鋼板倉卷倉設(shè)備的技術(shù)改進與研發(fā)

王艷慧 王興旺 袁金付

（安陽福萊爾鋼板倉工程有限公司，河南 安陽 455000）

0 前 言

我國所使用的螺旋咬邊式鋼板倉基本上采用上世紀(jì)八十年代從德國引進的專利技術(shù)。通過較長時間的研究與使用，鋼板倉在設(shè)計、施工方面的技術(shù)發(fā)展日趨成熟。同時，鋼板倉以優(yōu)良的整體性能、氣密性能及輕質(zhì)高強、施工工期短、占地面積小，維護費用少等優(yōu)勢，近年來得到了迅猛發(fā)展。同時，憑借螺旋咬邊式鋼板倉的各種優(yōu)點，使其廣泛的適用于建材行業(yè)、糧食行業(yè)、化工行業(yè)等領(lǐng)域。

由于近些年國家產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的調(diào)整，促使各行業(yè)從分散的粗獷式發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)榧械募s型發(fā)展。小型企業(yè)在市場經(jīng)濟的作用下紛紛聯(lián)合形成較大規(guī)模的集團企業(yè)，以節(jié)約經(jīng)營成本、降低經(jīng)營風(fēng)險，應(yīng)對全球化經(jīng)濟危機的挑戰(zhàn)。鋼板倉在設(shè)計及施工方面受到了相關(guān)企業(yè)的直接影響，“小倉改大倉，大倉改特大倉”已成為行業(yè)近期的一種趨勢，這就迫使鋼板倉向著大直徑，高倉體的方向發(fā)展。

目前，隨著螺旋咬邊式鋼板倉制造設(shè)備在水泥行業(yè)的廣泛使用，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有設(shè)備已經(jīng)不能夠適應(yīng)大倉體的發(fā)展要求。同時，卷倉所使用的材料也發(fā)生了較大改變。目前，現(xiàn)有SM30及SM40設(shè)備一般能夠卷制4.0mm以下的鋼板，對于普通鍍鋅鋼板，其屈服強度在300～370MPa之間；對于高強鍍鋅鋼板，其屈服強度在420MPa以上。新近研發(fā)的FLYER-6型設(shè)備能夠?qū)摪逡?guī)格拓寬2.0mm，即其卷制鋼板規(guī)格可達(dá)到6.0mm，且能夠適用于普通鋼板及高強鋼板。

因此，根據(jù)對中國市場和鍍鋅鋼板性能及產(chǎn)業(yè)的分析，對現(xiàn)有卷倉設(shè)備進行了必要的技術(shù)改造以保證倉體質(zhì)量，以適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展。

1 設(shè)備的改進

由于企業(yè)往往會受到生產(chǎn)規(guī)模、基礎(chǔ)建設(shè)投資以及場地等因素的限制，所以如非工藝需要一般不會選擇一次性制作多個小直徑鋼板倉，往往會選擇建造大直徑，高倉體的鋼板倉，以降低投資。然而，建造大直徑高倉體的鋼板倉時，首先面臨的問題就是倉體的自重。在卷制過程中較大的倉體自重會使設(shè)備出現(xiàn)各種各樣的問題。所以要發(fā)展大直徑螺旋咬邊式鋼板倉，首先就要對現(xiàn)有設(shè)備進行必要的改造。

在大量工程實踐的基礎(chǔ)上，并通過一系列的實驗，我們對螺旋咬邊式鋼板倉的卷倉設(shè)備進行以下方面的技術(shù)改進。

1.1 減速機

減速機是一種動力傳達(dá)機構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電動機的回轉(zhuǎn)數(shù)降低到所需要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大扭矩的一種設(shè)備。卷倉設(shè)備中使用減速機主要是為了通過降低轉(zhuǎn)數(shù)的方法，增加設(shè)備扭矩，使鍍鋅鋼板能夠按照工藝要求彎折成一定的形狀，形成螺旋咬邊。

目前，常用的減速機一般為擺線針輪減速機，如圖1所示。該型減速機的優(yōu)點為速比大、體積較小等。缺點為故障率高、受荷較小（與齒輪減速機相比）、壽命較短、維修對技術(shù)人員的要求較高等。對于自重達(dá)到幾十噸甚至上百噸的大直徑高倉體的鋼板倉，其在卷制過程中已顯得力不從心。在倉體的卷制過程中頻發(fā)設(shè)備故障，由于其維修需要專業(yè)的技術(shù)人員及較長的維修時間，故嚴(yán)重影響了工期，且易引發(fā)倉體的安全事故。

圖1 擺線針輪減速機

圖2 斜齒輪減速機

斜齒輪減速機是齒輪減速機的一種，是新穎的減速傳動裝置，如圖2所示。采用最優(yōu)化的模塊組合體系設(shè)計理念，體積小、質(zhì)量輕、傳遞轉(zhuǎn)矩大、啟動平穩(wěn)、傳動比分級精細(xì)，可根據(jù)用戶的要求進行任意的連接和多種安裝位置的選擇。另外，斜齒輪采用優(yōu)質(zhì)高強度合金鋼，表面做滲碳硬化處理，提高齒輪承載能力、使其經(jīng)久耐用。斜齒輪減速機具有以下優(yōu)點：節(jié)省空間（比擺線輪減速機略大）、可靠耐用、承受過載能力高、能耗低、振動小、噪聲低、節(jié)能高等優(yōu)點。

通過分析減速機的種類、工作原理及鋼板倉的卷制要求，在綜合考慮各影響因素后，建議用斜齒輪減速機替換已使用的擺線輪減速機，以提高減速機的載荷能力，改善設(shè)備性能，適應(yīng)大倉體要求。而且，從施工現(xiàn)場統(tǒng)計得到的數(shù)據(jù)顯示，用斜齒輪減速機替換擺線輪減速機后，設(shè)備的故障率降低了約37.2%，充分體現(xiàn)了斜齒輪減速機的優(yōu)勢。

1.2 框 架

所謂的框架一般是指由鋼管直接焊接成形的國字框形鋼構(gòu)件，在框內(nèi)加焊叉形支撐，以增加其穩(wěn)定性。框架的主要作用為連接柱子形成倉體圓的外切正多邊形，以便框架與柱子能夠作為一個整體托起結(jié)構(gòu)，整體進行受力，并增加整體剛度及穩(wěn)定性。對于較小規(guī)格的倉體，框架間距一般的選取范圍在1500～1700mm之間，以便滿足施工要求，如圖3、圖4所示。對框架進行受力分析可知，框架受到徑向張力作用及軸向力作用，所有作用力均由柱子傳遞而來。

圖3 框架布置

圖4 改進前框架

圖5 改進后框架

隨著建材、化工、糧食等行業(yè)的飛速發(fā)展，要求鋼板倉的直徑和高度日益增加。在現(xiàn)場施工過程中發(fā)現(xiàn)，在卷制大直徑鋼板倉時所采用的框架逐漸不能夠承受較大的徑向及軸向荷載作用。在施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)框架側(cè)翻的情況，使其他框架及柱子瞬間承受較大的荷載，極易導(dǎo)致已經(jīng)成型的倉體出現(xiàn)失穩(wěn)側(cè)翻或局部倒塌，造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。經(jīng)過受力分析及反復(fù)的實驗后，建議將框架的間距縮到800mm～900mm之間，如圖5所示。另外，框架間距仍需根據(jù)基礎(chǔ)預(yù)埋件的間距大小確定。當(dāng)框架間距為上述合理間距時，框架及其與之相連的柱子所受到的徑向拉力將會大大降低。同時，由于預(yù)埋件一般要求按倉體圓周間距1m布置，所以使得柱子與預(yù)埋件之間能夠通過以加焊鋼筋的方式形成較為穩(wěn)定的連接體系。從而，大大降低了大倉體施工過程中的事故率，有效的縮短了工期。

1.3 被動輪改主動輪

所謂的主動輪一般是指輪子隨著軸一起轉(zhuǎn)動，且與軸轉(zhuǎn)動頻率相同的輪子。被動輪則為跟隨鋼板前進而轉(zhuǎn)動的輪子，輪子本身不會隨著軸轉(zhuǎn)動。

從德國引進的SM30或是SM40卷倉設(shè)備中的成型機存在大量被動輪，主要是由于當(dāng)時卷倉所使用的鋼板多為復(fù)合型鋼板。若均采用主動輪，則在復(fù)合型鋼板的咬邊成型過程中，由于各輪的線速度不同會造成鋼板的分層，影響倉體質(zhì)量。隨著我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，卷倉所使用的材料逐漸由復(fù)合式鋼板轉(zhuǎn)變成了碾壓成型的鍍鋅鋼板。被動輪的選擇因素已經(jīng)不存在，若繼續(xù)采用被動輪在施工過程中會出現(xiàn)喂料不及時的情況。不僅嚴(yán)重影響施工效率，而且也容易造成設(shè)備的損壞。

建議在成型機的被動輪與轉(zhuǎn)動軸之間使用銷鍵連接，使被動輪轉(zhuǎn)換成主動輪，以適應(yīng)材料的變化、提高施工效率，從而有效的縮短工期。

2 設(shè)備研發(fā)

螺旋咬邊式鋼板倉的卷倉主要設(shè)備為：開卷機、折彎機及成型機。目前，螺旋咬邊式鋼板倉制造企業(yè)所使用的卷倉設(shè)備大部分為二十世紀(jì)八十年代直接從德國引進的設(shè)備，主要有SM30設(shè)備及SM40設(shè)備兩種，下面分析兩種設(shè)備的適用范圍：

首先，SM30設(shè)備適用于厚度小于等于3.0mm鍍鋅鋼板的彎卷成型。因此，SM30設(shè)備僅適用于小直徑倉體的制作，不宜進行較大直徑倉體的制作。在實際設(shè)計及施工中，SM30一般用于制作直徑不超過12m，高度不超過20m的螺旋咬邊式鋼板倉；

其次，SM40設(shè)備適用于厚度小于等于4.0mm鍍鋅鋼板的彎卷成型。SM40設(shè)備用于卷制稍大規(guī)格的螺旋咬邊式鋼板倉。在實際設(shè)計及施工中，鋼板倉的直徑一般不超過18m，高度不超過30m。

經(jīng)過三十多年的發(fā)展，螺旋咬邊式鋼板倉在設(shè)計、施工等方面得到了較大的發(fā)展。許多鋼板倉企業(yè)均開始著手研發(fā)新型卷倉設(shè)備，以適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展。例如，安陽福萊爾鋼板倉工程有限公司，經(jīng)過長期的刻苦研發(fā)，于2012年5月8日試制出了新型卷倉設(shè)備——FLYER-6型。該設(shè)備所適用的鍍鋅鋼板厚度范圍在4.0mm～6.0mm之間，能夠制造較大直徑及較高倉體的螺旋咬邊式鋼板倉。

這些新型設(shè)備的研發(fā)成功及使用，進一步拓寬了螺旋咬邊式鋼板倉的使用范圍，使螺旋咬邊式鋼板倉行業(yè)能夠向著大直徑高倉體新目標(biāo)方向發(fā)展。

3 結(jié)束語

螺旋咬邊式鋼板倉在我國發(fā)展了近三十年，在這段時期內(nèi)卷倉使用的材料、設(shè)備、工藝都發(fā)生了較大的變化。原有的卷倉設(shè)備已經(jīng)不能夠滿足用戶的使用要求及鋼板倉行業(yè)的發(fā)展。因此，必須對現(xiàn)有的設(shè)備進行技術(shù)改造。相信經(jīng)過改造的老設(shè)備及研發(fā)成功的新設(shè)備一定能夠促進螺旋咬邊式鋼板倉行業(yè)的發(fā)展。