冷床拨钢系统缺陷分析及改进

梁建军

（柞水同兴轧钢有限公司 陕西商洛）

一、前言

冷床是轧钢生产中重要的辅助设备。冷床的作用在于将800℃以上的轧件冷却到150～100℃以下，同时使轧件按既定方向运行，在运输过程中应保证轧件不弯曲。由于轧制产品形状繁多相差悬殊，因此，轧钢车间的冷床型式是多种多样的。

同兴轧钢的冷床采用步进式齿条冷床，长66 m，有效宽度8 m，输入装置采用拔叉跑槽的方式，其结构特点：由一组固定齿条，中间以一组活动齿条组成，活动齿条相对于固定齿条做周期性运动，每上下前后运动一次，轧件向前运行一段距离（同兴轧钢的冷床步距为60 mm）。这种冷床的优缺点:优点是冷却均匀，钢材与床面摩擦小，表面擦伤少；缺点是步进机构复杂，床面利用效率较小，设备重量大。

二、冷床输入系统的工作原理（图1）

图1 冷床输入系统工作原理简图

钢经倍尺飞剪剪切后进入冷床，输入系统有3种方式，第一种是裙板式，第二种是管式，第三种是拔叉式；同兴冷床输入系统选用的是拔叉跑槽的方式，优点是结构简单投资少且可靠性 高。缺点是钢材与跑槽的摩擦大，对钢头、钢尾的质量有影响。

工作原理：钢经倍尺飞剪剪切后，通过压送装置进入上（下）跑槽，这时钢的温度大约在900℃，对拨钢系统热胀冷缩影响比较大。钢进入跑槽后，热金属检测仪检测到信号后延时给倍尺飞剪，倍尺飞剪得命令后剪切，飞剪前的摆管在前切提前动作，将剪切后的钢导入下(上)跑槽，同时，在信号传输给拔叉气动电磁阀动作，然后拔叉气缸带动拨叉动作，将剪切后跑槽内的钢拨出跑槽，拨入摔直板。摔直板的作用是对红钢进行校直，剪切后落在摔直板上的钢，在冷床步进机构完成一次步进动作后，向前进一步距，空出的齿槽为下一根空出位置.随着冷床步进的动作，，由摔直板之间的动齿条将落在摔直板上的钢通过步进，托出摔直板，进入静齿条。一边冷却一边步出冷床，经齐头，进入冷床末端的收集槽，由大平托托出冷床，进入冷床输出辊道.输出冷床，同兴冷床的步距为60 mm。

三、故障分析

1.拨叉轴的故障分析

（1）原有设备拨叉轴是实心通轴，且轴与轴承座之间采用的是滑动摩擦（轴套）。在现在的生产过程中产能提高，轧钢节奏加快（产量增加至75 t/h），冷床的温度急剧增高，引起拨叉轴受热后轴向延伸，导致拨叉与跑槽之间的距离发生位移（跑槽间距离为40 mm，拔叉厚度为16 mm）。导致拨叉在拨钢过程中发生与跑槽互相卡死现象，造成钢在跑槽中拔不出去，下一根钢进入后碰上跑槽内的钢，引起飞钢事故，影响正常生产。

（2）受热后拨叉轴与轴套之间的间隙变小，不便于润滑，轴与轴套受热膨胀，拨钢时转动不灵活，甚至产生抱死等现象的发生。另外采用滑动摩擦，摩擦力大，轴套易磨损、损坏，故障率高，且更换费时费力，不利于维修。

2.拔叉轴的改进

（1）改进后的拨叉轴采用的是空心，厚壁无缝管。将冷却水(使用穿水系统的循环水，既能保证水的清洁满足需要，又不增加水源)引入拔叉上、下轴，进行循环，及时带走热量，从而最大限度减小了热胀冷缩带来的负面影响，进而保证了拨叉与跑槽之间的距离，杜绝了因拨叉与跑槽相互卡死现象而产生的飞钢，保证了正常生产。

（2）拨叉轴改用滚动摩擦后，拨钢转动灵活，减轻拨叉轴气缸的负荷。改进前每根拨叉轴需3台气缸，上、下槽6台气缸，每月消耗最少4台气缸，每台气缸2800元，改进前每月消耗约11 200元，改进后两个月消耗1台气缸，节省费用10 000元。

3.跑槽的故障分析

改进前跑槽采用的是∠100型角钢气割焊接制作，在制作过程中容易产生变形，并且变形后不易校正。因产量增加，轧钢节奏加快，跑槽过钢频繁，磨损加快，需要经常利用生产间隙对跑槽进行维护补焊。但在实际维修过程中，补焊的焊接面不能保证一定的水平度，有高低不平现象，致使在生产过程中，钢经常碰跑槽产生飞钢，增加了误机时间，产生了中废，影响了生产，且补焊时需多人分段进行；用焊条补焊成本较高，效果也不好。

另外一个原因是跑槽过度磨损后需要更换，而跑槽安装时全部采用的是焊接，将跑槽与固定支架焊接成整体，更换时要用气割割开更换，工作量大，且定位不准，需要与周围跑槽校正，更换起来费时、费力且效果不好。

改进后跑槽采用的材料是铸铁，整体铸造成型。整体铸造，解决了钢结构件制作容易变形的不良因素，铸铁工件相对于钢件更耐磨，减少了实际生产中的补焊维修时间，为生产赢得了宝贵的时间，并且减少了飞钢现象的发生。

改进后的跑槽，在两边制造了两个便于装卸的吊耳，安装后用螺丝固定，方便快速拆卸、更换，且定位准确，只需稍作校正，即能保证其与周边跑槽对正;不用动用气割，电焊也降低了更换时的成本，节省了更换时间。

4.摔直板的故障分析

改进前公司组织检查冷床摔直板，统计总共安装了110块摔直板，检查有52块摔直板存在问题，主要是移位，错位不正，变形裂缝，固定不牢，有的已经破裂；由于前后V形槽不对齐，轧制好的钢材上冷床后，由于进入冷床钢温在900℃左右，钢是软的红钢，落在摔直板上后，由于摔直板不正，造成钢材弯钢，再经冷却后，已经冷硬，不能校正.在生产中，经常由于冷床产生弯钢，不符合产品要求，导致停机调平摔直板，产生误机和废钢，影响轧钢的生产和产品的质量。

主要原因是改进前所用的摔直板，体积小、薄且重量轻，但在正常生产中，钢从跑槽经拨叉拨入摔直板，对摔直板产生一定的冲击力，从而才能起到摔直板的校直作用。改进前的摔直板采用的是铸铁材料，且相对体积薄，在受到钢长时间的冲击力后，有时会产生裂缝，甚至破损现象，更换所用时间长，而且温度高，不便于操作和维修。原摔直板顶面九槽的是铸造成型，顶面的平直度不好，且高度方向也不加工，每个个体间高度上误差也较大，安装校正时由于个体误差大，安装校正时无法改正，造成110片摔直板V形槽安装时就有一定的误差。

改进后所用摔直板厚度增大，重量增大（由原来的每块90 kg增加到每块200 kg），在生产中钢从跑槽经拨叉拨入摔直板后，摔直板相对增加了抗冲击能力，不但能起到校直钢筋的作用，而且能有效地“自我保护”。摔直板重量加大后，在受到钢的频繁冲击时，不至于发生位移，从而保证了产品质量。

改进后的摔直板采用的是铸钢材料，且厚度增大、耐用，增加了抗冲击力。在受到钢长时间的冲击后，不会产生裂纹、破损现象，延长了使用寿命，减少了更换次数，节省了时间，相对提高了产量。改进后的摔直板，虽然厚度增加，但在摔直板中间预留了一些规则排列的散热孔，及时散热，从而使钢从摔直板步进到齿条后，相对钢温下降的比较快，保证了钢的自动调直，进一步保证了产品质量。改造后的摔直板顶面九槽是加工面，高度上要求底面也加工，并提出了较高的加工要求，为高标准安装提供了保证。

摔直板校正后，都用固定块固定，保证摔直板位置不变化，确保定位牢靠，进而保证了摔直板V形槽的直线度，可保证钢材质量满足标准要求。

四、总结

经过以上有针对性的改进，冷床的拨钢系统满足了生产节奏需求，同时也使得维护相对方便省时。从2012年改造至今，经过几年的运行表明，对拨钢系统的改进是成功的。改进后的设备可靠性增强，故障率明显降低，钢材质量也得到显著改观，满足了年产52万吨的生产能力需求。