钢卷包装是钢卷储存和运输的重要保护措施。传统的钢卷包装为手工作业,包装质量差、生产效率低和工人劳动强度大是这一落后包装技术的致命弱点。特别是,随着轧制速度的提高,新建的冷轧生产线的能力都在百万吨级,低效率的手工包装根本不能满足生产要求。工业发达国家的钢铁企业都非常重视钢卷包装, 将其提高到“保证安全储运,提升产品档次”的高度,开发出完整的钢卷包装工艺技术和装备,基本实现了钢卷包装的自动化。在我国由于很多钢铁企业以前没有冷轧厂,在新建的冷轧工程中往往忽视产品最后一道工序- 包装, 误认为中国的劳动力廉价,采用人工包装即可。这种不正确地认识导致我国很多正建冷轧项目的钢卷包装技术水平很低,“重主,轻辅”的设计思想为工程投产后的能力形成设置了“瓶颈”。

2　钢卷包装对冷轧生产效率和产品质量的影响

   冷轧薄板(包括: 电工钢板、不锈钢板、彩板和镀锌板等) 通常的供货状态或是按一定规格剪成的板材,或是成卷的带材(统称为板带材) 。近年来,由于钢材销售渠道的改变,使得原有的终端用户直接从钢铁厂进货的模式改变为通过钢材市场(钢材配送中心) 采购进货模式, 这样一来,用户所要的板材就可在钢材配送中心进行裁剪,钢铁厂只要提供钢卷就可以满足大部分的要求。这一改变带来的直接好处是: 减少了产品规格,提高了生产效率。正是由于带材的增多,使得钢卷包装占整个钢材包装的比重越来越大,因此研究钢卷包装对冷轧生产效率和产品质量的影响就显得十分重要。

   根据冷轧生产的工艺流程,包装属于精整车间(或称为“后处理车间”) 的最后一道工序,最常见的是位于“重卷分剪机组”的后面,如果是手工包装就是设一个包装工区,如果是机械包装就设有包装机组。众所周知, 冷轧薄板生产是速度非常快,自动化程度非常高的生产过程,因此,与之相配套的所有设备,无论主机还是辅机,在保证质量的前提下,满足生产速度要求就成了工艺设计的最重要参数。

   以年产130万吨冷轧工程为例,给出了满足这一生产要求的速度计算结果。

   产量130万t/年

   年纯工作时间6600h (三班连续工作制)

   钢卷重量3 - 15 t

   平均卷重5 t

   周向捆带数量3 ～ 5道

   卷眼捆带数量4 ～ 6道

   生产速度1. 523分钟/卷

   由以上计算每小时所要求的钢卷包装速度不得低于40卷。如果采用机械化包装,设2套包装机组(目前,包装机组生产能力最大为24卷/小时) 可满足节拍要求。对于全自动包装机组,每台机组每班只需配2 ～ 3名工人,共计4 ～ 6名工人;对于半自动包装机组,每台机组每班配7 ～ 8名工人,共计14 ～ 16名工人。

    如果采用手工包装, 每卷包装耗时按15 分计,至少需设置10组包装工位,每组工位每班至少配4名工人,共计40名工人。

    简单地看以上数据,似乎可以得出这样的结论:虽然手工包装耗时较长,但只要多设工位,增加工人,也可以满足生产节拍要求。这就是为什么国内很多冷轧工程的决策者考虑人工包装的原因之一。而事实上, 上述数据的计算前提是有问题的,因为在手工包装工区设置10组包装工位是无效的。无效的原因是: 手工包装需要车间里的天车来配合,而天车没有办法同时去吊装这10个工位的钢卷。况且车间里的天车不是以包装的需要来设计的。所以可以肯定地说, 如果不增设专用的吊装设备(每组工位设1个) ,手工包装要想满足这样的生产节拍要求是不可能的。

    事实上,只要手工包装是借助车间的天车完成的(哪怕只有1个工位) ,就会加重了天车的负担,经常会出现物流堵塞, 造成下线后的钢卷不能及时包装而滞留在生产区;包装后的成品卷不能及时入库、及时发货。因此,手工包装这一落后的包装工艺必将成为制约冷轧企业提高生产效率的“瓶颈”。

    手工包装不仅影响生产效率,同时也影响包装质量,从而影响产品质量。

    评价钢卷包装质量的主要指标是周向捆带和卷眼捆带的捆扎力(锁紧力) 。随着终端用户的开卷能力的提高, 成品卷重越来越大, 所以要求钢卷包装的捆扎力也越来越大。在捆带的抗拉强度相同的条件下,捆扎力的大小是由打捆头来决定的。根据资料显示, 我国目前普遍使用的锁扣式气动打捆头(包括进口产品) 最大锁紧力约为6000 ～ 8000n,国外采用的全自动打捆头的最大锁紧力为17, 000 ～ 20, 000n。气动打捆头的锁紧力原本就小,还要受气源压力和工人操作等因素的影响,所以手工包装的捆带锁紧力不足是必然的,使得钢卷包装捆扎不紧, 导致钢卷在吊运过程中包装损坏、散包等问题的发生, 这就是国产钢卷包装质量普遍低于国外的最重要原因。

3　钢卷包装的技术现状和发展趋势

    国外发达国家钢铁企业的钢卷包装技术已相当成熟。各大知名企业对成品钢卷的包装都有非常严格的要求, 制定有企业标准, 而且这一标准与其它know how一样是企业的秘密,工业发达国家钢铁企业的钢卷包装普遍采用自动化程度很高的包装机组来完成,所需的工人很少。工人只做一些辅助工作,如:上内外护角、粘纸和更换捆带等。

    在钢卷包装技术和装备的研发方面,同其它冶金设备一样, 工业发达国家遥遥领先于我国,最具代表性的公司有:美国伊利诺伊公司下属的signode、德国的titanpack、意大利的itipack等,这些公司都各有侧重,其产品也各具特色。

    signode是以全自动打捆机而著名,同时也生产为全自动打捆机配套的全自动打捆头和包装用材,如: 专用捆带、金属护角、侧护板、锁扣等。其全自动打捆头最大锁紧力为20, 000n,同类产品中指标最高。

    titanpack是生产全自动打捆头的专业厂,其产品规格齐全,性能优越,世界上很多包装设备所用的打捆头都是该公司提供的,其最大锁紧力为17, 000n。

    itipack是一家专门从事各种钢材包装机械设计与制造的公司, 该公司就是使用titanpack生产的全自动打捆头。在钢卷包装方面, 该公司的全自动打捆机主要用于“裸卷”(不加外包装材料的钢卷) 的打捆。

    随着钢卷包装对锁紧力的要求不断增大,捆带接头的结合形式也在不断的改进,目前常用的接头形式有三种: