雙頭回轉(zhuǎn)式圓盤剪在安鋼1550mm酸軋機(jī)組應(yīng)用故障分析與改進(jìn)

邢巍 徐軍來(lái) 戚新軍 朱艷娥 張圣東 馬永強(qiáng)

(安鋼集團(tuán)冷軋有限責(zé)任公司)

0 前言

安鋼1550 mm 酸軋機(jī)組(以下簡(jiǎn)稱酸軋機(jī)組)是一條全連續(xù)式酸洗軋機(jī)聯(lián)合機(jī)組，圓盤剪是其中一臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備，主要作用是用于切除熱軋?jiān)系倪叢?，以保證冷軋產(chǎn)品寬度公差和邊部質(zhì)量，因此減少圓盤剪在生產(chǎn)過程中的故障，提高剪切質(zhì)量，保證圓盤剪穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行，對(duì)酸軋機(jī)組的穩(wěn)定生產(chǎn)有著重要的意義。

1 圓盤剪設(shè)備概況

安鋼酸軋機(jī)組的圓盤剪為塔式無(wú)驅(qū)動(dòng)型雙頭回轉(zhuǎn)式(如圖1 所示)，設(shè)置在酸洗段烘干機(jī)之后，其功能是將運(yùn)動(dòng)著的帶鋼縱向邊緣切齊或切成軋制所需的窄帶鋼［1］。其機(jī)架為左右對(duì)稱布置，刀盤上下刀軸和調(diào)整機(jī)構(gòu)都裝在機(jī)架上。機(jī)架移動(dòng)裝置通過一個(gè)兩種速度的齒輪電機(jī)裝置來(lái)進(jìn)行寬度調(diào)整，使切邊后帶鋼可獲得精確的寬度值。其刀頭設(shè)計(jì)為雙頭回轉(zhuǎn)式，可實(shí)現(xiàn)帶鋼在線運(yùn)行過程中更換剪刃。圓盤剪調(diào)整裝置包括刀盤重疊量調(diào)整機(jī)構(gòu)和刀盤側(cè)向間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)，重疊量主要由機(jī)架內(nèi)刀軸上的偏心套來(lái)實(shí)現(xiàn)，側(cè)向間隙調(diào)整分為兩種:一種是通過調(diào)整刀軸上的墊片組的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)，另一種是通過絲杠調(diào)整裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)［2］。

圖1 雙頭回轉(zhuǎn)式圓盤剪簡(jiǎn)圖

圓盤剪技術(shù)參數(shù)見表1。

2 生產(chǎn)中遇到的問題及原因分析

2．1 邊絲不掉

通常邊絲不掉是因?yàn)榧羧兄丿B量S 或側(cè)向間隙Δ(如圖2 所示)不合理造成的［3］。剪刃重疊量S一般根據(jù)被剪帶鋼厚度確定，帶鋼厚度越大重疊量越小。側(cè)向間隙Δ 是指圓盤剪剪切過程中一對(duì)上下剪刃在軸向上的間隙量(如圖2 所示)。側(cè)向間隙過大，剪切帶鋼時(shí)會(huì)產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象，過小又會(huì)導(dǎo)致設(shè)備超載、刀刃磨損快，切邊發(fā)亮和毛邊過多，一般側(cè)向間隙應(yīng)為帶鋼厚度的9% ～11% 。該酸軋機(jī)組在生產(chǎn)初期常遇到，在帶鋼剪切過程中出現(xiàn)雙邊或單邊切絲不掉現(xiàn)象，如以切3 mm 碳鋼為例，根據(jù)工藝規(guī)程要求其剪刃重疊量S 應(yīng)為0．56 mm，側(cè)向間隙Δ 應(yīng)為0．48 mm。實(shí)際剪切時(shí)通過塞尺測(cè)量其剪刃重疊量S 只有0． 4 mm 左右，側(cè)向間隙Δ 則在0．52 mm左右。

表1 主要技術(shù)參數(shù)

分析其原因，主要有:1)造成剪刃重疊量S 減小，側(cè)向間隙Δ 增大是由于剪切量增大，剪切時(shí)間增長(zhǎng)，上下剪刃發(fā)生彈性變形;2)其中一組傳動(dòng)側(cè)上剪刃刀軸上的墊片組厚度小，造成單邊邊絲不掉。

圖2 剪刃重疊量S 和側(cè)向間隙Δ 示意圖

2．2 剪刃崩豁

該機(jī)組在圓盤剪切邊過程中也曾出現(xiàn)剪刃崩豁現(xiàn)象，分析造成此現(xiàn)象的原因是:1)剪刃表面疲勞層去除不徹底。剪刃在經(jīng)過長(zhǎng)期使用后其表面會(huì)產(chǎn)生疲勞層，但在剪刃修磨過程中，未對(duì)其疲勞層修磨徹底，則剪刃再次上線后，其未修磨掉的疲勞點(diǎn)就容易出現(xiàn)崩豁情況。2)剪切角設(shè)置不合理導(dǎo)致剪刃受到的剪切力過大產(chǎn)生崩豁。剪切角(如圖3 所示)是指帶鋼運(yùn)行方向和剪刃剪切方向的夾角，剪切角設(shè)置適當(dāng)可使廢邊容易分開，也可有效降低剪刃受力從而減少剪刃崩豁。依據(jù)帶鋼剪切原理，其剪切角用下式進(jìn)行計(jì)算［4］:

式中:α——剪切角，°;

h——帶鋼厚度，mm;

s——重疊量，mm;

D——圓盤剪刀盤直徑，mm

由式(1)可知，圓盤剪剪切角與帶鋼厚度、重疊量、刀盤直徑有關(guān)，在實(shí)際生產(chǎn)中圓盤剪刀盤直徑為常量，而帶鋼厚度、上下剪刃重疊量為變量，帶鋼厚度變化時(shí)通過調(diào)整剪刃重疊量改變剪切角大小。以3．0 mm 帶鋼、刀片直徑400 mm 為例，當(dāng)重疊量從1 mm減到0 時(shí)，剪切角減少了0．69 °，重疊量通過影響帶鋼的剪切角進(jìn)而影響到剪切力［5］。經(jīng)過實(shí)踐，在剪切3．0 mm 帶鋼、刀片直徑400 mm 時(shí)，重疊量為0．56 mm，剪切角設(shè)定為0．4 °時(shí)，既能滿足帶鋼剪切需要又能有效避免剪刃崩豁。

圖3 剪切角示意圖

2．3 圓盤剪堵邊

堵邊是指圓盤剪剪切過程中，廢邊在溜槽口處堵塞或者在溜槽內(nèi)堵塞從而導(dǎo)致廢邊無(wú)法正常輸出，剪切被迫停止情況。堵邊會(huì)造成帶鋼邊部撕裂、斷口有鋸齒狀毛刺，不僅對(duì)帶鋼邊部質(zhì)量和剪刃有影響，還對(duì)軋機(jī)的軋輥及產(chǎn)品質(zhì)量有影響。分析其產(chǎn)生的主要原因是:1)帶頭寬度偏窄，圓盤剪切邊量太少，剪切后廢邊發(fā)生彎曲、變形呈螺旋狀，進(jìn)入溜槽后不規(guī)則運(yùn)行，引起堵絲［6］;2)圓盤剪前的糾偏輥定位精度不準(zhǔn)，帶頭出現(xiàn)鐮刀彎時(shí)未能精確糾偏，造成帶鋼咬入圓盤剪后，一側(cè)切邊寬一側(cè)切邊少，使較寬的廢邊側(cè)向翻轉(zhuǎn)呈側(cè)立狀，其進(jìn)入溜槽造成堵絲;3)溜槽擋板處縫隙大，遇到廢邊較小成絲狀時(shí)會(huì)鉆入縫隙處形成堵絲。

3 采取的措施

3．1 針對(duì)邊絲不掉的現(xiàn)象采取的措施

對(duì)于邊絲不掉的現(xiàn)象，嚴(yán)格按照新修訂的工藝規(guī)程調(diào)整剪刃重疊量。在出現(xiàn)切絲不掉現(xiàn)象的初期，要及時(shí)更換刀頭及剪刃，并對(duì)刀頭進(jìn)行重新標(biāo)定，用塞尺對(duì)剪刃側(cè)向間隙和重疊量重新校對(duì)，調(diào)整墊片厚度和偏心套。在測(cè)量刀片間隙時(shí)，上下刀沿相反方向旋轉(zhuǎn)一圈，平均選擇3 個(gè)以上的點(diǎn)使用塞尺進(jìn)行測(cè)量，標(biāo)定值選取其中的最小值。重合量的測(cè)量同樣按照上述方式，標(biāo)定值選取三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值。

3．2 針對(duì)剪刃崩豁問題采取的措施

為解決剪刃崩豁問題，首先要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)下線剪刃進(jìn)行修磨，修磨厚度在0．3 mm ～0．5 mm之間，修磨完成后采用探傷工具對(duì)剪刃多點(diǎn)探傷，確保疲勞層全部去除。同時(shí)要合理設(shè)置剪刃重疊量，從而改變帶鋼剪切角，確保其既能滿足帶鋼剪切需要又不會(huì)受到過大的剪切力。

3．3 針對(duì)圓盤剪堵邊采取的措施

圓盤剪堵邊時(shí)，采取如下措施:1)首先要求入口段操作人員嚴(yán)格控制原料質(zhì)量和切頭尾的長(zhǎng)度，并測(cè)量頭尾寬度，確保每側(cè)有最小剪切量。2)要準(zhǔn)確調(diào)整圓盤剪前的糾偏輥，對(duì)于在此發(fā)生的操作側(cè)廢邊寬度小于傳動(dòng)側(cè)廢邊寬度而引起的堵邊現(xiàn)象，重新設(shè)置帶鋼位置偏差+1 mm，以對(duì)操作側(cè)帶鋼剪切寬度進(jìn)行補(bǔ)償，使帶鋼頭尾順利通過圓盤剪。3)對(duì)溜槽擋板進(jìn)行改造在原有擋板內(nèi)側(cè)加焊一塊擋邊填補(bǔ)縫隙。

4 效果

通過調(diào)整和校對(duì)剪刃側(cè)向間隙、剪刃重疊量，剪刃修磨量，重新設(shè)置圓盤剪前的糾偏輥的糾偏數(shù)據(jù)等方法解決了圓盤剪邊絲不掉、堵邊等問題，減少了圓盤剪故障，提高剪切效率。改進(jìn)后大幅度降低了圓盤剪堵邊等影響時(shí)間，由原來(lái)的平均30 min/班縮短為平均10 min/班，提高了機(jī)組產(chǎn)能，減輕了職工勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)根據(jù)圓盤剪剪切原理分析了造成剪刃崩豁的原因，重新制定剪刃重疊量和剪切角的操作規(guī)范，不僅減少圓盤剪剪刃崩豁故障，還降低了剪刃備件費(fèi)用，由原來(lái)平均每剪切50 km ～70 km(折合60 卷～90 卷)帶鋼就需要更換一套剪刃，提升為80 km ～100 km(折合100 卷～140 卷)更換一套剪刃。改進(jìn)后圓盤剪在生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用效果良好，提高了設(shè)備作業(yè)率，改善了帶鋼邊部質(zhì)量，保證整個(gè)酸軋聯(lián)合機(jī)組的良好運(yùn)行，為安鋼酸軋機(jī)組的整體產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量的提高奠定了基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

作為安鋼酸軋機(jī)組的關(guān)鍵部位之一，圓盤剪對(duì)帶鋼的邊部質(zhì)量起到了關(guān)鍵作用，邊部質(zhì)量的提高直接影響到產(chǎn)品成材率，因此分析和研究圓盤剪對(duì)帶鋼邊部質(zhì)量的影響具有十分重要的意義［7］。通過理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐，積極總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，合理優(yōu)化操作規(guī)程，討論、分析影響圓盤剪順行的故障原因，并提出改進(jìn)措施和方法，為同行業(yè)圓盤剪故障處理提供了借鑒。

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