圓鋼剪切缺陷原因分析及改進(jìn)措施

摘 要：工業(yè)是我國第二產(chǎn)業(yè)，在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)著重要的經(jīng)濟(jì)地位。而鋼和鑄鐵則是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的金屬材料。在鋼鐵具體的生產(chǎn)工藝中，存在著一定的缺陷。本文對造成圓鋼剪切缺陷的原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：剪切；缺陷；原因；改進(jìn)措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.055

小棒線是上世紀(jì)90年代末投入生產(chǎn)，冷床后使用冷剪將棒材切成不同長度的定尺，在用冷剪進(jìn)行剪切時，圓鋼在剪切端面質(zhì)量很容易出現(xiàn)諸多類型的剪切缺陷，而其中最重要的剪切缺陷則是圓鋼剪切裂紋。

1 小棒線生產(chǎn)工藝簡介

小棒線采用的坯料斷面為150 mm×150mm×9000mm 連鑄坯一火成材，或者采用130×150mm×9000mm 軋制坯二火成材工藝。小棒線生產(chǎn)規(guī)格為Φ13mm～Φ60mm直條棒材，定尺的長度是4～12m。主導(dǎo)產(chǎn)品軸承鋼、齒輪鋼、彈簧鋼、易切削非調(diào)質(zhì)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、錨鏈及系泊鏈鋼、高壓及油井管坯等鋼種廣泛應(yīng)用于汽車、工程機(jī)械、鐵路、石油和礦山、船舶和海洋工程、軍工等領(lǐng)域。全線共18架短應(yīng)力軋機(jī)與4架減定徑軋機(jī)，并以單線無扭連續(xù)布置，最大的軋制速度可達(dá)每秒18米；采用12.5*120m 步進(jìn)式冷床；定尺剪使用450噸冷剪。

2 圓鋼剪切缺陷原因分析

小棒線出冷床后通過梳形器引導(dǎo)軋件順利進(jìn)行孔型剪刃定尺剪切，剪切過程中出現(xiàn)端部剪切質(zhì)量缺陷，增加了后部處理，容易產(chǎn)生質(zhì)量隱患，使生產(chǎn)成本、產(chǎn)品形象都產(chǎn)生影響[1]。

2.1 端部剪切彎曲原因分析

在剪切低碳鋼時如20#鋼、20CrMo等，在端部剪切端部容易使端部產(chǎn)生彎曲，此彎曲鋸端部長約100～200mm，彎曲度超過4‰，超過國標(biāo)要求。矯直機(jī)也無法進(jìn)行矯直，只能通過后部二次鋸切進(jìn)行處理，增加了后續(xù)處理成本。

2.2 端部毛刺原因分析

首先，由于剪切刀片之間存在過大的縫隙，使得鋼材在接受剪切的過程中發(fā)生了滑移，進(jìn)而從縫隙中帶出了舌頭狀的毛刺。 其次，在采用平剪剪切工藝時，受到軋件彎曲的影響，使得壓扁的金屬體積沿著軋件縱向堆積在了剪刃口處，并最終造成軋件在剪切時發(fā)生分離撕裂形成毛刺。最后，在接受剪切的過程中，剪切切片的刃口不夠鋒利，使得圓鋼剪切端部出現(xiàn)了毛刺。

2.3 剪切裂紋原因分析

剪切裂紋是目前最常見，也是較為嚴(yán)重的圓鋼剪切缺陷。鋼材在經(jīng)受高溫加工時，其性能會發(fā)生相應(yīng)的變化。同時，鋼材含硫量高低與其自身的熱加工性能高低成反相關(guān)關(guān)系。也正是由于鋼材的含硫量較高，使其自身的熱加工性能降低，并造成加工過程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)剪切裂紋的出現(xiàn)，甚至?xí)斐奢S向方向的延時開裂，進(jìn)而影響到客戶的應(yīng)用體驗(yàn)，降低客戶的滿意度。

3 圓鋼剪切缺陷有效應(yīng)對措施

3.1 端部剪切彎曲應(yīng)對措施

端部剪切彎曲主要集中在低碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼，主要原因是剪切溫度高，使軋件變形抗力小，剪切沖擊力造成端部向下彎曲。通過多次試驗(yàn)，控制剪切溫度在150℃左右，此時鋼材端部相變結(jié)束，形成少量貝氏體組織，增加端部硬度，減少了剪切彎曲[2]。

3.2 圓鋼剪切毛刺的應(yīng)對措施

首先，需要科學(xué)合理地這只上下刀片之間的間隙，將間隙數(shù)值控制在0.1～0.4mm，同時，刀片頭尾兩端的間隙差要小于或者等于0.2mm。在正式剪切前，一旦返現(xiàn)剪切刀片的間隙數(shù)值不符合正常數(shù)值范圍，就要及時地給予調(diào)整，可以通過在剪刃與耐磨襯板之間添加銅墊片來補(bǔ)償剪刃偏差，進(jìn)而使得剪刃頭尾的間隙一致。其次，要保證刀刃刀口的完整性，一旦發(fā)現(xiàn)磨損，就要及時地更換新配件。

3.3 解決端部壓扁的應(yīng)對措施

首先，剪切∮18圓以上鋼材時選用孔型剪刀，并合理把控孔型剪刀的剪孔直徑，組距縮小到5mm一組，防止過大引起端部壓扁缺陷。其次，將孔型剪刃與圓鋼的接觸面設(shè)置成曲面，并適當(dāng)?shù)卦龃罂仔图羧信c軋件接觸面積，進(jìn)而減少壓扁缺陷的出現(xiàn)。其次，在冷剪機(jī)前適當(dāng)?shù)卦黾右粋€重錘裝置，同時在正式剪切前將軋件的端部壓緊，并通過給軋件增加一個力矩而防止剪切頭部出現(xiàn)彎曲，進(jìn)而增大剪刃與軋件的接觸面積減少壓扁缺陷。

3.4 解決剪切裂紋的措施

3.4.1 對剪刃進(jìn)行重新設(shè)計(jì)

通過改善剪切時端部的受力狀態(tài)，可以有效地減少變形應(yīng)力產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。同時，要將斜剪刃改成平剪刃，進(jìn)而降低殘余應(yīng)力。

3.4.2 科學(xué)合理地控制軋制溫度

解決圓鋼剪切裂紋的關(guān)鍵在于有效地控制軋制時的溫度。結(jié)合相關(guān)資料與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，我們得出：首先，為了有效地規(guī)避剪切裂紋，就需要合理地控制軋制溫度，要防止在830攝氏度到1050攝氏度這個溫度區(qū)間進(jìn)行軋鋼時出現(xiàn)變形。其次，鋼坯加熱溫度至關(guān)重要，何時加熱，何時開軋都需要嚴(yán)格控制。最后，軋制速度不合理也會引起剪切裂紋，為此，要結(jié)合實(shí)際情況合理調(diào)控軋制速度，并控制好終軋溫度，進(jìn)而提升軋制質(zhì)量，預(yù)防剪切裂紋出現(xiàn)。

3.4.3 增加端部加熱裝置

對于彈簧鋼、高合金齒輪鋼等宜裂鋼種，當(dāng)剪切溫度偏低低于300℃時，在收集臺架上對成捆后的圓鋼端部進(jìn)行加熱，在保溫一定時間，然后緩慢冷卻。加熱方法是沿長度方向100mm進(jìn)行加熱，加熱到500～600℃再緩慢冷卻以達(dá)到去應(yīng)力退火的目的，去應(yīng)力退火過程中不發(fā)生組織的轉(zhuǎn)變，目的是為了消除冷沖壓件的殘余應(yīng)力，進(jìn)而消除端部裂紋缺陷。

4 結(jié)束語

隨著技術(shù)的發(fā)展生產(chǎn)直條小棒材時可以采用冷剪加砂輪鋸相結(jié)合的方式進(jìn)行在線剪切、鋸切，能以最優(yōu)、最高效、最低成本的對∮60以下規(guī)格棒材進(jìn)行處理，提高端部質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本。結(jié)合相關(guān)資料，對圓鋼剪切缺陷原因進(jìn)行分析，并給出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]李學(xué)保，周小兵，潘澤林.圓鋼剪切缺陷原因分析及改進(jìn)措施[J].南方金屬，2017（01）：51-55.

[2]易敏，陳明躍，崔京玉等.圓鋼剪切斷面裂紋研究[J].首鋼科技，2007（04）：30-33.

作者簡介：鄭曉寧（1983-），男，河北石家莊人，本科，工學(xué)學(xué)士，工程師，主要從事的工作為技術(shù)質(zhì)量管理。