棒材廠冷床裙板氣動平衡裝置改進(jìn)攻關(guān)

周盛敏

（陽春新鋼鐵有限公司軋鋼廠，廣東 陽春 529600）

棒材生產(chǎn)廠國內(nèi)外現(xiàn)狀、水平：①冷床裙板減速機(jī)本體故障率高、在線使用壽命短、更換頻次高，生產(chǎn)效率受限制；②輸出軸偏心銅套磨損較快，螺栓容易松動、斷裂、偏心套易退出；③易引起裙板掛鋼事故，造成成材率低。發(fā)展趨勢：滿足各備件長時(shí)間在線使用要求、降低故障率、提高產(chǎn)品的成材率。筆者根據(jù)現(xiàn)場從事設(shè)備使用維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)對液壓系統(tǒng)故障進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了改進(jìn)方案。

1 項(xiàng)目研究開發(fā)目的和意義

通過對冷床裙板系統(tǒng)的原理以及其受力狀況分析設(shè)計(jì)一套氣動平衡系統(tǒng)，提高裙板減速機(jī)及其關(guān)聯(lián)設(shè)備的在線使用壽命，減少更換減速機(jī)及其關(guān)聯(lián)設(shè)備的頻次，降低因裙板系統(tǒng)問題造成的掛鋼事故，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、提升生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品成材率和降低備件消耗費(fèi)用的目的，對完成公司“年產(chǎn)360萬噸鋼”的生產(chǎn)目標(biāo)具有重要意義。項(xiàng)目達(dá)到的技術(shù)水平及市場前景：通過項(xiàng)目攻關(guān)，使一棒冷床裙板系統(tǒng)使用效果達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，使之生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定、性能優(yōu)良的建筑用材。

2 冷床裙板改進(jìn)攻關(guān)項(xiàng)目背景

一棒裙板系統(tǒng)共有31根拉桿、200塊裙板、200件曲柄、34件扁頭及600件銷軸、軸承組成，總計(jì)重量約為19噸，而19噸重的裙板系統(tǒng)全部由一臺減速機(jī)驅(qū)動，在裙板上下動作的過程中，19噸重的設(shè)備產(chǎn)生的重力及慣性全部由一臺減速機(jī)承受，由于減速機(jī)受力過大而經(jīng)常引起減速機(jī)出現(xiàn)故障：

（1）與減速機(jī)輸出軸配合的一號拉桿銅套極易磨損，銅套磨損超過1mm后就需要更換銅套，而單獨(dú)更換銅套需要8個(gè)小時(shí)。

（2）減速機(jī)輸出軸偏心套壓蓋螺栓容易松動、斷裂，螺栓松動、斷裂后導(dǎo)致偏心套退出，而偏心套退出后回裝需要4小時(shí)。

（3）減速機(jī)輸出軸由于受力過大而容易崩裂，嚴(yán)重的時(shí)候會導(dǎo)致減速機(jī)箱體被撕裂，而整體更換減速機(jī)需要14小時(shí)。

當(dāng)出現(xiàn)上述故障后會帶來以下幾方面的影響：

（1）由于裙板系統(tǒng)故障而引起的裙板掛鋼，造成成材率的損失。

（2）由于裙板系統(tǒng)故障而引起的備件損壞，增加備件費(fèi)用。

（3）由于裙板系統(tǒng)故障而引起的故障停機(jī)損失。

分析認(rèn)為，由于整個(gè)系統(tǒng)19噸重的設(shè)備產(chǎn)生的重力及慣性全部由一臺減速機(jī)承受，故而出現(xiàn)這些故障。若是當(dāng)裙板減速機(jī)在上升時(shí)有力相助，下降時(shí)有力緩沖的情況下，可減少減速機(jī)的受力過大的現(xiàn)狀，從而保護(hù)減速機(jī)而解決系列問題。

3 項(xiàng)目攻關(guān)目標(biāo)

通過項(xiàng)目攻關(guān)：

（1）降低拉桿銅套的消耗，減速機(jī)的維護(hù)備件成本；其中銅套每年更換2次，減速機(jī)平均每年更換4次，改進(jìn)后減速機(jī)將4年更換1次，銅套將2年更換一次。

（2）減少此處維修所耗費(fèi)的時(shí)間，節(jié)約停機(jī)時(shí)間，按照每次更換銅套8小時(shí)，每次處理偏心套退出需4小時(shí)，每次更換減速機(jī)需14小時(shí)，平均每年4次。

（3）提高成材率約0.1%（每次掛鋼亂床相當(dāng)于軋廢一根鋼坯）。

4 研究開發(fā)內(nèi)容和目標(biāo)

4.1 項(xiàng)目主要內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)

主要內(nèi)容：此裝置分兩部分：一為動力部分；在現(xiàn)在的裙板減速機(jī)處增加一個(gè)氣動系統(tǒng)，系統(tǒng)分：蓄氣裝置部分、機(jī)械感應(yīng)部分、和控制部分、執(zhí)行部分。其實(shí)現(xiàn)路徑是：1號蓄氣裝置持續(xù)供氣，當(dāng)裙板拉桿在低位時(shí)，1號機(jī)械感應(yīng)閥動作給氣動換向閥供氣讓換向閥換向動作1號蓄氣氣路打通供氣給氣缸的無桿腔，氣缸在裙板減速機(jī)上升時(shí)提供了部分動力。當(dāng)裙板拉桿到達(dá)高位時(shí)，2號機(jī)械感應(yīng)閥動作給氣動換向閥供氣讓換向閥往另一方向動作2號蓄氣氣路打通穩(wěn)住此時(shí)裙板下降時(shí)所需的支撐力，從而在裙板下降時(shí)既不給減速機(jī)造成阻力，也可托起裙板緩慢下降進(jìn)而達(dá)到一種平衡。二為傳動部分；測量好氣缸與裙板拉桿之間的距離，設(shè)計(jì)支撐架，曲柄，連軸。連軸一端連接拉桿，一端連接曲柄與氣缸，固定在支撐架上進(jìn)行傳動。關(guān)鍵技術(shù)：既可實(shí)現(xiàn)減速機(jī)上升時(shí)提供動力，又可在下降時(shí)提供輕微支撐力，從而保護(hù)裙板減速機(jī)。

4.2 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

設(shè)計(jì)氣動平衡裝置為減速機(jī)動作提供外力平衡，減少減速機(jī)異常。

4.3 主要技術(shù)指標(biāo)或經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

通過項(xiàng)目攻關(guān)，①降低了拉桿銅套的消耗，減速機(jī)的維護(hù)備件成本；其中銅套每年更換2次，減速機(jī)平均每年更換2次，改進(jìn)后減速機(jī)將4年更換1次，銅套將2年更換一次。②減少了此處維修所耗費(fèi)的時(shí)間，節(jié)約了停機(jī)時(shí)間，按照每次更換銅套8小時(shí)，每次處理偏心套退出需4小時(shí)，每次更換減速機(jī)需14小時(shí)，平均每年4次；③提高了成材率約0.1%（每次掛鋼亂床相當(dāng)于軋廢一根鋼坯）。

5 冷床裙板氣動平衡裝置改進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施

5.1 項(xiàng)目實(shí)施前狀況

運(yùn)行這么多年，通過對其運(yùn)行狀況的總結(jié)和往年的事故及檢修次數(shù)發(fā)現(xiàn)其減速機(jī)的運(yùn)行狀況已非常惡劣，已不能滿足滿負(fù)荷生產(chǎn)要求，影響正常的生產(chǎn)節(jié)奏，限制了一棒產(chǎn)能的進(jìn)一步發(fā)揮。

經(jīng)過查詢設(shè)備技術(shù)檔案和設(shè)備檢修工單記錄：①、裙板減速機(jī)偏心銅套每年更換2次，裙板減速機(jī)平均每年更換2次；②每次更換銅套8小時(shí)，每次處理偏心套退出需4小時(shí)，每次更換減速機(jī)需14小時(shí)，平均每年4次。因此，如何有效改善裙板運(yùn)行狀況成為了一棒工序釋放產(chǎn)能、提升經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的關(guān)鍵。

5.2 項(xiàng)目實(shí)施內(nèi)容

針對裙板實(shí)際運(yùn)行狀況，攻關(guān)組主要從設(shè)備改進(jìn)方面開展攻關(guān)，通過改進(jìn)設(shè)備、強(qiáng)化管理加強(qiáng)人員培訓(xùn)等手段，達(dá)到消除生產(chǎn)瓶頸，釋放產(chǎn)能，提升經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的目的。

5.3 設(shè)備改進(jìn)

（1）統(tǒng)計(jì)裙板問題的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對項(xiàng)目開展的必要性進(jìn)行理論上的支撐。通過對設(shè)備技術(shù)檔案的查詢，設(shè)備工單記錄的查詢發(fā)現(xiàn)：①裙板減速機(jī)偏心銅套每年更換2次，裙板減速機(jī)平均每年更換2次；②每次更換銅套8小時(shí)，每次處理偏心套退出需4小時(shí)，每次更換減速機(jī)需14小時(shí)，平均每年4次。

（2）邀請?jiān)O(shè)備室領(lǐng)導(dǎo)，車間設(shè)備主任，車間工程師等技術(shù)人員論證項(xiàng)目的開展方向以及設(shè)計(jì)思路(見下圖）。

通過對裙板系統(tǒng)的原理進(jìn)行研究，對國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行參考，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，軋鋼廠技術(shù)人員設(shè)計(jì)了一套裙板平衡氣動阻尼裝置予以解決現(xiàn)場存在的這些問題。自2020年1月起開始摸索研究，經(jīng)過一系列的方案設(shè)計(jì)、可行性論證，最終于2020年2月確定設(shè)計(jì)一套“裙板平衡氣動阻尼裝置”的方案來從根本上解決此問題。具體原理為：此裝置分兩部分：一為動力部分；在現(xiàn)在的裙板減速機(jī)處增加一個(gè)氣動系統(tǒng)，系統(tǒng)分：蓄氣裝置部分、機(jī)械感應(yīng)部分、和控制部分、執(zhí)行部分，如圖1。其實(shí)現(xiàn)路徑是：1號蓄氣裝置持續(xù)供氣，當(dāng)裙板拉桿在低位時(shí)，1號機(jī)械感應(yīng)閥動作給氣動換向閥供氣讓換向閥換向動作1號蓄氣氣路打通供氣給氣缸的無桿腔，氣缸在裙板減速機(jī)上升時(shí)提供了部分動力。當(dāng)裙板拉桿到達(dá)高位時(shí)，2號機(jī)械感應(yīng)閥動作給氣動換向閥供氣讓換向閥往另一方向動作2號蓄氣氣路打通穩(wěn)住此時(shí)裙板下降時(shí)所需的支撐力，從而在裙板下降時(shí)既不給減速機(jī)造成阻力，也可托起裙板緩慢下降進(jìn)而達(dá)到一種平衡。二為傳動部分；測量好氣缸與裙板拉桿之間的距離，設(shè)計(jì)支撐架，曲柄，連軸。連軸一端連接拉桿，一端連接曲柄與氣缸，固定在支撐架上進(jìn)行傳動。關(guān)鍵技術(shù)：既可實(shí)現(xiàn)減速機(jī)上升時(shí)提供動力，又可在下降時(shí)提供輕微支撐力，從而保護(hù)裙板減速機(jī)，如圖2所示。

圖1 出具設(shè)計(jì)思路，出設(shè)計(jì)總裝原理圖

圖2 裙板系統(tǒng)的原理圖

圖3 裙板減速機(jī)結(jié)構(gòu)圖

6 項(xiàng)目實(shí)施效果及結(jié)論

通過改進(jìn)攻關(guān)一棒裙板的運(yùn)行狀況得到了極大的改善，裙板對生產(chǎn)的制約影響越來越小，裙板生產(chǎn)瓶頸這頂“帽子”終于被摘下。 目前減速機(jī)及其附屬設(shè)備運(yùn)行良好，未產(chǎn)生一項(xiàng)事故與大的檢修項(xiàng)目；各項(xiàng)攻關(guān)指標(biāo)均完成了目標(biāo)，取得的成效十分顯著。

（1）降低了拉桿銅套的消耗和減速機(jī)的維護(hù)備件成本。

（2）減少了此處維修所耗費(fèi)的時(shí)間，節(jié)約了停機(jī)時(shí)間。

（3）通過攻關(guān)，成材率得以提升，提高了成材率約0.1%（每次掛鋼亂床相當(dāng)于軋廢一根鋼坯，改進(jìn)后減少了掛掛現(xiàn)象）。

（4）同樣通過攻關(guān)，冷床彎鋼大幅度減少，極大的降低了崗位員工的勞動強(qiáng)度。

通過攻關(guān)，裙板事故瓶頸得以消除，使得一棒產(chǎn)能能夠得到充分發(fā)揮，為公司構(gòu)建400萬噸鋼生產(chǎn)模式提供了有力支撐。

7 結(jié)語

隨著現(xiàn)代化高產(chǎn)量熱軋棒材對厚度尺寸公差、表面質(zhì)量和成型控制要求的日益提高，對軋鋼生產(chǎn)設(shè)備的要求也不斷提高。為滿足高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和生產(chǎn)操作更先進(jìn)的工藝要求，本文對冷床裙板部分的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出具體可行的解決方案。如何運(yùn)用新技術(shù)、新模式管理好這些設(shè)備,以適應(yīng)現(xiàn)高質(zhì)量棒材生產(chǎn)的需要。這個(gè)新課題正擺在我們的面前。我們必須在實(shí)際中不斷總結(jié)，完善各項(xiàng)制度，從源頭上抓起，使軋鋼設(shè)備更好地滿足于繁重的生產(chǎn)任務(wù)提供有力的保證。