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[摘 要]为有效解决轧钢厂精整区处理能力不足的问题，通过对安阳钢铁集团公司第一轧钢厂260机组精台架的改进，保障钢材经济技术指标，提升市场竞争能力，进而提升轧钢厂产线效能已成为必然。
[关键词]棒材机组;精整台架处理;设备优化
[中图分类号]TG333 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）03–00–02
[Abstract]In order to effectively solve the problem of insufficient processing capacity in the finishing area of the rolling mill， the author of this article improves the finishing bench of the 260 unit of the first rolling mill of Anyang Iron and Steel Group Company to ensure the economic and technical indicators of steel， improve the market competitiveness and reduce， and then improve Rolling mills have become inevitable.
[Keywords]bar unit; finishing bench processing; equipment optimization
安阳钢铁集团公司第一轧钢厂260机组是20世纪80年代投产的一条棒材生产线，随着轧钢厂生产工艺的进一步改进，这一设备已无法满足当代轧钢厂生产需求，必须要对棒材机组精整区设备进行优化改进。本文结合2016年底对阳钢铁集团公司第一轧钢厂260机组全连轧改造，对轧机设备、轧机控制系统进行了换代升级情况分析，使得轧钢产量大幅提升，精整处理能力也得到有效提升，具有较高推广应用价值。
1 改造的必要性及存在的问题
260机组精整台架原设计处理能力为60万t/a，机组实际轧材早就突破90万t，最高的达到了96.8万t。老台架虽然经过了后续不断的改进，由于设计的先天不足，2016年260机组改造后的工艺设计产能达到120万t，精整处理能力成为改造后制约生产的一个瓶颈，将会严重影响机组产能的发挥，台架改进非改不可。在260机组改造之前对精整区改造多次进行问题分析、梳理和讨论，收集工艺、生产、设备及维护等各方面问题，主要表现在以下几个方面：
（1）精加工处理时间较长。①移钢台架在一个移钢周期所需要的时间（6 s）。②二级链升降一个周期（4 s）。③每个冷床倍尺需要一次短尺剔除时间（10 s）。④点算机工作一把钢所用的时间（3 s）。⑤收集臂往收集辊道方放钢所需要的时间（3 s）。⑥打包机打包所需要时间（5 s）。⑦各设备之间衔接时间（总计约5 s）。一把钢的理论周期约为28 s，虽然在使用过程中，通过提高工人操作技能和控制系统的优化，已经把一把钢的操作时间优化到18s左右，但仍然无法满足现有生产的实际需求。
（2）上卸钢结构落后，电动机驱动系统容易出现故障，工艺繁琐，且对生产指标产生较大影响。
（3）冷却床处理钢的能力不足，电机控制简单，制动效果差，事故多发，最常见的就是钢材成材率和定尺率无法满足技术指标要求，相较于同类企业，钢材成材率与定尺率分别落后0.23%和0.25%。
（4）检验台收集装置结构落后，经常在精轧辊台上发生钢材堆积现象，严重影响生产效率。
（5）剪切能力严重不足，电气设备和控制系统落后，故障率高，维修困难。
（6）收集打包质量低，人工劳动强度大。
综上所述，260机组精整台架改进无论是从公司、厂部、车间，还是从现场、人员、场地、费用等方面都面临很大压力，但改造又必须进行，不改机组产能受限，不改生产经营成本居高不下，不改就不能适应市场满足不了客户需求，不改就可能面临被淘汰。
2 精整台架设计原则与方案选择
2.1 精整台架设计原则
由于260机组改造是在原有建筑的基础上改造，受空间等条件影响不可能做大的改动，精整台架的改进要在考虑现场条件，不能移位和破坏现场工业建筑使用性能的前提下进行。国内同类型機组精整台架一般采用三台架运行，两个台架作为主台架，一个台架为副台架，经过实地考察、分析、对比、论证后确立初步改进方案：采用双台架（一主一副）模式运行。设计方面考虑在现有台架的基础上对台架做进一步改进，使得新台架具备年处理能力120万t以上，作为主台架使用;老台架作为副台架，主要作为缓冲和处理乱尺。具体而言，应遵循以下原则：
（1）满足生产需求，单台架处理能力达到120万t/a。
（2）解放生产力，实现自动化运行，减少岗位工人40%。
（3）设计考虑两台架设备的通用性和设备维护，备件尽可能统一。
（4）设计以现有厂房条件为基础，不得改动或损坏现有工业建筑。
（5）现有台架不足之处在新的台架设计中解决改进。
2.2 改进方案
根据该机组现场条件和本次改造需要达到目的，新台架工作程序与老台架相比做了部分改进和简化，新台架工作流程主要包括：分流挡板—输送辊道—移钢装置—一级链—二级链—三级链—点算机—收集装置—对齐挡板—收集辊道—打包辊道—打包机—卸载辊道—称重链—储存链。
经过反复论证后决定在老台架的设计的基础上进行设计改进，借鉴老台架的优良设计，简化台架工作流程和不必要的中间环节。新增分流挡板、点算装置、对齐挡板等设备;对移钢装置、辊道齿轮电机、卸载辊道等进行改进;去除剔除辊道、剔除装置、二级链升降机构、乱尺拨钢、乱尺台架等设备。其余设备对老台架做“镜面对称”设计，确保设备零部件最大可能的统一。 3 改进措施
3.1 分流挡板
此设备是后加设备，主体车间反映在小规格生产时因钢把厚，短尺剔除较为困难，并且剔除不净需要人工二次参与剔除，既浪费人力又影响生产节奏，因此，又增加了一套分钢装置，对冷床倍尺最后一把非定尺钢进行分把，使短钢更加容易剔除。增加分流挡板主要解决人员不足和降低工人劳动强度，以及提升生产节奏，从而提升台架处理能力。
3.2 点算装置
260机组精整台架一直是人工点数，增加点算装置也是为了降低工人劳动强度，减少工作岗位，解决主体厂人员不足问题。
3.3 对齐挡板
260机组生产的螺纹钢产品包装外观一直有两头不齐的现象，看着有些杂乱，对齐挡板就是在钢材的收集过程中进行二次对齐，从而改善产品包装质量。
3.4 移钢装置改进
新台架初步设计是一套四连杆机构移钢装置，2016年经过二次改进，采取老台架“蚂蚱腿”结构形式，原设计四连杆机构相对复杂，维护难度大，主要是生产节奏比新改的“蚂蚱腿”结构慢，不能够满足生产实际需求，改进目的是提升生产节奏。
3.5 齿轮电机改进
原台架齿轮电机选型相对较小，已经不能满足实际生产需求，电机损坏频繁，在线使用齿轮电机25台套，多的时候一个月需要更换7台，维护难度和工人劳动强度大，备材费用高，还影响生产节奏。因此对电机进行了重新选型设计。
3.6 卸载辊道改进
卸载辊道原设计为平辊带盖板的设计，在使用中多次出现盖板挂钢、撞坏设备等问题，由于多数属于变形损坏，恢复起来难度较大。钢捆在辊道中无法前进，出现设备停机事故，严重影响生产节奏。改进后基本杜绝了该类事故。
3.7 去除部分设备
在设计中去除了使用过程中无用的相关功能和设备，主要包括剔除辊道、剔除装置、二级链升降机构、乱尺拨钢、乱尺台架等。一方面这些设备功能在实际生产中很少用，两个台架有一个台架具备就可以满足实际生产的需求;另一方面这些设备会严重影响生产节奏，也会增加相应岗位工人。在设计过程中采取了略去。在新臺架改进中减少了两个中间环节：二级链的升降和短尺剔除（大约需要6 s），这样平均每把钢的通过时间可以减少到12 s左右，台架处理能力能够再提升50%左右，约为年处理能力近150万t，考虑一些外界因素在内也能达到要求的120万t的年处理能力。
4 改造效果
2017年1月，在不改变现有工业建筑，利用现场的有限空间，用最少的费用完成了设备改进。经过一年多的运行，取得了良好的效果。①解决了制约产能发挥、精整处理能力不足的生产瓶颈问题;②改造前精整区岗位工人15人，改造后没有增加一人，实现了用一样的人员操作两套基本相同的设备，实现了自动化生产;③没有改动厂房等任何工业建筑，用有限的空间安装了两套设备。④由于在设计之初就考虑了设备的维护和备件的统一性，两套设备备件量几乎没有增加，备件互换率达到80%以上。⑤改造过程中采取了部分改进，解决了老台架使用过程中存在的问题，使得设备故障和备件损耗降低60%以上，不但提升了产能，也更加符合实际生产需求。
5 效益分析
5.1 社会效益
精整区“双台架”的应用有效地解决了260机组产能发挥的瓶颈问题，在原有人员的基础上没增加一个工人就能实现“双台架”的运行，说明这次改造的技术水平和自动化程度很高。这次改造设计全部由原一轧厂自己独立完成，设备的安装、调试、试运行除了部分备件采购外，都是由公司自主生产，这对安钢的发展和改革也算是一次尝试，在投入不大的情况下圆满解决了机组面临的各种问题。为公司的进一步改革起到了部分意义上的引领作用。
5.2 经济效益
5.2.1 降低设备事故
改进前精整区设备事故占到机组总事故时间的1/4还要多，约240 min/a，改进后由于处理能力充足，“双台架”布局又能有一定的缓冲应急，基本杜绝了该类事故的发生。年均降低事故时间约240 min。按260棒材机组机时产量150 t，每吨钢材的利润按300元计算，则全年可增加效益：240/60×150×300=18万元。
5.2.2 节约大量的人工费用
生产岗位按每班节约8人计算，每人年费用约7.5万元（2017年数据）则可以节约人工开资：8×4×7.5=240万元
5.2.3 降低备材费用
由于老台架备件和新台架备件通用率80%以上，备件基本没有增加库存，老台架备件库存约为20万元。由此可相对减少备件库存15万元以上。
辊道齿轮电机改进前一个台架年消耗在30万元左右，改进后两个台架备材消耗约为40万元。相对年节约备材费用30×2-40=20万元
综上所述，不考虑机组产能释放后带来的效益，项目完成后，每年可增加经济效益293万元。
6 结束语
通过对260棒材机组精整优化改进，使得整条生产线性能更好，运行更稳定，不仅提高了钢材的成材率和定尺率，还有效降低了事故发生率，降低了企业维修投入，值得大范围推广应用。
参考文献
[1] 张艳伟，雷慧杰. 300棒材机组精整设备自动控制系统的设计[J].甘肃冶金，2014（12）：15.
[2] 荣占毅，郜筠. 260棒材机组冷床改造[J].冶金设备，2002（6）：25.
[3] 郑玉生，石勤学，荣占毅.安钢棒材机组冷床改造[J].河南冶金，2002（12）：15.
[关键词]棒材机组;精整台架处理;设备优化
[中图分类号]TG333 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）03–00–02
[Abstract]In order to effectively solve the problem of insufficient processing capacity in the finishing area of the rolling mill， the author of this article improves the finishing bench of the 260 unit of the first rolling mill of Anyang Iron and Steel Group Company to ensure the economic and technical indicators of steel， improve the market competitiveness and reduce， and then improve Rolling mills have become inevitable.
[Keywords]bar unit; finishing bench processing; equipment optimization
安阳钢铁集团公司第一轧钢厂260机组是20世纪80年代投产的一条棒材生产线，随着轧钢厂生产工艺的进一步改进，这一设备已无法满足当代轧钢厂生产需求，必须要对棒材机组精整区设备进行优化改进。本文结合2016年底对阳钢铁集团公司第一轧钢厂260机组全连轧改造，对轧机设备、轧机控制系统进行了换代升级情况分析，使得轧钢产量大幅提升，精整处理能力也得到有效提升，具有较高推广应用价值。
1 改造的必要性及存在的问题
260机组精整台架原设计处理能力为60万t/a，机组实际轧材早就突破90万t，最高的达到了96.8万t。老台架虽然经过了后续不断的改进，由于设计的先天不足，2016年260机组改造后的工艺设计产能达到120万t，精整处理能力成为改造后制约生产的一个瓶颈，将会严重影响机组产能的发挥，台架改进非改不可。在260机组改造之前对精整区改造多次进行问题分析、梳理和讨论，收集工艺、生产、设备及维护等各方面问题，主要表现在以下几个方面：
（1）精加工处理时间较长。①移钢台架在一个移钢周期所需要的时间（6 s）。②二级链升降一个周期（4 s）。③每个冷床倍尺需要一次短尺剔除时间（10 s）。④点算机工作一把钢所用的时间（3 s）。⑤收集臂往收集辊道方放钢所需要的时间（3 s）。⑥打包机打包所需要时间（5 s）。⑦各设备之间衔接时间（总计约5 s）。一把钢的理论周期约为28 s，虽然在使用过程中，通过提高工人操作技能和控制系统的优化，已经把一把钢的操作时间优化到18s左右，但仍然无法满足现有生产的实际需求。
（2）上卸钢结构落后，电动机驱动系统容易出现故障，工艺繁琐，且对生产指标产生较大影响。
（3）冷却床处理钢的能力不足，电机控制简单，制动效果差，事故多发，最常见的就是钢材成材率和定尺率无法满足技术指标要求，相较于同类企业，钢材成材率与定尺率分别落后0.23%和0.25%。
（4）检验台收集装置结构落后，经常在精轧辊台上发生钢材堆积现象，严重影响生产效率。
（5）剪切能力严重不足，电气设备和控制系统落后，故障率高，维修困难。
（6）收集打包质量低，人工劳动强度大。
综上所述，260机组精整台架改进无论是从公司、厂部、车间，还是从现场、人员、场地、费用等方面都面临很大压力，但改造又必须进行，不改机组产能受限，不改生产经营成本居高不下，不改就不能适应市场满足不了客户需求，不改就可能面临被淘汰。
2 精整台架设计原则与方案选择
2.1 精整台架设计原则
由于260机组改造是在原有建筑的基础上改造，受空间等条件影响不可能做大的改动，精整台架的改进要在考虑现场条件，不能移位和破坏现场工业建筑使用性能的前提下进行。国内同类型機组精整台架一般采用三台架运行，两个台架作为主台架，一个台架为副台架，经过实地考察、分析、对比、论证后确立初步改进方案：采用双台架（一主一副）模式运行。设计方面考虑在现有台架的基础上对台架做进一步改进，使得新台架具备年处理能力120万t以上，作为主台架使用;老台架作为副台架，主要作为缓冲和处理乱尺。具体而言，应遵循以下原则：
（1）满足生产需求，单台架处理能力达到120万t/a。
（2）解放生产力，实现自动化运行，减少岗位工人40%。
（3）设计考虑两台架设备的通用性和设备维护，备件尽可能统一。
（4）设计以现有厂房条件为基础，不得改动或损坏现有工业建筑。
（5）现有台架不足之处在新的台架设计中解决改进。
2.2 改进方案
根据该机组现场条件和本次改造需要达到目的，新台架工作程序与老台架相比做了部分改进和简化，新台架工作流程主要包括：分流挡板—输送辊道—移钢装置—一级链—二级链—三级链—点算机—收集装置—对齐挡板—收集辊道—打包辊道—打包机—卸载辊道—称重链—储存链。
经过反复论证后决定在老台架的设计的基础上进行设计改进，借鉴老台架的优良设计，简化台架工作流程和不必要的中间环节。新增分流挡板、点算装置、对齐挡板等设备;对移钢装置、辊道齿轮电机、卸载辊道等进行改进;去除剔除辊道、剔除装置、二级链升降机构、乱尺拨钢、乱尺台架等设备。其余设备对老台架做“镜面对称”设计，确保设备零部件最大可能的统一。 3 改进措施
3.1 分流挡板
此设备是后加设备，主体车间反映在小规格生产时因钢把厚，短尺剔除较为困难，并且剔除不净需要人工二次参与剔除，既浪费人力又影响生产节奏，因此，又增加了一套分钢装置，对冷床倍尺最后一把非定尺钢进行分把，使短钢更加容易剔除。增加分流挡板主要解决人员不足和降低工人劳动强度，以及提升生产节奏，从而提升台架处理能力。
3.2 点算装置
260机组精整台架一直是人工点数，增加点算装置也是为了降低工人劳动强度，减少工作岗位，解决主体厂人员不足问题。
3.3 对齐挡板
260机组生产的螺纹钢产品包装外观一直有两头不齐的现象，看着有些杂乱，对齐挡板就是在钢材的收集过程中进行二次对齐，从而改善产品包装质量。
3.4 移钢装置改进
新台架初步设计是一套四连杆机构移钢装置，2016年经过二次改进，采取老台架“蚂蚱腿”结构形式，原设计四连杆机构相对复杂，维护难度大，主要是生产节奏比新改的“蚂蚱腿”结构慢，不能够满足生产实际需求，改进目的是提升生产节奏。
3.5 齿轮电机改进
原台架齿轮电机选型相对较小，已经不能满足实际生产需求，电机损坏频繁，在线使用齿轮电机25台套，多的时候一个月需要更换7台，维护难度和工人劳动强度大，备材费用高，还影响生产节奏。因此对电机进行了重新选型设计。
3.6 卸载辊道改进
卸载辊道原设计为平辊带盖板的设计，在使用中多次出现盖板挂钢、撞坏设备等问题，由于多数属于变形损坏，恢复起来难度较大。钢捆在辊道中无法前进，出现设备停机事故，严重影响生产节奏。改进后基本杜绝了该类事故。
3.7 去除部分设备
在设计中去除了使用过程中无用的相关功能和设备，主要包括剔除辊道、剔除装置、二级链升降机构、乱尺拨钢、乱尺台架等。一方面这些设备功能在实际生产中很少用，两个台架有一个台架具备就可以满足实际生产的需求;另一方面这些设备会严重影响生产节奏，也会增加相应岗位工人。在设计过程中采取了略去。在新臺架改进中减少了两个中间环节：二级链的升降和短尺剔除（大约需要6 s），这样平均每把钢的通过时间可以减少到12 s左右，台架处理能力能够再提升50%左右，约为年处理能力近150万t，考虑一些外界因素在内也能达到要求的120万t的年处理能力。
4 改造效果
2017年1月，在不改变现有工业建筑，利用现场的有限空间，用最少的费用完成了设备改进。经过一年多的运行，取得了良好的效果。①解决了制约产能发挥、精整处理能力不足的生产瓶颈问题;②改造前精整区岗位工人15人，改造后没有增加一人，实现了用一样的人员操作两套基本相同的设备，实现了自动化生产;③没有改动厂房等任何工业建筑，用有限的空间安装了两套设备。④由于在设计之初就考虑了设备的维护和备件的统一性，两套设备备件量几乎没有增加，备件互换率达到80%以上。⑤改造过程中采取了部分改进，解决了老台架使用过程中存在的问题，使得设备故障和备件损耗降低60%以上，不但提升了产能，也更加符合实际生产需求。
5 效益分析
5.1 社会效益
精整区“双台架”的应用有效地解决了260机组产能发挥的瓶颈问题，在原有人员的基础上没增加一个工人就能实现“双台架”的运行，说明这次改造的技术水平和自动化程度很高。这次改造设计全部由原一轧厂自己独立完成，设备的安装、调试、试运行除了部分备件采购外，都是由公司自主生产，这对安钢的发展和改革也算是一次尝试，在投入不大的情况下圆满解决了机组面临的各种问题。为公司的进一步改革起到了部分意义上的引领作用。
5.2 经济效益
5.2.1 降低设备事故
改进前精整区设备事故占到机组总事故时间的1/4还要多，约240 min/a，改进后由于处理能力充足，“双台架”布局又能有一定的缓冲应急，基本杜绝了该类事故的发生。年均降低事故时间约240 min。按260棒材机组机时产量150 t，每吨钢材的利润按300元计算，则全年可增加效益：240/60×150×300=18万元。
5.2.2 节约大量的人工费用
生产岗位按每班节约8人计算，每人年费用约7.5万元（2017年数据）则可以节约人工开资：8×4×7.5=240万元
5.2.3 降低备材费用
由于老台架备件和新台架备件通用率80%以上，备件基本没有增加库存，老台架备件库存约为20万元。由此可相对减少备件库存15万元以上。
辊道齿轮电机改进前一个台架年消耗在30万元左右，改进后两个台架备材消耗约为40万元。相对年节约备材费用30×2-40=20万元
综上所述，不考虑机组产能释放后带来的效益，项目完成后，每年可增加经济效益293万元。
6 结束语
通过对260棒材机组精整优化改进，使得整条生产线性能更好，运行更稳定，不仅提高了钢材的成材率和定尺率，还有效降低了事故发生率，降低了企业维修投入，值得大范围推广应用。
参考文献
[1] 张艳伟，雷慧杰. 300棒材机组精整设备自动控制系统的设计[J].甘肃冶金，2014（12）：15.
[2] 荣占毅，郜筠. 260棒材机组冷床改造[J].冶金设备，2002（6）：25.
[3] 郑玉生，石勤学，荣占毅.安钢棒材机组冷床改造[J].河南冶金，2002（12）：15.