現(xiàn)代卷材運(yùn)輸系統(tǒng)

馬曉琴

(中冶東方工程技術(shù)有限公司，山東 青島266555)

0 前言

卷材運(yùn)輸系統(tǒng)是卷材熱軋、冷軋和精整處理線(xiàn)生產(chǎn)車(chē)間必不可少的工藝設(shè)備。它的主要作用是在車(chē)間吊車(chē)的配合下，將卷材在各機(jī)組的尾部、頭部及倉(cāng)庫(kù)之間進(jìn)行運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)多工位的卸卷或上卷。

目前，卷材運(yùn)輸?shù)姆绞街饕须妱?dòng)平車(chē)、火車(chē)、汽車(chē)、地坑式運(yùn)卷小車(chē)、步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)、鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)、托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)。其中，電動(dòng)平車(chē)、火車(chē)、汽車(chē)的上卷和卸卷均需車(chē)間吊車(chē)的輔助操作，是完全的離線(xiàn)運(yùn)輸。電動(dòng)平車(chē)通常用于多跨間的過(guò)跨運(yùn)輸，火車(chē)和汽車(chē)多用于成品發(fā)貨等車(chē)間外遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。

地坑式運(yùn)卷小車(chē)、鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)和步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)為傳統(tǒng)的卷材在線(xiàn)運(yùn)輸方式，在鋼鐵行業(yè)應(yīng)用較為廣泛。托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)在有色行業(yè)早有應(yīng)用，且發(fā)展已較為成熟，但在鋼鐵行業(yè)應(yīng)用較晚，近幾年在馬鋼新區(qū)2250mm熱軋項(xiàng)目、邯鄲鋼鐵2250mm熱軋項(xiàng)目、首鋼京唐1580mm熱軋項(xiàng)目等大型鋼鐵項(xiàng)目開(kāi)始應(yīng)用，效果良好。因此，目前各鋼鐵企業(yè)新建項(xiàng)目均將托盤(pán)運(yùn)輸方式納入考慮之中。

1 地坑式運(yùn)卷小車(chē)

地坑式運(yùn)卷小車(chē)是在半開(kāi)放式地坑內(nèi)軌道上水平行走的一種單個(gè)臥卷運(yùn)輸方式，其水平行走由電機(jī)或者液壓驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。除水平行走外，運(yùn)卷小車(chē)也可實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)（1.5m左右）的升降運(yùn)動(dòng)，以完成與其他運(yùn)卷設(shè)備、開(kāi)卷機(jī)、卷取機(jī)的交接。升降運(yùn)動(dòng)一般由升降液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。

地坑式運(yùn)卷小車(chē)為單卷運(yùn)輸，效率較低。因此，運(yùn)卷小車(chē)多用于機(jī)組（熱軋線(xiàn)、冷軋線(xiàn)及重卷機(jī)、橫切機(jī)、縱切機(jī)、拉矯機(jī)等精整機(jī)組）的上卷和卸卷，進(jìn)行短距離（一般10～30m）運(yùn)輸。上卷小車(chē)負(fù)責(zé)將卷材從其它運(yùn)卷設(shè)備（鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)、步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)、托盤(pán)運(yùn)輸機(jī)或者車(chē)間吊車(chē)）上接收并運(yùn)送到開(kāi)卷機(jī)，卸卷小車(chē)負(fù)責(zé)將卷材從卷取機(jī)上取下并運(yùn)送到其它運(yùn)卷設(shè)備上。

地坑式運(yùn)卷小車(chē)可以直接運(yùn)送卷材，也可運(yùn)送卷材托盤(pán)，這取決于與其所配合的運(yùn)卷方式。與托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)配合時(shí)，運(yùn)卷小車(chē)運(yùn)送卷托盤(pán)，其它情況下均直接運(yùn)送卷材。

2 鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)

鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)是目前比較常見(jiàn)的卷材多卷運(yùn)輸方式之一。

鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)鞍座式臥卷運(yùn)輸。鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)主要由鞍型運(yùn)輸鏈、轉(zhuǎn)向鏈輪、鏈軌和支承框架、傳動(dòng)裝置、液壓張緊裝置等組成。鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)用于卷材的水平運(yùn)輸，需與提升裝置、回轉(zhuǎn)臺(tái)等配合方能完成卷材在X、Y、Z各個(gè)方向上的運(yùn)輸。

鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)可同時(shí)運(yùn)送多個(gè)卷材，能夠滿(mǎn)足高產(chǎn)量快節(jié)奏的生產(chǎn)。但鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性較差、設(shè)備基礎(chǔ)斷面大，因而投資較大、后期設(shè)備維護(hù)量也較大。

鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)主要應(yīng)用于機(jī)組的進(jìn)出料運(yùn)輸、車(chē)間的過(guò)跨運(yùn)輸和車(chē)間之間較長(zhǎng)距離的運(yùn)輸，常與運(yùn)卷小車(chē)、步進(jìn)梁等配合使用。

3 步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)

步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)因其生產(chǎn)節(jié)奏快、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是目前多卷運(yùn)輸使用較廣的運(yùn)輸方式。

3.1 步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)的結(jié)構(gòu)型式

步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)的基本結(jié)構(gòu)由兩部分組成：固定部件和活動(dòng)部件，固定部件包括軌道裝配、立柱、橫梁、固定鞍座和導(dǎo)向輪；活動(dòng)部件包括箱型活動(dòng)梁、升降機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)和車(chē)輪組。

卷材在鞍座上有三種不同的存放方式：立卷式、臥卷鞍型、臥卷槽型，如圖1所示。立卷運(yùn)輸最為平穩(wěn)，鞍座簡(jiǎn)單，但其導(dǎo)向性不好，在水平面X、Y兩個(gè)方向上都會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。且立卷運(yùn)輸易使鋼卷邊部損傷，影響鋼卷外觀質(zhì)量，同時(shí)使平整、分卷、剪切等后續(xù)工序不順暢。所以，除罩式爐等特殊場(chǎng)合，現(xiàn)代卷材運(yùn)輸一般均采用臥卷運(yùn)輸，其中以臥卷槽型式應(yīng)用最為普遍。

步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)的升降和平移機(jī)構(gòu)可采用液壓驅(qū)動(dòng)式或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)式?，F(xiàn)代普遍采用的是液壓驅(qū)動(dòng)式。

步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸原理：步進(jìn)梁通過(guò)動(dòng)梁“上升——前進(jìn)——下降——后退”的周期性運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)卷材在固定鞍座上的步進(jìn)式搬運(yùn)。步進(jìn)梁的運(yùn)動(dòng)分為平移運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)。平移運(yùn)動(dòng)主要由平移液壓缸驅(qū)動(dòng)。根據(jù)升降機(jī)構(gòu)的型式，步進(jìn)梁可分為垂直式、連桿式、斜坡式和偏心輪式，不同型式的步進(jìn)梁，其承載能力、運(yùn)行平穩(wěn)性、控制和維護(hù)要求各有其特點(diǎn)。

步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)的步距一般為2500～4000mm，最小步距由卷材的最大寬度或鋼卷的最大外徑、吊具打開(kāi)時(shí)的最大尺寸、打捆機(jī)的最大尺寸和必須的安全操作距離等決定。為了入口段上卷時(shí)多增加裝卷的卷位，步距可取下限值；而在出口段如為了運(yùn)輸距離較長(zhǎng)考慮，步距可取上限值。

步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)的升降行程一般為150～250mm。最小升降行程由卷材的外徑范圍、卷材在步進(jìn)梁上的位置方向、有無(wú)打捆機(jī)以及是熱軋卷還是冷軋卷等因素確定。在滿(mǎn)足要求的情況下，升降行程設(shè)計(jì)得小，對(duì)減輕升降機(jī)構(gòu)的重量、提高零件使用壽命以及處理線(xiàn)的產(chǎn)量都有利。

步進(jìn)梁的長(zhǎng)度一般每段為15～24m。太長(zhǎng)不好制作和運(yùn)輸。如果運(yùn)輸總距離較長(zhǎng)，可分為多段，每段間用鉸接聯(lián)接。

3.2 步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)的特點(diǎn)

步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)主要用于卷材水平運(yùn)輸，需與提升裝置、回轉(zhuǎn)臺(tái)等配合方能完成卷材在X、Y、Z各個(gè)方向上的運(yùn)輸。

與鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)相比，步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)具有停位準(zhǔn)確、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、易維護(hù)、占地空間較小等優(yōu)點(diǎn)，因此在現(xiàn)代化的卷材處理線(xiàn)中使用較多。與運(yùn)卷小車(chē)相比，步進(jìn)梁產(chǎn)量大、生產(chǎn)節(jié)奏快、運(yùn)行更可靠，但投資大、設(shè)備較復(fù)雜。特別是對(duì)于生產(chǎn)節(jié)奏較慢的生產(chǎn)線(xiàn)如彩涂、鍍鋅、重卷、橫切、縱切、拉矯等精整機(jī)組，采用運(yùn)卷小車(chē)更為經(jīng)濟(jì)可行。

4 托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)

托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)在有色行業(yè)早有應(yīng)用，且發(fā)展已較為成熟，但在鋼鐵行業(yè)應(yīng)用較晚，尚屬新型運(yùn)輸方式。

4.1 托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)的結(jié)構(gòu)型式

托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)主要由卷材托盤(pán)和輥道組成，通過(guò)卷材托盤(pán)在輥道上的行走來(lái)實(shí)現(xiàn)卷材的運(yùn)輸。卷材托盤(pán)有V型鞍座式和托輥鞍座式兩種。對(duì)于表面要求較低的鋼卷運(yùn)輸一般采用V型鞍座式，而對(duì)鋁卷材等表面要求較高的卷材運(yùn)輸則通常采用托輥鞍座式。輥道包括平移輥道、橫移輥道、提升輥道、旋轉(zhuǎn)輥道。各種輥道互相配合，完成整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程。

托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)的主要型式有兩種：雙層輥道結(jié)構(gòu)和雙排輥道結(jié)構(gòu)。雙層輥道結(jié)構(gòu)是由上下兩排輥道組成，上層為重載輥道，用于運(yùn)送負(fù)載托盤(pán)，下層為輕載輥道，用于運(yùn)送空托盤(pán)返回至待機(jī)位。雙排輥道結(jié)構(gòu)由兩排并排輥道組成，一側(cè)為重載輥道，用于運(yùn)送負(fù)載托盤(pán)，一側(cè)為輕載輥道，用于運(yùn)送空托盤(pán)返回至待機(jī)位。兩種結(jié)構(gòu)相比較，雙層輥道型式在車(chē)間平面占地較小；雙排輥道型式設(shè)備結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，設(shè)備重量較小、安裝及維護(hù)更為簡(jiǎn)單、基礎(chǔ)斷面積更小，單位面積上載荷更小，投資較小。因此，雙排輥道結(jié)構(gòu)應(yīng)用更為廣泛。

托盤(pán)的運(yùn)輸高度有三種方案：一是半地下式，負(fù)載托盤(pán)從卷取區(qū)出來(lái)后不進(jìn)行提升，卷材的頂面標(biāo)高在±0以下，托盤(pán)系統(tǒng)在一個(gè)半開(kāi)放式的坑道內(nèi)運(yùn)行，直至目的地。二是半地上式，負(fù)載托盤(pán)從卷取區(qū)出來(lái)后進(jìn)行提升，使卷材的下表面在±0的位置。托盤(pán)系統(tǒng)安裝在一個(gè)半開(kāi)放式的坑道內(nèi)，直至目的地。三是地上式，負(fù)載托盤(pán)從卷取區(qū)出來(lái)后進(jìn)行提升，使托盤(pán)在±0上運(yùn)行，直至目的地。其中，地上式運(yùn)輸方式具有如下優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備基礎(chǔ)淺、卷材散熱好、熱輻射影響較小、車(chē)間通行方便美觀整潔。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中更多采用地上式托盤(pán)運(yùn)輸方式。

4.2 托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)的特點(diǎn)

與鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)和步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)相比，托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)具有如下特點(diǎn)：

（1）可通過(guò)調(diào)整托盤(pán)數(shù)量來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載能力，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)節(jié)奏，具有很大靈活性。

（2）托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸主要是靠托盤(pán)在輥道上的行走來(lái)實(shí)現(xiàn)，卷材和托盤(pán)之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此不會(huì)對(duì)卷材表面產(chǎn)生不良影響。

（3）托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)主要由托盤(pán)和輥道組成，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量小。設(shè)備模塊化、通用性強(qiáng)，工藝設(shè)備布置靈活，最大限度減少了設(shè)備備件。前期設(shè)備投資小，后期設(shè)備維護(hù)量小。

（4）相比其他運(yùn)輸方式，托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)輥道基礎(chǔ)斷面最小，減小了設(shè)備基礎(chǔ)施工量和施工難度，節(jié)約了設(shè)備基礎(chǔ)施工費(fèi)用。

（5）托盤(pán)在整個(gè)運(yùn)輸線(xiàn)輥道上僅做水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)所需的輥道驅(qū)動(dòng)電機(jī)數(shù)量較多，但功率較小，總裝機(jī)容量?jī)H為步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)的1/3左右。相比步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)液壓泵電機(jī)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，輥道電機(jī)為非連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)行成本更低。

（6）相比其他運(yùn)卷方式，托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)在車(chē)間的布置更為整潔美觀，尤其是地上式托盤(pán)運(yùn)輸方式，車(chē)間整潔美觀，且方便通行。

（7）托盤(pán)運(yùn)輸方式可以在卷取區(qū)直接受卷，不需要天車(chē)輔助。負(fù)載托盤(pán)在運(yùn)輸輥道上根據(jù)需要可以自動(dòng)地直接被運(yùn)送到不同的目的地，無(wú)論是轉(zhuǎn)向還是改變運(yùn)輸高度都可以靈活實(shí)現(xiàn)。中間過(guò)程不需要人工干預(yù)，可以實(shí)現(xiàn)卷材全自動(dòng)運(yùn)輸和物流管理。

5 幾種運(yùn)輸方式的比較

地坑式運(yùn)卷小車(chē)、鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)、步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)、托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)是車(chē)間常用的卷材運(yùn)輸方式，其主要性能特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 常用運(yùn)卷方式性能對(duì)比

6 結(jié)語(yǔ)

由此可見(jiàn)，以上各種運(yùn)輸方式各有其優(yōu)劣，適用于不同的范圍。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，往往根據(jù)各種運(yùn)輸方式的不同特點(diǎn)，采用多種方式相結(jié)合的運(yùn)輸方式。如傳統(tǒng)的熱軋鋼卷下線(xiàn)多采用運(yùn)卷小車(chē)卸卷+運(yùn)輸鏈短距離運(yùn)輸+步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)長(zhǎng)距離運(yùn)輸，或者運(yùn)卷小車(chē)卸卷+步進(jìn)梁運(yùn)輸機(jī)長(zhǎng)距離運(yùn)輸，再比如目前的發(fā)展新趨勢(shì)則為運(yùn)卷小車(chē)卸卷+托盤(pán)運(yùn)輸機(jī)長(zhǎng)距離運(yùn)輸。多種方式相結(jié)合，可使各種運(yùn)輸方式最大程度的“揚(yáng)長(zhǎng)避短”。

選擇何種運(yùn)輸方式應(yīng)根據(jù)不同工程的產(chǎn)品特點(diǎn)、生產(chǎn)節(jié)奏、運(yùn)輸距離、技術(shù)儲(chǔ)備、投資水平等實(shí)際情況進(jìn)行選擇、組合，方能實(shí)現(xiàn)最高的性?xún)r(jià)比。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，托盤(pán)式運(yùn)輸機(jī)具有更廣闊的發(fā)展前景。