液壓剪在大型鋁板熱軋機(jī)組中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

劉新林

摘 要：文章主要通過對液壓剪在熱軋作業(yè)中的設(shè)計(jì)要求以及作用做了詳細(xì)介紹，通過對中型液壓剪的結(jié)構(gòu)和性能的論述，對現(xiàn)代鋁熱板加工工藝的改善提出了一些合理化的建議。

關(guān)鍵詞：液壓剪；鋁熱板；熱軋

目前我國所使用的熱軋機(jī)中根據(jù)產(chǎn)品種類的差異在布置上主要有以下三種形式：（1）以全彩生產(chǎn)為主的熱連軋機(jī)組，特征為大批量生產(chǎn)，主要代表為1+4機(jī)組。（2）以中厚板材生產(chǎn)為主的熱軋機(jī)，特征為單機(jī)架可逆機(jī)組。（3）綜合性熱軋機(jī)組，兼顧板材生產(chǎn)、卷材生產(chǎn)1+1機(jī)組。

上述機(jī)組中都配置了輕型剪以及重型剪。軋制過程中鋁錠容易在頭尾出現(xiàn)張嘴現(xiàn)象，從而影響板坯的咬入以及運(yùn)輸，甚至?xí)谝胫蟪霈F(xiàn)分層。在1+4式的熱軋機(jī)組中，重型剪主要用于將軋制中出現(xiàn)在帶材上開裂的頭部、尾部剪切掉，以便止嘔的軋制；而在板材加工機(jī)組中，重型剪主要用于定尺分切。而輕型剪則主要用于對帶材中舌型頭部以及開裂頭部進(jìn)行剪切，保證帶材能夠順利精軋，而輕型剪同樣能夠應(yīng)用到板材機(jī)組的定尺分切上，主要對象薄板。液壓剪主要有上切式液壓剪以及下切式液壓剪，上切是向下運(yùn)動從而實(shí)現(xiàn)對板材的剪切，而下切式則為向下運(yùn)動對板坯實(shí)現(xiàn)剪切。目前熱軋機(jī)組中上切式機(jī)組和下切式機(jī)組使用都很廣泛。

對剪切機(jī)的驅(qū)動主要有兩種方式，即液壓式、電動式。通常將以液壓為驅(qū)動動力的剪切機(jī)稱為液壓剪。液壓剪在投資上較少，且由于結(jié)構(gòu)簡單，因此在維護(hù)上更加方便；但是動作相對電動驅(qū)動較慢，不能連續(xù)動作，并且耗能較多；機(jī)械剪即為電力驅(qū)動剪切機(jī)，但是動作較快，并且能夠進(jìn)行連續(xù)動作，且能耗較小，但是因?yàn)闄C(jī)械剪切機(jī)體積龐大且結(jié)構(gòu)較大，投資較液壓剪也高，在維護(hù)上的要求更大，因此適用范圍具有局限性

1 結(jié)構(gòu)選擇以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 機(jī)架

剪切機(jī)的整體剪切力主要由機(jī)架承載，因此對于機(jī)架的強(qiáng)度以及剛度有著一定的要求。而為了方便安裝刀座和剪刃，將機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為U型上開口結(jié)構(gòu)。而其底部則由鋼結(jié)構(gòu)的箱型梁予以連接，同時(shí)其頂部衡量設(shè)計(jì)成可移出式結(jié)構(gòu)。對于整個(gè)剪切機(jī)，預(yù)緊螺栓的連接質(zhì)量將會直接影響到剪切機(jī)工作質(zhì)量以及機(jī)器本身的壽命。

1.2 剪刃

剪切機(jī)使用效果直接受到剪刃的設(shè)計(jì)以及質(zhì)量影響。耐高溫性、耐磨性以及耐沖擊性是對剪刃材質(zhì)進(jìn)行選擇的考慮因素，應(yīng)當(dāng)保證剪刃在經(jīng)過熱處理后仍舊能夠滿足剪切硬度需求。目前剪刃的設(shè)計(jì)較為常見的是四邊刃形式，這種設(shè)計(jì)的有點(diǎn)就在于剪刃四面能夠交替使用，從而延長了剪刃的使用時(shí)間，對備件數(shù)量進(jìn)行減少，但是其缺點(diǎn)就在于容易在剪切材料上留下壓痕，且較為明顯。重型液壓剪在1+4機(jī)組中主要用于去掉材質(zhì)的頭尾，由于還有后續(xù)的加工程序，因此壓痕對于產(chǎn)品的質(zhì)量并沒有太大影響。但是由于厚板成品生產(chǎn)中，液壓剪還好承載板材的作用，因此需要將壓痕去除，因此會對成品率造成影響。針對此類機(jī)組其剪刃應(yīng)當(dāng)具有一定的傾斜角度，用以保證剪刃的后部不會在剪切時(shí)接觸帶材。

單傾斜剪刃設(shè)計(jì)是液壓剪中常見的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在1+4以及1+1熱軋機(jī)組中多將輕型液壓剪設(shè)置在靠近精軋機(jī)處，主要用于將加工過程中開裂的帶材頭部剪切掉，保證精軋質(zhì)量，其剪刃形狀多為“Λ”形。經(jīng)過輕型液壓剪剪切過的板材中間會微微上翹，防止了單邊下斜，并且能夠保證帶材的位置保持正確，方便精軋機(jī)咬入，但是雙斜刃剪較之單斜刃剪剪切力要大一倍，因此只能適用在輕型液壓剪上。本文論述的重型液壓剪為單刃傾斜剪，傾角在1-6度。并且隨著傾斜角的加大，剪切力會變小，刀片形成反而會增加。剪切角的確定收到了剪刃以及帶材之間的摩擦條件影響，當(dāng)傾斜角大于最大角度允許值時(shí)，帶材會從剪口劃出，剪切動作無法完成，因而可以看出，傾斜角會對剪切質(zhì)量造成一定影響。傾斜角過小容易撕裂剪切斷面，傾斜角過大，會影響到帶材的平整度。結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，可以將剪切角確定為3.5度。但是若是將剪刃改為斜刃剪時(shí)就不會受到該種條件限制。因此對于剪切機(jī)的剪切質(zhì)量的改善可以通過改變剪刃傾斜角進(jìn)行調(diào)整。

1.3 剪刃間隙調(diào)整裝置

在有成品板材的機(jī)組中，T1重型液壓剪實(shí)際剪切厚度一般為40～120mm，T2輕型液壓剪的實(shí)際剪切厚度一般為10～60mm，由于重型剪剪材厚度變化范圍大，成品板對切口質(zhì)量要求高，故需要增設(shè)可在線調(diào)整剪刃間隙的裝置。文章液壓剪下剪刃固定，通過調(diào)整上剪刃來實(shí)現(xiàn)剪刃間隙的調(diào)整。

1.4 剪刃鎖緊裝置

文章液壓剪的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)就是采用了碟簧式機(jī)械鎖定液壓解鎖裝置。剪刃做為剪切直接受力部位，在剪切中其相對位置的穩(wěn)定必須得到保證，否則在剪切過程中剪刃的相關(guān)參數(shù)如剪刃間隙、剪刃重合度就會發(fā)生變化，從而造成剪切事故。碟簧式剪刃液壓鎖緊裝置主要用來完成剪刃的鎖定以及更換剪刃時(shí)對剪刃鎖定的解鎖。

支座通過螺栓把合在剪子刀座上；剪切機(jī)正常工作時(shí)，碟簧產(chǎn)生的作用力通過帶法蘭盤的拉桿作用于剪刃，將剪刃固定在剪子刀座上，從而實(shí)現(xiàn)對剪刃的鎖定。當(dāng)更換剪刃，需要對剪刃解鎖時(shí)，由于液壓傳動推桿與帶法蘭盤的拉桿是通過斜面接觸的，由液壓傳動推桿帶法蘭盤的拉桿抵抗碟簧的作用力并向左移動，即可實(shí)現(xiàn)對剪刃的解鎖。文章液壓剪每個(gè)剪刃上各配備有10組這樣的機(jī)構(gòu)。碟簧式機(jī)械鎖定液壓解鎖裝置能夠產(chǎn)生足夠的鎖緊力，使剪刃長期鎖緊，工作可靠，結(jié)構(gòu)合理，使用壽命長，剪刃更換簡捷方便，工作效率高。

1.5 剪刃行程

剪刃行程以及液壓剪的開口度應(yīng)保證在剪切時(shí)板材頭部能夠從上、下剪刃間順利通過。行程太小，翹頭的板材不易通過；行程太大，則使液壓剪的行程增加，影響剪子的剪切頻率。有些用戶還要求設(shè)計(jì)液壓剪的開口度時(shí)要考慮到液壓剪能通過最厚板坯，主要是從以下兩點(diǎn)考慮：一是考慮預(yù)熱軋機(jī)及輥道時(shí)，可能要用到厚板坯通過；二是防止輥道誤操作，使板坯撞壞剪子。

2 剪切力的計(jì)算

剪切力計(jì)算公式較多，國外一些設(shè)計(jì)商推薦使用富姆公式，認(rèn)為從計(jì)算結(jié)果比較來看，該公式較符合實(shí)際情況。

3 剪材的長度尺寸控制

3.1 在液壓剪的前面安裝一臺接觸式測溫儀，當(dāng)帶材停止時(shí)，接觸式測溫儀測量板材溫度，并通過冷縮量公式δ=α×Δt×L0（其中α 為線膨脹系數(shù)，Δt為溫度差，L0為帶材長度）計(jì)算出帶材在當(dāng)前溫度時(shí)和常溫狀態(tài)之間的冷縮量，確定剪切長度L=L0+δ+ΔL/2（L0為公稱長度，ΔL為公差）。

3.2 液壓剪前設(shè)置激光測速儀。當(dāng)激光測速儀測出的長度與目標(biāo)值接近時(shí)，液壓剪前輥道的轉(zhuǎn)速逐漸降低，直至達(dá)到目標(biāo)值后準(zhǔn)確停止，液壓剪壓緊裝置壓緊帶材完成剪切。此種定尺方法，精度能達(dá)到±5mm，剪切精度高，避免了后續(xù)鋸切板材時(shí)因前面液壓剪剪切不準(zhǔn)確而造成的短尺或長尺，提高了產(chǎn)品成材率。

4 結(jié)束語

文章從生產(chǎn)工藝角度出發(fā)，介紹了各種鋁板熱軋機(jī)組中液壓剪不同的設(shè)計(jì)要求，希望能對液壓剪的設(shè)計(jì)能有所幫助。但目前能獲得的液壓剪設(shè)計(jì)資料還很有限，需要設(shè)計(jì)者和使用方在生產(chǎn)實(shí)踐中相互協(xié)作，以對其改進(jìn)和完善，滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。

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