热轧结构钢切边断面质量研究

热轧结构钢切边断面质量研究 田维兵 （攀钢钒 热轧板厂） 摘 要 ： 以 为例，对热轧 结构 带钢横切线切边断面质量进行分析，从设备特点、原料厚度和带钢力学性能等方面分析影响断面质量的因素，总结出不同厚度、不同钢质下的适宜的圆盘剪剪刃重合量、间隙值，方便了工作人员，大幅度提高了生产效率。 关键词 ： 热轧板；剪切；断面质量；圆盘剪； 间隙 ； 重合量 0 引言 随着市场竞争的加剧，用户对产品质量要求日趋苛刻和挑剔。热轧板带广泛用于焊接、汽车、压力容器及其它行业，产品质量特别是板带断面质量是用户关注的重点。攀钢 热轧板厂精整线自投产以来，因板带断面质量问题产生的废品居高不下，严重影响着带钢的工序成材率，给公司造成较大的经济损失和社会影响。因此提高板带剪切断面质量已成为当务之急。 笔者针对该问题展开分析，从断面质量的影响因素着手，研究与重合量、间隙的关系，加以控制，提高产品的断面质量。 1 实验材料及工艺 研究材料选用攀钢热轧板厂轧制的轧钢板，其主要化学成分见表 1，热轧工艺为：加热温度 1260 1330 ，经870 20 的温度终轧后，在 570 20 卷取，到库房在空气中冷却到 60 左右，上 横切线机组剪切成钢板，满足用户要求；带钢取样厚度分别为 1.8 分析精整横切线带钢切边断面不良的原因，分析圆盘剪设备结构、钢材力学性能对钢材断面的影响，分析钢质和带钢厚度与圆盘剪间隙、重合量的关系。 表 1 主要化学成分 % C n P S 测量分析 备结构对带钢断面的影响 圆盘剪设备 缺陷 圆盘剪主要由驱动装置、操作侧机架、工作侧机架、液压润滑系统组成，圆盘剪剪刃分别装配在两侧轴上，由于生产中的冲击作用，使剪刃轴产生饶变，转动中剪刃重合量、间隙会发生波动。剪刃轴饶变后对间隙和重合量的影响如图 1 所示。两片圆盘剪剪刃轴发生饶变前，圆盘剪转动时，剪刃在圆周上的每一个点的间隙、重合量都相等；当剪刃轴发生饶变后，两片剪刃的间隙和重合量产生波动，间隙由大到小的同时，重合量从小到大，在带钢断面反应出 “到角 正常 二次剪切面 ”，重复出现，饶变值越大，断面质量越差。利用测量工具百分表对剪刃轴的饶变量进行测 量，结果为：传动侧 0.3 作侧 可见 对带钢断面质量影响非常大。 控制系统不稳定 机组间的控制系统不稳定，同样会影响圆盘剪的剪切断面质量。前后机组的转动速度不匹配，会导致拉、堆钢严重，圆盘剪剪切带钢的速度不一致，剪切应力的不均，造成剪切断面质量不良；圆盘剪与碎边剪的转动速度不匹配，会严重影响断面质量或出现卡钢现象。 圆盘剪剪刃材质 生产中对两种材质的剪刃比较，材质分别为 5 材质5 5于亚共析工具钢，铬、 钨、硅均提高淬透性、耐磨性，增加回火稳定性，但此钢种易形成白点，硬度较高，韧性低，剪刃易钝化和崩刃； o 和 V，这些元素加热时溶于奥氏体，碳化物不均匀性大为减少，抗氧化性增高，回火稳定性及热屈服强度低于5但热延性 1 、冲击韧性和耐热性优于 5淬回火后进行氮化处理，能减缓剪刃的钝化和崩刃。两种材质的剪刃都会出现崩刃和钝化，由于剪刃的钝化，剪切时，剪刃与带钢的接触面增大，剪切力分散，剪刃各点的钝化不一致，在带钢上的剪切点不一致，易造成切边断面不良。 侧隙侧隙最小点侧隙最大点轴轴 剪刃剪刃机架机架绕 变 后绕变前图 1 剪刃轴饶变前后间隙和重合量分析 间隙、重合量对带钢断面的影响 圆盘剪剪刃间的间隙、重合量是影响带钢断面的直接因素，重合量的大小，关系到带钢能否被剪切和剪断面的大小，而间隙是关系到带钢怎样断裂的关键，只有两因素都处于最佳值时，才能保证良好的剪切断面。 盘剪重合量的影响 圆盘剪间隙、重合量和带钢厚度的关系如图 2 所示 2。由图 2 可知，圆盘剪间隙随带钢厚度增大而增大，调整范围同样增大，带钢厚度为 6.0 带钢变化范围在10% 15%；圆盘剪重合量与带钢厚度成反比，带钢厚度越厚，重合量越小，右时，两圆盘剪的重合量为 0。 图 2 间隙、重合量的设定 对于 不同 厚度的 ， 可 设定相应的几个重合量值，经多次测量，得出最佳重合量与带钢厚度关系如表 2 所示。 表 2 的厚度与圆盘剪最佳重合量关系 厚度 /合量 厚度 /合量 a) 绕变前 (b) 绕变后 机 架 机架 侧隙 剪刃 轴 轴 侧隙最小点 剪刃 侧隙最大点 板厚 /隙值/% 0 15 10 5 合量 /为多次测量得出的经验值，具有较大的可行性和操作性，从表 2 中可以得出：圆盘剪重合量与带钢的厚度成反比，厚度在 4.0 ，重合量的值为零， 与 图 2的分析结果 相 符 。 根据表 2，可以推出下列公式： Y= (x 7) Y= (x 7) (1) 式中 ， Y 为 圆盘剪重合量； x 为 带钢厚度。 以后的工作中根据带钢厚度，代入公式（ 1），计算圆盘剪的重合量。 圆盘剪间隙 间隙的 大小直接影响断面的质量，间隙较大易出现剪不断或倒角，毛刺，反之则出现二次剪切面，剪刃间隙值与剪切断面关系如图 3 所示 2 ， 剪刃间隙较小时将出现二次剪切面；间隙过大剪切断面上拉断面偏大，又出现较严重的毛刺和倒角；间隙适当，剪切断面上产生 1/3 左右的阴暗面，即拉断面；且剪断面毛刺和倒角均很轻微。 间隙大板厚剪切塌切碎 断毛边间 隙 适 当一次剪切断面间隙小间 隙 过 小图 3 剪刃间隙对切断面的影响 对于不同厚度的钢，剪刃间隙值的设定，可以根据公式（ 2）计算。 剪 = （ 2） 式中， 剪 为圆盘 剪间隙； h 为带钢厚度； a 为系数，取值范围 10%20%。 为进一步分析 a 的取值，得出剪刃的最佳间隙值，做以下测量：在这一间隙范围中取十个测量点，每变化 一测量点，分别观察每一点的断面情况，从而得出最良好断面的间隙值，见表 3。 表 3 厚度与圆盘剪间隙对照 厚度 /隙值 a 值 厚度 /隙值 a 值 表 3 可以看出， a 值的变化随带钢厚度增大而增大，但总体范围在 右，在以后工作中，可以初步定 a 值为 后再根据断面情况来适当调节，可以节省间隙调整时间。 原料性能与断面的关系 力学性能是钢材的基本性能，是影响带钢断面的重要因素。选用 2 种比较常见的钢种与 的力学性能进行比较，分析力学性能对断面质量的影响。具体见表 4 3 。 从表 4 可以看出： 屈服强度最大，大于 355 拉强度同样比较大，之， 差，但从延伸率来分析， 延伸率最大， 之，带钢厚度小于 5 ，延伸率大于21%，带钢大于 5 ，延伸率大于 17% ，总体上小于其他两种钢的延伸率，结合带钢断面分析，在相同带钢厚度，剪刃间隙、重合量均相同的作业条件下，对不同钢质的三种钢的断面进行分析。 表 4 不同钢种力学性能的对比 钢种 厚度 /服强度 /拉强度 /伸率 /% 235 375 460 26 5 245 400 510 21 5 17 355 510 610 24 结合断面质量进行分析：钢种为 断面与 体现象是： 较好断面的间隙时， 倒角，间隙过大；减小间隙，保证有良好的断面。 根据表 4 分析延伸率对断面的影响，对于 ，影响剪切断面的性能因素是延伸率，厚度小于 5 带钢断面较好，厚度大于 5 的断面差，带钢出现有轻微的二次断面，且有被拉出的小坑，使带钢断面凹凸不平，凹坑规律出现，测量相邻两坑的距离，距离与碎边的长度相等，认为是碎边剪转动时，拉带钢边子导致。 3 结论 （ 1）剪切设备的结构决定生产的能力，对带钢的断面起主要作用，设备的能力、精度，剪刃质量的好坏是保证断面的重要因素。 （ 2）圆盘剪剪刃的重合量、间隙的调整合理，是保证带钢断面的直接因素，是保证断面的关键所在。 （ 3）不同钢质的断面特征，带钢的断面与钢的屈服强度、抗拉强度和延伸率有关，总体上是：剪刃间隙与带