秦文順， 查德根， 李郝林

（1.上海理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海 200093；2.上海寶菱冶金設(shè)備工程技術(shù)有限公司，上海 201900）

汽車板重卷檢查機(jī)組的產(chǎn)量計(jì)算

秦文順1， 查德根2， 李郝林1

（1.上海理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海 200093；2.上海寶菱冶金設(shè)備工程技術(shù)有限公司，上海 201900）

在介紹汽車板重卷檢查機(jī)組生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分解機(jī)組生產(chǎn)周期，提出機(jī)組產(chǎn)量計(jì)算方法，并應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)例說明了產(chǎn)量計(jì)算過程，驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果.機(jī)組產(chǎn)量計(jì)算方法為機(jī)組產(chǎn)量的計(jì)算提供了理論依據(jù)，也為進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)組工藝提供了理論基礎(chǔ).

汽車板；重卷機(jī)組；工藝流程；生產(chǎn)周期；產(chǎn)量計(jì)算

近年來，隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)高品質(zhì)汽車板的需求量大幅增加.為了快速響應(yīng)市場需求，對(duì)國內(nèi)外汽車板重卷生產(chǎn)機(jī)組的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)過程進(jìn)行了分析，找出生產(chǎn)環(huán)節(jié)中影響生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素，并提出理論計(jì)算方法，為后續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)時(shí)間提供基礎(chǔ).本文以常用冷軋帶鋼重卷檢查機(jī)組生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)［1-2］，首次通過分析機(jī)組的生產(chǎn)周期，提出機(jī)組產(chǎn)量的計(jì)算方法，確定影響汽車板生產(chǎn)產(chǎn)量的重要因素，應(yīng)用實(shí)例初步驗(yàn)證了計(jì)算方法的可行性，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和理論研究意義.

1 冷軋帶鋼重卷機(jī)組工藝流程

重卷檢查機(jī)組是帶鋼冷軋廠生產(chǎn)車間的關(guān)鍵精整生產(chǎn)線，主要用于生產(chǎn)高精度冷軋板，用于汽車、家電等行業(yè)，其主要完成對(duì)軋制后的鋼卷進(jìn)行切邊、檢查、涂油、取樣及分卷等工序，最終為用戶提供合乎規(guī)格要求的鋼卷［2-4］.現(xiàn)以目前國內(nèi)鋼廠比較典型的重卷檢查機(jī)組的主要技術(shù)參數(shù)為例，研究分析機(jī)組設(shè)備的組成和工藝，提出機(jī)組產(chǎn)量計(jì)算方法.

1.1 機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)

原料材質(zhì)：低碳鋼、低合金鋼、中碳結(jié)構(gòu)鋼；機(jī)組工作速度Vmax（最大）：300 m／min；穿帶速度Va：18 m／min；加減速率a：18 m／min／s.

來料尺寸及質(zhì)量包括：鋼卷內(nèi)徑為φ610 mm；鋼卷外徑為φ1 000～2 000 mm，帶鋼厚度為0.3～2.0 mm；帶鋼寬度為820～1 650 mm；；鋼卷質(zhì)量Wmax（最大）：29.7 t.

成品尺寸及質(zhì)量包括：鋼卷內(nèi)徑為φ610 mm；鋼卷外徑為φ900～1 600 mm，帶鋼厚度為0.3～2.0 mm；帶鋼寬度為810～1 640 mm；鋼卷質(zhì)量為3～15 t［3］.

1.2 機(jī)組基本組成

典型的重卷檢查機(jī)組主要由開卷機(jī)、直頭機(jī)、切頭機(jī)、焊機(jī)、圓盤剪、廢邊卷取機(jī)、檢查站、夾送輥、涂油機(jī)、分切剪、轉(zhuǎn)向夾送輥、卷取機(jī)等設(shè)備組成，其布置圖如圖1所示［3-6］.

圖1 重卷檢查機(jī)組布置圖Fig.1 Layout of RCL

1.3 機(jī)組工藝流程

根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃，車間行車將鋼卷吊運(yùn)至入口鞍座，由鋼卷小車將來料鋼卷運(yùn)到開卷機(jī)卷筒上，之后軸頭支撐抬起、卷筒漲徑、壓輥壓下.開卷機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使帶鋼頭部經(jīng)穿帶臺(tái)進(jìn)入直頭機(jī)矯直.帶鋼頭部經(jīng)對(duì)中后進(jìn)入切頭機(jī)切頭，然后到焊機(jī)位置與前一卷帶鋼尾部焊接，之后帶鋼經(jīng)糾偏裝置對(duì)中，進(jìn)入圓盤剪.圓盤剪預(yù)先根據(jù)帶鋼寬度、厚度及材質(zhì)調(diào)節(jié)切邊寬度、刀盤重合度及刀片側(cè)向間隙量，再進(jìn)行切邊.切下的廢帶邊被牽引至廢邊卷取機(jī)上進(jìn)行卷取.切邊后的帶鋼在檢查站進(jìn)行表面質(zhì)量檢查，然后進(jìn)入涂油機(jī)涂防銹油.帶鋼繼續(xù)運(yùn)行到出口剪切除焊縫，卷取機(jī)收帶尾、卸卷小車卸卷.帶頭通過出口轉(zhuǎn)向夾送輥，并在皮帶助卷器的協(xié)助下進(jìn)入卷取機(jī)卷取2 ～3圈后，機(jī)組升速正常生產(chǎn).

當(dāng)卷取機(jī)上鋼卷的質(zhì)量達(dá)到預(yù)定值時(shí)，機(jī)組停機(jī)并進(jìn)行分卷操作.卸卷小車將鋼卷卸下并運(yùn)送至出口鞍座進(jìn)行稱重、打捆，再由行車吊往倉庫等待發(fā)貨.切斷的帶鋼則從分切剪穿帶至卷取機(jī)重新卷取.當(dāng)開卷機(jī)上的鋼卷生產(chǎn)完畢時(shí)，機(jī)組減速，帶尾經(jīng)過剪切后送至焊機(jī)處［4-7］.

下一卷帶鋼經(jīng)過上卷、開卷、直頭、切頭后送至焊機(jī)處與上一卷帶尾進(jìn)行焊接.焊接后的帶鋼經(jīng)切邊檢查、涂油、切除焊縫、收帶尾、卸卷后，帶頭進(jìn)入卷取機(jī)，機(jī)組升速生產(chǎn)，其簡要工藝流程如圖2所示.

圖2 工藝流程簡圖Fig.2 Production process

2 機(jī)組產(chǎn)量計(jì)算

機(jī)組產(chǎn)量計(jì)算方法依據(jù)機(jī)組工藝流程的分析及生產(chǎn)周期的確定得出，具體內(nèi)容包括年生產(chǎn)時(shí)間的確定、運(yùn)行時(shí)間和輔助時(shí)間的計(jì)算及生產(chǎn)周期的確定.

2.1 機(jī)組年生產(chǎn)時(shí)間

汽車板重卷檢查機(jī)組生產(chǎn)按三班制，1 a有15 d的年停機(jī)檢修，并有30次、每次12 h的定期停機(jī)檢修時(shí)間，則每年生產(chǎn)時(shí)間計(jì)算如下：

日歷時(shí)間：365×24=8 760 h

年停機(jī)檢修時(shí)間：15×24=360 h

定期停機(jī)檢修時(shí)間：30×12=360 h

作業(yè)率：80%

生產(chǎn)時(shí)間：（8 760-360-360）×80%=6 432 h

機(jī)組產(chǎn)量能否滿足計(jì)劃產(chǎn)量可由機(jī)組年需生產(chǎn)時(shí)間來判定［8］.

2.2 生產(chǎn)周期

基于上述工藝流程分析，現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)周期進(jìn)行量化分解.產(chǎn)量以機(jī)組入口為準(zhǔn)，生產(chǎn)周期為機(jī)組入口處每一個(gè)大卷生產(chǎn)完所需的時(shí)間.根據(jù)機(jī)組工藝流程可作出如圖3所示生產(chǎn)周期圖.生產(chǎn)周期分為運(yùn)行時(shí)間Ta和輔助時(shí)間Tb兩部分，運(yùn)行時(shí)間為機(jī)組勻速生產(chǎn)所需時(shí)間；輔助時(shí)間為鋼卷上卷到鋼卷卸卷過程中除去運(yùn)行時(shí)間之外的所有時(shí)間，其詳細(xì)定義如表1所示.

圖3 機(jī)組生產(chǎn)周期圖Fig.3 Production period

表1 輔助時(shí)間Tab.1 Auxiliary time explained

設(shè)已知來料帶鋼厚為t，寬為b，來料大卷分卷數(shù)為n，機(jī)組長度為La，頭尾剪切長度為Lb，分切剪至卷取機(jī)的距離為Lc.輔助時(shí)間中主要?jiǎng)幼鞯臅r(shí)間計(jì)算如表2所示，則根據(jù)圖3所示生產(chǎn)周期圖，可確定機(jī)組生產(chǎn)周期T［8］.

帶鋼長度L：L=Mb／（7.85tb）

運(yùn)行時(shí)間Ta：Ta=n T3=（L-La-Lbn Lc）／V

輔助時(shí)間Tb：Tb=Tb1+Tb2+Tb3=T1+（T2+T4）+n（T5+T6）

3.1.4統(tǒng)籌山水林田湖草等生產(chǎn)要素樹立山水林田湖草是一個(gè)生命共同體的理念，加強(qiáng)對(duì)自然生態(tài)空間的整體保護(hù)，修復(fù)和改善鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境，提升生態(tài)功能和服務(wù)價(jià)值。

生產(chǎn)周期T：T=Ta+Tb

式中，T1為穿帶運(yùn)行中的停機(jī)時(shí)間，min；T2為穿帶運(yùn)行及加速時(shí)間，min；T3為每個(gè)成品卷的勻速生產(chǎn)時(shí)間，min；T4為減速時(shí)間，min；T5為分切及卸卷等時(shí)間，min；T6為分切后穿帶及加速時(shí)間，min；M為入口鋼卷質(zhì)量；n為每個(gè)鋼卷的分卷數(shù)量；V為機(jī)組工作速度.

a為加減速率，Va為穿帶速度，L1為穿帶行程.

表2 主要?jiǎng)幼鬏o助時(shí)間計(jì)算表Tab.2 Calculating formula for auxiliary time____

2.3 產(chǎn)量計(jì)算

根據(jù)上述確定的生產(chǎn)周期，可計(jì)算入口卷數(shù)N，卷數(shù)小時(shí)產(chǎn)量Qt，年需生產(chǎn)時(shí)間Tτ，實(shí)際年產(chǎn)量Q.

入口年生產(chǎn)卷數(shù)N：N=Q1／M（個(gè)）.

小時(shí)產(chǎn)量Qt：Qt=M／60T（t／h）.

年需生產(chǎn)時(shí)間Tτ：Tτ=NT／60（h）.

實(shí)際年產(chǎn)量Q：Q=QtTτ／10 000（萬t）.

式中，Q1為帶鋼計(jì)劃年產(chǎn)量，t；表示計(jì)算結(jié)果向上取整.

由此計(jì)算得到實(shí)際產(chǎn)量和年需生產(chǎn)時(shí)間，即可得出機(jī)組在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上的產(chǎn)量能否滿足計(jì)劃要求，從而為生產(chǎn)效率的提高及工藝優(yōu)化提供理論依據(jù).

2.4 范例

產(chǎn)量的需求以用戶提供的產(chǎn)品需求表為依據(jù)，以機(jī)組入口為準(zhǔn)，按鋼板寬度和厚度進(jìn)行產(chǎn)品分配，產(chǎn)品需求表如表3所示（見下頁）.進(jìn)行產(chǎn)量計(jì)算，首先要確定機(jī)組工作速度、穿帶速度、加減速率、來料鋼卷規(guī)格和成品規(guī)格、來料大卷分卷數(shù)和機(jī)組長度等機(jī)組主要技術(shù)參數(shù).已知機(jī)組長度La=62 m，頭尾剪切長度Lb=6 m，分切剪至卷取機(jī)的距離Lc= 6 m，來料大卷分卷數(shù)n=3.根據(jù)以上分析及計(jì)算方法可得到如表4所示的產(chǎn)量計(jì)算結(jié)果.

由表4（見下頁）可知，機(jī)組年需生產(chǎn)時(shí)間Ta= 5 971.52 h＜6 432 h，機(jī)組能夠滿足產(chǎn)能需求.由表4中的數(shù)據(jù)可知，輔助時(shí)間占生產(chǎn)周期的60%～80%以上，由此可知，影響機(jī)組產(chǎn)量的關(guān)鍵因素是生產(chǎn)周期中的輔助時(shí)間.因此，對(duì)生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)節(jié)奏進(jìn)行優(yōu)化，縮短輔助時(shí)間，就可以降低機(jī)組運(yùn)行速度，從而降低機(jī)組容量、設(shè)備配置、建造成本以及日常生產(chǎn)維護(hù)的能耗.由此可見，機(jī)組產(chǎn)量計(jì)算結(jié)果為機(jī)組工藝優(yōu)化提供了理論依據(jù).

表4 產(chǎn)量計(jì)算結(jié)果Tab.4 Capacity calculating result

3 結(jié)束語

在分析常用的汽車板重卷機(jī)組生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)組生產(chǎn)周期進(jìn)行分解，探討產(chǎn)量計(jì)算的方法，并舉實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算方法簡單實(shí)用，為提升機(jī)組效率、優(yōu)化機(jī)組工藝提供理論依據(jù)，也可為同類機(jī)組設(shè)計(jì)計(jì)算提供參考.

［1］ 封國根，金再柯，晁桂英.寶鋼1550冷軋精整卷線產(chǎn)能影響因素分析［J］.寶鋼技術(shù)，2006（5）：64-68.

［2］ 姜洪濤，王帥，王濱生.1780重卷機(jī)組的設(shè)計(jì)開發(fā)研制［J］.設(shè)計(jì)與研究，2006（3）：9-10.

［3］ 王曉波.唐鋼冷軋帶鋼重卷機(jī)組簡介［C］∥2007年河北省軋鋼技術(shù)與學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)），2007.

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（編輯：石 瑛）

Production Capacity Calculation for Recoiling Line of Automobile Sheet

QINWen-shun1， ZHA De-gen2， LIHao-lin1
（1.School of Mechanical Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China；2.Shanghai Baoling Metallurgical Equipment Engineering Co.，Ltd.，Shanghai 201900，China）

The production period of a recoiling line（RCL）of automobile sheet was explained amply，and the computing method for production capacity was proposed based on the introduction of its production technology.A computing example was given to describe the process of calculation and prove the computing result.The method provides a theoretical basis for the production capacity computation and the production technology optimiation.

automobile sheet；recoiling line；technology process；production period；production capacity calculating

TG 335.5文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

1007-6735（2014）05-0487-04

10.13255／j.cnki.jusst.2014.05.015

2013-08-14

秦文順（1987-），男，碩士研究生.研究方向：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì).E-mail：qws0579＠163.com

李郝林（1961-），男，教授.研究方向：精密測試技術(shù)、精密加工工藝.E-mail：haolin＠usst.edu.cn