板的數量設計為五塊，沿入料端平板的外沿依次焊接固定，六塊立筋板依次焊接在五塊入料端斜板的下表面，其結合面加工成45°傾角，起到支撐加固的作用，相鄰兩塊入料端斜板之間留有空擋，避免與靜齒條、動齒條的干涉。這樣在坯料傳輸過程中，就保證了靜齒條、動齒條全程無卡阻，順利實現坯料的平穩傳輸。

圖4 改進的冷床輸料設備三維結構圖

坯料在入料端斜板的斜面上爬坡緩慢上移，入料端斜板的接料面呈斜面型式結構，且下方均有立筋板支撐固定。一方面，避免了坯料的成批堆積，消除了傳統結構中坯料對蓋板的沖擊現象；另一方面，由于立筋板的支撐，避免了高溫坯料對入料端斜板的直接烘烤而變形，保證了入料端斜板平穩傳輸。

(4)入料端側板和對面側板的結構改進。適當加大入料端側板與對面側板的斜面傾角，均設計為130°，角度相對較陡，有利于坯料沿斜面滑落在蓋板底板的中間水平段及輥子的頂面。而且兩端分別與平板、蓋板底板等焊接為一體，在輥子旋轉運輸坯料時，坯料即便滑到入料端側板與對面側板的斜面，也會很快滑落下來，減少了坯料在兩側斜面的存鋼量和存鋼時間，便于坯料隨輥子順利進入下一工序，從而提升產線產能。

3.2 使用效果

改進后的步進式冷床輸料設備已在國內某鋼廠投產，自投產以來，未出現因坯料剮蹭蓋板的現場事故，事故率為零。入料端側板、對面側板未出現坯料留存現象，坯料來料向下扣頭運輸時，未出現卡鋼和亂鋼事故。在檢修和更設備時，經觀察蓋板底板處支撐件聯接螺栓外觀完好，無劃痕和裂紋，使用狀況良好。坯料傳輸穩定，動作流暢。經實踐檢驗，產線產能提升了26%，經濟效益顯著。

4 結束語

(1)蓋板底板與近輥子結合處向下彎折且成圓弧坡度，消除了運輸向下扣頭坯料的卡鋼、亂鋼等現象，降低了人工勞動強度，提升了產能。

(2)入料端斜板與入料端平板的外沿結合面，焊后打磨成圓弧狀，消除了入料端平板的外沿棱角隱患，不會出現坯料剮蹭外沿棱角現象，消除了支撐件處聯接螺栓剪斷、蓋板被掀翻等生產事故。

(3)入料端斜板下方用立筋板支撐加固，在運輸近400℃高溫的坯料時，也能維持原有結構型式，實現了平穩傳輸。

(4)入料端側板與對面側板的傾角均為130°陡角，有利于坯料滑落在輥子頂面，減少了坯料在兩側斜面的存鋼量和存鋼時間，便于坯料順利進入下一工序，進一步提升產線產能。