板坯去毛刺機(jī)的技術(shù)改進(jìn)

盧萬有 杜振軍 雷坤 劉陽 邵國(guó)利 吳紅桃

(安陽鋼鐵股份有限公司)

板坯去毛刺機(jī)的技術(shù)改進(jìn)

盧萬有 杜振軍 雷坤 劉陽 邵國(guó)利 吳紅桃

(安陽鋼鐵股份有限公司)

介紹了板坯去毛刺機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)該設(shè)備存在的問題與缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，通過對(duì)去毛刺機(jī)氣缸以及其它一些輔助設(shè)備的改進(jìn)，取得了良好的效果。

去毛刺機(jī) 存在問題 改進(jìn)措施

0 引言

安鋼第一煉軋廠板坯連鑄機(jī)采用奧鋼聯(lián)技術(shù)設(shè)計(jì)，該連鑄機(jī)是直結(jié)晶器帶垂直段的連續(xù)彎曲、連續(xù)矯直的直弧形連鑄機(jī)。鑄機(jī)弧半徑為8 m，冶金長(zhǎng)度為24.9 m，鑄坯斷面規(guī)格:150 mm～250 mm×950 mm～1540 mm，最大拉速2.2 m/min。主要產(chǎn)品有碳結(jié)構(gòu)鋼、船板鋼、壓力容器鋼、橋梁鋼、低合金高強(qiáng)度鋼及模具鋼等。鑄坯主要供于第二軋鋼廠使用。該機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為67萬t/年，現(xiàn)已具備年產(chǎn)135萬t合格鑄坯的能力。板坯連鑄機(jī)于2004年引進(jìn)德國(guó)GEGA公司設(shè)計(jì)制造的去毛刺機(jī)設(shè)備一套。

1 設(shè)備概況

鋼坯在連鑄成形后，需按生產(chǎn)要求用火焰切割機(jī)進(jìn)行定尺切割，由于火焰切割后鋼坯切口下邊粘連有一條不規(guī)則的鋼渣(簡(jiǎn)稱鋼坯毛刺)，這種氧化鋼渣的硬度較大，如果不清除掉，帶入軋鋼機(jī)時(shí)會(huì)不規(guī)則地嵌入鋼板中，導(dǎo)致鋼板的表面結(jié)疤產(chǎn)生廢品，同時(shí)對(duì)軋輥造成極大損壞，所以板坯連鑄機(jī)都在出坯輥道上增設(shè)去毛刺機(jī)，以去除鋼坯毛刺。目前世界上去毛刺機(jī)的類型有三種:刀具移動(dòng)的刮刀式去毛刺機(jī)、鑄坯移動(dòng)的刮刀式去毛刺機(jī)、錘刀式去毛刺機(jī)，該廠采用的板坯去毛刺機(jī)，是德GEGA公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的連鑄機(jī)生產(chǎn)線上一種新型用于去除鋼坯切割毛刺的專用設(shè)備，設(shè)備投入運(yùn)行后可以靠光電開關(guān)定位，完成全自動(dòng)去毛刺工作。

1.1 設(shè)備構(gòu)成

去毛刺機(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)包括:主框架、去毛刺輥和機(jī)架、去毛刺刀盤及汽缸、液壓缸和橫梁、氣動(dòng)和液壓站、廢料斗、電氣控制系統(tǒng)、檢測(cè)開關(guān)及鋼坯定位反射光柵組成，如圖1所示。

圖1 去毛刺機(jī)示意圖

1.2 技術(shù)參數(shù)

板坯連鑄去毛刺機(jī)毛刺輥旋轉(zhuǎn)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，鑄坯的橫向移動(dòng)由液壓傳動(dòng)提供推力，毛刺輥的抬升由氣壓傳動(dòng)提供升力，去毛刺機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 去毛刺機(jī)技術(shù)參數(shù)

2 存在的問題

2.1 氣缸失效

氣缸活塞桿與缸體之間的密封在鑄坯去毛刺時(shí)頻繁受到剪切力作用，容易失效造成漏氣，由于17組刀盤氣缸氣路為串聯(lián)，所以容易使全部氣缸失效，造成氣缸被鑄坯壓下后無法正?；謴?fù)抬起狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)毛刺機(jī)無法使用。

2.2 刀盤壽命短

刀盤長(zhǎng)期與熱鑄坯接觸工作，并且由于得不到有效冷卻，造成退火軟化，刀刃磨損較快，幾乎只有兩天的使用壽命，使設(shè)備的作業(yè)率大大降低，維修工人的勞動(dòng)強(qiáng)度很大。

2.3 輥道間距大

板坯輥道間距750 mm，板坯定尺范圍從1.6 m～6 m，根據(jù)生產(chǎn)的需要，經(jīng)常性改變定尺長(zhǎng)度，有時(shí)一個(gè)班就要改變幾次。板坯尺寸變化范圍寬，尺寸變化頻率快，要求去毛刺機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)。當(dāng)板坯尺寸1.6 m時(shí)，由于原來去毛刺輥兩側(cè)輥距為750 mm所以短定尺鑄坯去毛刺時(shí)會(huì)出現(xiàn)栽頭現(xiàn)象，幾乎無法使用。

2.4 控制系統(tǒng)故障

去毛刺機(jī)光柵控制系統(tǒng)受到水蒸氣等因素的干擾，經(jīng)常出現(xiàn)故障，導(dǎo)致毛刺輥定位不準(zhǔn)，還會(huì)出現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)等系統(tǒng)紊亂現(xiàn)象。

基于以上去毛刺機(jī)在使用過程中出現(xiàn)的各種問題，必須對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，否則無法正常使用，發(fā)揮其應(yīng)有的潛力和效益。

3 改進(jìn)措施

通過對(duì)去毛刺輥去毛刺過程的分析，發(fā)現(xiàn)去毛刺輥動(dòng)作順序?yàn)?光柵檢測(cè)到鑄坯，去毛刺輥抬起，以輥道速度旋轉(zhuǎn)，鑄坯進(jìn)入頭部去毛刺位，輥道及去毛刺輥停止，去毛刺輥下降同時(shí)頭部定位，去毛刺輥定位好后抬起，伸出刀頭，液壓缸推動(dòng)，頭部去毛刺完成，去毛刺輥旋轉(zhuǎn)清渣，重新定位，伸出刀頭，推桿反向推動(dòng)，完成尾部去毛刺，輥道轉(zhuǎn)動(dòng)，鑄坯離開去毛刺機(jī)，去毛刺動(dòng)作結(jié)束。

同時(shí)在原設(shè)計(jì)中，由于沒有考慮板坯尺寸范圍大，重量不同等原因，對(duì)于重量大的鑄坯去毛刺成功率較高，對(duì)于短尺，重量較輕的鑄坯去毛刺成功率幾乎為零。且去毛刺輥動(dòng)作頻繁，延長(zhǎng)了鑄坯去毛刺的周期，在板坯連鑄機(jī)高拉速下，去毛刺機(jī)明顯出現(xiàn)能力不足的現(xiàn)象，通過一系列分析，做出以下改進(jìn)。

3.1 氣缸底部增加彈簧

通過分析發(fā)現(xiàn)，刀盤氣缸活塞常伸時(shí)并不影響鑄坯的通過，所以將氣缸改造為彈簧缸，給毛刺輥氣缸底部按工作壓力安裝一個(gè)等效彈簧，如圖2所示。

圖2 氣缸底部增加彈簧前后對(duì)比

當(dāng)氣缸抬升時(shí)活塞底部有P=0.6 MPa的工作壓力，氣缸活塞有效面積為S=，式中d=72 mm，則有公式P×S=K×λ，其中λ為鑄坯壓住刀盤時(shí)彈簧向下壓縮行程為50 mm，根據(jù)已知條件可以計(jì)算出所需彈簧的剛度K=12.2 N/mm，根據(jù)氣缸的原有安裝直徑初設(shè)了彈簧中徑D=65 mm，查手冊(cè)取彈簧鋼絲直徑d=6㎜，查手冊(cè)取彈簧的有效圈數(shù)n=p/k，彈簧材質(zhì)選用60Si2Mn，根據(jù)已知條件查手冊(cè)取p=110 N/mm，計(jì)算出彈簧有效圈數(shù)為9圈。由于氣缸的升降行程為150 mm，加上彈簧的預(yù)緊行程=20 mm，取得了彈簧的自由長(zhǎng)度L=170 mm。氣缸底部安裝彈簧后，刀盤能夠正?；謴?fù)抬起，從而順利去除毛刺。

3.2 去毛刺機(jī)前后增設(shè)過渡輥

針對(duì)1.6 m定尺鑄坯去毛刺時(shí)栽頭無法正常通過去毛刺機(jī)的現(xiàn)象在去毛刺輥兩邊分別安裝了兩個(gè)直徑150 mm的過渡輥。去毛刺機(jī)輥道改造前后情況如圖3所示。

圖3 去毛刺輥兩側(cè)加過渡輥

3.3 增設(shè)外部冷卻裝置

在過渡輥旁邊下方安裝與過渡輥平行的兩根噴淋水管使水直接噴灑在去毛刺輥的輥身與刀盤上，使刀盤受到熱鑄坯烘烤升溫而造成刀盤退火失效的現(xiàn)象得到有效控制，提高了刀盤的硬度與耐磨度，使刀盤使用壽命得到顯著提高，刀盤磨損較快的問題得到了很好的解決。

3.4 優(yōu)化控制系統(tǒng)

通過增加除霧風(fēng)機(jī)消除蒸汽影響光柵控制故障;優(yōu)化去毛刺機(jī)運(yùn)行步驟，將去毛刺輥的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)工作模式改為每工作一次轉(zhuǎn)動(dòng)一周的工作模式，簡(jiǎn)化控制模式，即將工作流程由10個(gè)改為6個(gè)，減少4個(gè)步驟，解決了毛刺輥連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于慣性太大造成定位不準(zhǔn)的問題。

4 改進(jìn)效果

板坯去毛刺機(jī)經(jīng)過改進(jìn)，取得了明顯的效果，去毛刺機(jī)設(shè)備功能得到提升，主要改進(jìn)效果有以下3點(diǎn):

1)提高了整套設(shè)備的運(yùn)行效率，降低了設(shè)備的事故率。改進(jìn)后，氣缸失效現(xiàn)象基本消失，每個(gè)氣缸都能正常抬起;1.6 m長(zhǎng)的鑄坯能夠正常通過去毛刺機(jī)并順利去除毛刺，刀盤使用壽命大大提高，有效抑制刀盤退火失效;控制系統(tǒng)故障率明顯降低，能夠長(zhǎng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，從而使去毛刺機(jī)達(dá)到正常使用要求。

2)降低了維修工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。由于去毛刺機(jī)是板坯連鑄投產(chǎn)后增加的進(jìn)口設(shè)備，備件成本高，作業(yè)空間狹窄，更換備件非常困難，維護(hù)難度大，通過改進(jìn)后氣缸的壽命提高了3倍左右，刀盤壽命提高了4倍左右，直接降低了去毛刺機(jī)備件的日常更換次數(shù)，節(jié)省大量人力物力。

3)降低了維護(hù)成本，提高了鑄坯質(zhì)量。改進(jìn)后每年可以節(jié)約備件費(fèi)用15萬元左右，鑄坯表面質(zhì)量得到改善，與改進(jìn)前相比降低了20%的退費(fèi)率，達(dá)到降本增效的目的，改進(jìn)前后各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比見表2。

表2 改進(jìn)前后指標(biāo)對(duì)比

5 結(jié)語

通過對(duì)去毛刺機(jī)進(jìn)行改進(jìn)后，解決了原來去毛刺機(jī)設(shè)計(jì)的不足，性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，鑄坯熱送結(jié)疤退費(fèi)率由原來的平均0.21%降低為0.15%以下，板坯去毛刺機(jī)能夠長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)行，提高了板坯坯子的質(zhì)量，同時(shí)維護(hù)檢修成本也大大降低，對(duì)同類型設(shè)備的改進(jìn)具有借鑒意義。

［1］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第3卷).北京:化工工業(yè)出版社，2008:457－486.

TECHNICAL IMPROVEMENT ON DEBURRING MACHINE

Lu Wanyou Du Zhenjun Lei Kun Liu Yang Shao GuoLiWu Hongtao

(Anyang Iron and Steel Stock Co，Ltd)

It introduces the structure characteristics of slab deburring machine，analyses the remaining problems and shortcomings and puts forward the corresponding improvement measures.Good results have been achieved through improving cylinder and other auxiliary equipments.

deburring machine existing problems improvement measure

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2012—2—9