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摘要：钢坯热送收集台架工作原理，使用中存在的问题，针对问题分析原因、提出改进方案、实施验证。
Abstract： The working principle of the billet hot delivery collection stand， the problems in use， analyze the reasons for the problems， put forward improvement plans， and implement verification.
关键词：钢坯热送;热送辊道;收集台架;摆臂机构;推钢小车
Key words： hot feed of billet;hot feed roller table;collection stand;swing arm mechanism;steel pushing trolley
中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）16-0131-02
0 引言
轧钢高线钢坯原料存放区与炼钢连铸钢坯收集台架直线距离约60米，为降低车辆盘运成本并提高热钢坯温度利用，设计了从炼钢到轧钢的热钢坯输送辊道，其终点是热钢坯收集台架。但设计之初，受空间限制，将推钢摆臂机构与台架分布在热送辊道的下方，受高温辐射影响，设备故障率高，备件成本和人力投入过高。针对存在的问题，需要进行改造优化。
1 钢坯热送和收集设备的工作原理
钢坯规格是150×150mm方坯，每根长12米，从炼钢经60米输送辊道，到达轧钢收集台架，一根根自动输送、收集。台架工作原理：钢坯经辊道输送到台架推钢位置时，钢坯头部的检测信号检测到钢坯到达正确位置，辊道停止转动传送，两台液压缸推动摆臂机构，由摆臂机构上4个摆臂带动4个推钢小车，每个推钢小车上的推头推动钢坯从辊道面上滑移到台架钢轨上，然后液压缸杆收回到起始位，完成一支钢坯收集，下支钢坯开始进入待推位（见图2）。
2 设备使用中存在的问题
轧钢原收集台架为节约收集台架所占用的空间，将液压缸、摆臂机构安装在钢坯台架下方，这种设计把液压缸、摆臂机构、推钢小车置于800-900摄氏度高温钢坯的热辐射下，给设备维护带来很大麻烦。
问题一：4个推钢小车，每个小车安装有16个成品轴承，充当车轮，在小车行走槽内前后移动，轴承受高温辐射，并且由于是封闭结构导致无法给轴承提供润滑，除非拆出小车对轴承进行加油;
问题二：小车车轮轴承寿命很短且小车两侧行走槽的下轨面磨损很快。收集台架放钢坯的轨道共7个，小车行走槽与收集台架轨道是一体焊接的，如果小车行走槽磨损，则必须更换台架7个轨道中的4个，以及另外4个短的小车行走轨道。
轴承损坏或小车轨道磨损容易导致小车前后移动不顺畅，严重的是曾经有一次因小车在行走轨道内受阻，造成液压缸安装底座被拔出。
所以小车车轮轴承、小车轨道、液压缸基础及拉杆在使用过程中故障点多，备件消耗多，牵扯维修人员精力也多，严重制约正常的生产组织。
3 问题原因分析
①推钢小车、摆臂机构安装于800-900度高温钢坯下，小车轮轴承因结构原因无法正常加油润滑、各转动铰点润滑在高温区润滑不良，是推钢机构容易损坏的一个重要原因。②中规中矩的设计中，坯料收集台架和液压、摆臂机构应分别安装在输送钢坯辊道的两侧，这样才能做到摆臂机构发出推力，与小车行走方向在一个平面上，不存在无效作用力（见图1）。
原来推钢机构中，小车拉杆在摆臂的带动下，斜向左下方（见图2），力是矢量，除大小外还有方向，小车在行走槽内推钢时，基本是水平向左运动的，拉杆斜向左下方已表示拉杆推钢作用力方向与小车行走方向不一致，从图B摆臂拉杆可以看到，小车拉杆与小车行走方向约有30度夹角，根据力的分解和三角形边长关系，很容易推算出有1/3的拉杆作用力被分解，分解力垂直于小车、向下，这个向下分解的力，不仅对小车向前推钢是无效作用力，而且对小车车轮和行走轨道下压，增大行走磨擦力，具有较强的破坏性，这是小车轴承容易损坏，行走轨道短容易磨损的主要原因。
图1、图2是两种推钢小车布局比对，图1为中规中矩设计，图2为台架下方安装推钢装置的不合理结构。
4 问题解决的思路与方案
4.1 思路
①参考中规中矩设计，先将辊道取直后的新收集台架与推钢摆臂机构分布在热送辊道两侧，把液压缸和摆臂机构移出高温区，达到摆臂机械机构远离高温辐射区域分开的目的，同时实现摆臂作用力与小车行走方向一致，消除车轮与车轨道受额外下压力，但这时推钢小车还保留在高温区，且车轮轴承润滑无法实现。
②创新点1：因为推钢小车功能就是推钢，所以我们可以将推钢小车变形为推钢杆，把推钢杆移到热送辊道的摆臂机构侧，远离了高温区。创新点2：将推钢小车结构中2个铰点变为1个铰点，直接连接推钢杆，每个推钢杆推钢端头设计一个小托辊，进一步减少维护点。创新点3：当连杆机构中2个铰点变为1个铰点后，必须把推钢杆端头的托辊设计成有上下伸缩量的。托辊既要在推钢杆前进时平稳托起推钢杆，保证推钢杆头部中心永远顶在150mm钢坯面中心，又要用托辊下的伸缩弹簧来补偿因1个铰点连接带来的推钢杆高低变位时不压托辊，避免托辊受多余的下压力，最大限度增加托辊寿命。
注：2个铰点的推钢杆前进后退过程中一直处于水平状态，但需要前后两个位置做推钢杆支撑（如加热炉推钢杆每个推钢杆配4个导向辊），2铰点结构缺点是摆臂作用力被分解一部分，维护点多了1铰点和多增加了支撑辊，乘以4个推钢杆就多了不少设备和维护点。
4.2 方案
①拿掉4个推钢小车，确定推钢杆头部到摆臂安装距离，通过图纸数据和模拟运动轨迹，将原图纸摆臂长轴安装水平座标向液压缸方向平移760mm，垂直座标向上抬升140mm，新增推钢杆托辊预埋底座。②重新设计的推钢杆连接扁头（直径72mm的强度足够用）、推钢杆托辊可上下滑动支座，托辊轴、铜套、钢套等。③外购能支撑45kg（推钢杆单重85kg）的压缩弹簧（100*23*21）、選适配管子制做托辊弹簧缓冲器。④配支座，现场用水平仪确定支座标高，以推钢杆压弹簧缓冲器后的高度标定与杆头与热送辊面的标高。
改造后的现场照片见图3。
5 结束语
改造后，液压缸和摆臂长轴机构远离了高温区，推钢小车及小车轨道不存在了，取消原不合理结构，彻底消除了故障点。新结构极简，备件消耗极低，维护量极小，已投用，成功实现了改造目标。
参考文献：
[1]张军卫，刘澄，刘政鹏，钟浩.热送热装在青岛特钢的实践与应用[C].中国金属学会.第十二届中国钢铁年会论文集——2.炼钢与连铸.中国金属学会：中国金属学会，2019：435-440.
[2]何军.小型棒线材生产连铸-轧钢工艺衔接优化[J].轧钢，2019，36（05）：55-62.
[3]张凤林，寇惠.轧钢机轧制力矩数学模型建立与分析[J].设备管理与维修，1995（01）：24-26.
Abstract： The working principle of the billet hot delivery collection stand， the problems in use， analyze the reasons for the problems， put forward improvement plans， and implement verification.
关键词：钢坯热送;热送辊道;收集台架;摆臂机构;推钢小车
Key words： hot feed of billet;hot feed roller table;collection stand;swing arm mechanism;steel pushing trolley
中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）16-0131-02
0 引言
轧钢高线钢坯原料存放区与炼钢连铸钢坯收集台架直线距离约60米，为降低车辆盘运成本并提高热钢坯温度利用，设计了从炼钢到轧钢的热钢坯输送辊道，其终点是热钢坯收集台架。但设计之初，受空间限制，将推钢摆臂机构与台架分布在热送辊道的下方，受高温辐射影响，设备故障率高，备件成本和人力投入过高。针对存在的问题，需要进行改造优化。
1 钢坯热送和收集设备的工作原理
钢坯规格是150×150mm方坯，每根长12米，从炼钢经60米输送辊道，到达轧钢收集台架，一根根自动输送、收集。台架工作原理：钢坯经辊道输送到台架推钢位置时，钢坯头部的检测信号检测到钢坯到达正确位置，辊道停止转动传送，两台液压缸推动摆臂机构，由摆臂机构上4个摆臂带动4个推钢小车，每个推钢小车上的推头推动钢坯从辊道面上滑移到台架钢轨上，然后液压缸杆收回到起始位，完成一支钢坯收集，下支钢坯开始进入待推位（见图2）。
2 设备使用中存在的问题
轧钢原收集台架为节约收集台架所占用的空间，将液压缸、摆臂机构安装在钢坯台架下方，这种设计把液压缸、摆臂机构、推钢小车置于800-900摄氏度高温钢坯的热辐射下，给设备维护带来很大麻烦。
问题一：4个推钢小车，每个小车安装有16个成品轴承，充当车轮，在小车行走槽内前后移动，轴承受高温辐射，并且由于是封闭结构导致无法给轴承提供润滑，除非拆出小车对轴承进行加油;
问题二：小车车轮轴承寿命很短且小车两侧行走槽的下轨面磨损很快。收集台架放钢坯的轨道共7个，小车行走槽与收集台架轨道是一体焊接的，如果小车行走槽磨损，则必须更换台架7个轨道中的4个，以及另外4个短的小车行走轨道。
轴承损坏或小车轨道磨损容易导致小车前后移动不顺畅，严重的是曾经有一次因小车在行走轨道内受阻，造成液压缸安装底座被拔出。
所以小车车轮轴承、小车轨道、液压缸基础及拉杆在使用过程中故障点多，备件消耗多，牵扯维修人员精力也多，严重制约正常的生产组织。
3 问题原因分析
①推钢小车、摆臂机构安装于800-900度高温钢坯下，小车轮轴承因结构原因无法正常加油润滑、各转动铰点润滑在高温区润滑不良，是推钢机构容易损坏的一个重要原因。②中规中矩的设计中，坯料收集台架和液压、摆臂机构应分别安装在输送钢坯辊道的两侧，这样才能做到摆臂机构发出推力，与小车行走方向在一个平面上，不存在无效作用力（见图1）。
原来推钢机构中，小车拉杆在摆臂的带动下，斜向左下方（见图2），力是矢量，除大小外还有方向，小车在行走槽内推钢时，基本是水平向左运动的，拉杆斜向左下方已表示拉杆推钢作用力方向与小车行走方向不一致，从图B摆臂拉杆可以看到，小车拉杆与小车行走方向约有30度夹角，根据力的分解和三角形边长关系，很容易推算出有1/3的拉杆作用力被分解，分解力垂直于小车、向下，这个向下分解的力，不仅对小车向前推钢是无效作用力，而且对小车车轮和行走轨道下压，增大行走磨擦力，具有较强的破坏性，这是小车轴承容易损坏，行走轨道短容易磨损的主要原因。
图1、图2是两种推钢小车布局比对，图1为中规中矩设计，图2为台架下方安装推钢装置的不合理结构。
4 问题解决的思路与方案
4.1 思路
①参考中规中矩设计，先将辊道取直后的新收集台架与推钢摆臂机构分布在热送辊道两侧，把液压缸和摆臂机构移出高温区，达到摆臂机械机构远离高温辐射区域分开的目的，同时实现摆臂作用力与小车行走方向一致，消除车轮与车轨道受额外下压力，但这时推钢小车还保留在高温区，且车轮轴承润滑无法实现。
②创新点1：因为推钢小车功能就是推钢，所以我们可以将推钢小车变形为推钢杆，把推钢杆移到热送辊道的摆臂机构侧，远离了高温区。创新点2：将推钢小车结构中2个铰点变为1个铰点，直接连接推钢杆，每个推钢杆推钢端头设计一个小托辊，进一步减少维护点。创新点3：当连杆机构中2个铰点变为1个铰点后，必须把推钢杆端头的托辊设计成有上下伸缩量的。托辊既要在推钢杆前进时平稳托起推钢杆，保证推钢杆头部中心永远顶在150mm钢坯面中心，又要用托辊下的伸缩弹簧来补偿因1个铰点连接带来的推钢杆高低变位时不压托辊，避免托辊受多余的下压力，最大限度增加托辊寿命。
注：2个铰点的推钢杆前进后退过程中一直处于水平状态，但需要前后两个位置做推钢杆支撑（如加热炉推钢杆每个推钢杆配4个导向辊），2铰点结构缺点是摆臂作用力被分解一部分，维护点多了1铰点和多增加了支撑辊，乘以4个推钢杆就多了不少设备和维护点。
4.2 方案
①拿掉4个推钢小车，确定推钢杆头部到摆臂安装距离，通过图纸数据和模拟运动轨迹，将原图纸摆臂长轴安装水平座标向液压缸方向平移760mm，垂直座标向上抬升140mm，新增推钢杆托辊预埋底座。②重新设计的推钢杆连接扁头（直径72mm的强度足够用）、推钢杆托辊可上下滑动支座，托辊轴、铜套、钢套等。③外购能支撑45kg（推钢杆单重85kg）的压缩弹簧（100*23*21）、選适配管子制做托辊弹簧缓冲器。④配支座，现场用水平仪确定支座标高，以推钢杆压弹簧缓冲器后的高度标定与杆头与热送辊面的标高。
改造后的现场照片见图3。
5 结束语
改造后，液压缸和摆臂长轴机构远离了高温区，推钢小车及小车轨道不存在了，取消原不合理结构，彻底消除了故障点。新结构极简，备件消耗极低，维护量极小，已投用，成功实现了改造目标。
参考文献：
[1]张军卫，刘澄，刘政鹏，钟浩.热送热装在青岛特钢的实践与应用[C].中国金属学会.第十二届中国钢铁年会论文集——2.炼钢与连铸.中国金属学会：中国金属学会，2019：435-440.
[2]何军.小型棒线材生产连铸-轧钢工艺衔接优化[J].轧钢，2019，36（05）：55-62.
[3]张凤林，寇惠.轧钢机轧制力矩数学模型建立与分析[J].设备管理与维修，1995（01）：24-26.