《线材盘卷用重载悬挂输送机》

PAGEPAGE4PAGEPAGE5《线材盘卷用重载悬挂输送机》标准编制说明一、任务来源本标准是根据中国钢铁工业协会钢协〔2021〕9号文《中国钢铁工业协会关于下达2021年第一批团体标准制修订计划的通知》下达的工作计划，由青岛雷霆重工股份有限公司牵头制定《线材盘卷用重载悬挂输送机》团体标准，计划编号为2021001。本标准项目计划由青岛雷霆重工股份有限公司作为牵头编制单位和北京中冶设备研究设计总院有限公司，依据GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》和GB11341-2008《悬挂输送机安全规程》的规定，且深入分析冶金行业高速线材悬挂输送线（简称PF线）实际应用情况、发展趋势，以及国内外相关标准，共同起草了《线材盘卷用重载悬挂输送机》（以下简称重载机PF线）团体标准。二、制定标准的目的及意义PF线是一种能够适应于自动化要求高、物料种类多、工艺过程复杂的物料储运的运输设备，广泛应用于冶金、汽车制造、炼铝等行业。其结构组成包括：重载轨道、牵引链条总成、驱动装置、承载小车输送单元、回转装置、道岔、张紧装置、配套系统等。近几年，我国冶金行业高速线材迅猛发展，精轧机单位产量不断提升，单卷重量加重，而原先通用的机型输送载荷小、效率低、使用寿命短、故障率高，已不再适应实际高效增效节能环保的要求。且现今钢铁行业正朝着智能化、数字化转型，重载机PF线是高速线材生产线重要的一环，制定相关标准，不仅可以为企业节省成本、提高经济效益，且对中国品牌在国际市场的影响力都具有重要意义。现今重载机PF线国内外标准较少，为了确定重载机PF线设备的技术指标，急需制定相关标准。三、标准主要制作过程（一）标准预研阶段。2020年8月-2021年4月，相继开展了标准编制单位征集、相关文献资料调研和整理工作，包括搜集相关标准资料、重载机PF线技术文献等材料，了解重载机PF线技术现状、发展情况及应用情况，并制定了标准编制的工作计划。（二）标准初稿编制阶段。青岛雷霆重工股份有限公司牵头负责《线材盘卷用重载悬挂输送机》团体标准的编制工作，经过多次研讨修改，于2021年8月编制完成标准初稿。（三）完成标准征求意见稿。2021年12月-2022年4月，相继召开专门的标准研讨会，邀请相关行业专家和标准专家进行讨论交流，并对标准初稿提出了宝贵的意见和建议，在此基础上标准编制工作组进行修改完善，形成了标准征求意见稿和编制说明。四、标准编写原则本标准在制定过程中，遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出”的原则，注重标准制定与技术创新、产业推进、应用推广相结合，本着先进性、科学性、合理性和可操作性以及标准的目标、统一性、协调性、适用性、一致性和规范性的原则来进行本标准的制定工作。本标准在起草过程中主要按GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》和GB11341-2008《悬挂输送机安全规程》的要求编写。在确定本标准主要技术指标时，综合考虑现有修复技术和下游用户的使用要求，寻求最大的经济、社会效益，充分体现了标准在技术上的先进性、适用性、可持续性及合理性。五、标准主要内容说明本标准主要包含10个章节范围本文件规定了重载机PF线的术语和定义、基本参数、技术要求、安全要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存以及安装与使用要求。本文件适用于冶金行业重载机PF线，其他类似重载机PF线亦可参照使用。规范性引用文件，主要包括23个国家标准、3个行业标准和1个国际标准。术语和定义GB/T11341和JB/T7011界定的术语和定义适用于本文件。第3.1-3.7条新定义了重载机PF线、翻边轨道槽钢、牵引链条总成、承载小车输送单元等专用术语。重载机PF线与外引型号解释技术参数部分主要包含重载机PF线构件的基本参数信息以及型号命名规则。三种创新型号：YJZA、YJZB、YJZC。YJ表示冶金行业、Z表示重载机型，A、B、C表示系列代差。牵引链条型号：X678S、X778S、X578SX表示改进型牵引链条，第1位数字代表链条节距（英寸），后两位数字表示链销直径（英寸），链号后加S表示重载牵引链条。轨道采用180、170单翻边和160双翻边重载专用槽钢制造。早期引进两种型号：WTJ160和WWJ6WTJ表示引进通用积放悬挂输送机，承载轨道采用160国标槽钢制造。WWJ表示宽推杆积放悬挂输送机，承载轨道采用148单翻边槽钢制造。两种引机机型牵引链条均采用X678模锻链条组装。以上机型介绍详见本标准表1所示重载机PF线基本参数：A、输送单元最大动载荷为80kN，单车静载荷最大为200kN。B、牵引链条最大抗拉强度为670kN，疲劳极限不小于80000次，最小安全系数是12倍（执行GB11341标准）。C、牵引链条运行速度11-18m/min。D、重载机PF线单线最大年过钢量100万吨。E、承载小车输送单元的载荷吊具组合件及钢结构件安全系数不小于5。F、液压系统工作压力为10MPa，系统实验压力不小于15MPa。G、气动系统空气压力工作压力为0.6MPa。H、牵引链条的张力范围为30~40kN。技术要求技术要求部分主要包括基本功能、主要部件、配套、装配、焊接和涂装技术要求。基本功能依据高速线材工艺流程需要设计的重载机PF线系统，主要应用于冶金行业高速线材生产线精整区，由PLC可编程计算机集中控制，与各工位设备自动程序联动，完成对盘卷的冷却，切头尾取样，修剪，质量检验，压紧打捆，称重，分类挂牌，卸卷存放等工艺要求，属于机电一体化智能物流积放系统，在重载负荷下平稳运行完成各项工序流程。主要部件重载轨道（1）创新设计重载轨道是承载小车输送单元的运行轨道，贯通全部输送节点，承担输送单元负载，因此，要求轨道需具备足够强度、耐磨性及抗冲击性，是重载机PF线的主要构件，原机型WTJ160和WWJ6属于通用型轨道，不符合重载机型标准要求，为提高轨道负载延长使用寿命采取如下创新设计：①设计新型单翻边轨道槽钢。底面和立面厚度增加，提高轨道强度。②设计双翻边轨道槽钢。承载小车采用上下导向轮定位，车组在走弯道时，可减少对轨道内槽的磨损，延长轨道的使用时间。③材质选择Q355低合金高强度结构钢。轧制重载机PF线轨道专用翻边槽钢，提高轨道综合机械性能。④工艺改进。采用激光精准定位加工和专用设备及工装制造标准化轨道组件，实现标准互换和延长使用寿命。（2）检验数据2020年8月经青岛技术监督检验研究院检测报告数据证明，重载轨道承载轨每米最大承载力达200kN。检测方式：将承载小车输送单元置于轨道中间，对承载小车施加200kN的静载荷压力，保持1min，卸载后，重载轨道下沿无塑性变形，检测号为202019001003。详见附件1高强度模锻牵引链条X778S级(重型)破坏载荷检测报告。实际效果重载轨道静载荷是国标槽钢3倍，在同等工况条件下，平均动载荷使用寿命比原机型提高1倍以上，承载小车输送单元的承载轨每米最大承载力达200kN，是WWJ6的2倍，详细数据见本标准表2所示。牵引链条总成（1）简介牵引链条总成通过驱动装置推动重载机PF线线上的各个承载单元，实现全线设备有序运行，属于重载机PF线的核心部件，其技术参数是确定输送机型号和性能的主要依据，因此，提高牵引链条综合性能是重载机PF线的创新重点。（2）使用情况牵引链条采用(GB/T17482-1998，ISO6973-1986，IDT)中的678输送用模锻易拆链标准，其等同于美国国家标准（ANSIB29.22M-1980），抗拉强度为320kN，属于中碳钢通用型模锻非铆接链条标准（见美国国家标准说明），其各项参数不适应重载机PF线牵引链条应用，特别是在PF线不断提产增量的条件下，经常出现断链事故，用户迫切希望改变现状，因此我们在制定重载机牵引链的标准时，提出抗拉强度提高1倍以上的预期目标，经过长期探索与实践，使用效果超过预期目标值。（3）牵引链条的创新设计优化原材料设计。采用优质合金结构钢42CrMo材料锻造，提高抗拉强度。优化链条结构设计。X678和X778牵引链条的节距为153.6mm，X578链条节距为127.6m，链条受力更加均匀，推头改为加强型结构，能承受更大的推力，并使吊具更加稳定。优化链条工艺设计。采用液压模锻，并经过热处理，预拉伸抛丸强化处理，提高了锻件的密度、强度、耐磨性和抗疲劳性，并采用数控机加工滑架和推头，确保定位精度。（4）改善使用条件设计采用智能自动润滑系统，对整线链条滑架进行定时定量油雾润滑，提高牵引链条的使用寿命及现场使用的安全系数。在驱动装置上设过载保护装置，避免牵引链条受过载冲击，使其均衡平稳运行。（5）检验效果2020年青岛质量监督检验研究院对X778S链条进行检测，实际检测数据为673.9kN，检测号为20201901006，约国家标准要求的320kN的2.1倍，且最小安全系数是国家安全系数标准的12倍。2021年青岛院对X778S级抗疲劳强度进行检测，实际检测数据为84531次，检测号为202119000516。详见附件2高强度模锻牵引链条X778S级(重型)疲劳检测报告。牵连链条张力计算Smax=S0μn-1+（c1W1+c2W2）gγ+∑G式中：S0—牵引链条的初张力，通常取S0=500~100N；μ—计算时选定的某一种转弯段的助力系数，μ只相当于下表中的φ、ζ、λ值；n—全线拆算为某一种μ值的90°转弯个数，nμi—全线各个不同转弯段的阻力系数，见下表；c1—牵引链条直线行走阻力系数，见下表；c2—承载小车直线行走阻力系数，见下表；W1—牵引链条总成全线重量；W2—全线移动小车的总质量，W2=N1Q1+N2Q2N1—全线空载小车移动数量；N2—全线负载小车移动数量；Q1—空载小车质量，kg；Q2—负载小车质量，kg；g—重力加速度，g=9.8m/s2；γ—综合阻力系数，γ=（μn-1）μG—上坡段或下坡段的提升载荷（上坡段取正值，下坡段取负值），G=QgsinβQ—上坡段或下坡段空载小车或负载小车的质量，kg；β—爬坡角度，（°）。X系列重载机PF线运行系数表水平直线段直线行走阻力系列c输送机型号X578X678X778牵引链条直线行走阻力系数c10.0160.0130.010承载小车直线行走阻力系数c20.0160.0130.010垂直弯曲段阻力系数φ牵引链条节距5〞6〞7〞爬坡角度15°1.0101.0071.00530°1.0201.0141.010光轮水平回转段阻力系数ζ回转角度链条润滑良好链条无润滑R＜400R≥450R＜400R≥45090°1.0121.0081.0251.020180°1.0151.0101.0351.028滚子组水平回转段阻力系数λ弯曲半径，mm45°60°90°180°9001.0211.0271.0391.07515001.0201.0261.0381.07420001.0191.0251.0371.073设计计算实例：某钢厂重载机PF线系统如图1所示，重载悬挂输送线长度约为460m，链条长度约为600m，承载小车（承载小车输送单元、吊具）共50套，质量为1300kg，运行速度为18m/min，盘卷质量为2500kg。图1重载机PF线系统承载小车最大移动质量承载小车质量为1300kg；盘卷质量为2500kg。从挂卷到卸卷位承载小车的最大移动质量为：Q1=1300+2500=3800（kg）。从卸卷到挂卷位承载小车的最大移动质量为：Q2=1300（kg）全线移动小车数影响全线移动小车数的因素较多，如生产节拍、操作工位、运输路线、及其他的工艺要求逐一分析在不利条件下的可能移动小车数。从挂卷到卸卷位承载小车的移动小车数为N1=30从卸卷到挂卷位承载小车的移动小车数为N2=20全线移动小车的总质量：W=N1Q1+N2Q2=3800x30+1300x20=140000（kg）全线折算90°转弯个数详细参数件下表全线转弯段参数转弯数个数阻力系数折算为R2000x90°滚子转弯数R2000x90°滚子水平回转段231.0371R900x45°滚子水平回转段41.0210.57R600x135°光轮水平回转段11.0090.24故全线折算为R2000x90°滚子水平回转段个数为：n=i=1综合阻力系数：γ=（μn-牵引链条的最大张力选初张力S0=1000N，牵引链条直线行走阻力系数c1=0.013，承载小车直线行走阻力系数c2=0.013，牵引构件每米质量q=16.6kg/m，牵引链条全长L=600m，W1=qL=9960kg，则Smax=S0μn-1+（c1W1+c2W2）gγ+∑G=1000x1.03725.52-1+（0.013x9960+0.013x140000）x9.8x1.68≈34.534（kN）（7）使用效果据国内外重载机PF线运行记录显示，在同等工况条件下，牵引链条的平均使用寿命可达7年以上，超过原标准1.5-2倍。驱动装置驱动装置通过驱动链条来驱动牵引链条运行，实现重载机PF线的积放功能，因此驱动链条的抗拉强度、抗冲击性和耐磨性等性能要求高，设计标准如下：驱动爪采用42CrMo模锻件精加工制造，热处理局部淬火硬度50HRC-55HRC。抗拉强度及疲劳强度指标均超过SY/T5595-1997标准，其使用寿命提高了1倍以上，且比有缝管制造的经济型套筒链的使用寿命提高了约2.5倍。承载小车输送单元承载小车输送单元、吊具及盘卷组成负载单元，通过PLC电控指令在重载轨道上有续运行。承载小车输送单元要求车组运行灵活、抗冲击防变形和运行安全可靠等，因此承载小车输送单元技术标准为：承载小车车体为精密铸钢件或为钢板焊接件。升降爪采用42CrMo锻造，热处理后升降爪推车部分硬度达38HRC-43HRC。行走轮采用GCr15制造，车轴直径为30mm。配套5.3.1配套系统配套系统包括智能润滑系统、智能电控系统、液压系统、气动系统，智能安全控制系统等。各系统均应用PLC与网络连接，对重载机PF线工艺流程，单体设备运行状态与主机联动运行实施集中控制进行实时监控调整，实现远程智能管理。5.3.2配套设施重载机PF线配套设施包括：卸卷装置、线卷存放装置、横移存卷站、倒卷修剪站、称重装置、打包机、顶翻卸卷站等。重载机PF线系统技术描述：重载机PF线是高速线材生产线精整区的重点设备，在上卷工位下方的C型钩接收运卷小车运来的盘卷，在运输过程中完成盘卷的冷却、检查、切头尾、修整、取样、压紧打捆、称重挂牌等工序，最后由卸卷机从C型钩卸下盘卷，空钩再回到集卷站继续下一个循环，具体工序如下：上卷：在上卷时首先C型钩停在上卷处，由夹紧器稳定夹持。通过I/O点发命令给运卷小车将散卷运送到上卷工位后自动返回。运卷小车返回到位后，夹紧器松开，吊挂盘卷的承载小车被释放，进入重载机PF线系统运行。冷却、检查、切头、取样：盘卷上卷时温度较高，需在PF线上进行缓慢冷却，冷却时间一般不少于20分钟，因此要有足够的小车积存长度。盘卷冷却区的检查、切头、取样操作工位，人工进行停止或放行积放车组，逐卷进行外观检查、尺寸检查和切头工序，并进行批量抽样检查（取样数量一般为随机抽取10%），确定其机械性能有关技术参数。由于打捆机有可能出现故障，因此除满足25分钟的盘卷冷却时间外，还应满足打捆机的故障停机时间20-30分钟。打捆：打捆机与PF线相交接的动作程序有自动和手动两种。负载单元进入打捆工位后自动停止，C型钩被夹紧器稳定夹持。打捆机的工作台水平移动到吊挂散卷的下方，然后升起，托着散卷一起返回，并将其压紧捆扎。经捆扎后的盘卷被送回到C型钩，打捆机的工作台水平退到位，夹紧器松开，负载单元被释放，运行到称重工位前停止。称重：负载单元进入称重工位，在停止器处停止，C型钩被夹紧器稳定夹持。带液压举升台的电子秤上升到位，将盘卷托起进行直接称重，同时计算机打印出盘卷的单件重量，称重后液压举升台下降到位，夹紧器松开，负载单元被释放，进入卸卷前等待。卸卷：负载单元进入卸卷工位后，停止器和止退器将其固定，夹紧器将C型钩稳定夹持，卸卷站的卸卷小车运行到吊挂着的盘卷下方，然后升起，托着盘卷一起返回并完成卸卷动作程序。负载单元则继续向前进入下一个循环。装配焊接涂装青岛雷霆重工股份有限公司与青岛乐化海洋防腐特种漆料研究所共同研制钢厂输送设备专用水性醇酸涂料，并制定了钢厂输送设备新型环保水漆防腐涂层技术标准（Q/0214LHK020-2022），主要技术参数高于HG/T1487标准和GB/T9286-2021的1级标准。6安全要求7试验方法8检验规则8.1出厂检验8.2型式试验9标志、包装、运输与贮存10安装与使用10.1安装要求10.2使用要求六、重载机PF线产量重载机PF线是青岛雷霆重工股份有限公司的主导产品，50万吨以上的系统工程EPC项目年交付量达30套以上，工程设备年供货量3-4万吨，备件设备年供货量2-3万吨。自2006年以来，国内外共销售约385个重载机PF线项目，其中包括出口20多个国家，25个项目，及200多家常期备件用户。重载机PF线产品在国内销售市场占比多年达到85%以上，其分别为2019年达88.57%，2020年达89%，2021年达90.1%，均占全国第一；及在全球销售市场占比连续多年第一，其分别为2019年达52.50%，20