双头回转式圆盘剪在安钢1550mm酸轧机组应用故障分析与改进

邢巍 徐军来 戚新军 朱艳娥 张圣东 马永强

(安钢集团冷轧有限责任公司)

0 前言

安钢1550 mm 酸轧机组(以下简称酸轧机组)是一条全连续式酸洗轧机联合机组，圆盘剪是其中一台关键设备，主要作用是用于切除热轧原料的边部，以保证冷轧产品宽度公差和边部质量，因此减少圆盘剪在生产过程中的故障，提高剪切质量，保证圆盘剪稳定、连续运行，对酸轧机组的稳定生产有着重要的意义。

1 圆盘剪设备概况

安钢酸轧机组的圆盘剪为塔式无驱动型双头回转式(如图1 所示)，设置在酸洗段烘干机之后，其功能是将运动着的带钢纵向边缘切齐或切成轧制所需的窄带钢［1］。其机架为左右对称布置，刀盘上下刀轴和调整机构都装在机架上。机架移动装置通过一个两种速度的齿轮电机装置来进行宽度调整，使切边后带钢可获得精确的宽度值。其刀头设计为双头回转式，可实现带钢在线运行过程中更换剪刃。圆盘剪调整装置包括刀盘重叠量调整机构和刀盘侧向间隙调整机构，重叠量主要由机架内刀轴上的偏心套来实现，侧向间隙调整分为两种:一种是通过调整刀轴上的垫片组的厚度来实现，另一种是通过丝杠调整装置来实现［2］。

图1 双头回转式圆盘剪简图

圆盘剪技术参数见表1。

2 生产中遇到的问题及原因分析

2．1 边丝不掉

通常边丝不掉是因为剪刃重叠量S 或侧向间隙Δ(如图2 所示)不合理造成的［3］。剪刃重叠量S一般根据被剪带钢厚度确定，带钢厚度越大重叠量越小。侧向间隙Δ 是指圆盘剪剪切过程中一对上下剪刃在轴向上的间隙量(如图2 所示)。侧向间隙过大，剪切带钢时会产生撕裂现象，过小又会导致设备超载、刀刃磨损快，切边发亮和毛边过多，一般侧向间隙应为带钢厚度的9% ～11% 。该酸轧机组在生产初期常遇到，在带钢剪切过程中出现双边或单边切丝不掉现象，如以切3 mm 碳钢为例，根据工艺规程要求其剪刃重叠量S 应为0．56 mm，侧向间隙Δ 应为0．48 mm。实际剪切时通过塞尺测量其剪刃重叠量S 只有0． 4 mm 左右，侧向间隙Δ 则在0．52 mm左右。

表1 主要技术参数

分析其原因，主要有:1)造成剪刃重叠量S 减小，侧向间隙Δ 增大是由于剪切量增大，剪切时间增长，上下剪刃发生弹性变形;2)其中一组传动侧上剪刃刀轴上的垫片组厚度小，造成单边边丝不掉。

图2 剪刃重叠量S 和侧向间隙Δ 示意图

2．2 剪刃崩豁

该机组在圆盘剪切边过程中也曾出现剪刃崩豁现象，分析造成此现象的原因是:1)剪刃表面疲劳层去除不彻底。剪刃在经过长期使用后其表面会产生疲劳层，但在剪刃修磨过程中，未对其疲劳层修磨彻底，则剪刃再次上线后，其未修磨掉的疲劳点就容易出现崩豁情况。2)剪切角设置不合理导致剪刃受到的剪切力过大产生崩豁。剪切角(如图3 所示)是指带钢运行方向和剪刃剪切方向的夹角，剪切角设置适当可使废边容易分开，也可有效降低剪刃受力从而减少剪刃崩豁。依据带钢剪切原理，其剪切角用下式进行计算［4］:

式中:α——剪切角，°;

h——带钢厚度，mm;

s——重叠量，mm;

D——圆盘剪刀盘直径，mm

由式(1)可知，圆盘剪剪切角与带钢厚度、重叠量、刀盘直径有关，在实际生产中圆盘剪刀盘直径为常量，而带钢厚度、上下剪刃重叠量为变量，带钢厚度变化时通过调整剪刃重叠量改变剪切角大小。以3．0 mm 带钢、刀片直径400 mm 为例，当重叠量从1 mm减到0 时，剪切角减少了0．69 °，重叠量通过影响带钢的剪切角进而影响到剪切力［5］。经过实践，在剪切3．0 mm 带钢、刀片直径400 mm 时，重叠量为0．56 mm，剪切角设定为0．4 °时，既能满足带钢剪切需要又能有效避免剪刃崩豁。

图3 剪切角示意图

2．3 圆盘剪堵边

堵边是指圆盘剪剪切过程中，废边在溜槽口处堵塞或者在溜槽内堵塞从而导致废边无法正常输出，剪切被迫停止情况。堵边会造成带钢边部撕裂、断口有锯齿状毛刺，不仅对带钢边部质量和剪刃有影响，还对轧机的轧辊及产品质量有影响。分析其产生的主要原因是:1)带头宽度偏窄，圆盘剪切边量太少，剪切后废边发生弯曲、变形呈螺旋状，进入溜槽后不规则运行，引起堵丝［6］;2)圆盘剪前的纠偏辊定位精度不准，带头出现镰刀弯时未能精确纠偏，造成带钢咬入圆盘剪后，一侧切边宽一侧切边少，使较宽的废边侧向翻转呈侧立状，其进入溜槽造成堵丝;3)溜槽挡板处缝隙大，遇到废边较小成丝状时会钻入缝隙处形成堵丝。

3 采取的措施

3．1 针对边丝不掉的现象采取的措施

对于边丝不掉的现象，严格按照新修订的工艺规程调整剪刃重叠量。在出现切丝不掉现象的初期，要及时更换刀头及剪刃，并对刀头进行重新标定，用塞尺对剪刃侧向间隙和重叠量重新校对，调整垫片厚度和偏心套。在测量刀片间隙时，上下刀沿相反方向旋转一圈，平均选择3 个以上的点使用塞尺进行测量，标定值选取其中的最小值。重合量的测量同样按照上述方式，标定值选取三个数据的平均值。

3．2 针对剪刃崩豁问题采取的措施

为解决剪刃崩豁问题，首先要严格按照标准对下线剪刃进行修磨，修磨厚度在0．3 mm ～0．5 mm之间，修磨完成后采用探伤工具对剪刃多点探伤，确保疲劳层全部去除。同时要合理设置剪刃重叠量，从而改变带钢剪切角，确保其既能满足带钢剪切需要又不会受到过大的剪切力。

3．3 针对圆盘剪堵边采取的措施

圆盘剪堵边时，采取如下措施:1)首先要求入口段操作人员严格控制原料质量和切头尾的长度，并测量头尾宽度，确保每侧有最小剪切量。2)要准确调整圆盘剪前的纠偏辊，对于在此发生的操作侧废边宽度小于传动侧废边宽度而引起的堵边现象，重新设置带钢位置偏差+1 mm，以对操作侧带钢剪切宽度进行补偿，使带钢头尾顺利通过圆盘剪。3)对溜槽挡板进行改造在原有挡板内侧加焊一块挡边填补缝隙。

4 效果

通过调整和校对剪刃侧向间隙、剪刃重叠量，剪刃修磨量，重新设置圆盘剪前的纠偏辊的纠偏数据等方法解决了圆盘剪边丝不掉、堵边等问题，减少了圆盘剪故障，提高剪切效率。改进后大幅度降低了圆盘剪堵边等影响时间，由原来的平均30 min/班缩短为平均10 min/班，提高了机组产能，减轻了职工劳动强度。同时根据圆盘剪剪切原理分析了造成剪刃崩豁的原因，重新制定剪刃重叠量和剪切角的操作规范，不仅减少圆盘剪剪刃崩豁故障，还降低了剪刃备件费用，由原来平均每剪切50 km ～70 km(折合60 卷～90 卷)带钢就需要更换一套剪刃，提升为80 km ～100 km(折合100 卷～140 卷)更换一套剪刃。改进后圆盘剪在生产中实际应用效果良好，提高了设备作业率，改善了带钢边部质量，保证整个酸轧联合机组的良好运行，为安钢酸轧机组的整体产能和产品质量的提高奠定了基础。

5 结语

作为安钢酸轧机组的关键部位之一，圆盘剪对带钢的边部质量起到了关键作用，边部质量的提高直接影响到产品成材率，因此分析和研究圆盘剪对带钢边部质量的影响具有十分重要的意义［7］。通过理论研究和生产实践，积极总结经验，合理优化操作规程，讨论、分析影响圆盘剪顺行的故障原因，并提出改进措施和方法，为同行业圆盘剪故障处理提供了借鉴。

［1］邹家祥． 轧钢机械［M］． 北京:冶金工业出版社，2004:294 －295．

［2］程传奇． 圆盘剪在带材生产设备中的设计和应用［J］． 有色金属加工，2010，39(1):51 －53．

［3］黄生银，甄圣明． 冷轧圆盘剪切边过程中常见问题处理［J］．江苏冶金，2008，36(6):62 －63．

［4］王利． 圆盘剪剪刃崩豁的原因及改进［D］． 内蒙古:内蒙古科技大学，2011:10 －13．

［5］王永强，孙清泉，董凯，等． 圆盘剪间隙调整及切边质量改进［J］． 山东冶金，2007，29(3):70 －73．

［6］林春坤． 圆盘剪堵边原因分析及处理措施［J］． 青年科学(教师版)，2013，34(5):56 －59．

［7］屈群，李岚萍，尹刚． 圆盘剪及前后设备对带钢边部质量的影响［J］． 中国重型装备，2009(4):42 －44．