首鋼國際工程公司在長材、熱軋帶鋼、冷軋帶鋼、中厚板等產(chǎn)品方面有著豐厚的業(yè)績，作為首鋼京唐鋼鐵廠的總體設(shè)計單位，完成了京唐鋼鐵廠一期工程軋區(qū)的總體工藝布置和鋼卷物流運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計、2250熱軋工程的設(shè)計和1580熱軋工程的自主集成，滿足了“以裝備大型化、工藝技術(shù)先進(jìn)、流程短捷順暢、走循環(huán)經(jīng)濟(jì)和綠色制造模式，將鋼鐵廠建設(shè)成為產(chǎn)品質(zhì)量高、資源消耗少、經(jīng)濟(jì)效益好、具有國際一流競爭優(yōu)勢的21世紀(jì)國際先進(jìn)水平的生態(tài)型綠色鋼鐵企業(yè)”的建設(shè)目標(biāo)。
2009年3月，首鋼京唐鋼鐵廠2250mm熱軋工程熱軋鋼卷雙排式托盤運(yùn)輸系統(tǒng)正式投入自動化運(yùn)行，這標(biāo)志著世界上首次采用雙排式托盤運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)送熱軋鋼卷的嘗試取得成功。
雙排式托盤運(yùn)輸技術(shù)研究背景
按照國家發(fā)改委《關(guān)于對首鋼實施搬遷、結(jié)構(gòu)調(diào)整和環(huán)境治理方案的批復(fù)》的要求，首鋼聯(lián)合唐鋼，在河北省唐山市曹妃甸島建設(shè)一個具有國際先進(jìn)水平的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。工程分三期進(jìn)行。一期建設(shè)規(guī)模為鋼產(chǎn)量904.2萬t/a，共有兩個熱軋、三個冷軋帶鋼廠，熱軋鋼卷總量為877萬t/a，產(chǎn)品方案為熱軋和冷軋板帶體系，其具體組成和金屬流向圖見下圖。
首鋼京唐鋼鐵廠一期軋區(qū)組成及金屬流向
根據(jù)該工程的情況，我們確定了軋區(qū)各車間之間的布置關(guān)系，見下圖。
首鋼京唐鋼鐵廠一期軋區(qū)車間布置
首鋼京唐工程對鋼卷運(yùn)輸要求：
1）運(yùn)輸量大，每年共計877萬t。
2）生產(chǎn)節(jié)奏快，兩個熱軋廠的最短生產(chǎn)周期均為1卷/60s。
3）鋼卷重，最大卷重40t。
4）溫度高，按現(xiàn)有產(chǎn)品大綱，最高為740℃，將來可能到850℃。
5）運(yùn)輸目的地分散，兩個熱軋廠的鋼卷需要被運(yùn)輸?shù)絻蓚€共計7跨的鋼卷庫以及三個冷軋廠的原料庫。
6）運(yùn)輸距離長，運(yùn)輸直線距離總長約1950m。
7）平面與立面交叉，運(yùn)輸過程將橫過三條馬路，鋼卷運(yùn)輸過程中存在轉(zhuǎn)向和高度的變化等問題。
8）物料跟蹤和自動控制水平高，整個運(yùn)輸系統(tǒng)不能采用人工或者手動控制，要求全自動化運(yùn)行，而且該運(yùn)輸系統(tǒng)與各個廠的自動化系統(tǒng)存在有連鎖關(guān)系。
在世界范圍內(nèi)，采用這種統(tǒng)一考慮的高度自動化的連續(xù)運(yùn)輸方式來解決多個熱軋廠、多個冷軋廠及多個鋼卷庫之間的鋼卷運(yùn)輸方案尚不多見。
雙排式托盤運(yùn)輸技術(shù)主要組成
首鋼京唐鋼鐵公司軋區(qū)的鋼卷物流運(yùn)輸系統(tǒng)采用了這種雙排式的托盤運(yùn)輸技術(shù)。其設(shè)備布置圖如下：
首鋼京唐鋼鐵廠托盤運(yùn)輸系統(tǒng)實景
雙排式托盤運(yùn)輸技術(shù)主要技術(shù)特點(diǎn)
3.1布置方式和運(yùn)輸形式具有以下特點(diǎn)：
1）設(shè)備基礎(chǔ)淺，重載輥道最深處距地面約750mm。因此鋼卷運(yùn)輸?shù)闹匦牡?，運(yùn)行平穩(wěn)，明顯節(jié)約了設(shè)備基礎(chǔ)投資。
2）與雙層式托盤運(yùn)輸方式相比，設(shè)備重量輕，制造更為方便，便于空托盤輥道的檢修和維護(hù)，降低了設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用。
3）自動化控制方式更為靈活可靠，可以實現(xiàn)全過程自動化。
4）可以滿足熱軋鋼卷運(yùn)輸?shù)娜恳蟆?/font>
5）車間整潔美觀。
6）液壓站規(guī)模小。
7）運(yùn)行成本低。
8)除了運(yùn)到目的地下卷時需要天車以外，整個運(yùn)輸過程不需要天車的輔助，不需要汽車。
3.2與傳統(tǒng)式運(yùn)輸方案對比
熱軋鋼卷托盤式運(yùn)輸與傳統(tǒng)式運(yùn)輸（鏈?zhǔn)?、步進(jìn)梁）的對比見下表。
3.2與傳統(tǒng)式運(yùn)輸方案對比
熱軋鋼卷托盤式運(yùn)輸與傳統(tǒng)式運(yùn)輸（鏈?zhǔn)?、步進(jìn)梁）的對比見下表。
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項目 |
托盤式 |
傳統(tǒng)式 |
相對性 |
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滿足最快生產(chǎn)節(jié)奏 |
很容易 |
轉(zhuǎn)向時困難 |
轉(zhuǎn)向時需要步進(jìn)梁、回轉(zhuǎn)臺等設(shè)備，轉(zhuǎn)向時間較長 |
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大量的液壓系統(tǒng) |
無 |
有 |
液壓系統(tǒng)故障率高 |
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大量的電機(jī) |
有 |
無 |
電機(jī)故障率中等，且非連續(xù)運(yùn)行 |
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過渡交接設(shè)備 |
少量橫移小車 |
多個步進(jìn)梁或鋼卷小車 |
步進(jìn)梁或鋼卷小車交接易翻卷,設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜故障率高 |
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鋼卷交接次數(shù) |
幾乎沒有 |
大量交接 |
交接中易翻卷、易影響鋼卷表面質(zhì)量、易使捆帶繃斷 |
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熱軋廠房外設(shè)備 |
只有托盤輥道 |
有運(yùn)輸鏈、鋼卷小車 |
廠房外設(shè)備維護(hù)困難、故障后處理時間長 |
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電能消耗 |
輥道電機(jī)較多，電機(jī)功率小 |
液壓泵電機(jī)多，電機(jī)功率大 |
裝機(jī)功率相當(dāng)，但托盤方案的輥道電機(jī)為非連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，常規(guī)方案的液壓泵電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，時間能耗則常規(guī)方案能耗大。 |
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備件費(fèi)用 |
備件類別少、進(jìn)口備件少、單價低 |
備件種類多，單價高，進(jìn)口液壓泵液壓閥多，檢修和維修費(fèi)高 |
托盤式方案的備件費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)方案。 |
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維修保養(yǎng) |
設(shè)備簡單，維護(hù)保養(yǎng)方便 |
設(shè)備復(fù)雜，且大量使用液壓設(shè)備，維護(hù)保養(yǎng)復(fù)雜 |
托盤式方案的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用遠(yuǎn)低于常規(guī)方案。 |
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建設(shè)投資 |
設(shè)備重量輕、結(jié)構(gòu)簡單 |
設(shè)備重量重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜 |
托盤式方案的建設(shè)費(fèi)用遠(yuǎn)低于常規(guī)方案。 |
3.3托盤運(yùn)輸?shù)膬煞N結(jié)構(gòu)
托盤運(yùn)輸有兩種結(jié)構(gòu)，一種是雙層結(jié)構(gòu)，上層為重載輥道，用于運(yùn)送承載托盤，下層為輕載輥道，用于運(yùn)送空托盤返回至待機(jī)位。
另一種為雙排結(jié)構(gòu)，一側(cè)為重載輥道，用于運(yùn)送承載托盤，一側(cè)為輕載輥道，用于運(yùn)送空托盤返回至待機(jī)位。
兩種方案的對比見下表。
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雙層式 |
雙排式 |
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安裝、維護(hù)、保養(yǎng) |
下層空托盤難 |
均容易 |
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設(shè)備基礎(chǔ) |
深（約3500mm），窄（約4400mm） 斷面積15.4 m2 單位面積上載荷大 |
淺（約700mm），寬（約5500mm） 斷面積3.85 m2 單位面積上載荷小 |
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占地面積 |
約8140 m2 |
約10175 m2 |
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設(shè)備重量 |
大 |
小 |
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卷取區(qū)受卷處設(shè)備 |
結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 |
結(jié)構(gòu)較簡單 |
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投資 |
大 |
小 |
由表可見，雙排式結(jié)構(gòu)更好一些，尤其適應(yīng)于本項目所在地曹妃甸的地基狀況。
3.4托盤的三種受卷形式
在卷取區(qū)受卷位置，托盤有三種形式：
一是和雙層式托盤對應(yīng)的雙層結(jié)構(gòu)，空托盤在下層，通過提升和橫移裝置被運(yùn)輸至卷取機(jī)后的受卷位置。
二是和雙排式托盤對應(yīng)的雙排結(jié)構(gòu)。
三是在雙排結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，即：空托盤通過空托盤橫移裝置被運(yùn)輸至卷取機(jī)位置后，再通過重載橫移機(jī)構(gòu)被運(yùn)送到受卷位置，受卷后承載托盤再通過重載橫移機(jī)構(gòu)被運(yùn)送到重載運(yùn)輸輥道上，將鋼卷送到目的地。
這三種受卷方式的對比見下表。
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雙層式 |
雙排式 |
雙排橫移式 |
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滿足極限節(jié)奏 （卷/60s） |
很容易 |
復(fù)雜(極限時65s) |
很容易 |
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安裝、維護(hù)、保養(yǎng) |
下層空托盤難 |
容易 |
容易 |
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設(shè)備基礎(chǔ) |
深（約3500mm），窄（約4000mm），單位面積上載荷大 |
淺（約500mm），寬（約5500mm），載荷小 |
淺（約500mm），寬（約7500mm），載荷小 |
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占地面積（約） |
378.4m2 |
407m2 |
555m2 |
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卷取區(qū)設(shè)備密度 |
小 |
中 |
大 |
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設(shè)備重量 |
大 |
小 |
中 |
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設(shè)備投資 |
大 |
小 |
中 |
3.5托盤的三種運(yùn)輸高度方案對比
托盤的運(yùn)輸高度有三種方案，一是半地下式，承載托盤從卷取區(qū)出來后不進(jìn)行提升，托盤系統(tǒng)在一個半開放式的坑道內(nèi)運(yùn)行，鋼卷的頂面標(biāo)高在+/-0以下，直至目的地。
二是半地上式，承載托盤從卷取區(qū)出來后進(jìn)行提升，提升高度是鋼卷的下表面在+/-0的位置。托盤系統(tǒng)安裝在一個半開放式的坑道內(nèi)，直至目的地。
三是地上式，承載托盤從卷取區(qū)出來后進(jìn)行提升，提升到地面高度以后托盤在+/-0上運(yùn)行，直至目的地。
三種方案的對比見下表
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半地下式 |
地上式 |
半地上式 |
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設(shè)備底面深度 |
-3.5m |
-0.5m |
-1.49m |
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鋼卷散熱 |
差 |
好 |
中 |
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熱輻射影響程度 （對設(shè)備、電氣、基礎(chǔ)等） |
大 |
小 |
中 |
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基礎(chǔ)防輻射措施 |
需要 |
否 |
否 |
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車間通行方便美觀整潔 |
差 |
好 |
差 |
雙排式托盤運(yùn)輸技術(shù)應(yīng)用前景
雙排式托盤運(yùn)輸方式可以在熱軋卷取區(qū)直接受卷，不需要天車輔助。承載托盤在運(yùn)輸輥道上根據(jù)需要可以自動地直接被運(yùn)送到冷軋原料庫、熱軋成品庫、平整分卷的原料庫等多個不同的目的地，無論是轉(zhuǎn)向還是改變運(yùn)輸高度都可以靈活實現(xiàn)。中間過程不需要人工干預(yù)。根據(jù)各工序的實際情況自動化系統(tǒng)還可以自動實現(xiàn)鋼卷運(yùn)輸?shù)木植看鎯?，為下游的故障處理提供緩沖的時間，從而不影響上游工序的生產(chǎn)。整個運(yùn)輸過程中鋼卷不落地，不需要倒運(yùn)，不需要采用鐵路和汽車運(yùn)輸?？梢圆捎萌詣踊僮?，減少了作業(yè)人員。取消了天車上卷的操作，提高了成材率，減少了工廠的占地面積，是現(xiàn)有的各種運(yùn)輸方式中運(yùn)輸功最小、物流運(yùn)輸周期最短的方式，完全滿足冶金流程工程學(xué)對鋼廠生產(chǎn)中運(yùn)輸問題的各項要求,目前，京唐1580和遷鋼1580熱軋工程鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)均采用了該技術(shù)，該技術(shù)具有廣闊的市場推廣前景。
雙排式托盤運(yùn)輸技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊
首鋼國際工程公司成立了由副總經(jīng)理、教授級高級工程師李春生，副總工程師、教授級高級工程師何其佳領(lǐng)導(dǎo)的鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)課題組。課題組以留學(xué)回國人員、設(shè)備開發(fā)成套部部長助理、教授級高級工程師韋富強(qiáng)為組長，集中了工藝專家劉宏文、電氣專家劉蘆陶、自動化專家李洪波、液壓潤滑專家秦艷梅、土建專家寧志剛等多專業(yè)的優(yōu)秀人才，融合了軋鋼工藝、機(jī)械設(shè)備、液壓、傳動、供電、儀表、自動化、土建等多個專業(yè)，最終形成了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的雙排式托盤運(yùn)輸技術(shù)。
通過幾年的奮斗和拼搏，北京首鋼國際工程技術(shù)有限公司集中優(yōu)勢資源，出色地完成了首鋼京唐鋼鐵廠軋區(qū)鋼卷物流運(yùn)輸系統(tǒng)的開發(fā)和整體設(shè)計，并形成了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計方案，正努力為國內(nèi)外的鋼鐵企業(yè)提供低成本、高可靠性的設(shè)備和技術(shù)，讓客戶擁有并創(chuàng)造有持續(xù)發(fā)展和競爭力的價值。
