熱連軋鋼卷運輸系統(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輸系統(tǒng)，由運輸系統(tǒng)將鋼卷送至庫區(qū)。鋼卷運輸系統(tǒng)常見的設(shè)備形式有步進(jìn)梁、鏈?zhǔn)竭\輸機(jī)以及近幾年廣泛采用的托盤運輸，隨著托盤運輸優(yōu)勢得到廣泛認(rèn)可，將原步進(jìn)梁、鏈?zhǔn)竭\輸機(jī)組成的鋼卷運輸系統(tǒng)改造為托盤式運輸?shù)氖袌鲂枨笤絹碓蕉唷?/p>

1 傳統(tǒng)鋼卷運輸系統(tǒng)

鋼卷運輸系統(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)、運卷小車、運輸系統(tǒng)、鋼卷檢查線、鋼卷拍齊和打號機(jī)等設(shè)備，設(shè)備布置密集，需要對鋼卷進(jìn)行頻繁的倒運，與鋼卷運輸系統(tǒng)的接口有各卷取機(jī)出卷、檢查線上下卷等[1]。鋼卷運輸系統(tǒng)主要由鏈?zhǔn)竭\輸機(jī)與步進(jìn)梁串聯(lián)組成，通過鋼卷提升裝置、固定鞍座等中轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)鋼卷運輸系統(tǒng)布置如圖1所示。

1-卷取機(jī)；2-卸卷小車；3-打捆機(jī)；4-運卷小車；5-鏈?zhǔn)竭\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\輸機(jī)特點

鋼卷鏈?zhǔn)竭\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，借助鏈條的牽引實現(xiàn)鋼卷的運輸。鏈?zhǔn)竭\輸機(jī)適用于較長距離鋼卷的運輸，主要由驅(qū)動鏈輪(電機(jī)減速機(jī)、液壓馬達(dá))、鏈條、軌道、從動鏈輪及張緊裝置等組成，如圖2所示。鏈?zhǔn)竭\輸機(jī)的鏈條間隙較多、易被拉長、停位誤差大，特別是在多個固定工位間鋼卷運輸時問題比較突出；鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)運動部件較多、磨損點較多、設(shè)備維護(hù)量比較大；無升降動作，無法獨立完成取卷卸卷，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\輸機(jī)為例，設(shè)備重量折合約2.2 t/m。

1-驅(qū)動鏈輪;2-鏈條;3-軌道;4-從動鏈輪及張緊裝置

3 步進(jìn)梁特點

步進(jìn)梁由固定鞍座和活動鞍座構(gòu)成，多采用液壓缸作為動力源，通過活動鞍座上升-平移-下降-返回的循環(huán)動作，按固定步距運送鋼卷，具有停位準(zhǔn)確、剛性好的特點[2]，步進(jìn)梁-活動鞍座結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。通過對步進(jìn)梁進(jìn)行局部優(yōu)化亦可集成鋼卷稱重、鋼卷轉(zhuǎn)向、卷位對中等功能，特別適用于近距離多工位間的鋼卷運輸。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，但是會大大增加基坑側(cè)壁混凝土厚度及鋼筋用量，設(shè)備費用向土建費用轉(zhuǎn)移，總體建設(shè)成本優(yōu)勢并不明顯，會帶來設(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-活動鞍座結(jié)構(gòu)示意圖

1-活動鞍座；2-固定鞍座 1-活動鞍座；2-固定鞍座

4 托盤運輸設(shè)備特點

托盤運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載卷托盤與空載托盤成上下布置的雙層結(jié)構(gòu)，如圖6所示；②載卷托盤與空載托盤平行布置的雙排結(jié)構(gòu)，如圖7所示。托盤運輸系統(tǒng)主要由托盤和輥道組成，設(shè)備通用性強、備件類型少，運卷過程中托盤在輥道上僅做水平運動，沒有額外的能量損耗，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)的托盤運輸系統(tǒng)具有設(shè)備基礎(chǔ)淺、檢修維護(hù)便捷的優(yōu)勢，在最近兩年新上熱軋項目上被普遍采用。

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

5 傳統(tǒng)鋼卷運輸系統(tǒng)的改造方案

傳統(tǒng)鋼卷運輸系統(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)費用等綜合因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合各類設(shè)備特點，探索合理的設(shè)備改造方案。

5.1 方案一：鋼卷運輸線全線改造為雙層式托盤運輸

卷取機(jī)出口鋼卷運輸系統(tǒng)傳統(tǒng)設(shè)計多采用快速鏈?zhǔn)竭\輸機(jī)與運卷小車銜接，設(shè)備基坑較深且窄，基坑內(nèi)多布置有管線。采用雙層式托盤替換快速鏈?zhǔn)竭\輸機(jī)是比較直接可行的方案，雙層式托盤設(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上卷。改造需要增加上下層輥道、托盤升降、檢查線接口上下卷、鋼卷提升和轉(zhuǎn)盤輥道等設(shè)備。

將整個鋼卷運輸系統(tǒng)改造為雙層式托盤運輸系統(tǒng)，基礎(chǔ)改動量小，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：鋼卷運輸線全線改造為雙排式托盤運輸

載卷托盤與空載托盤平行布置在現(xiàn)有鋼卷運輸設(shè)備基坑內(nèi)，鋼卷運輸線接卷位較改造前需要向卷取機(jī)側(cè)移動約1 m。參照已投產(chǎn)雙排式托盤運輸系統(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)布置雙排式托盤系統(tǒng)。改造中需要增加輕載輥道、重載輥道、托盤升降、檢查線接口橫移裝置、輕載輥道橫移裝置和轉(zhuǎn)盤輥道等設(shè)備。

如果原軋線中心線與鋼卷運輸中心線距離小于10.5 m，則無論重載托盤布置在內(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)時間長，故這種情況下不建議采用雙排式托盤方案進(jìn)行改造。

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

5.3 方案三：鋼卷運輸線部分改造為雙排式托盤運輸

采用雙排式托盤更接近改造的初衷和目標(biāo)，但停機(jī)時間長，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運輸系統(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\輸機(jī)在短距離多工位運輸鋼卷時極具優(yōu)勢，部分利用舊卷取機(jī)周邊鋼卷運輸設(shè)備是合理的，從而將改造起點設(shè)置在鋼卷提升機(jī)處。鋼卷提升機(jī)更新為托盤提升機(jī)，具有托盤升降和托盤橫移功能，工作周期與原鋼卷提升機(jī)相同，新增的托盤橫移功能在托盤提升機(jī)提升和下降過程中完成，鋼卷的上卷方向與托盤運行方向順向布置，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)盤輥道等組成，設(shè)備結(jié)構(gòu)及布置形式與雙排托盤系統(tǒng)相同。

將鋼卷運輸線部分改造為托盤的運輸方式大大縮小了土建施工范圍，托盤提升機(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)備零星檢修時間完成，在年休時間完成托盤提升機(jī)設(shè)備的安裝。

鋼卷提升機(jī)作為改造起點，將原鋼卷運輸系統(tǒng)后區(qū)改造為雙排托盤運輸方式，基礎(chǔ)改動量小，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\輸機(jī)在小范圍多工位運輸?shù)膬?yōu)勢，又解決了后區(qū)步進(jìn)梁長距離運卷跑偏掉卷、鏈?zhǔn)竭\輸機(jī)檢修難度大的問題。

6 設(shè)備基礎(chǔ)的處理

無論采用哪種方案，改造后托盤運輸系統(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\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)，個別設(shè)備用混凝土墩的形式對原基礎(chǔ)進(jìn)行處理，此方案可縮短現(xiàn)場停機(jī)施工周期，經(jīng)測算項目總投資與改造混凝土基礎(chǔ)幾乎接近。

7 結(jié)束語

所述三種改造方案，方案一基礎(chǔ)改動量小，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)改動量大，施工周期長，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，在短距離多工位的卷取機(jī)基坑內(nèi)利用舊鏈?zhǔn)竭\輸機(jī)和步進(jìn)梁，鋼卷升至車間地坪后及庫區(qū)改造為托盤運輸?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)改動量小，施工時間短，充分發(fā)揮步進(jìn)梁、鏈?zhǔn)竭\輸機(jī)和托盤運輸?shù)膬?yōu)勢，降低了項目總投資，通過改造解決了原鋼卷運輸系統(tǒng)的痛點，提升了項目的經(jīng)濟(jì)效益。