棒材機(jī)組精整區(qū)設(shè)備優(yōu)化改進(jìn)

蘭小青

[摘 ? ?要]為有效解決軋鋼廠精整區(qū)處理能力不足的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)公司第一軋鋼廠260機(jī)組精臺(tái)架的改進(jìn)，保障鋼材經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，進(jìn)而提升軋鋼廠產(chǎn)線效能已成為必然。

[關(guān)鍵詞]棒材機(jī)組;精整臺(tái)架處理;設(shè)備優(yōu)化

[中圖分類號(hào)]TG333 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）03–00–02

[Abstract]In order to effectively solve the problem of insufficient processing capacity in the finishing area of the rolling mill， the author of this article improves the finishing bench of the 260 unit of the first rolling mill of Anyang Iron and Steel Group Company to ensure the economic and technical indicators of steel， improve the market competitiveness and reduce， and then improve Rolling mills have become inevitable.

[Keywords]bar unit; finishing bench processing; equipment optimization

安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)公司第一軋鋼廠260機(jī)組是20世紀(jì)80年代投產(chǎn)的一條棒材生產(chǎn)線，隨著軋鋼廠生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步改進(jìn)，這一設(shè)備已無(wú)法滿足當(dāng)代軋鋼廠生產(chǎn)需求，必須要對(duì)棒材機(jī)組精整區(qū)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。本文結(jié)合2016年底對(duì)陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)公司第一軋鋼廠260機(jī)組全連軋改造，對(duì)軋機(jī)設(shè)備、軋機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了換代升級(jí)情況分析，使得軋鋼產(chǎn)量大幅提升，精整處理能力也得到有效提升，具有較高推廣應(yīng)用價(jià)值。

1 改造的必要性及存在的問(wèn)題

260機(jī)組精整臺(tái)架原設(shè)計(jì)處理能力為60萬(wàn)t/a，機(jī)組實(shí)際軋材早就突破90萬(wàn)t，最高的達(dá)到了96.8萬(wàn)t。老臺(tái)架雖然經(jīng)過(guò)了后續(xù)不斷的改進(jìn)，由于設(shè)計(jì)的先天不足，2016年260機(jī)組改造后的工藝設(shè)計(jì)產(chǎn)能達(dá)到120萬(wàn)t，精整處理能力成為改造后制約生產(chǎn)的一個(gè)瓶頸，將會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)組產(chǎn)能的發(fā)揮，臺(tái)架改進(jìn)非改不可。在260機(jī)組改造之前對(duì)精整區(qū)改造多次進(jìn)行問(wèn)題分析、梳理和討論，收集工藝、生產(chǎn)、設(shè)備及維護(hù)等各方面問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）精加工處理時(shí)間較長(zhǎng)。①移鋼臺(tái)架在一個(gè)移鋼周期所需要的時(shí)間（6 s）。②二級(jí)鏈升降一個(gè)周期（4 s）。③每個(gè)冷床倍尺需要一次短尺剔除時(shí)間（10 s）。④點(diǎn)算機(jī)工作一把鋼所用的時(shí)間（3 s）。⑤收集臂往收集輥道方放鋼所需要的時(shí)間（3 s）。⑥打包機(jī)打包所需要時(shí)間（5 s）。⑦各設(shè)備之間銜接時(shí)間（總計(jì)約5 s）。一把鋼的理論周期約為28 s，雖然在使用過(guò)程中，通過(guò)提高工人操作技能和控制系統(tǒng)的優(yōu)化，已經(jīng)把一把鋼的操作時(shí)間優(yōu)化到18s左右，但仍然無(wú)法滿足現(xiàn)有生產(chǎn)的實(shí)際需求。

（2）上卸鋼結(jié)構(gòu)落后，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)容易出現(xiàn)故障，工藝繁瑣，且對(duì)生產(chǎn)指標(biāo)產(chǎn)生較大影響。

（3）冷卻床處理鋼的能力不足，電機(jī)控制簡(jiǎn)單，制動(dòng)效果差，事故多發(fā)，最常見(jiàn)的就是鋼材成材率和定尺率無(wú)法滿足技術(shù)指標(biāo)要求，相較于同類企業(yè)，鋼材成材率與定尺率分別落后0.23%和0.25%。

（4）檢驗(yàn)臺(tái)收集裝置結(jié)構(gòu)落后，經(jīng)常在精軋輥臺(tái)上發(fā)生鋼材堆積現(xiàn)象，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。

（5）剪切能力嚴(yán)重不足，電氣設(shè)備和控制系統(tǒng)落后，故障率高，維修困難。

（6）收集打包質(zhì)量低，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大。

綜上所述，260機(jī)組精整臺(tái)架改進(jìn)無(wú)論是從公司、廠部、車間，還是從現(xiàn)場(chǎng)、人員、場(chǎng)地、費(fèi)用等方面都面臨很大壓力，但改造又必須進(jìn)行，不改機(jī)組產(chǎn)能受限，不改生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本居高不下，不改就不能適應(yīng)市場(chǎng)滿足不了客戶需求，不改就可能面臨被淘汰。

2 精整臺(tái)架設(shè)計(jì)原則與方案選擇

2.1 精整臺(tái)架設(shè)計(jì)原則

由于260機(jī)組改造是在原有建筑的基礎(chǔ)上改造，受空間等條件影響不可能做大的改動(dòng)，精整臺(tái)架的改進(jìn)要在考慮現(xiàn)場(chǎng)條件，不能移位和破壞現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)建筑使用性能的前提下進(jìn)行。國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組精整臺(tái)架一般采用三臺(tái)架運(yùn)行，兩個(gè)臺(tái)架作為主臺(tái)架，一個(gè)臺(tái)架為副臺(tái)架，經(jīng)過(guò)實(shí)地考察、分析、對(duì)比、論證后確立初步改進(jìn)方案：采用雙臺(tái)架（一主一副）模式運(yùn)行。設(shè)計(jì)方面考慮在現(xiàn)有臺(tái)架的基礎(chǔ)上對(duì)臺(tái)架做進(jìn)一步改進(jìn)，使得新臺(tái)架具備年處理能力120萬(wàn)t以上，作為主臺(tái)架使用;老臺(tái)架作為副臺(tái)架，主要作為緩沖和處理亂尺。具體而言，應(yīng)遵循以下原則：

（1）滿足生產(chǎn)需求，單臺(tái)架處理能力達(dá)到120萬(wàn)t/a。

（2）解放生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，減少崗位工人40%。

（3）設(shè)計(jì)考慮兩臺(tái)架設(shè)備的通用性和設(shè)備維護(hù)，備件盡可能統(tǒng)一。

（4）設(shè)計(jì)以現(xiàn)有廠房條件為基礎(chǔ)，不得改動(dòng)或損壞現(xiàn)有工業(yè)建筑。

（5）現(xiàn)有臺(tái)架不足之處在新的臺(tái)架設(shè)計(jì)中解決改進(jìn)。

2.2 改進(jìn)方案

根據(jù)該機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)條件和本次改造需要達(dá)到目的，新臺(tái)架工作程序與老臺(tái)架相比做了部分改進(jìn)和簡(jiǎn)化，新臺(tái)架工作流程主要包括：分流擋板—輸送輥道—移鋼裝置—一級(jí)鏈—二級(jí)鏈—三級(jí)鏈—點(diǎn)算機(jī)—收集裝置—對(duì)齊擋板—收集輥道—打包輥道—打包機(jī)—卸載輥道—稱重鏈—儲(chǔ)存鏈。

經(jīng)過(guò)反復(fù)論證后決定在老臺(tái)架的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，借鑒老臺(tái)架的優(yōu)良設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化臺(tái)架工作流程和不必要的中間環(huán)節(jié)。新增分流擋板、點(diǎn)算裝置、對(duì)齊擋板等設(shè)備;對(duì)移鋼裝置、輥道齒輪電機(jī)、卸載輥道等進(jìn)行改進(jìn);去除剔除輥道、剔除裝置、二級(jí)鏈升降機(jī)構(gòu)、亂尺撥鋼、亂尺臺(tái)架等設(shè)備。其余設(shè)備對(duì)老臺(tái)架做“鏡面對(duì)稱”設(shè)計(jì)，確保設(shè)備零部件最大可能的統(tǒng)一。

3 改進(jìn)措施

3.1 分流擋板

此設(shè)備是后加設(shè)備，主體車間反映在小規(guī)格生產(chǎn)時(shí)因鋼把厚，短尺剔除較為困難，并且剔除不凈需要人工二次參與剔除，既浪費(fèi)人力又影響生產(chǎn)節(jié)奏，因此，又增加了一套分鋼裝置，對(duì)冷床倍尺最后一把非定尺鋼進(jìn)行分把，使短鋼更加容易剔除。增加分流擋板主要解決人員不足和降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，以及提升生產(chǎn)節(jié)奏，從而提升臺(tái)架處理能力。

3.2 點(diǎn)算裝置

260機(jī)組精整臺(tái)架一直是人工點(diǎn)數(shù)，增加點(diǎn)算裝置也是為了降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少工作崗位，解決主體廠人員不足問(wèn)題。

3.3 對(duì)齊擋板

260機(jī)組生產(chǎn)的螺紋鋼產(chǎn)品包裝外觀一直有兩頭不齊的現(xiàn)象，看著有些雜亂，對(duì)齊擋板就是在鋼材的收集過(guò)程中進(jìn)行二次對(duì)齊，從而改善產(chǎn)品包裝質(zhì)量。

3.4 移鋼裝置改進(jìn)

新臺(tái)架初步設(shè)計(jì)是一套四連桿機(jī)構(gòu)移鋼裝置，2016年經(jīng)過(guò)二次改進(jìn)，采取老臺(tái)架“螞蚱腿”結(jié)構(gòu)形式，原設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，維護(hù)難度大，主要是生產(chǎn)節(jié)奏比新改的“螞蚱腿”結(jié)構(gòu)慢，不能夠滿足生產(chǎn)實(shí)際需求，改進(jìn)目的是提升生產(chǎn)節(jié)奏。

3.5 齒輪電機(jī)改進(jìn)

原臺(tái)架齒輪電機(jī)選型相對(duì)較小，已經(jīng)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，電機(jī)損壞頻繁，在線使用齒輪電機(jī)25臺(tái)套，多的時(shí)候一個(gè)月需要更換7臺(tái)，維護(hù)難度和工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，備材費(fèi)用高，還影響生產(chǎn)節(jié)奏。因此對(duì)電機(jī)進(jìn)行了重新選型設(shè)計(jì)。

3.6 卸載輥道改進(jìn)

卸載輥道原設(shè)計(jì)為平輥帶蓋板的設(shè)計(jì)，在使用中多次出現(xiàn)蓋板掛鋼、撞壞設(shè)備等問(wèn)題，由于多數(shù)屬于變形損壞，恢復(fù)起來(lái)難度較大。鋼捆在輥道中無(wú)法前進(jìn)，出現(xiàn)設(shè)備停機(jī)事故，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏。改進(jìn)后基本杜絕了該類事故。

3.7 去除部分設(shè)備

在設(shè)計(jì)中去除了使用過(guò)程中無(wú)用的相關(guān)功能和設(shè)備，主要包括剔除輥道、剔除裝置、二級(jí)鏈升降機(jī)構(gòu)、亂尺撥鋼、亂尺臺(tái)架等。一方面這些設(shè)備功能在實(shí)際生產(chǎn)中很少用，兩個(gè)臺(tái)架有一個(gè)臺(tái)架具備就可以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求;另一方面這些設(shè)備會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏，也會(huì)增加相應(yīng)崗位工人。在設(shè)計(jì)過(guò)程中采取了略去。在新臺(tái)架改進(jìn)中減少了兩個(gè)中間環(huán)節(jié)：二級(jí)鏈的升降和短尺剔除（大約需要6 s），這樣平均每把鋼的通過(guò)時(shí)間可以減少到12 s左右，臺(tái)架處理能力能夠再提升50%左右，約為年處理能力近150萬(wàn)t，考慮一些外界因素在內(nèi)也能達(dá)到要求的120萬(wàn)t的年處理能力。

4 改造效果

2017年1月，在不改變現(xiàn)有工業(yè)建筑，利用現(xiàn)場(chǎng)的有限空間，用最少的費(fèi)用完成了設(shè)備改進(jìn)。經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行，取得了良好的效果。①解決了制約產(chǎn)能發(fā)揮、精整處理能力不足的生產(chǎn)瓶頸問(wèn)題;②改造前精整區(qū)崗位工人15人，改造后沒(méi)有增加一人，實(shí)現(xiàn)了用一樣的人員操作兩套基本相同的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn);③沒(méi)有改動(dòng)廠房等任何工業(yè)建筑，用有限的空間安裝了兩套設(shè)備。④由于在設(shè)計(jì)之初就考慮了設(shè)備的維護(hù)和備件的統(tǒng)一性，兩套設(shè)備備件量幾乎沒(méi)有增加，備件互換率達(dá)到80%以上。⑤改造過(guò)程中采取了部分改進(jìn)，解決了老臺(tái)架使用過(guò)程中存在的問(wèn)題，使得設(shè)備故障和備件損耗降低60%以上，不但提升了產(chǎn)能，也更加符合實(shí)際生產(chǎn)需求。

5 效益分析

5.1 社會(huì)效益

精整區(qū)“雙臺(tái)架”的應(yīng)用有效地解決了260機(jī)組產(chǎn)能發(fā)揮的瓶頸問(wèn)題，在原有人員的基礎(chǔ)上沒(méi)增加一個(gè)工人就能實(shí)現(xiàn)“雙臺(tái)架”的運(yùn)行，說(shuō)明這次改造的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度很高。這次改造設(shè)計(jì)全部由原一軋廠自己獨(dú)立完成，設(shè)備的安裝、調(diào)試、試運(yùn)行除了部分備件采購(gòu)?fù)?，都是由公司自主生產(chǎn)，這對(duì)安鋼的發(fā)展和改革也算是一次嘗試，在投入不大的情況下圓滿解決了機(jī)組面臨的各種問(wèn)題。為公司的進(jìn)一步改革起到了部分意義上的引領(lǐng)作用。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

5.2.1 降低設(shè)備事故

改進(jìn)前精整區(qū)設(shè)備事故占到機(jī)組總事故時(shí)間的1/4還要多，約240 min/a，改進(jìn)后由于處理能力充足，“雙臺(tái)架”布局又能有一定的緩沖應(yīng)急，基本杜絕了該類事故的發(fā)生。年均降低事故時(shí)間約240 min。按260棒材機(jī)組機(jī)時(shí)產(chǎn)量150 t，每噸鋼材的利潤(rùn)按300元計(jì)算，則全年可增加效益：240/60×150×300=18萬(wàn)元。

5.2.2 節(jié)約大量的人工費(fèi)用

生產(chǎn)崗位按每班節(jié)約8人計(jì)算，每人年費(fèi)用約7.5萬(wàn)元（2017年數(shù)據(jù)）則可以節(jié)約人工開資：8×4×7.5=240萬(wàn)元

5.2.3 降低備材費(fèi)用

由于老臺(tái)架備件和新臺(tái)架備件通用率80%以上，備件基本沒(méi)有增加庫(kù)存，老臺(tái)架備件庫(kù)存約為20萬(wàn)元。由此可相對(duì)減少備件庫(kù)存15萬(wàn)元以上。

輥道齒輪電機(jī)改進(jìn)前一個(gè)臺(tái)架年消耗在30萬(wàn)元左右，改進(jìn)后兩個(gè)臺(tái)架備材消耗約為40萬(wàn)元。相對(duì)年節(jié)約備材費(fèi)用30×2-40=20萬(wàn)元

綜上所述，不考慮機(jī)組產(chǎn)能釋放后帶來(lái)的效益，項(xiàng)目完成后，每年可增加經(jīng)濟(jì)效益293萬(wàn)元。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)260棒材機(jī)組精整優(yōu)化改進(jìn)，使得整條生產(chǎn)線性能更好，運(yùn)行更穩(wěn)定，不僅提高了鋼材的成材率和定尺率，還有效降低了事故發(fā)生率，降低了企業(yè)維修投入，值得大范圍推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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