目前，我國鋼鐵企業(yè)鋼卷包裝所依據(jù)的標準《鋼板和鋼帶檢驗、包裝、標志及質(zhì)量證明書的一般規(guī)定》(GB／T247—1997)[1]只是一般規(guī)定，沒有具體的技術(shù)指標，也不具有強制性，造成鋼卷包裝工藝設(shè)計和機組設(shè)計無規(guī)范和標準可循。在包裝技術(shù)研究方面，與國外相比也很落后。

　　物流、包裝工藝和節(jié)拍計算是包裝機組或包裝線設(shè)計的“三要素”，在設(shè)計前解決好這三個問題，對整個工程設(shè)計將起到事半功倍的作用。[2,3]

　　根據(jù)帶鋼冷軋生產(chǎn)的工藝流程，鋼卷包裝生產(chǎn)線一般位于平整機組或重卷份剪機組的后面，或在鍍鋅線或彩涂線的后面。鋼卷包裝物流就是解決物流的路線問題和物流方式問題。

　　無論鋼卷包裝生產(chǎn)線服務(wù)的前方機組是哪一種，都有鋼卷從前方機組下線后如何進入鋼卷包裝生產(chǎn)線的問題，也就是人口物流問題。根據(jù)前方機組與鋼卷包裝生產(chǎn)線的連接方式，人口物流分為開式和閉式2種。開式是指前方機組與包裝機組之間設(shè)有中間庫或緩存區(qū)，鋼卷從前方機組下線后不直接進入包裝機組，而是先放到中間庫，這種物流方式又被稱為“柔性連接”。閉式是指前方機組的出口與包裝機組的入口通過某種輸送設(shè)備直接相連，鋼卷下線后直接進入包裝機組，這種物流方式又被稱為“直連式連接”或“剛性連接”。

　　入口物流有3種配置方式，一是I配置，即1套包裝機組服務(wù)1條前方機組，一一對應(yīng)，如：1條鍍鋅線配1套包裝機組；二是Y配置，即1套包裝機組服務(wù)2條前方機組，一對二，如：2條重卷機組配1條包裝機組；三是W配置，即2套(也可能多于2套)包裝機組服務(wù)多條前方機組，如：在一個精整車間里，既有重卷機組、退火線，還可能有鍍鋅機組和彩涂線。這些機組的成品卷都將通過共同的包裝機組進行包裝入庫。無論是哪種配置，都可有“開式”和“閉式”2種連接方式。

　　通常采用的運輸設(shè)備包括：天車、鋼卷小車、AGV(自動導(dǎo)引車，國內(nèi)冶金企業(yè)尚未使用)、高速臺車、龍門吊和傳卷車等(一般將運輸鏈、步進梁歸屬到包裝機組，與上述運輸設(shè)備配合使用)。選擇哪種運輸設(shè)備與機組的連接方式、傳輸距離和傳輸?shù)乃俣纫笥嘘P(guān)：

　　(1)開式連接一般采用天車上下卷，·而閉式連接不用天車；

　　(2)閉式I配置中，由于傳輸?shù)木嚯x較近，一般采用“鋼卷小車+步進梁或運輸鏈”方式；

　　(3)閉式Y(jié)配置中，由于有合流問題，一般采用“鋼卷小車+龍門吊或傳卷車+步進梁或運輸鏈”方式；

　　(4)閉式w配置中，由于是多點匯集，運輸距離也較遠，一般采用“高速臺車+步進梁或運輸鏈”方式。

　　開式連接的柔性好，在天車數(shù)量、能力和場地條件允許情況下，采用這種連接方式，可降低對包裝機組最大包裝速率的要求。

　　閉式連接效率高，生產(chǎn)連續(xù)性好，一般在天車布置受到限制、天車的運輸速率不能滿足要求和場地不足情況下采用。由于是剛性連接，柔性不佳是這種連接方式最突出的問題。一旦包裝機組出現(xiàn)故障，可能造成前方機組不能正常生產(chǎn)。

　　另外，這種連接要求包裝機組的最大包裝速率不小于前方機組最小鋼卷的產(chǎn)出速率。

　　因此，在同樣的前方機組條件下，采用不同的連接方式，包裝機組的包裝速率也不同。

　　包裝機組的出口物流與人口物流相比要簡單得多，具有較大的柔性。由于通常的工廠設(shè)計是將包裝機組與成品庫相連，所以多數(shù)情況下是由天車從包裝機組的出口直接將包好的成品卷吊運入庫，只要機組后方的天車數(shù)量和能力能夠滿足機組的出卷速率，就可以采用這種方式。否則需在包裝機組的出口增加緩存區(qū)，以緩解成品庫天車的壓力。

　　鋼卷包裝生產(chǎn)線可使鋼卷在儲存和運輸中免受損害，但同時也會使產(chǎn)品成本增加。因此，采用何種包裝工藝可以降低成本，是市場經(jīng)濟條件下每個生產(chǎn)廠都應(yīng)關(guān)注和研究的問題。

　　鋼卷包裝生產(chǎn)線有2種工藝：一是簡易包裝。鋼卷卷取完成后在外圓上捆扎1～3道鋼帶進行固定。該工藝適于熱軋卷、冷硬卷以及短途運輸且運輸條件較好的鋼卷；二是精包裝。按照包裝工藝要求，將不同的包裝材料包裹在鋼卷的外表面并捆

　　扎定型，該工藝適于冷軋板尤其是硅鋼板等。

　　包裝材料有防銹紙、塑料袋、內(nèi)鐵皮、外鐵皮、內(nèi)紙護角、外紙護角、端護板、內(nèi)鐵護角、外鐵護角、捆帶墊、捆帶等，如圖1所示。各種包裝材料的作用如下：

　　(1)防銹紙：緊貼在鋼卷的外表面，防止鋼卷生銹。

　　(2)塑料袋：包裹在防銹紙外面，用于防水。

　　(3)內(nèi)、外鐵皮：保護鋼卷、防銹紙及塑料袋。

　　(4)厚塑料板：減輕吊運對鋼卷的沖擊。

　　(5)內(nèi)、外鐵護角：保護最易傷害的鋼卷邊緣。

　　(6)內(nèi)、外紙護角：保護防銹紙及塑料袋，避免被鋼卷棱邊劃傷。

　　(7)捆帶墊：主要用于氣動鎖扣式打捆機，固定接頭，防止局部應(yīng)力過大。

　　(8)周向捆帶：通常為3道，旁邊兩道為固定外鐵護角所用，中間一道用于固定卷眼捆帶。

　　(9)卷眼捆帶：4道或6道，卷眼捆帶真正起固定鋼卷的作用。

　　3．3包裝工藝

　　由于我國的冷軋技術(shù)和裝備基本為引進，產(chǎn)品的包裝也不例外。多年來，我國企業(yè)基本沿用最初由國外學(xué)來的包裝工藝，沒有創(chuàng)新。近年來，國外在包裝材料和方法上已有很大改進。但在我國大量引進的冷軋生產(chǎn)線中由于很少有包裝機組，所以我國多數(shù)企業(yè)帶鋼冷軋生產(chǎn)線的包裝工藝仍停留在20世紀80年代左右的水平。為此，下面介紹幾種新的包裝工藝和方法。

　　(1)纏繞塑料膜。通常使用防銹紙和塑料袋是為了防止鋼卷生銹和進水受潮，耗材較多，包裝也較煩瑣。新工藝用纏繞塑料膜取代防銹紙和塑料袋，纏繞方法如圖2所示。在內(nèi)孔和外徑的邊緣裝上護角(防止鋼卷棱邊劃傷塑料膜)后，將塑料膜按照設(shè)定的重疊率緊緊地裹在卷材的表面。其優(yōu)點在于：容易實現(xiàn)外包裝的自動化，100％防銹、防塵、防潮，拆包快速方便，可極大地減少包裝重量、降低包裝成本，環(huán)保耗材可回收利用，因此其代表了鋼卷包裝的新方向。

　　(2)帶氣泡的塑料袋(氣泡膜)。為了提高捆帶的捆緊程度，可采用帶氣泡的塑料袋取代普通塑料袋，其作用是：眾多的氣泡在外鐵皮內(nèi)均勻承受著捆帶產(chǎn)生的壓力，可抵抗很大的張力。計算表明，假設(shè)沿母線方向有100ram寬的氣泡膜承受壓力，對于直徑面800mm的鋼卷，可抵抗約20kN的張力。手動打捆工具通常拉力小于10kN，全自動打捆機的拉力最大可達20kN，可見氣泡可承受其壓力。如果氣泡在承壓后可壓縮lmm，直徑上就可縮小2mm，捆帶在周長上就可有6mm的縮放能力，這就減輕了免扣式打捆頭的下模對捆扎牢固程度的影響，提高了捆扎效果。

　　(3)周向捆帶。在國內(nèi)的鋼卷包裝中經(jīng)?？吹街芟蛉f捆方帶數(shù)的據(jù)數(shù)量隨著鋼卷外徑或帶寬增大而增多，如4道、5道甚至更多。其理由是：對于張力卷取的鋼卷，如果散卷，必定沿周向松開，所以周向應(yīng)捆扎得更結(jié)實、更緊。而研究表明，捆緊鋼卷靠的是卷眼捆帶和足夠大的捆扎力。通常，周向捆帶3道即可，其中旁邊2道用于固定外鐵護角，中間l道用于固定卷眼捆帶，再多捆造成浪費。

　　(4)捆帶的接頭形式。隨著鋼卷包裝對鎖緊力要求的不斷增大，捆帶接頭的結(jié)合形式也在不斷改進。目前常用的接頭形式有3種：一是鎖扣式，將捆帶接頭用鐵扣扣壓的方式結(jié)合在一起，主要用于氣動(人工)打捆，也可用于全自動打捆，拉緊力≥6kN；二是免扣式，將捆帶接頭通過沖壓變形(沖模做扣)的方式結(jié)合在一起，主要用于全自動打捆，可用于氣動(人工)打捆，拉緊力≥14kN；三是焊接式，將捆帶接頭通過點焊的方式連接在一起，用于全自動打捆，最大拉緊力20kN。目前我國普遍使用鎖扣式氣動打捆頭(包括進El產(chǎn)品)，而國外多采用免扣式或焊接式的全自動打捆頭。氣動打捆頭的鎖緊力原本較小，還要受氣源壓力和工人操作等因素的影響，所以手工包裝的捆帶鎖緊力不足，容易導(dǎo)致鋼卷吊運過程中發(fā)生包裝損壞和散包等問題。

　　4包裝過程的節(jié)拍計算

　　4．1節(jié)拍計算

　　以年產(chǎn)41萬t的鍍鋅線為例，該機組參數(shù)為：年工時7000h，小時產(chǎn)量85．2t，最大小時產(chǎn)量103t，成品卷重5～15t、平均卷重8t。由此計算不同條件下的產(chǎn)卷速率：

　　(1)平均速率：平均卷重8t時，V平均=000／7000／8=7．3卷／h；最小卷重5t時，V平均=410000／7000／5=11．7卷／h。

　　(2)額定速率：平均卷重8t時，V平均=85．2／8=10．7卷／h；最小卷重5t時，V平均=85．2／5=17．1卷／h。

　　(3)最大速率：平均卷重8t時，V最大=103／8=12．9卷／h；最小卷重5t時，V最大=103／5=20．6卷／h。

　　由計算可以看出，由于限制鍍鋅機組運行速度的主要因素是熱處理能力，所以對于不同規(guī)格的材料(厚度和寬度不同)，機組的運行速度不同，因此產(chǎn)卷的速率也不同。對于其他冷軋產(chǎn)品，如彩涂卷、退火卷等也類似，只是限制的因素不同。

　　包裝機組的節(jié)拍計算實際是前方機組產(chǎn)卷速率的計算，然后取包裝機組的節(jié)拍不小于前方機組相應(yīng)的產(chǎn)卷速率即可。但是，從前方機組可以計算出3種速率，取值時，如在“開式”連接條件下，節(jié)拍要求并不很嚴格，按前方機組的平均速率取即可，只要中間庫足夠大。在“閉式”連接條件下，由于與前方機組是“剛性”連接，所以節(jié)拍的取值非常關(guān)鍵，應(yīng)按前方機組生產(chǎn)最小卷重時的最大速率取值，才能保證包裝機組在前方機組的任何情況下都能滿足需要。即便這種工況很少出現(xiàn)，設(shè)計上也應(yīng)予以考慮。

　　本文提出了滿足不同節(jié)拍要求的包裝機組設(shè)計準則(精包裝)，供參考：

　　(1)節(jié)拍小于6～8卷／h時，可采用手動包裝，可以根據(jù)需要配置輸送和以減輕勞動強度為目的的輔助設(shè)備。

　　(2)節(jié)拍為8～18卷／h時，適合采用半自動包裝機組，包紙和包外鐵皮自動完成，采用半自動打捆機，可大大減輕工人的勞動強度，提高效率和包裝質(zhì)量。

　　(3)節(jié)拍為15～24卷／h，適合采用全自動包裝機組，如果采用塑料膜纏繞工藝，基本可以實現(xiàn)真正的全自動。否則，所謂全自動是指采用全自動打捆機，其他設(shè)備與半自動機組基本相同。

　　以往在考慮包裝機組設(shè)計時，主要集中考慮機組本身，忽略了一些相關(guān)因素的影響。從上述分析可以看出物流、包裝工藝和節(jié)拍計算對包裝機組的重要性，只有掌握這些關(guān)鍵技術(shù)，才能設(shè)計出物流通暢、高質(zhì)量、低成本的鋼卷包裝線。