0引言

經冷軋生產的鋼卷為避免在存放和運輸中受 潮、雨淋，防止在起吊和運輸時的摩擦和磕碰等問 題,成品鋼卷內外表麵要覆蓋多種包裝材料。成 品鋼卷在出廠前還需要經過最後一道工序——精 整包裝線，該工序直接影響冷軋產品的最終質量, 因此應給予足夠的重視。目前，國內絕大部分大 型冷軋生產廠基本釆用半自動包裝技術，即由專 用包裝設備輔助包裝作業人員實現包裝工作，部 分設備可以獨立工作而無需人的參與，該技術目 前存在的瓶頸為,受限於其自動化水平,極限包裝 能力一般為20卷/h,隻能勉強滿足年產80萬t冷 軋卷對鋼卷包裝生產速度的要求,一旦發生故障 則必然對主線正常生產造成影響，且國內的包裝 係統部分工藝不夠完善，包裝成品普遍存在一定 質量問題。當前國外工業發達國家鋼鐵企業的鋼 卷包裝多采用自動化程度很高的包裝線,具有生 產效率高、包裝質量好等優點，但由於部分簡單操 作由機械完成使設備控製過於複雜，投資過大，因 此性價比不高。

原首鋼祟唐鋼鐵公司2230連退線的包裝流 水線是低效的半自動化半人工生產線，存在各種 問題,通過實施各項有針對性的技術改造和優化 措施，切實改進了包裝線的生產效率，提高了包裝 質量，並綜合考慮自動化水平和經濟成本,兼顧效 率和效益，充分滿足了連退生產的需要。

1包裝流水線工藝

京唐2230連退線的包裝流水線分為入口段、 工藝段和出口段三部分，總共12個工位進行相應 包裝作業,其整體工藝流程如下。

1. 包裝入口段

0#工位在包裝線入口段設置有入口步進梁, 其主要目的是從主生產線出口段的十字鞍座接收 生產完成的鋼卷，也可接受天車吊卷，並直接運輸 到包裝線工藝段。

2. 包裝工藝段

1 ,工位:進行外形檢測(測寬)，並預留天車吊 卷備用位;2#工位:進行鋼卷對中;3*工位:條碼掃 描，鋼卷ID信息錄入，測徑，安裝紙護角(如果需 要);4#工位:步進梁行進中旋轉，通過滾卷機和自 動包紙機進行自動包紙操作;5'工位:鋪芯紙/折 紙;6"工位:通過提升機提升鋼卷並套塑料袋和包 裹緩衝材料;7’工位:塑料袋封口，安裝外紙護角； 8*工位:通過滾卷機和自動鋼皮包裹機進行自動 包裹鋼皮操作;9#工位:放置內鐵皮、安裝端護板 和內鐵護角;10,工位:放置外鐵護角；11*工位:周 向打捆機進行周向打捆;12#工位:分體式滾卷機 進行鋼卷位置調整,卷眼打捆機進行徑向打捆。

3. 包裝出口段

棧道梁從12#工位取卷,在棧道梁首位粘貼標 簽，棧道梁起到緩存入棧作用,鋼卷在該裝置上等 待吊運至成品庫。

2工藝特點及存在問題

首鋼京唐鋼鐵公司2230連退線的包裝流水 線自2010年投產以來，結合當前國內外包裝線生 產技術分析該生產線實際生產情況，總結出如下 製約生產效率的技術問題。

1. 包裝流水線生產節奏要求高,對於高速冷 軋線單一對應的包裝線，其生產節奏必須匹配冷 軋線產出鋼卷的速度，一旦因故無法正常包裝，勢 必影響主生產線生產速度,且處理包裝線故障階 段生產的鋼卷需通過線下包裝，增加了人員勞動 量，還容易引起鋼卷的信息跟蹤出現問題。
2. 包裝線自動化程度低，部分工作需要包裝 作業人員手動完成，例如打捆和包鐵皮等操作，該 問題嚴重製約生產速度和控製效果。由於原係統 這部分操作未設計自動功能，在改造中需根據打 捆實際工藝要求和相關聯鎖關係進行綜合考慮, 並通過編寫程序和添加設備等措施，實現其自動 控製功能。
3. 紙庫噴膠、鐵皮包裝等操作控製精度低, 工藝不完善,在實際生產中多次岀現影響包裝效 果的問題，且沒有成熟技術可供參考，隻能根據實 際情況增加設備和控製程序並反複測試以確定最 佳解決方案。
4. 作為冷軋生產線的一個組成部分,包裝線 的鋼卷包裝狀態和跟蹤定位等信息對分析鋼卷成 品質量起著重要的作用，必須建立完備的數據采 集和歸檔係統。

3包裝流水線改造與優化實施

作為該包裝線的生產維護人員，參考當前冷 軋精整包裝線發展技術，在原半自動包裝技術基 礎上，開展各項技術改造工作，通過優化生產工 藝、改進控製技術、增加控製設備、完善數據采集 和分析係統等措施，提升包裝線的生產效率,並提 高控製精度和包裝質量，以更好地滿足連退線對 鋼卷包裝生產的要求，且兼顧對成本的考慮，達到 此生產線效益最大化。同時，因采用模塊化編程, 並製定標準化的規範，使本項目產生的技術成果 利於在其他包裝線進行推廣。具體改造和優化工 作如下：

1. 提高包裝線控製精度。根據包裝線實際 控製需要，將提升機升降檢測裝置由電阻尺改為 激光測距，提高了測量精度和穩定性；在提升機控 製和鋼卷位置調節等程序中，增加鋼卷內外徑參 與計算，使控製更精確，避免出現撞卷或刮蹭 問題。
2. 設計一套全新單頭鐵皮包裝機。原係統 鐵皮包裝機存在設計缺陷,造成鐵皮包裝不符合 生產要求,嚴重影響連退線下卷速度。根據實際 工藝要求，自行設計並安裝了一套鐵皮包裝機，實 現了自動鐵皮包裝操作，並可進行打捆固定，切實 保證了鐵皮包裝質量,且工作速度快，滿足包裝生 產節奏的要求，同時采用標準模塊化編程,使該包 裝程序更利於推廣。單頭鐵皮包裝機如圖1

圖1單頭鐵皮包裝機

3. 紙庫噴膠方式優化。根據生產不同鋼種 的鋼卷對噴膠方式要求的不同，對噴膠控製程序 進行了優化，建立了噴膠模型，由具體的鋼種決定 對應的噴膠流程,提高了噴膠效果,避免了因噴膠 不當影響產品質量，同時節約了包裝材料。
4. 完善旋轉鞍座控製程序。因工藝提升，鋼 卷卷取機由原來隻能進行下卷取改為根據實際生 產需要既可進行下卷取又可進行上卷取,針對該 情況修改旋轉鞍座自動控製程序,根據冷軋線出 口給出的卷取信息並判斷相關聯鎖關係，實現了 旋轉鞍座自動調整，滿足了生產要求，保證了鋼卷 包裝的質量。
5. 實現打捆機自動控製。根據打捆機的工 藝，通過增加打捆機走行檢測裝置,分析確定其聯 鎖關係，並由此設計並編寫自動打捆程序，實現了 打捆機根據鋼卷寬度和外徑進行計算並自動按計算出的打捆要求打捆。此外，參考各打捆機控製 的通用原理，該程序采用模塊化編寫,使程序具備 普遍應用性。周向打捆機如圖2聽示

圖2周向打捆機

6. 安裝一套全新的鋼卷位置調節裝置。根 據鋼卷入口和運輸時對鋼卷位置要求，設計並安 裝了一套調節裝置，可準確檢測鋼卷實際位置，並 根據鋼卷目標位置、鋼卷外徑等綜合參數進行分 析計算，控製鋼卷精確旋轉到指定位置。鋼卷位 置調節裝置如圖3所示。

圖3鋼卷位置調節裝置

7. 建立鋼卷包裝模型。根據各類鋼種對包 裝要求的不同，自動設置相應包裝流程，並根據具 體流程控製包裝線各設備進行對應操作。
8. 完善精整包裝流水線的信息化。對包裝 線的重要生產過程數據進行采集和歸檔,包括鋼 卷信息、包裝材料使用量、打捆的捆帶數和帶扣位 置等，由此更好地掌握生產狀況，並在出現質量異 議時，對分析包裝生產是否存在問題提供可靠依據。

4應用效果分析

本文所提及的各項改造和優化工作於2012 年底陸續在2230連退生產線開始實施。首先根 據改造需要增加各檢測和控製設備，之後按照標 準要求設計並編寫模塊化控製程序，再進行線上 測試，調整控製參數和完善控製功能,最終於2013 年10月基本實現各項功能。

4.1改造效果

通過實施上述各項改造和優化後，所取得的 效果主要體現在以下幾個方麵：

1. 實現整體包裝線的高效自動化運行通過增設單頭鐵皮包裝機，改造打捆機控製 程序，完善相關設備的聯鎖關係，提高包裝線的自 動化程度,提升了包裝生產效率，更好地適應了連 退生產對下卷處理速度的要求，並降低了人工成 本和勞動強度。
2. 采用標準模塊化編程,更利於成果轉化和推廣在進行打捆機和包裝機程序設計時，參考其 通用工作原理，采用模塊化編程，使該程序隻需設 置相應參數即可應用於大部分的同類產品中，提 高了程序的重用性和係統的可擴展性，為日後項 目推廣打下了堅實的基礎。
3. 提升控製精度,提高包裝質量和生產節奏 通過對檢測設備進行改進,並將鋼卷外徑、打

捆帶扣位置等重要參數結合到包裝程序的計算和 控製中，有效提升了係統的控製精度;通過建立紙 庫噴膠模型，發明一套鋼卷位置調節裝置等措施, 提高了包裝質量和生產節奏，保證了整條連退線 的生產穩定。

4. 建立一套完整的包裝流水線解決方案對整條包裝全流程進行統一完善和優化，使 各項具體作業的生產效率均滿足連退下卷速度要 求，不存在製約生產節奏的短板;對流程中存在前 後關聯的操作進行有針對性地處理，保證其能相 互協調運行。

4.2改造前後主要生產參數對比

(1)包裝線的自動化率

根據工藝要求，包裝線共有重要操作32項, 其中已有26項實現自動控製，自動化率為81%, 而改造前係統自動化率僅為53%。現隻有安裝紙 護角、放置外鐵護角等簡單操作因投用自動改造 的性價比過低，故保留人工操作。

2. 包裝線生產速度

根據2230連退生產線年生產鋼卷87 500卷 計算，要求鋼卷包裝速度需達到17卷/h,通過包 裝線改造,鋼卷包裝速度可達到25卷/h,正常生 產速度為23卷/h,充分滿足連退線對下卷節奏的要求。

3. 包裝線故障率

鑒於高速冷軋線對包裝生產的要求，包裝線 年故障率應低於0.3%,目前改造後係統故障率 為 0. 13%。

4.3經濟效益

1. 通過提高生產率增加冷軋鋼卷產量通過實施本項目，避免了因包裝線生產問題 製約主線生產的問題，與未改造前對比,2230連退 線的生產率同比提高了 0.2t/h_o根據包裝線的年 可利用時間6 432 h,連退鋼卷利潤700元/t計算， 一年增加產值利潤0. 2 x 6 432 x 700 = 900 480 (元)。
2. 通過鋼卷位置調節減少帶鋼外層的報廢未安裝鋼卷位置調節裝置時，鋼卷入庫時因 帶扣擠壓，會在外層出現約8 mm左右的擱痕。由 鋼卷平均外徑1 400 mm,平均寬帶1 465 mm,鋼卷 密度7. 85 g/cm，計算，造成每卷報廢鋼卷價值 3. 14 x (0. 7² - 0. 696²) x 1.46 x 7.85 x 4 590 = 825(元)。通過該裝置徹底消除擱痕問題,根據統 計未安裝該裝置時的擱痕發生量約132卷/月，由 此減少報廢鋼卷價值825 x 132 x 12 = 1 306 800 (元)。
3. 提高包裝質量，減少重包率

實施改造前，包裝線每班的平均返包率約為 12. 3卷，通過改進工藝,提高控製精度等措施，目 前返包率為0. 5卷，以重新包裝成本600元計算， 每年節省額外包裝成本(12.2 - 0.5) x600 x 3 x 6 432 +24 =5 644 080(萬元)。

4. 提高自動化程度,減少操作崗位

因自動化水平提高，包裝操作崗位由12人減 少到11人，降低了勞動成本，同時還減少了操作 人員的勞動強度。

4.4社會效益

此改造項目的成功完成，填補了企業在該領 域的技術空白，並形成了自主知識產權;本次改造 規範了包裝作業的標準和操作規則，提高了企業 管理水平;在改造過程中，通過模塊化編程，使各 單體設備具有更強的適應性和可移植性,推廣前 景更加廣闊。

5結論

通過對改造後實際應用情況進行分析並與改 造前各主要生產數據對比,證明此次改造切實提 高了包裝線的自動化程度，減少了故障率,提升了 生產速度,同時保證了包裝質量，創造了可觀的經 濟效益。結合此次改造項目，已開始在京唐冷軋 廠其他各條生產線進行同類化的改造，同樣取得 了顯著效果。

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