冷床上料设备优化

魏嘉兵，赵燕晖

（河钢集团唐钢公司型钢厂，河北唐山 063016）

0 引言

河钢唐钢型钢厂属于大型型钢生产线，可生产铁塔用角钢、船用型钢、矿用U形钢、圆钢、电极扁钢及其他规格型材等多个品种。各种规格产品化学成分均匀，物理性能稳定，尺寸精度高，表面质量好，受到国内外用户的一致认可和赞同。

型钢冷床是大型型钢生产线中的重要设备之一，是生产中不可缺少的重要环节，主要作用是承载高温轧件及冷却。目前根据钢铁市场形式，成功研发生产了（14～18）英寸铁路垫板、PU（热轧 U 形钢板桩）400 mm×170 mm 热轧钢板桩、（36#～40#）（a，b，c）槽钢和D8履带钢等建筑工程机械系列用钢。随着生产品种的不断研发，目前的型钢生产线设备，已不能满足要求越来越高的工艺要求。为此，介绍大型线型钢冷床的主要结构创新和优化，探讨及研究新的上料结构型式采用的原因。以求不断提高轧件质量，克服轧件弯曲对矫直工序造成的不利影响，有利于企业持续生存发展。

攻关过程中，结合理论知识，以科学计算为手段，经过现场仔细观摩，发现左右不对称断面型钢在冷却时，由于轧件温度变化速率不同，造成轧件在冷却时产生侧弯，甚至S弯，随着不对称程度的加大，轧件弯曲程度增大，形状变化随着增大。当弯曲达到一定程度时，弯曲轧件在冷床冷却、辊道运输、后序矫直困难，导致工艺流程受阻，甚至不能生产。现有的型钢冷床在冷却轧件过程中发生侧弯现象严重，尤其对履带钢轧件不利。因此，为了提高轧机生产效率，对冷床上料装置进行了优化改造，设计了预弯机构，在预测到轧件由于温度造成侧弯前，给轧件反向侧弯量，使轧件在冷却的温度范围内达到比较直的目的。

1 型钢冷床的上料装置

型钢冷床上料装置位于台面入口，布置在输入辊道的每2组相邻空位处。由小车、横移车架、升降装置和小车横移装置组成。整个上料装置共有28个小车，由横梁架分为3+3+3+3+3+3+3+3+4，共计9组，每个小车由单独的变频电机YZP132S-4-E带动链轮链条转动，使每个小车都可以在各自的车架上移动不同的距离（0～5000）mm可调整。9组小车的升降装置由9台椎140 mm/椎100 mm～椎200 mm液压缸驱动，可以单组动作，亦可联动，实现车架上下移动，用升降和平移的协调动作来实现上料装置的周期性运动。

2 预弯推头结构的分析与设计

根据现场设备结构，搜集图纸资料，在上料小车的头部位置即托板前端设计特制推头，以实现对需要预弯轧件的推行动作。经过集思广℃，最终确定推头为L形，以此形状为设计思路，详细绘制零件图纸。推头选用材料Q235A，厚度20 mm钢板加工制作而成。考虑冷床通常使用步进距离为500 mm的情况下，为了尽量发挥冷床生产能力，增加上钢数量，在满足工艺要求前提下，整个推头设计总长度选择为420 mm。推头托钢上平面总宽度为180 mm。经现场测量型钢冷床动作过程中，动梁低位时低于定台面50 mm，高位时高出定台面100 mm，根据这2个高度，经过计算，上料小车升起后，即特制推头的最高凸起部位不能超高，也就是在上料小车上升将轧件托起送到冷床后，上料小车下降到低位返回原始位置行走的过程中，推头的凸起部位（最高部位）不能刮碰到轧件。根据这一理论，得出推头高度的最佳设计尺寸为60 mm，为考虑维护便捷，并满足强度要求，整个推头设计2条M20×140 mm的螺栓固定起来，做到拆装方便，利于维护。上料小车优化改进后如图1所示。

图1 大型型钢上料小车

3 轧件预弯功能的实现

通过科学理论有限元分析进行钢料力学数据计算，结合实际生产经验数据，分析出不同规格钢料在预弯曲过程中的受力情况，建立数学模式，并利用实测结果进行数据修正，建立不同品种规格型钢冷却弯曲数据库，编制自动化控制程序，通过控制冷床各个托钢小车的不同行走距离，使轧件在上冷床前，形成反向预弯曲，并在冷床逐步冷却过程中，实现轧件的最终平直。具体实施上是，上料小车共计28个，由单独变频电机驱动，每个小车驱动装置上带有一种编码器，可以单独控制行程距离。根据这一特性，可以将预前计算好的弯曲度，进行修订每个小车行走距离，根据轧件长度不同，可以选择小车使用数量，进行合理选择设定。也可以将对所轧制产品不同规格编写成数据库，添加到电脑控制画面中，进行自动行程预弯，也可以进行手动填写预弯曲度，随机控制，灵活方便。上料小车预弯数据操作画面如图2所示，预弯形状模型如图3所示。

图2 上料小车预弯数据控制

4 结语

进行创新优化后的上料小车实现了不对称断面轧件的预弯曲功能，达到预期目的，同时为今后生产新品种新工艺新方法打下了良好的基础。

图3 上料小车预弯形状模型