[理学]圆盘剪在重卷机组的应用-任彦峰.doc

武钢股份冷轧薄板总厂技术论文 论文题目： 圆盘剪在重卷机组的应用 姓名： 任彦峰 单位： 二精整车间 时间： 2011-3-28 圆盘剪在重卷机组的应用摘要：分析了圆盘剪的剪边原理及在重卷机组的应用，提出了切边过程中由于圆盘剪调节不合理而引起的切边毛刺、浪形、切面不均匀等一系列问题的解决办法。关键词：圆盘剪 间隙 重合量 缺陷 1 前言武钢冷轧薄板总厂精整车间主要对冷轧钢板进行精整加工，采用圆盘剪进行切边，以保证用户所需产品的宽度。通常要求板带产品两侧边部断面光洁、平直，无浪形、裂纹、撕裂、毛刺等缺陷，其中较常出现的剪边质量问题是毛刺、剪不断和边浪。因此，分析圆盘剪剪边原理并采取相应对策以避免此类缺陷的产生无疑具有重要意义。圆盘剪是用于冶金工厂连续或半连续式生产线上的重要设备，其主要功能是剪切带钢的两边不规则的毛边，使带钢的外形达到产品的要求。武钢冷轧薄板总厂二精整车间两条重卷线是从德国SUNDWIG公司引进的现代化生产线，其中圆盘剪是重卷线的重要设备之一。由于圆盘剪在剪切过程中经常出现毛刺、浪形等现象，影响了带钢的剪切质量和正常生产，产品质量也难以保证，给生产组织带来了很大的困难。本文分析了圆盘剪的剪边原理和影响带钢切边质量的原因，提出了改善带钢切边质量的控制措施。2 圆盘剪的构造圆盘剪主要由底座左右卡紧台和左右机架组成，左右机架分别在左右卡紧台上，并可在液压马达的驱动下旋转180，左右卡紧台靠液压缸由电液比例阀调整分开或合拢。当圆盘剪开口度调整好后，卡爪在卡紧油缸作用下卡住底座，回转架位置确定后，定位油缸将夹住底座上的滑动横轨，使其固定。两根剪轴平行安装在机架内，悬臂端装有剪刃和刀盘，由液压螺母销紧。两根轴分别通过滚动轴承装在偏心套中，下轴轴向不能窜动，上剪轴可通过调整螺母轴向移动，用来调整上下剪刃的侧间隙，两个偏心套端部都装有互相咬合的齿轮，与机架上部蜗轮蜗杆相连，调整上下剪刃的重和量。机架下部装有大齿轮，机架插在卡紧台主轴上，大齿轮与卡紧台上下齿轮啮合，小齿轮由液压马达驱动。圆盘剪安装有带驱动的两个回转式圆盘头，切边宽度设定、剪刃的间隙和重和量根据带宽规格自动设定，两侧刀头分别由电机驱动，用于带钢切边1。圆盘剪构成示意图如图1。3 圆盘剪的剪边过程在剪切冷轧板带过程中，圆盘剪刀片做圆周运动，形成一对无端点的剪刃。板带的剪切过程就是上下圆盘剪刀片的刃口距离随着刀盘不断转动逐渐减小，中间的板带被刀片不断地切入，使板带材料经由弹性变形、塑性变形和断裂这一系列复杂阶段而最终完成剪切的，剪切过程见图2。图2 圆盘剪剪切过程示意图2 一般情况下，正常剪切断口由压陷面、剪切面、脆性断裂面组成，并且在断裂面根部形成毛刺，如图3所示。压陷面是剪切开始前钢带产生塑性变形形成的；剪切面是金属材料从剪刃压入剪切阶段直至裂缝开始产生时形成的，即剪刃压入材料的内部，材料与剪刃侧面相接触同时被挤光的平面，因此断面比较光滑，正常条件下，剪切面宽度是钢带壁厚的1 /31 /2；断裂面是在剪切变形过程中，由于裂缝不断扩展直至上下裂缝重合而形成的，断面比较粗糙；毛刺是剪切过程中剪切面和断裂面凸出部分和钢带角部被挤出形成的。图3 钢带正常剪切断口4 圆盘剪剪边过程中易出现的问题及控制措施纵剪钢带边缘的质量是由被纵剪钢带的材质、板厚及力学性能，圆盘剪剪刃力学性能和外形尺寸，圆盘剪工作时的间隙、重合量的设定以及剪刃是主动还是被动等因素决定的。如果剪切条件设定不当，剪切断口即钢带边缘的质量会受到影响。4.1 圆盘剪间隙和重合量的调整圆盘盘间隙和重合量与被剪切带材厚度有关，如图4所示3。根据剪切带材的厚度，在操作中对重和量适当加以调整。如果剪刃重和量不够，在剪切时会引起机械超负荷和带材局部弯曲，严重时钢板无法被切断；剪刃重和量过大，则引起带材的“竖立”。 而为了避免圆盘剪剪刃之间的摩擦，在上下剪刃之间应保证一定的水平间隙。水平间隙的大小取决被剪钢板的厚度与强度，刀盘间隙一般为被剪切金属厚度的9 %11 %，随着被剪钢板的厚度与强度的增加，水平间隙应适当增加。水平间隙的太大，剪切应力状态发生变化，造成剪切后的钢板边部撕裂，影响产品质量，严重时会在钢板边部产生塑性变形，形成翻边。侧向间隙过小，又会导致设备超载，刀刃磨损加快，带钢剪边发亮和毛边过多，切边断面不齐，甚至会发生设备过载和崩剪刃等事故。表1为间隙调整不当可能引起的剪边质量问题。生产中根据钢带厚度与强度的变化，以图4 所标示的曲线，适当加以调整，满足生产的需要。图4 刀盘侧向间隙、重和量与板带厚度的关系表1 间隙调整不当可能引起的剪边质量问题4.2 跑偏引起的剪边缺陷及控制措施重卷线可生产钢卷规格为0.32.5mm, 通常生产的规格在0.5- 2.0mm 之间。来料带钢常见的板形缺陷有：边浪、中浪、褶皱、头尾宽度偏差大等，这些板形缺陷的存在，致使带钢在运行过程中运动轨迹不规则，使带钢跑偏，造成圆盘剪切边不均，或是有边丝现象。为了保证带钢运行过程中不发生偏离，圆盘剪前设有纠偏装置，其目的是通过一个带钢位置测量的框架，检测带钢的位置，然后将采集的信号通过比较，最后将比较的信号反馈给PLC，释放驱动信号，由比例阀控制液压缸，使圆盘剪前的纠偏辊发生偏移，对带钢位置进行纠正。4.3 边浪产生的原因与控制措施边浪是较常出现的剪边质量问题之一，板带边浪的实质是由于板带边部的某些区域所受的瞬时力超过了板带材料的屈服强度而导致局部塑性变形，外力消失后变形无法恢复，外观表现为边浪。当上下圆盘剪刀片的间隙过大时，极易使带钢边部向下弯曲，造成带钢边部产生塑性变形而出现浪形，圆盘剪刀片侧隙越大，带钢边部向下弯曲作用越明显，越容易出现边浪。此外，当带钢运行速度大于圆盘剪旋转速度时，尽管圆盘剪也在剪切，但必然有部分带钢沿带钢运动方向的纯撕裂，带钢运行速度与圆盘剪刀片旋转速度差别越大，撕裂力就越大。撕裂力的作用点仅为带钢厚度，没有其他支撑，因此极易使带钢边部发生变形，造成塑性变形而出现边浪4。为了保证带钢的剪边质量，得到无边浪的产品，合理设计圆盘剪的结构形式与工艺参数非常关键。根据不同的厚度要设置合适的间隙和重和量，调整圆盘剪的运行速度，使之与机组运行速度保持一致，这样可以取得较好的冷轧板带剪边质量和经济效益。4.4 剪刃与衬胶环的好坏影响剪边质量由于圆盘剪下剪刃刀头为主传动刀头，由电机驱动，上剪刃为从动刀头，因此，上剪刃磨损严重，容易损坏。为了提高剪刃寿命，上、下剪刃刀头带有衬胶环，用于减小带钢边部震动。但衬胶环连续使用，带钢与剪刃之间摩擦发热，弹性变形，容易使衬胶环磨损、老化，因此应保证衬胶环的及时更换。此外，上剪刃受到板形不良造成的振动，易出现崩口。因此在剪刃磨损到一定程度时应及时更换。在剪刃更换时，紧固螺母时应用力均匀，防止液压螺母局部变形，造成液压螺母对剪刃的作用力不均，引起切边不匀，损坏剪刃。5.结束语圆盘剪纵剪钢带时，如果剪切参数调整不合适或发生变化，会对钢带边缘质量产生不利影响。在平时生产中要加强剪刃的检查并及时更换磨损的剪刃和衬胶环，合理设置间隙和重和量，使其减少对带钢剪切质量的影响。如果出现钢带边缘质量问题，应该根据钢带边缘形状的特征和现场剪切参数及剪刃状况进行综合分析，查找问题产生的原因，合理处置，保证纵剪钢带边缘的质量。参考文献1 赵力刚. 圆盘剪的间隙调整和控制.中国集体经济.2008,12(095)