熱連軋鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)改造方案分析

鄒中升

(中冶賽迪上海工程技術(shù)有限公司，上海 200940)

0 引言

鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)是熱軋鋼卷生產(chǎn)線的重要組成部分，卷取機(jī)將成品帶鋼卷成鋼卷，卸卷小車將鋼卷從卷取機(jī)上卸出，經(jīng)打捆站打捆后送至鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)，由運(yùn)輸系統(tǒng)將鋼卷送至庫(kù)區(qū)。鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)常見(jiàn)的設(shè)備形式有步進(jìn)梁、鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)以及近幾年廣泛采用的托盤(pán)運(yùn)輸，隨著托盤(pán)運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)得到廣泛認(rèn)可，將原步進(jìn)梁、鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)組成的鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)改造為托盤(pán)式運(yùn)輸?shù)氖袌?chǎng)需求越來(lái)越多。

1 傳統(tǒng)鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)

鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)起始端是卷取機(jī)出口，位于深約3 m的卷取機(jī)基坑內(nèi)，基坑內(nèi)布置有卷取機(jī)、卸卷小車、打捆機(jī)、運(yùn)卷小車、運(yùn)輸系統(tǒng)、鋼卷檢查線、鋼卷拍齊和打號(hào)機(jī)等設(shè)備，設(shè)備布置密集，需要對(duì)鋼卷進(jìn)行頻繁的倒運(yùn)，與鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)的接口有各卷取機(jī)出卷、檢查線上下卷等[1]。鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)主要由鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)與步進(jìn)梁串聯(lián)組成，通過(guò)鋼卷提升裝置、固定鞍座等中轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)布置如圖1所示。

1-卷取機(jī)；2-卸卷小車；3-打捆機(jī)；4-運(yùn)卷小車；5-鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)；6-步進(jìn)梁；7-鋼卷升降裝置；8-固定鞍座；9-鋼卷檢查線

2 鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)特點(diǎn)

鋼卷鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)是以鏈條作為牽引構(gòu)件，帶有重型導(dǎo)輪的鞍座作為承重構(gòu)件，借助鏈條的牽引實(shí)現(xiàn)鋼卷的運(yùn)輸。鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)適用于較長(zhǎng)距離鋼卷的運(yùn)輸，主要由驅(qū)動(dòng)鏈輪(電機(jī)減速機(jī)、液壓馬達(dá))、鏈條、軌道、從動(dòng)鏈輪及張緊裝置等組成，如圖2所示。鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)的鏈條間隙較多、易被拉長(zhǎng)、停位誤差大，特別是在多個(gè)固定工位間鋼卷運(yùn)輸時(shí)問(wèn)題比較突出；鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)部件較多、磨損點(diǎn)較多、設(shè)備維護(hù)量比較大；無(wú)升降動(dòng)作，無(wú)法獨(dú)立完成取卷卸卷，故需步進(jìn)梁或吊車配合完成。以卷重為35 t左右的鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)為例，設(shè)備重量折合約2.2 t/m。

1-驅(qū)動(dòng)鏈輪;2-鏈條;3-軌道;4-從動(dòng)鏈輪及張緊裝置

3 步進(jìn)梁特點(diǎn)

步進(jìn)梁由固定鞍座和活動(dòng)鞍座構(gòu)成，多采用液壓缸作為動(dòng)力源，通過(guò)活動(dòng)鞍座上升-平移-下降-返回的循環(huán)動(dòng)作，按固定步距運(yùn)送鋼卷，具有停位準(zhǔn)確、剛性好的特點(diǎn)[2]，步進(jìn)梁-活動(dòng)鞍座結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。通過(guò)對(duì)步進(jìn)梁進(jìn)行局部?jī)?yōu)化亦可集成鋼卷稱重、鋼卷轉(zhuǎn)向、卷位對(duì)中等功能，特別適用于近距離多工位間的鋼卷運(yùn)輸。鋼框架鞍座基礎(chǔ)步進(jìn)梁和混凝土鞍座基礎(chǔ)步進(jìn)梁是兩種廣泛使用的步進(jìn)梁，其斷面如圖4、圖5所示。以卷重為35 t左右的鋼卷步進(jìn)梁為例，鋼結(jié)構(gòu)固定鞍座基礎(chǔ)的步進(jìn)梁設(shè)備重量折合約為5 t/m，鋼筋混凝土固定鞍座基礎(chǔ)的步進(jìn)梁設(shè)備重量折合約為3 t/m。采用混凝土結(jié)構(gòu)替代鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)可顯著降低設(shè)備重量，但是會(huì)大大增加基坑側(cè)壁混凝土厚度及鋼筋用量，設(shè)備費(fèi)用向土建費(fèi)用轉(zhuǎn)移，總體建設(shè)成本優(yōu)勢(shì)并不明顯，會(huì)帶來(lái)設(shè)備后期維護(hù)方式和便捷性的負(fù)面影響，特別是高溫鋼卷的運(yùn)輸，不建議采用混凝土式固定鞍座的形式。

圖3 步進(jìn)梁-活動(dòng)鞍座結(jié)構(gòu)示意圖

1-活動(dòng)鞍座；2-固定鞍座 1-活動(dòng)鞍座；2-固定鞍座

4 托盤(pán)運(yùn)輸設(shè)備特點(diǎn)

托盤(pán)運(yùn)輸最早用于表面要求較高、硬度較低的有色行業(yè)，后被移植到熱軋鋼卷生產(chǎn)線中，其主要有兩種結(jié)構(gòu)形式：①載卷托盤(pán)與空載托盤(pán)成上下布置的雙層結(jié)構(gòu)，如圖6所示；②載卷托盤(pán)與空載托盤(pán)平行布置的雙排結(jié)構(gòu)，如圖7所示。托盤(pán)運(yùn)輸系統(tǒng)主要由托盤(pán)和輥道組成，設(shè)備通用性強(qiáng)、備件類型少，運(yùn)卷過(guò)程中托盤(pán)在輥道上僅做水平運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有額外的能量損耗，具有平穩(wěn)、連續(xù)、高效、靈活的特性，得到了較好的推廣[3-5]。其中，雙排結(jié)構(gòu)的托盤(pán)運(yùn)輸系統(tǒng)具有設(shè)備基礎(chǔ)淺、檢修維護(hù)便捷的優(yōu)勢(shì)，在最近兩年新上熱軋項(xiàng)目上被普遍采用。

圖6 托盤(pán)-雙層結(jié)構(gòu) 圖7 托盤(pán)-雙排結(jié)構(gòu)

5 傳統(tǒng)鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)的改造方案

傳統(tǒng)鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)的改造須因地制宜，在充分考慮現(xiàn)有設(shè)備條件、后期設(shè)備維護(hù)、土建基礎(chǔ)、施工周期和建設(shè)費(fèi)用等綜合因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合各類設(shè)備特點(diǎn)，探索合理的設(shè)備改造方案。

5.1 方案一：鋼卷運(yùn)輸線全線改造為雙層式托盤(pán)運(yùn)輸

卷取機(jī)出口鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)多采用快速鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)與運(yùn)卷小車銜接，設(shè)備基坑較深且窄，基坑內(nèi)多布置有管線。采用雙層式托盤(pán)替換快速鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)是比較直接可行的方案，雙層式托盤(pán)設(shè)備與現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)輪廓契合度非常高，改造前、后鋼卷運(yùn)輸中心線基本不變[6]。為降低該區(qū)域設(shè)備的密度和復(fù)雜程度，建議采用懸臂小車或懸臂步進(jìn)梁的方式直接給雙層式托盤(pán)上卷。改造需要增加上下層輥道、托盤(pán)升降、檢查線接口上下卷、鋼卷提升和轉(zhuǎn)盤(pán)輥道等設(shè)備。

將整個(gè)鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)改造為雙層式托盤(pán)運(yùn)輸系統(tǒng)，基礎(chǔ)改動(dòng)量小，后期設(shè)備維護(hù)較改造前有一定程度的改善。

5.2 方案二：鋼卷運(yùn)輸線全線改造為雙排式托盤(pán)運(yùn)輸

載卷托盤(pán)與空載托盤(pán)平行布置在現(xiàn)有鋼卷運(yùn)輸設(shè)備基坑內(nèi)，鋼卷運(yùn)輸線接卷位較改造前需要向卷取機(jī)側(cè)移動(dòng)約1 m。參照已投產(chǎn)雙排式托盤(pán)運(yùn)輸系統(tǒng)較緊湊的設(shè)備布置，接卷位與軋線中心線距離約為9.5 m，即原軋線中心線與鋼卷運(yùn)輸中心線距離需滿足10.5 m的條件才有可能在已有設(shè)備基坑內(nèi)布置雙排式托盤(pán)系統(tǒng)。改造中需要增加輕載輥道、重載輥道、托盤(pán)升降、檢查線接口橫移裝置、輕載輥道橫移裝置和轉(zhuǎn)盤(pán)輥道等設(shè)備。

如果原軋線中心線與鋼卷運(yùn)輸中心線距離小于10.5 m，則無(wú)論重載托盤(pán)布置在內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，為保證設(shè)備檢修空間和熱卷與大基坑墻的安全距離都必須擴(kuò)寬大基坑范圍，土建基礎(chǔ)改造范圍較大，停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，故這種情況下不建議采用雙排式托盤(pán)方案進(jìn)行改造。

將整個(gè)鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)改造為雙排式托盤(pán)運(yùn)輸，土建基礎(chǔ)改動(dòng)量較大，施工周期較長(zhǎng)，但設(shè)備維護(hù)較改造前有非常明顯的改善。

5.3 方案三：鋼卷運(yùn)輸線部分改造為雙排式托盤(pán)運(yùn)輸

采用雙排式托盤(pán)更接近改造的初衷和目標(biāo)，但停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，有些產(chǎn)線受設(shè)備布置條件的限制不能改造為雙排式托盤(pán)運(yùn)輸系統(tǒng)，其原因是與原有設(shè)備接口較多，需要在多工位上下鋼卷。已有的步進(jìn)梁和鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)在短距離多工位運(yùn)輸鋼卷時(shí)極具優(yōu)勢(shì)，部分利用舊卷取機(jī)周邊鋼卷運(yùn)輸設(shè)備是合理的，從而將改造起點(diǎn)設(shè)置在鋼卷提升機(jī)處。鋼卷提升機(jī)更新為托盤(pán)提升機(jī)，具有托盤(pán)升降和托盤(pán)橫移功能，工作周期與原鋼卷提升機(jī)相同，新增的托盤(pán)橫移功能在托盤(pán)提升機(jī)提升和下降過(guò)程中完成，鋼卷的上卷方向與托盤(pán)運(yùn)行方向順向布置，后繼設(shè)備由輕載輥道、重載輥道、輕載輥道橫移裝置和轉(zhuǎn)盤(pán)輥道等組成，設(shè)備結(jié)構(gòu)及布置形式與雙排托盤(pán)系統(tǒng)相同。

將鋼卷運(yùn)輸線部分改造為托盤(pán)的運(yùn)輸方式大大縮小了土建施工范圍，托盤(pán)提升機(jī)部分基礎(chǔ)可利用舊鋼卷提升機(jī)的土建基礎(chǔ)，其他土建施工內(nèi)容可以在設(shè)備零星檢修時(shí)間完成，在年休時(shí)間完成托盤(pán)提升機(jī)設(shè)備的安裝。

鋼卷提升機(jī)作為改造起點(diǎn)，將原鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)后區(qū)改造為雙排托盤(pán)運(yùn)輸方式，基礎(chǔ)改動(dòng)量小，施工周期短，改造界面單一，設(shè)備維護(hù)較改造前有顯著改善，充分發(fā)揮了步進(jìn)梁、鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)在小范圍多工位運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，又解決了后區(qū)步進(jìn)梁長(zhǎng)距離運(yùn)卷跑偏掉卷、鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)檢修難度大的問(wèn)題。

6 設(shè)備基礎(chǔ)的處理

無(wú)論采用哪種方案，改造后托盤(pán)運(yùn)輸系統(tǒng)的輕載輥道、重載輥道、旋轉(zhuǎn)輥道、橫移輥道均布置在原有步進(jìn)梁或鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)的基坑內(nèi)，推薦利用原設(shè)備地腳螺栓和基礎(chǔ)外形，采用焊接鋼結(jié)構(gòu)梁替代混凝土作為輥道基礎(chǔ)，個(gè)別設(shè)備用混凝土墩的形式對(duì)原基礎(chǔ)進(jìn)行處理，此方案可縮短現(xiàn)場(chǎng)停機(jī)施工周期，經(jīng)測(cè)算項(xiàng)目總投資與改造混凝土基礎(chǔ)幾乎接近。

7 結(jié)束語(yǔ)

所述三種改造方案，方案一基礎(chǔ)改動(dòng)量小，施工周期適中，設(shè)備維護(hù)便捷性提升有限；方案二基礎(chǔ)改動(dòng)量大，施工周期長(zhǎng)，設(shè)備維護(hù)方便；方案三以原鋼卷提升機(jī)作為改造起點(diǎn)，在短距離多工位的卷取機(jī)基坑內(nèi)利用舊鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)和步進(jìn)梁，鋼卷升至車間地坪后及庫(kù)區(qū)改造為托盤(pán)運(yùn)輸?shù)男问剑倥浜箱摻Y(jié)構(gòu)梁的基礎(chǔ)處理方式，改造界面單一，基礎(chǔ)改動(dòng)量小，施工時(shí)間短，充分發(fā)揮步進(jìn)梁、鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)和托盤(pán)運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，降低了項(xiàng)目總投資，通過(guò)改造解決了原鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)的痛點(diǎn)，提升了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。