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摘要：本文介绍了轧钢步进式冷床在实际生产应用中出现的设备故障，并对其存在的设备薄弱环节进行优化改进的具体过程。
关键词：步进 冷床 改进
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-003-02
1、问题的提出：
2004年莱芜钢铁股份有限公司特殊钢厂小型成材车间完成合金钢棒材生产线升级改造，该生产线由1座112 m2蓄热式加热炉、φ550×1三辊往复粗轧机组、φ450×6连轧中机组、φ350×6连轧精轧机组、1台起停式飞剪、1台66m×12m步进式冷床、1台500t冷剪、3台在线自动打捆机及相应运输辊道組成，轧制速度2.8～16m/s，主要生产齿轮、轴承等优钢棒材，成品规格Φ12～Φ60mm，设计产能30万吨/年。其中步进式冷床因设计与制造过程中存在部分缺陷，在运行中经常出现分钢精度不足、堆钢、跑钢、乱床等工艺事故并引发一系列设备故障，不仅严重制约了产能的充分发挥，还造成生产成本的上涨，必须对其进行消缺改进。
2、改进内容及方案：
2.1、分钢器的改进
2.1.1 初始状况：
该冷床原设计中，钢材的分钢和制动在副冷床区通过制动裙板实现，副冷床区全长30m，制动裙板6m一组，根据钢材的规格及其输送速度确定制动裙板投运组数从而调节分钢距离。但在实际运行中，由于制动群板6m一组，分钢精度不高，轧线速度快时很难同时精确完成分钢和制动，直接限制了生产线产能的发挥。
2.1.2 改进方案：
在原分钢机构的基础上，自行设计制作简易分钢装置（如图1），按输送辊道的辊距1.2米/组，安装在主副冷床结合处，共计安装25组，将副冷床分钢制动区域的调整间距由6米缩小到1.2米，调整组数由5组提高到25组，有效提高了调整精度，成品输入冷床的线速度由原来的最高10m/s提高至目前的18m/s，充分满足了轧制速度的需要，保证了生产线产能的发挥。
2.2 制动群板调整改进
2.2. 1 初始状况：
原设计制动群板的运行采用行程120mm的液压缸控制（如图2），行程分配设计为中位到最低点55mm；中位到最高点65mm；最低点低于输入辊道斜面最低位置5mm，最高点高于侧立板上边缘15mm。但由于侧立板、辊道底座、制动群板的加工制造误差较大，底座为铆焊件变形误差较大，并且液压缸与制动群板全部采用关节轴承和销轴连接，传动间隙较大，液压管路较长，液压缸运行同步性很难保证等因素，致使制动群板在调整上、中、下位时调整空间范围较小，很难同时兼顾三个位置的量，且运行不稳定，经常出现钢滚不到制动群板或不能从群板翻到同步板上的现象，造成跑钢、堆钢事故频发，严重影响生产作业率和产品合格率。
2.2.2 改进方案：
在综合考虑液压缸安装结构、制动群板的动作空间等因素的情况下，将裙板控制液压缸行程增大到140mm，其余安装尺寸和结构保持不便，并重新调整群板高度，行程分配为：中位到最低点65mm；中位到最高点75mm；最低点低于输入辊道斜面最低位置15mm，最高点高于侧立板上边缘25mm，从而增大了制动群板的上、中、下三个位置的调整空间，消除了制造加工的精度不足，提高了运行稳定性，减少了跑钢、堆钢事故的发生，提高了生产效率和产品合格率。
2.3、 制动群板、冷床本体限位装置改进
2.3.1初始状况：
原设计限位装置如图3所示：
碰尺与接近开关的固定调整方式为轴向调整，两传动轴较长（66米），中间通过齿形联轴器连接，轴向窜动量较大，但接近开关的间距仅为10mm，，使用中经常出现碰尺超出调定范围或碰到接近开关等故障，造成裙板、床体拒动或误动。
2.3.2改进方案：
将限位装置改为如图4所示：
将原轴向调定机构制作改装为径向调整，且适当拉大三个接近开关的间距，增大碰尺的轴向长度，使其调定范围大于轴的轴向窜动量，从根本上解决了因检测信号错误造成的裙板、床体拒动或误动，有效提高了生产作业率与产品合格率。
3、综合效益分析：
3.1、提高生产效率增加产量：
根据轧制程序参数表及实际运行记录，以上改进措施实施后，轧制速度平均提高30%左右，因冷床故障造成的停机时间每月降低10小时左右。根据生产统计数据，改进前月产量平均为1.8万吨，改进后产量稳定在2.3万吨以上，月度增产0.5万吨。按吨钢效益150元，该项目贡献率20%计，则年效益：
0.5×150×12×20%=180（万元）
3.2、降低工艺事故提高产品合格率：
根据生产统计数据，以上改进措施实施后产品合格率由96.7%提高到96.98%，提高0.28个百分点，按月产量2.3万吨，吨钢效益150元，该项目贡献率20%计，则年效益：
2.3×12×0.28%×150×20%=2.32（万元）
3.3、综合效益：
以上改进措施方案制定、设计、实施全部由特殊钢厂自主完成，利用工艺停机、定修时间实施，不影响正常生产，设备总投资5.5万元，根据《工业企业财务制度》，设备年折旧率为9.8%，则该优化改进项目的年综合经济效益为：
180+2.32-5.5×9.8%=181.78（万元）
4、结束语
通过对轧钢步进式冷床进行以上优化改进，有效提高了特殊钢厂小型车间合金钢棒材生产线的生产作业率与产品合格率，降低了工艺事故的发生和故障停机时间，经济效益明显，在同类生产线中具有较高的推广应用价值。
关键词：步进 冷床 改进
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-003-02
1、问题的提出：
2004年莱芜钢铁股份有限公司特殊钢厂小型成材车间完成合金钢棒材生产线升级改造，该生产线由1座112 m2蓄热式加热炉、φ550×1三辊往复粗轧机组、φ450×6连轧中机组、φ350×6连轧精轧机组、1台起停式飞剪、1台66m×12m步进式冷床、1台500t冷剪、3台在线自动打捆机及相应运输辊道組成，轧制速度2.8～16m/s，主要生产齿轮、轴承等优钢棒材，成品规格Φ12～Φ60mm，设计产能30万吨/年。其中步进式冷床因设计与制造过程中存在部分缺陷，在运行中经常出现分钢精度不足、堆钢、跑钢、乱床等工艺事故并引发一系列设备故障，不仅严重制约了产能的充分发挥，还造成生产成本的上涨，必须对其进行消缺改进。
2、改进内容及方案：
2.1、分钢器的改进
2.1.1 初始状况：
该冷床原设计中，钢材的分钢和制动在副冷床区通过制动裙板实现，副冷床区全长30m，制动裙板6m一组，根据钢材的规格及其输送速度确定制动裙板投运组数从而调节分钢距离。但在实际运行中，由于制动群板6m一组，分钢精度不高，轧线速度快时很难同时精确完成分钢和制动，直接限制了生产线产能的发挥。
2.1.2 改进方案：
在原分钢机构的基础上，自行设计制作简易分钢装置（如图1），按输送辊道的辊距1.2米/组，安装在主副冷床结合处，共计安装25组，将副冷床分钢制动区域的调整间距由6米缩小到1.2米，调整组数由5组提高到25组，有效提高了调整精度，成品输入冷床的线速度由原来的最高10m/s提高至目前的18m/s，充分满足了轧制速度的需要，保证了生产线产能的发挥。
2.2 制动群板调整改进
2.2. 1 初始状况：
原设计制动群板的运行采用行程120mm的液压缸控制（如图2），行程分配设计为中位到最低点55mm；中位到最高点65mm；最低点低于输入辊道斜面最低位置5mm，最高点高于侧立板上边缘15mm。但由于侧立板、辊道底座、制动群板的加工制造误差较大，底座为铆焊件变形误差较大，并且液压缸与制动群板全部采用关节轴承和销轴连接，传动间隙较大，液压管路较长，液压缸运行同步性很难保证等因素，致使制动群板在调整上、中、下位时调整空间范围较小，很难同时兼顾三个位置的量，且运行不稳定，经常出现钢滚不到制动群板或不能从群板翻到同步板上的现象，造成跑钢、堆钢事故频发，严重影响生产作业率和产品合格率。
2.2.2 改进方案：
在综合考虑液压缸安装结构、制动群板的动作空间等因素的情况下，将裙板控制液压缸行程增大到140mm，其余安装尺寸和结构保持不便，并重新调整群板高度，行程分配为：中位到最低点65mm；中位到最高点75mm；最低点低于输入辊道斜面最低位置15mm，最高点高于侧立板上边缘25mm，从而增大了制动群板的上、中、下三个位置的调整空间，消除了制造加工的精度不足，提高了运行稳定性，减少了跑钢、堆钢事故的发生，提高了生产效率和产品合格率。
2.3、 制动群板、冷床本体限位装置改进
2.3.1初始状况：
原设计限位装置如图3所示：
碰尺与接近开关的固定调整方式为轴向调整，两传动轴较长（66米），中间通过齿形联轴器连接，轴向窜动量较大，但接近开关的间距仅为10mm，，使用中经常出现碰尺超出调定范围或碰到接近开关等故障，造成裙板、床体拒动或误动。
2.3.2改进方案：
将限位装置改为如图4所示：
将原轴向调定机构制作改装为径向调整，且适当拉大三个接近开关的间距，增大碰尺的轴向长度，使其调定范围大于轴的轴向窜动量，从根本上解决了因检测信号错误造成的裙板、床体拒动或误动，有效提高了生产作业率与产品合格率。
3、综合效益分析：
3.1、提高生产效率增加产量：
根据轧制程序参数表及实际运行记录，以上改进措施实施后，轧制速度平均提高30%左右，因冷床故障造成的停机时间每月降低10小时左右。根据生产统计数据，改进前月产量平均为1.8万吨，改进后产量稳定在2.3万吨以上，月度增产0.5万吨。按吨钢效益150元，该项目贡献率20%计，则年效益：
0.5×150×12×20%=180（万元）
3.2、降低工艺事故提高产品合格率：
根据生产统计数据，以上改进措施实施后产品合格率由96.7%提高到96.98%，提高0.28个百分点，按月产量2.3万吨，吨钢效益150元，该项目贡献率20%计，则年效益：
2.3×12×0.28%×150×20%=2.32（万元）
3.3、综合效益：
以上改进措施方案制定、设计、实施全部由特殊钢厂自主完成，利用工艺停机、定修时间实施，不影响正常生产，设备总投资5.5万元，根据《工业企业财务制度》，设备年折旧率为9.8%，则该优化改进项目的年综合经济效益为：
180+2.32-5.5×9.8%=181.78（万元）
4、结束语
通过对轧钢步进式冷床进行以上优化改进，有效提高了特殊钢厂小型车间合金钢棒材生产线的生产作业率与产品合格率，降低了工艺事故的发生和故障停机时间，经济效益明显，在同类生产线中具有较高的推广应用价值。