马晓琴

(中冶东方工程技术有限公司，山东 青岛266555)

0 前言

卷材运输系统是卷材热轧、冷轧和精整处理线生产车间必不可少的工艺设备。它的主要作用是在车间吊车的配合下，将卷材在各机组的尾部、头部及仓库之间进行运输，实现多工位的卸卷或上卷。

目前，卷材运输的方式主要有电动平车、火车、汽车、地坑式运卷小车、步进梁运输机、链式运输机、托盘式运输机。其中，电动平车、火车、汽车的上卷和卸卷均需车间吊车的辅助操作，是完全的离线运输。电动平车通常用于多跨间的过跨运输，火车和汽车多用于成品发货等车间外远距离运输。

地坑式运卷小车、链式运输机和步进梁运输机为传统的卷材在线运输方式，在钢铁行业应用较为广泛。托盘式运输机在有色行业早有应用，且发展已较为成熟，但在钢铁行业应用较晚，近几年在马钢新区2250mm热轧项目、邯郸钢铁2250mm热轧项目、首钢京唐1580mm热轧项目等大型钢铁项目开始应用，效果良好。因此，目前各钢铁企业新建项目均将托盘运输方式纳入考虑之中。

1 地坑式运卷小车

地坑式运卷小车是在半开放式地坑内轨道上水平行走的一种单个卧卷运输方式，其水平行走由电机或者液压驱动来实现。除水平行走外，运卷小车也可实现一定范围内（1.5m左右）的升降运动，以完成与其他运卷设备、开卷机、卷取机的交接。升降运动一般由升降液压缸来实现。

地坑式运卷小车为单卷运输，效率较低。因此，运卷小车多用于机组（热轧线、冷轧线及重卷机、横切机、纵切机、拉矫机等精整机组）的上卷和卸卷，进行短距离（一般10～30m）运输。上卷小车负责将卷材从其它运卷设备（链式运输机、步进梁运输机、托盘运输机或者车间吊车）上接收并运送到开卷机，卸卷小车负责将卷材从卷取机上取下并运送到其它运卷设备上。

地坑式运卷小车可以直接运送卷材，也可运送卷材托盘，这取决于与其所配合的运卷方式。与托盘式运输机配合时，运卷小车运送卷托盘，其它情况下均直接运送卷材。

2 链式运输机

链式运输机是目前比较常见的卷材多卷运输方式之一。

链式运输机为电机驱动鞍座式卧卷运输。链式运输机主要由鞍型运输链、转向链轮、链轨和支承框架、传动装置、液压张紧装置等组成。链式运输机用于卷材的水平运输，需与提升装置、回转台等配合方能完成卷材在X、Y、Z各个方向上的运输。

链式运输机可同时运送多个卷材，能够满足高产量快节奏的生产。但链式运输机设备结构复杂、刚性较差、设备基础断面大，因而投资较大、后期设备维护量也较大。

链式运输机主要应用于机组的进出料运输、车间的过跨运输和车间之间较长距离的运输，常与运卷小车、步进梁等配合使用。

3 步进梁运输机

步进梁运输机因其生产节奏快、设备结构简单，是目前多卷运输使用较广的运输方式。

3.1 步进梁运输机的结构型式

步进梁运输机的基本结构由两部分组成：固定部件和活动部件，固定部件包括轨道装配、立柱、横梁、固定鞍座和导向轮；活动部件包括箱型活动梁、升降机构、平移机构和车轮组。

卷材在鞍座上有三种不同的存放方式：立卷式、卧卷鞍型、卧卷槽型，如图1所示。立卷运输最为平稳，鞍座简单，但其导向性不好，在水平面X、Y两个方向上都会产生一定的误差。且立卷运输易使钢卷边部损伤，影响钢卷外观质量，同时使平整、分卷、剪切等后续工序不顺畅。所以，除罩式炉等特殊场合，现代卷材运输一般均采用卧卷运输，其中以卧卷槽型式应用最为普遍。

步进梁运输机的升降和平移机构可采用液压驱动式或电动驱动式。现代普遍采用的是液压驱动式。

步进梁运输机的运输原理：步进梁通过动梁“上升——前进——下降——后退”的周期性运动，实现卷材在固定鞍座上的步进式搬运。步进梁的运动分为平移运动和升降运动。平移运动主要由平移液压缸驱动。根据升降机构的型式，步进梁可分为垂直式、连杆式、斜坡式和偏心轮式，不同型式的步进梁，其承载能力、运行平稳性、控制和维护要求各有其特点。

步进梁运输机的步距一般为2500～4000mm，最小步距由卷材的最大宽度或钢卷的最大外径、吊具打开时的最大尺寸、打捆机的最大尺寸和必须的安全操作距离等决定。为了入口段上卷时多增加装卷的卷位，步距可取下限值；而在出口段如为了运输距离较长考虑，步距可取上限值。

步进梁运输机的升降行程一般为150～250mm。最小升降行程由卷材的外径范围、卷材在步进梁上的位置方向、有无打捆机以及是热轧卷还是冷轧卷等因素确定。在满足要求的情况下，升降行程设计得小，对减轻升降机构的重量、提高零件使用寿命以及处理线的产量都有利。

步进梁的长度一般每段为15～24m。太长不好制作和运输。如果运输总距离较长，可分为多段，每段间用铰接联接。

3.2 步进梁运输机的特点

步进梁运输机主要用于卷材水平运输，需与提升装置、回转台等配合方能完成卷材在X、Y、Z各个方向上的运输。

与链式运输机相比，步进梁运输机具有停位准确、设备结构简单、刚性好、易维护、占地空间较小等优点，因此在现代化的卷材处理线中使用较多。与运卷小车相比，步进梁产量大、生产节奏快、运行更可靠，但投资大、设备较复杂。特别是对于生产节奏较慢的生产线如彩涂、镀锌、重卷、横切、纵切、拉矫等精整机组，采用运卷小车更为经济可行。

4 托盘式运输机

托盘式运输机在有色行业早有应用，且发展已较为成熟，但在钢铁行业应用较晚，尚属新型运输方式。

4.1 托盘式运输机的结构型式

托盘式运输机主要由卷材托盘和辊道组成，通过卷材托盘在辊道上的行走来实现卷材的运输。卷材托盘有V型鞍座式和托辊鞍座式两种。对于表面要求较低的钢卷运输一般采用V型鞍座式，而对铝卷材等表面要求较高的卷材运输则通常采用托辊鞍座式。辊道包括平移辊道、横移辊道、提升辊道、旋转辊道。各种辊道互相配合，完成整个运输过程。

托盘式运输机的主要型式有两种：双层辊道结构和双排辊道结构。双层辊道结构是由上下两排辊道组成，上层为重载辊道，用于运送负载托盘，下层为轻载辊道，用于运送空托盘返回至待机位。双排辊道结构由两排并排辊道组成，一侧为重载辊道，用于运送负载托盘，一侧为轻载辊道，用于运送空托盘返回至待机位。两种结构相比较，双层辊道型式在车间平面占地较小；双排辊道型式设备结构较简单，设备重量较小、安装及维护更为简单、基础断面积更小，单位面积上载荷更小，投资较小。因此，双排辊道结构应用更为广泛。

托盘的运输高度有三种方案：一是半地下式，负载托盘从卷取区出来后不进行提升，卷材的顶面标高在±0以下，托盘系统在一个半开放式的坑道内运行，直至目的地。二是半地上式，负载托盘从卷取区出来后进行提升，使卷材的下表面在±0的位置。托盘系统安装在一个半开放式的坑道内，直至目的地。三是地上式，负载托盘从卷取区出来后进行提升，使托盘在±0上运行，直至目的地。其中，地上式运输方式具有如下优点：设备基础浅、卷材散热好、热辐射影响较小、车间通行方便美观整洁。因此，在实际生产中更多采用地上式托盘运输方式。

4.2 托盘式运输机的特点

与链式运输机和步进梁运输机相比，托盘式运输机具有如下特点：

（1）可通过调整托盘数量来调节负载能力，以适应不同的生产节奏，具有很大灵活性。

（2）托盘式运输机的运输主要是靠托盘在辊道上的行走来实现，卷材和托盘之间没有相对运动，因此不会对卷材表面产生不良影响。

（3）托盘式运输机主要由托盘和辊道组成，设备结构简单、重量小。设备模块化、通用性强，工艺设备布置灵活，最大限度减少了设备备件。前期设备投资小，后期设备维护量小。

（4）相比其他运输方式，托盘式运输机辊道基础断面最小，减小了设备基础施工量和施工难度，节约了设备基础施工费用。

（5）托盘在整个运输线辊道上仅做水平直线运动，整个系统所需的辊道驱动电机数量较多，但功率较小，总装机容量仅为步进梁运输机的1/3左右。相比步进梁运输机液压泵电机的连续运转，辊道电机为非连续运转，运行成本更低。

（6）相比其他运卷方式，托盘式运输机在车间的布置更为整洁美观，尤其是地上式托盘运输方式，车间整洁美观，且方便通行。

（7）托盘运输方式可以在卷取区直接受卷，不需要天车辅助。负载托盘在运输辊道上根据需要可以自动地直接被运送到不同的目的地，无论是转向还是改变运输高度都可以灵活实现。中间过程不需要人工干预，可以实现卷材全自动运输和物流管理。

5 几种运输方式的比较

地坑式运卷小车、链式运输机、步进梁运输机、托盘式运输机是车间常用的卷材运输方式，其主要性能特点对比见表1。

表1 常用运卷方式性能对比

6 结语

由此可见，以上各种运输方式各有其优劣，适用于不同的范围。因此，在实际生产中，往往根据各种运输方式的不同特点，采用多种方式相结合的运输方式。如传统的热轧钢卷下线多采用运卷小车卸卷+运输链短距离运输+步进梁运输机长距离运输，或者运卷小车卸卷+步进梁运输机长距离运输，再比如目前的发展新趋势则为运卷小车卸卷+托盘运输机长距离运输。多种方式相结合，可使各种运输方式最大程度的“扬长避短”。

选择何种运输方式应根据不同工程的产品特点、生产节奏、运输距离、技术储备、投资水平等实际情况进行选择、组合，方能实现最高的性价比。但从长远来看，托盘式运输机具有更广阔的发展前景。