中厚板剪切線設(shè)備工藝及技術(shù)改進(jìn)研究

張卓 趙婧博 姜辰

摘要：中厚板應(yīng)用廣泛，在鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)中占有重要地位，其中冷軋板因具備力學(xué)性能好等優(yōu)點占據(jù)了大量市場?，F(xiàn)介紹了中厚板剪切線的工藝流程及主要設(shè)備，詳細(xì)分析了滾切式雙邊剪及滾切式定尺剪的技術(shù)改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：中厚板;精整線;工藝流程;技術(shù)改進(jìn)

0 引言

中厚板（6 mm≤厚度≤50 mm）在鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)中占有重要地位，主要用于建筑、機(jī)械、造船、石油、電力等行業(yè)，產(chǎn)品類別有橋梁用板、壓力容器鋼板、鍋爐鋼板等。

1 市場分析

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，目前國內(nèi)已有中厚板生產(chǎn)企業(yè)44家，近90條生產(chǎn)線，年產(chǎn)量超過1.2億t。隨著科技的不斷發(fā)展，各行業(yè)對中厚板剪切線的精度要求逐漸提高。其中，熱軋板硬度低，雖然加工簡單，但其機(jī)械性能遠(yuǎn)不及冷軋板。冷軋板表面光潔，尺寸精確，力學(xué)性能好，市場對冷軋板的需求大幅增加。

2 適用鋼板性能

中厚板剪切線生產(chǎn)適用的鋼材有以抗硫化氫腐蝕為代表的高等級鍋爐及壓力容器鋼板系列，以F40為代表的造船及海洋平臺用鋼板系列，以管線X80為代表的低合金高強度鋼板系列，低屈服比、高強韌性的高層建筑用鋼及橋梁用鋼，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼板以及經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)、余熱淬火、回火等熱處理的高附加值鋼板等。適用鋼板參數(shù)為：厚度6～25 mm;寬度1 500～5 000 mm;40 mm<板厚≤50 mm時，強度極限σb≤750 MPa，板厚≤40 mm時，σb≤1 200 MPa。

3 剪切線工藝流程及主要設(shè)備

3.1? ? 工藝流程

中厚板剪切線工藝流程：冷床→輸送輥道→壓輥及推料尾裝置→滾切式切頭剪→擺動輥道→輸送輥道→磁力對中裝置→激光劃線裝置→滾切式雙邊剪→輸送輥道→移動側(cè)導(dǎo)板→夾送輥→滾切式定尺剪→定尺機(jī)→輸送輥道→堆垛。

3.2? ? 主要設(shè)備

（1）輸送輥道：經(jīng)冷床運過來的鋼板，再由輸送輥道送至滾切式切頭剪進(jìn)行板料的橫向切頭。輥道采用變頻調(diào)速電機(jī)單獨傳動，輥子采用厚壁鋼管焊接結(jié)構(gòu)，輥道架為焊接件。輸送輥道由輥子、軸承座、輥道驅(qū)動馬達(dá)、輥道架、導(dǎo)板組成。

（2）滾切式切頭剪：二軸二偏心滾切式切頭剪位于輸送輥道的后端，用于剪切板材料頭，其結(jié)構(gòu)形式與滾切式定尺剪相同，其前端裝有壓輥及推料尾裝置，切完板尾的料頭被液壓缸推頭推下，通過溜槽，再由輸運機(jī)運送后進(jìn)入廢料箱。后置擺動輥道，承接輸出的鋼板，因為鋼板剪切時承受很大的向下剪切力，同時擺動輥道下擺，可以明顯減小輥道的負(fù)載，保護(hù)輥道軸承。

（3）磁力對中裝置：裝置機(jī)架為焊接結(jié)構(gòu)，機(jī)架上裝有磁力小車，操作工按照激光投影線操作磁力小車，對中找正鋼板，使兩邊的邊條寬度大致相同，而且鋼板的毛邊不得超出兩側(cè)外邊的投影線，當(dāng)超出時應(yīng)修正成品板寬度，重調(diào)激光劃線及雙邊的開口度。

（4）滾切式雙邊剪：用于經(jīng)切頭剪切掉料頭的板材進(jìn)行二次切邊及碎邊，其剪架結(jié)構(gòu)形式為三軸三偏心，切邊剪占用兩偏心軸，碎邊采用一個偏心軸，通過控制連桿來控制其剪切軌跡，所以滾切式雙邊剪在切邊的同時進(jìn)行碎邊，一個剪切動作中切邊和碎邊同時完成。

（5）滾切式定尺剪：用于剪切經(jīng)雙邊剪切掉雙邊的單張鋼板，對鋼板進(jìn)行切頭、切定尺、切試樣、切尾，使板長尺寸準(zhǔn)確。前端放置夾送輥，把鋼板夾送至定尺剪進(jìn)行切定尺。

（6）定尺機(jī)：通過標(biāo)尺滑道上的定尺小車，配合滾切式定尺剪完成對鋼板長度方向的測量。

4 設(shè)備結(jié)構(gòu)的技術(shù)改進(jìn)

滾切剪是在中厚板剪切設(shè)備發(fā)展過程中形成的大型中厚板剪切設(shè)備，目前國內(nèi)的滾切剪主要有機(jī)械式和液壓式兩種形式，其中機(jī)械式滾切剪分為斜楔調(diào)整式和偏心軸調(diào)整式。國內(nèi)自主設(shè)計制造的產(chǎn)品主要為斜楔調(diào)整式滾切剪，而從國外引進(jìn)的為偏心軸調(diào)整式滾切剪。液壓驅(qū)動的滾切式雙邊剪由于產(chǎn)品性能原因，未能得到大面積推廣。

4.1? ? 滾切式雙邊剪

滾切式雙邊剪本體由固定剪和移動剪、寬度調(diào)整裝置、中部支承輥、剪刃更換裝置等組成。固定剪不動，移動剪則與固定剪相對布置，放置在寬度調(diào)整裝置上，當(dāng)剪切不同寬度的鋼板時，可通過寬度調(diào)整裝置調(diào)整移動剪的位置，以滿足不同寬度鋼板切邊的需要。雙邊剪機(jī)架前后設(shè)有夾送輥，在剪切時輸送鋼板，移動側(cè)的夾送輥隨移動剪一起進(jìn)行位置調(diào)整。

固定剪和移動剪內(nèi)部結(jié)構(gòu)均為三軸三偏心式滾切剪，其中入口兩根偏心軸用于切邊，出口偏心軸用于碎邊。兩側(cè)剪機(jī)均包括前后機(jī)架裝配、主減速器及主傳動裝置、上刀架裝配、主刀剪刃間隙調(diào)整裝置、退刀裝置、拉緊裝置、壓板裝置、上刀架平衡裝置、廢邊導(dǎo)向裝置、碎邊剪裝配及其間隙調(diào)整裝置、機(jī)上平臺、廢料溜槽、入口及出口夾送輥、所有機(jī)上配管、電氣支架等。

主減速箱為三級傳動，由箱體、齒輪、齒輪軸、曲軸及面板組成。箱體由焊接結(jié)構(gòu)制成，高速軸、低速軸全部由滾動軸承支承。主減速箱上、下箱體用液壓預(yù)應(yīng)力拉桿連接在一起。

主減速箱裝在剪機(jī)的兩側(cè)機(jī)架上，每側(cè)由2臺主電機(jī)各傳動1根輸入軸，并嚙合同一齒輪，將動力傳輸至曲軸上。主電機(jī)與主減速器之間由帶制動盤的鼓形齒安全聯(lián)軸器連接，每個聯(lián)軸器的制動盤處裝有一個液壓制動器。當(dāng)過載剪切時，由電氣控制主機(jī)斷電，制動器隨即將主傳動機(jī)構(gòu)制動。固定側(cè)及移動側(cè)各采用2臺交流變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動，4臺電機(jī)采用電氣同步方式同步運轉(zhuǎn)。每臺主電機(jī)帶2臺冷卻風(fēng)機(jī)，電機(jī)尾部帶編碼器。

傳統(tǒng)的切邊設(shè)備多為圓盤式雙邊剪，上下剪刃為圓盤結(jié)構(gòu)，其不間斷圓周式剪切的工作形式，對其兩端的剪刃裝配精度要求極高，而剪切出來的板材受其裝配精度的限制，多出現(xiàn)“鐮刀彎”現(xiàn)象，而且對于偏厚的板材，其剪切能力也有限。滾切式雙邊剪很好地解決了問題，其步進(jìn)式滾切方式，等于在每一次剪切過程中糾偏，防止“鐮刀彎”現(xiàn)象的產(chǎn)生。

4.2? ? 滾切式定尺剪

定尺剪以前多采用鍘刀式剪切方式，通常為液壓驅(qū)動形式或電機(jī)驅(qū)動形式，其結(jié)構(gòu)雖然簡單，但鍘刀式剪切要比滾切施加更大的力矩，對其架體和剪刃的受力極大，因此，鍘刀式剪切方式具有使用壽命短、剪刃磨損快等缺點。而滾切式定尺剪改進(jìn)為二軸二偏心滾切式定尺剪，裝有弧形上刀片的上刀架，在具有相同相位角和偏心半徑的兩個曲軸及連桿的帶動下，在控制桿的約束中，上刀片沿一個水平基面實現(xiàn)理想的滾動運動，將鋼板剪斷。該基面比水平固定的下刀片略低約5 mm，成品板材切口光潔、無彎曲。機(jī)架則為焊接結(jié)構(gòu)的閉式機(jī)架。用地腳螺栓固定在地基上，作為整個設(shè)備的主體。機(jī)架的前下部與下刀架把合，前上部與前面板連接，后部與齒輪箱把合，尾部與主電機(jī)的平臺連接成一體。閉式機(jī)架的優(yōu)點在于很好地承載并分切上剪架施加的向下剪切力，使其設(shè)備使用壽命大大延長。

為了保證剪切質(zhì)量，對于不同厚度的鋼板及材質(zhì)，在剪切前必需調(diào)整上、下剪刃側(cè)隙。剪刃側(cè)隙調(diào)整裝置由一個帶變頻調(diào)速電機(jī)的齒輪馬達(dá)驅(qū)動4個升降機(jī)進(jìn)行升降，前面板與上刀架之間鑲有4個自潤滑板，在前面板上裝有彈簧，靠彈簧上的壓板始終與上刀架自潤滑板接觸，以保證上刀架的無隙導(dǎo)向，升降機(jī)連接的斜楔塊則實現(xiàn)了無級別間隙調(diào)整，根據(jù)經(jīng)驗，剪刃間隙值約為待切板厚的1/10，既可以保證切口光滑，又能減小剪刃磨損量。

5 結(jié)語

滾切剪是中厚板剪切線上極為重要的設(shè)備，現(xiàn)國內(nèi)設(shè)計制造滾切剪的水平已經(jīng)達(dá)到了國際同行業(yè)水準(zhǔn)，但在電氣元件及電控方面還比較落后，所以在設(shè)備自動控制的精度和可靠性方面仍有改進(jìn)的空間。我國是工業(yè)設(shè)備制造大國，對滾切剪的需求量很大，相關(guān)人員要加強研究開發(fā)工作，不斷創(chuàng)新，相信不久國內(nèi)的滾切剪設(shè)計制造水平可以遠(yuǎn)超國外。

收稿日期：2020-07-03

作者簡介：張卓（1982—），男，遼寧沈陽人，工程師，從事冶金設(shè)備方面的研究工作。