滚切式双边剪在宝钢宽厚板的应用

滚切式双边剪在宝钢宽厚板的应用第1页共5页滚切式双边剪在宝钢宽厚板的应用崔恒鑫（宝钢分公司厚板厂）摘要由德国西马克公司设计的三轴三偏心滚切式双边剪在宝钢已有一年多的应用，本文介绍了该设备的主要结构，并结合生产实践提出了设备在使用中存在的一些问题和改进措施。关键词5M宽厚板双边剪主要结构改进TheapplicationofrollingcutdoublesidetrimmingshearInBaosteelHeavyPlateMillCuiHeng-xin(BaosteelHeavyPlateMill，Shanghai200941,China)AbstractDesignedbySMS-Demag,thedoublesidetrimmingshear,whichisarollingcutonewiththreecrankshafts,havebeenusedinBaosteelformorethanoneyear.Thisarticlewillgiveadescriptionofthemainstructureatfirst,then,Basedontheproductionexperience,itwillpointouttheproblemsandinnovation.Keywords5mHeavyplate,Doublesidetrimmingshear,Mainstructure,Innovation1.前言2005年3月建成投产的宝钢5m宽厚板生产线应用了许多当今世界最新的工艺技术和生产装备，三轴三偏心滚切式双边剪就是其中之一。它由德国SMSDemag公司设计，在常州冶金机械厂完成制造，投产以来已累计生产近一百万吨。本台剪机在剪切能力、切边质量、剪切速度上具有明显的优势。2.剪机的主要结构与特点2.1双边剪的剪切形式宝钢宽厚板采用的是滚切式双边剪是摆切剪的改进形式，它具有剪切能力强，剪刃重叠量较小且在剪刃全长上保持一定，使被剪钢板没有残余弯曲，冷作硬化小，剪切钢板质量高滚切式双边剪在宝钢宽厚板的应用第2页共5页等优秀特性［1］。其滚切过程是靠有一定相位差的两偏心轴带动弧形上剪刃在平直的下剪刃上滚动来实现的。如图1。2.2双边剪的主要参数：（1）剪切钢板尺寸宽度1,300~4,900mm，厚度5~50mm，长度6,000~52,000mm。（2）剪切钢板最大重量：26,000kg（3）剪切钢板强度：1,200Mpa（40mm），750Mpa（50mm）（4）切边量：20~150mm/边（5）剪切次数：16~30次/min（6）钢板输送速度：max2.0m/s（7）剪切力：切边6,500kN/侧2.3双边剪本体的主要结构2.3.1主传动系统双边剪的固定侧和移动侧各装有两台0-350kW，0-1000r/min的主传动电机，它们与三级传动主减速箱相联，通过3个输出轴分别带动主剪刃和碎边剪剪刃。工作时，两侧剪机同步动作。由于采用了先进的同步控制技术，宝钢双边剪大胆放弃了主传动机械同步轴，从而大大简化了设备结构，降低了设备故障率。2.3.2压紧装置为了防止钢板的窜动或翘头，双边剪设置了压紧装置。它在切边时压紧钢板，使钢板边部在剪切中保持正确的水平度，避免翘曲对切边质量和剪机本身造成影响。压板由凸轮连杆机构驱动，根据凸轮的安装位置和形状周期性地抬起和压下，通过机械结构实现了精确的压下控制。压紧装置的下部采用了弹簧压杆，碟簧组的采用使压板可以适应不同厚度的钢板，并自动给出合适的压紧力，同时又大大缓冲了剪切压下时设备本身受到的巨大冲击。2.3.3剪刃间隙调整装置在本台双边剪中，剪刃间隙调整以齿轮电机通过蜗轮蜗杆机构带动偏心轴来实现，由位置传感器保证其精度，如图2。上剪刃滑板由两只油缸拉紧贴于后板上，当支撑后板并具有一定偏心量的主轴旋转时，后板在连杆的约束下下部在水平方向摆动，这样上刀架即在平衡油缸的作用下紧贴于后板摆动，从而实现了剪刃水平间隙的调整。剪刃的间隙值由基于偏心轴的非线性曲线决定。碎边剪剪刃间隙调整也采用了偏心轴机构。2.3.4退刀装置在每个步长的剪切结束后为了避免上剪刃提起时对钢板边部的划伤和对钢板正常输送的影响，上剪刃需先完成一个微小的退刀动作。双边剪的退刀动作由主减速机输出轴带动一组共轭凸轮、连杆和偏心轴的组合机构来完成。其中共轭凸轮中有一只专门起安全保护作用，可以避免弹簧损坏后对退刀动作的影响。图1滚动剪切Fig.1rollingcut滚切式双边剪在宝钢宽厚板的应用第3页共5页2.3.5夹送辊双边剪在生产中，决定剪切质量的一个重要因素就是钢板沿辊道中心线的正确前进，而夹送辊正是承担这一任务的关键设备，它的状态直接影响着钢板的切边质量和边部板形。双边剪共有入口和出口共8只夹送辊，每只辊子都由电机单独传动，各辊转动的同步性由电气控制实现，其中下辊采用了同步轴实现机械同步。夹送辊在水平方向与辊道中心线的平行度由斜楔副调整，在垂直方向的倾角通过支撑架内不同厚度的垫板调整，下辊标高由细牙螺栓调整。为避免钢板跑偏，夹送辊的机械状态需满足以下条件：a)各辊辊径的一致性。电气对夹送辊实现的是角速度的同步控制。因此，各辊输送钢板时线速度的一致性要由辊径决定,辊径差越小，输送效果越好。b)夹送辊侧辊面与辊道中心线良好的平行度。该角度对输送钢板有直接影响，平行度较差时钢板会受到明显的侧向力作用而出现跑偏。c)夹送辊下辊面的合适标高。不当的夹送辊下辊标高会引起钢板在行进中受到附加阻力和内部应力作用从而造成前进方向的偏移，一般地说，夹送辊下辊面应比辊道略高。d)两侧一致的夹紧力。钢板在进入剪机由夹送辊夹紧输送后，夹送辊对钢板的前进方向起决定作用，为避免辊面的打滑，同时又不在钢板上留下压痕，夹送辊必须根据不同的板厚配置相应的夹紧力，而且须注意两侧夹紧力的平衡。3.问题与改进3.1主偏心轴漏油双边剪应用了先进的机械迷宫式密封技术，精巧的密封环结构理论上可以确保设备无磨损地长期可靠工作，实现密封装置的免维护管理。但在实际使用中，主偏心轴多处存在比较明显的漏油现象。设备的漏油对钢板表面质量造成了严重影响（见图3），而人工清理油污的工作又使整个剪切线的生产效率大大降低，对全厂的经营效益形成了很大压力。图2双边剪的主要结构Fig.2themainstructureofdoublesidetrimmingshear碎边剪刃间隙调整偏心轴切边剪上剪刃碎边剪上剪刃夹送辊上剪刃主偏心轴主剪刃的间隙调整装置滚切式双边剪在宝钢宽厚板的应用第4页共5页针对此，宝钢进行了几次大规模的改造尝试，针对漏油根源，结合迷宫式密封的设备特点，采取多种办法综合治理，最终彻底解决了此处的漏油问题。3.2钢板跑偏生产中钢板的跑偏是一个比较常见的问题，轻则造成成品板的边部镰刀弯，重则可以引起边部剪切错刀、宽度不足等种种质量问题。造成钢板跑偏的因素十分复杂，主要有以下几点：1、夹送辊辊面与辊道中心线的平行度较差，这是造成跑偏的一般原因；2、夹送辊各辊的辊径存在差别，辊径差过大时跑偏现象非常严重，在生产中极易造成错刀现象且非常有规律；3、夹送辊内部轴承损坏，这种情况下夹送辊的位置精度被彻底破坏，钢板的跑偏无法用其它方式修正且在剪切薄板时造成明显错刀；4、下辊标高不准确，此时钢板在行进中会受到附加力作用，跑偏明显；5、第二组夹送辊的压下动作不同步，这样会使行进中的钢板失去力矩的平衡从而产生偏转，此情况下钢板的跑偏和质量缺陷情况也非常有规律。3.3表面异物压入双边剪在生产中难免产生剪切毛刺，这些毛刺会随着刀架的上升被带到钢板上，在经过出口夹送辊后即造成毛刺压入缺陷；同时，在入口夹送辊的压力作用下钢板表面的氧化铁皮会被碾碎堆积在表面上，这些氧化铁皮同样会被出口夹送辊压入钢板表面形成质量缺陷。为解决此问题，宝钢根据设备结构特点添加了压缩空气吹扫系统和钢丝刷装置，专用以清除钢板表面异物。经半年多的现场跟踪，效果非常明显，因毛刺和氧化铁皮压入造成的钢板表面质量缺陷大大减少。图3双边剪的漏油情况Fig.3theoilleakagephenomena图4毛刺压入Fig.4theburrwaspressedin图5氧化铁皮压入Fig.5thescalewaspressedin滚切式双边剪在宝钢宽厚板的应用第5页共5页3.4压紧装置的损坏压紧装置是双边剪中承受连续冲击载荷最严重的机构之一，而且现场施工空间十分狭窄，抢修处理相当困难。宝钢双边剪在一年多的工作中曾出现过压杆、连杆、销轴等多处的断裂事故。通过分析总结，我们发现压紧装置的设计强度不足，难以满足双边剪满负荷生产的要求。对此我们对该装置从设计尺寸到安装方式实施了多次改造，经过几个月来的运行跟踪，设备故障率大大降低，有的部位改造后近一年来未发生过一次损坏故障，收效显著。3.5废料溜槽卡钢双边剪固定侧的废料溜槽在剪切最后一刀后废料频繁卡钢，该处空间狭小，处理卡钢非常困难，如图5所示。因此，问题的产生对生产造成了严重影响。经现场测量，被卡废边长度多在设计要求内，因此该处的卡钢应为废料溜槽形状缺陷。在对落料情况进行长期跟踪后，宝钢经多次试验改进溜槽形状，终于成功地解决了此问题。4.结束语经过一年多的生产实践，滚切式双边剪剪切能力强、切边质量好、生产效率高的优势在宝钢5M宽厚板工厂得到了充分发挥。但与此同时，设备自身设计上存在的缺陷在高负荷的连续生产条件下也逐步暴露，一系列基于对设备结构原理和现场条件分析基础上的改进措施的实施在很大程度上进一步提高了剪切质量和生产效率。先进的设备也难免存在缺陷，只有在生产实践中及时总结、大胆改进才能更好地发挥设备潜能，为生产提供坚强有力的保障。参考资料［1］孙本荣，王有铭，陈瑛主编《中厚钢板生产》冶金工业出版社1993：P377～3912006-9-22作者简介：崔恒鑫，助理工程师，2003年毕业于鞍山科技大学，现在宝钢厚板厂从事轧钢机械专业。图5废料卡钢Fig.5thescrapwasclogged