冷床上料設(shè)備優(yōu)化

魏嘉兵，趙燕暉

（河鋼集團唐鋼公司型鋼廠，河北唐山 063016）

0 引言

河鋼唐鋼型鋼廠屬于大型型鋼生產(chǎn)線，可生產(chǎn)鐵塔用角鋼、船用型鋼、礦用U形鋼、圓鋼、電極扁鋼及其他規(guī)格型材等多個品種。各種規(guī)格產(chǎn)品化學成分均勻，物理性能穩(wěn)定，尺寸精度高，表面質(zhì)量好，受到國內(nèi)外用戶的一致認可和贊同。

型鋼冷床是大型型鋼生產(chǎn)線中的重要設(shè)備之一，是生產(chǎn)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，主要作用是承載高溫軋件及冷卻。目前根據(jù)鋼鐵市場形式，成功研發(fā)生產(chǎn)了（14～18）英寸鐵路墊板、PU（熱軋 U 形鋼板樁）400 mm×170 mm 熱軋鋼板樁、（36#～40#）（a，b，c）槽鋼和D8履帶鋼等建筑工程機械系列用鋼。隨著生產(chǎn)品種的不斷研發(fā)，目前的型鋼生產(chǎn)線設(shè)備，已不能滿足要求越來越高的工藝要求。為此，介紹大型線型鋼冷床的主要結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和優(yōu)化，探討及研究新的上料結(jié)構(gòu)型式采用的原因。以求不斷提高軋件質(zhì)量，克服軋件彎曲對矯直工序造成的不利影響，有利于企業(yè)持續(xù)生存發(fā)展。

攻關(guān)過程中，結(jié)合理論知識，以科學計算為手段，經(jīng)過現(xiàn)場仔細觀摩，發(fā)現(xiàn)左右不對稱斷面型鋼在冷卻時，由于軋件溫度變化速率不同，造成軋件在冷卻時產(chǎn)生側(cè)彎，甚至S彎，隨著不對稱程度的加大，軋件彎曲程度增大，形狀變化隨著增大。當彎曲達到一定程度時，彎曲軋件在冷床冷卻、輥道運輸、后序矯直困難，導致工藝流程受阻，甚至不能生產(chǎn)?，F(xiàn)有的型鋼冷床在冷卻軋件過程中發(fā)生側(cè)彎現(xiàn)象嚴重，尤其對履帶鋼軋件不利。因此，為了提高軋機生產(chǎn)效率，對冷床上料裝置進行了優(yōu)化改造，設(shè)計了預(yù)彎機構(gòu)，在預(yù)測到軋件由于溫度造成側(cè)彎前，給軋件反向側(cè)彎量，使軋件在冷卻的溫度范圍內(nèi)達到比較直的目的。

1 型鋼冷床的上料裝置

型鋼冷床上料裝置位于臺面入口，布置在輸入輥道的每2組相鄰空位處。由小車、橫移車架、升降裝置和小車橫移裝置組成。整個上料裝置共有28個小車，由橫梁架分為3+3+3+3+3+3+3+3+4，共計9組，每個小車由單獨的變頻電機YZP132S-4-E帶動鏈輪鏈條轉(zhuǎn)動，使每個小車都可以在各自的車架上移動不同的距離（0～5000）mm可調(diào)整。9組小車的升降裝置由9臺椎140 mm/椎100 mm～椎200 mm液壓缸驅(qū)動，可以單組動作，亦可聯(lián)動，實現(xiàn)車架上下移動，用升降和平移的協(xié)調(diào)動作來實現(xiàn)上料裝置的周期性運動。

2 預(yù)彎推頭結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備結(jié)構(gòu)，搜集圖紙資料，在上料小車的頭部位置即托板前端設(shè)計特制推頭，以實現(xiàn)對需要預(yù)彎軋件的推行動作。經(jīng)過集思廣℃，最終確定推頭為L形，以此形狀為設(shè)計思路，詳細繪制零件圖紙。推頭選用材料Q235A，厚度20 mm鋼板加工制作而成。考慮冷床通常使用步進距離為500 mm的情況下，為了盡量發(fā)揮冷床生產(chǎn)能力，增加上鋼數(shù)量，在滿足工藝要求前提下，整個推頭設(shè)計總長度選擇為420 mm。推頭托鋼上平面總寬度為180 mm。經(jīng)現(xiàn)場測量型鋼冷床動作過程中，動梁低位時低于定臺面50 mm，高位時高出定臺面100 mm，根據(jù)這2個高度，經(jīng)過計算，上料小車升起后，即特制推頭的最高凸起部位不能超高，也就是在上料小車上升將軋件托起送到冷床后，上料小車下降到低位返回原始位置行走的過程中，推頭的凸起部位（最高部位）不能刮碰到軋件。根據(jù)這一理論，得出推頭高度的最佳設(shè)計尺寸為60 mm，為考慮維護便捷，并滿足強度要求，整個推頭設(shè)計2條M20×140 mm的螺栓固定起來，做到拆裝方便，利于維護。上料小車優(yōu)化改進后如圖1所示。

圖1 大型型鋼上料小車

3 軋件預(yù)彎功能的實現(xiàn)

通過科學理論有限元分析進行鋼料力學數(shù)據(jù)計算，結(jié)合實際生產(chǎn)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，分析出不同規(guī)格鋼料在預(yù)彎曲過程中的受力情況，建立數(shù)學模式，并利用實測結(jié)果進行數(shù)據(jù)修正，建立不同品種規(guī)格型鋼冷卻彎曲數(shù)據(jù)庫，編制自動化控制程序，通過控制冷床各個托鋼小車的不同行走距離，使軋件在上冷床前，形成反向預(yù)彎曲，并在冷床逐步冷卻過程中，實現(xiàn)軋件的最終平直。具體實施上是，上料小車共計28個，由單獨變頻電機驅(qū)動，每個小車驅(qū)動裝置上帶有一種編碼器，可以單獨控制行程距離。根據(jù)這一特性，可以將預(yù)前計算好的彎曲度，進行修訂每個小車行走距離，根據(jù)軋件長度不同，可以選擇小車使用數(shù)量，進行合理選擇設(shè)定。也可以將對所軋制產(chǎn)品不同規(guī)格編寫成數(shù)據(jù)庫，添加到電腦控制畫面中，進行自動行程預(yù)彎，也可以進行手動填寫預(yù)彎曲度，隨機控制，靈活方便。上料小車預(yù)彎數(shù)據(jù)操作畫面如圖2所示，預(yù)彎形狀模型如圖3所示。

圖2 上料小車預(yù)彎數(shù)據(jù)控制

4 結(jié)語

進行創(chuàng)新優(yōu)化后的上料小車實現(xiàn)了不對稱斷面軋件的預(yù)彎曲功能，達到預(yù)期目的，同時為今后生產(chǎn)新品種新工藝新方法打下了良好的基礎(chǔ)。

圖3 上料小車預(yù)彎形狀模型