多段步進式冷床防擠鋼脫落結構優化設計

藺濤 張振濱

摘 要：棒材軋鋼車間的軋鋼設備中，棒材的品質不僅取決于軋鋼主設備，同時也在很大程度上取決于輔助設備的先進性和穩定性，冷床作為軋鋼車間在線的主要非標輔助設備，其結構形式、自動化程度、穩定性等將直接影響生產線的效率及棒材品質，對軋鋼線起著非常重要的作用。

關鍵詞：冷床；多段式；防擠鋼；優化設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.033

1 前言

山東壽光巨能特鋼有限公司軋鋼廠大棒線為熱軋棒材生產線，主要鋼種為優質碳素結構鋼、合金結構鋼、管坯鋼、軸承鋼等，產品規格為Φ90～300mm，棒材長度6-10m。冷床設計采用步進齒條式，為適應不同鋼種冷卻速度下線需要，中間設有快速下線輥道，由電機帶動蝸輪蝸桿減速機傳動，再由蝸輪蝸桿減速機帶動偏心輪傳動的方式步進運行，冷床床面寬度37米，由六段單獨驅動組成，各段之間配合運行，各段之間的啟停運行通過檢測機構控制，機械設備自動化控制的要求高。

2 存在問題及原因分析

2.1 存在問題

因冷床的床面寬，采用六段配合運行，該生產線自2014年2月投產以來，幾段冷床之間多次出現擠鋼情況，造成冷床多段脫落甚至整體脫落情況，每次床面整體脫落不僅會造成近7小時停產，影響生產效率，而且對部分要求緩冷的鋼材造成質量缺陷；并且因冷床下高溫高熱，造成維修處理難度大，增加了職工的勞動強度。

2.2 原因分析

通過圖紙和現場應用情況進行分析，造成上述問題的主要原因為：齒條上有雙鋼時各段之間的檢測裝置（不倒翁）因結構設計存在缺陷，導致檢測裝置不靈敏，造成擠鋼。如圖所示：當棒材通過步進齒條落在上支架上時，棒材自身重量下壓繞銷軸帶動連桿上拉，再由連桿拉動裝有配重的拉桿向上運動，檢測元件檢測到拉桿運動到位后傳輸信號，驅動下段冷床托鋼步進運動。此不倒翁檢測機構鉸鏈接觸部位多、力矩傳遞環節多，力傳遞不在同一直線上，易卡滯、不靈敏，各零件易磨損，磨損后摩擦力增大導致棒材不能將配重壓起或壓起后不能回位。

3 改進措施

根據以上原因分析并結合實際情況，為解決上述存在問題，從以下兩個方面進行優化改進。

（1）重新設計不倒翁。根據現場使用位置設計一種直線型不倒翁。運動方向與受力方向在一條直線上，沒有任何偏置載荷，提高不倒翁的可靠性與靈敏度。如上圖所示：當棒材落在齒槽內的圓形支架上時，棒材自重大于彈簧拉力下壓使導桿向下運動，檢測開關檢測到位后傳輸信號，驅動下段冷床托鋼步進運動；當棒材托走后，導桿在彈簧的作用力下恢復到上限位置，如此往復循環。

（2）增加檢測信號裝置，監測床面脫落瞬間異常軌跡。床面嚴重脫落表面上看是瞬間發生，但總有時間過程，如能在發生輕微脫落的瞬間檢測到并停機，就能防止嚴重的脫落，避免長時間的停機。根據以上分析制定下述方案：如下圖所示。

將檢測元件至于偏心輪兩端，距離偏心輪5mm，當檢測間隙大于5mm時接近開關信號丟失，通過程序激發各段冷床主電機斷電制動，外力消失，冷床在輕微偏離工作軌跡時停車。

4 取得效果

（1）自通過改造后至今未發生過冷床脫落情況，偶因操作人員失誤造成擠鋼情況也會在冷床輕微抖動的瞬間停車，只需倒車就能在短時間內恢復生產。

（2）在不計算因棒材無法緩冷造成廢品的情況下，與未改造前的每年2次嚴重脫落造成7小時停產時間對比，按每小時鋼材產量70噸、每噸鋼材凈利潤1000元計算，則每年產生經濟效益：1000*70*7=49萬元。

（3）提高了冷床的可靠性和穩定性，保障了生產順行，同時穩定了產品質量，避免了因不能緩冷造成的質量缺陷。

（4）減輕了職工的勞動維護強度，增加人員穩定性。

5 結束語

通過對冷床不倒翁及檢測裝置的優化設計，解決了冷床出現長時間停機的隱患，生產線的穩定運行及產品的質量得到保證。降低備件維修費用、減輕職工勞動強度。同時增加的信號檢測裝置結構簡單且運行可靠。為其他有同類型冷床的廠家提供了參考，具有很大的推廣價值意義。

作者簡介：藺濤（1986-），男，本科，助理工程師，從事鋼廠設備檢修維護及管理工作。