0引言

经冷轧生产的钢卷为避免在存放和运输中受 潮、雨淋，防止在起吊和运输时的摩擦和磕碰等问 题,成品钢卷内外表面要覆盖多种包装材料。成 品钢卷在出厂前还需要经过最后一道工序——精 整包装线，该工序直接影响冷轧产品的最终质量, 因此应给予足够的重视。目前，国内绝大部分大 型冷轧生产厂基本釆用半自动包装技术，即由专 用包装设备辅助包装作业人员实现包装工作，部 分设备可以独立工作而无需人的参与，该技术目 前存在的瓶颈为,受限于其自动化水平,极限包装 能力一般为20卷/h,只能勉强满足年产80万t冷 轧卷对钢卷包装生产速度的要求,一旦发生故障 则必然对主线正常生产造成影响，且国内的包装 系统部分工艺不够完善，包装成品普遍存在一定 质量问题。当前国外工业发达国家钢铁企业的钢 卷包装多采用自动化程度很高的包装线,具有生 产效率高、包装质量好等优点，但由于部分简单操 作由机械完成使设备控制过于复杂，投资过大，因 此性价比不高。

原首钢祟唐钢铁公司2230连退线的包装流 水线是低效的半自动化半人工生产线，存在各种 问题,通过实施各项有针对性的技术改造和优化 措施，切实改进了包装线的生产效率，提高了包装 质量，并综合考虑自动化水平和经济成本,兼顾效 率和效益，充分满足了连退生产的需要。

1包装流水线工艺

京唐2230连退线的包装流水线分为入口段、 工艺段和出口段三部分，总共12个工位进行相应 包装作业,其整体工艺流程如下。

1. 包装入口段

0#工位在包装线入口段设置有入口步进梁, 其主要目的是从主生产线出口段的十字鞍座接收 生产完成的钢卷，也可接受天车吊卷，并直接运输 到包装线工艺段。

2. 包装工艺段

1 ,工位:进行外形检测(测宽)，并预留天车吊 卷备用位;2#工位:进行钢卷对中;3*工位:条码扫 描，钢卷ID信息录入，测径，安装纸护角(如果需 要);4#工位:步进梁行进中旋转，通过滚卷机和自 动包纸机进行自动包纸操作;5'工位:铺芯纸/折 纸;6"工位:通过提升机提升钢卷并套塑料袋和包 裹缓冲材料;7’工位:塑料袋封口，安装外纸护角； 8*工位:通过滚卷机和自动钢皮包裹机进行自动 包裹钢皮操作;9#工位:放置内铁皮、安装端护板 和内铁护角;10,工位:放置外铁护角；11*工位:周 向打捆机进行周向打捆;12#工位:分体式滚卷机 进行钢卷位置调整,卷眼打捆机进行径向打捆。

3. 包装出口段

栈道梁从12#工位取卷,在栈道梁首位粘贴标 签，栈道梁起到缓存入栈作用,钢卷在该装置上等 待吊运至成品库。

2工艺特点及存在问题

首钢京唐钢铁公司2230连退线的包装流水 线自2010年投产以来，结合当前国内外包装线生 产技术分析该生产线实际生产情况，总结出如下 制约生产效率的技术问题。

1. 包装流水线生产节奏要求高,对于高速冷 轧线单一对应的包装线，其生产节奏必须匹配冷 轧线产出钢卷的速度，一旦因故无法正常包装，势 必影响主生产线生产速度,且处理包装线故障阶 段生产的钢卷需通过线下包装，增加了人员劳动 量，还容易引起钢卷的信息跟踪出现问题。
2. 包装线自动化程度低，部分工作需要包装 作业人员手动完成，例如打捆和包铁皮等操作，该 问题严重制约生产速度和控制效果。由于原系统 这部分操作未设计自动功能，在改造中需根据打 捆实际工艺要求和相关联锁关系进行综合考虑, 并通过编写程序和添加设备等措施，实现其自动 控制功能。
3. 纸库喷胶、铁皮包装等操作控制精度低, 工艺不完善,在实际生产中多次岀现影响包装效 果的问题，且没有成熟技术可供参考，只能根据实 际情况增加设备和控制程序并反复测试以确定最 佳解决方案。
4. 作为冷轧生产线的一个组成部分,包装线 的钢卷包装状态和跟踪定位等信息对分析钢卷成 品质量起着重要的作用，必须建立完备的数据采 集和归档系统。

3包装流水线改造与优化实施

作为该包装线的生产维护人员，参考当前冷 轧精整包装线发展技术，在原半自动包装技术基 础上，开展各项技术改造工作，通过优化生产工 艺、改进控制技术、增加控制设备、完善数据采集 和分析系统等措施，提升包装线的生产效率,并提 高控制精度和包装质量，以更好地满足连退线对 钢卷包装生产的要求，且兼顾对成本的考虑，达到 此生产线效益最大化。同时，因采用模块化编程, 并制定标准化的规范，使本项目产生的技术成果 利于在其他包装线进行推广。具体改造和优化工 作如下：

1. 提高包装线控制精度。根据包装线实际 控制需要，将提升机升降检测装置由电阻尺改为 激光测距，提高了测量精度和稳定性；在提升机控 制和钢卷位置调节等程序中，增加钢卷内外径参 与计算，使控制更精确，避免出现撞卷或刮蹭 问题。
2. 设计一套全新单头铁皮包装机。原系统 铁皮包装机存在设计缺陷,造成铁皮包装不符合 生产要求,严重影响连退线下卷速度。根据实际 工艺要求，自行设计并安装了一套铁皮包装机，实 现了自动铁皮包装操作，并可进行打捆固定，切实 保证了铁皮包装质量,且工作速度快，满足包装生 产节奏的要求，同时采用标准模块化编程,使该包 装程序更利于推广。单头铁皮包装机如图1

 

图1单头铁皮包装机

 

3. 纸库喷胶方式优化。根据生产不同钢种 的钢卷对喷胶方式要求的不同，对喷胶控制程序 进行了优化，建立了喷胶模型，由具体的钢种决定 对应的喷胶流程,提高了喷胶效果,避免了因喷胶 不当影响产品质量，同时节约了包装材料。
4. 完善旋转鞍座控制程序。因工艺提升，钢 卷卷取机由原来只能进行下卷取改为根据实际生 产需要既可进行下卷取又可进行上卷取,针对该 情况修改旋转鞍座自动控制程序,根据冷轧线出 口给出的卷取信息并判断相关联锁关系，实现了 旋转鞍座自动调整，满足了生产要求，保证了钢卷 包装的质量。
5. 实现打捆机自动控制。根据打捆机的工 艺，通过增加打捆机走行检测装置,分析确定其联 锁关系，并由此设计并编写自动打捆程序，实现了 打捆机根据钢卷宽度和外径进行计算并自动按计算出的打捆要求打捆。此外，参考各打捆机控制 的通用原理，该程序采用模块化编写,使程序具备 普遍应用性。周向打捆机如图2听示

 

图2周向打捆机

 

6. 安装一套全新的钢卷位置调节装置。根 据钢卷入口和运输时对钢卷位置要求，设计并安 装了一套调节装置，可准确检测钢卷实际位置，并 根据钢卷目标位置、钢卷外径等综合参数进行分 析计算，控制钢卷精确旋转到指定位置。钢卷位 置调节装置如图3所示。

 

图3钢卷位置调节装置

 

7. 建立钢卷包装模型。根据各类钢种对包 装要求的不同，自动设置相应包装流程，并根据具 体流程控制包装线各设备进行对应操作。
8. 完善精整包装流水线的信息化。对包装 线的重要生产过程数据进行采集和归档,包括钢 卷信息、包装材料使用量、打捆的捆带数和带扣位 置等，由此更好地掌握生产状况，并在出现质量异 议时，对分析包装生产是否存在问题提供可靠依据。

4应用效果分析

本文所提及的各项改造和优化工作于2012 年底陆续在2230连退生产线开始实施。首先根 据改造需要增加各检测和控制设备，之后按照标 准要求设计并编写模块化控制程序，再进行线上 测试，调整控制参数和完善控制功能,最终于2013 年10月基本实现各项功能。

4.1改造效果

通过实施上述各项改造和优化后，所取得的 效果主要体现在以下几个方面：

1. 实现整体包装线的高效自动化运行通过增设单头铁皮包装机，改造打捆机控制 程序，完善相关设备的联锁关系，提高包装线的自 动化程度,提升了包装生产效率，更好地适应了连 退生产对下卷处理速度的要求，并降低了人工成 本和劳动强度。
2. 采用标准模块化编程,更利于成果转化和推广在进行打捆机和包装机程序设计时，参考其 通用工作原理，采用模块化编程，使该程序只需设 置相应参数即可应用于大部分的同类产品中，提 高了程序的重用性和系统的可扩展性，为日后项 目推广打下了坚实的基础。
3. 提升控制精度,提高包装质量和生产节奏 通过对检测设备进行改进,并将钢卷外径、打

捆带扣位置等重要参数结合到包装程序的计算和 控制中，有效提升了系统的控制精度;通过建立纸 库喷胶模型，发明一套钢卷位置调节装置等措施, 提高了包装质量和生产节奏，保证了整条连退线 的生产稳定。

4. 建立一套完整的包装流水线解决方案对整条包装全流程进行统一完善和优化，使 各项具体作业的生产效率均满足连退下卷速度要 求，不存在制约生产节奏的短板;对流程中存在前 后关联的操作进行有针对性地处理，保证其能相 互协调运行。

4.2改造前后主要生产参数对比

(1)包装线的自动化率

根据工艺要求，包装线共有重要操作32项, 其中已有26项实现自动控制，自动化率为81%, 而改造前系统自动化率仅为53%。现只有安装纸 护角、放置外铁护角等简单操作因投用自动改造 的性价比过低，故保留人工操作。

2. 包装线生产速度

根据2230连退生产线年生产钢卷87 500卷 计算，要求钢卷包装速度需达到17卷/h,通过包 装线改造,钢卷包装速度可达到25卷/h,正常生 产速度为23卷/h,充分满足连退线对下卷节奏的要求。

3. 包装线故障率

鉴于高速冷轧线对包装生产的要求，包装线 年故障率应低于0.3%,目前改造后系统故障率 为 0. 13%。

4.3经济效益

1. 通过提高生产率增加冷轧钢卷产量通过实施本项目，避免了因包装线生产问题 制约主线生产的问题，与未改造前对比,2230连退 线的生产率同比提高了 0.2t/h_o根据包装线的年 可利用时间6 432 h,连退钢卷利润700元/t计算， 一年增加产值利润0. 2 x 6 432 x 700 = 900 480 (元)。
2. 通过钢卷位置调节减少带钢外层的报废未安装钢卷位置调节装置时，钢卷入库时因 带扣挤压，会在外层出现约8 mm左右的搁痕。由 钢卷平均外径1 400 mm,平均宽带1 465 mm,钢卷 密度7. 85 g/cm，计算，造成每卷报废钢卷价值 3. 14 x (0. 7² - 0. 696²) x 1.46 x 7.85 x 4 590 = 825(元)。通过该装置彻底消除搁痕问题,根据统 计未安装该装置时的搁痕发生量约132卷/月，由 此减少报废钢卷价值825 x 132 x 12 = 1 306 800 (元)。
3. 提高包装质量，减少重包率

实施改造前，包装线每班的平均返包率约为 12. 3卷，通过改进工艺,提高控制精度等措施，目 前返包率为0. 5卷，以重新包装成本600元计算， 每年节省额外包装成本(12.2 - 0.5) x600 x 3 x 6 432 +24 =5 644 080(万元)。

4. 提高自动化程度,减少操作岗位

因自动化水平提高，包装操作岗位由12人减 少到11人，降低了劳动成本，同时还减少了操作 人员的劳动强度。

4.4社会效益

此改造项目的成功完成，填补了企业在该领 域的技术空白，并形成了自主知识产权;本次改造 规范了包装作业的标准和操作规则，提高了企业 管理水平;在改造过程中，通过模块化编程，使各 单体设备具有更强的适应性和可移植性,推广前 景更加广阔。

5结论

通过对改造后实际应用情况进行分析并与改 造前各主要生产数据对比,证明此次改造切实提 高了包装线的自动化程度，减少了故障率,提升了 生产速度,同时保证了包装质量，创造了可观的经 济效益。结合此次改造项目，已开始在京唐冷轧 厂其他各条生产线进行同类化的改造，同样取得 了显著效果。

 

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