中板圆盘剪剪切跑偏分析及改进实践

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摘要：本文结合现场生产实际，通过对圆盘剪剪切原理及剪切过程进行分析，总结圆盘剪剪切过程中发生的钢板跑偏设备故障产生的原因，提出了有效技术措施。

关键词：圆盘剪 跑偏 剪切 重叠量调整

1前言

福建三钢集团有限公司中厚板轧钢厂于2007年2月全线建成投产，是福建省第一条的中厚板生产线，二期工程改造完成后产能达到120万吨/年，圆盘式双边剪是中厚板生产线精整区主要设备之一，用于对轧制钢板进行边部纵切，将钢板剪切至要求的成品宽度。在实际生产过程中，由圆盘剪剪刃间隙调整、剪刃直径，钢板对中精度，轧制板型、碎边剪及设备安装制造精度等原因引起钢板剪切时产生跑偏，造成剪切不及时，严重影响了剪切效率及产品质量，本文结合现场生产实际对圆盘剪剪切过程中发生的钢板跑偏的原因进行总结，并提出有效的改进措施。

2圆盘剪设备技术参数

3 圆盘剪剪切跑偏原因分析及改进措施

经过几年的生产实践过程观察总结，造成圆盘剪剪切跑偏的主要原因有剪刃间隙调整、刀盘直径，钢板对中精度，刀口钝化、碎边剪及设备安装制造精度等。具体原因分析及改进措施如下：

3.1 两侧剪刃垂直间隙和水平间隙调整的影响

圆盘剪剪切钢板过程中理论两侧刀盘垂直间隙和水平间隙是完全一致的，实际上剪刃间隙是影响跑偏和剪切质量最重要的因素，生产过程中，由于存在刀轴窜动，剪刃间隙调整机构传动动精度，刀口直径磨损及钝化差异，操作人员需要根据剪切实际现象进行剪刃间隙补偿性调整，而非理论上严格的将两侧间隙调整一致。

首先我们通过圆盘剪剪切过程中的剪切力分析来找出剪刃垂直间隙即重叠量大小剪切力之间的关系，进而找出剪刃垂直间隙和水平间隙影响跑偏的解决办法。

圆盘剪剪切力公式为：

Z1 被剪掉的板边宽度与板厚的比值d/h，影响因素系数

由式3-1可以看出，当剪切钢板材质、板型一定时，剪切力大小主要与剪切时剪刃的咬入角a以及受d/h影响的系数Z1有关。

式中ε0 为钢板断裂时的相对切入深度， s为剪刃垂直间隙，D为剪刃直径。

由式3-2可知，当剪切钢板材质、板型一定时，咬入角a主要受剪刃垂直间隙s即重叠量大小影响。

由式3-1、式3-2得到剪切时剪刃重叠量，咬入角及剪切力之间的关系：在排除其他因素情况下，当重叠量s增加时，咬入角a增加，剪切力P减小，反之当重叠量s减小时，咬入角a减小，剪切力P增加，由于剪切力的差异，剪切过程中钢板向剪切力大，即重叠量小侧跑偏。根据此结论可以对重叠量重新调整，进而消除重叠量对跑偏的影响。有经验的操作人员，可以根据经验利用重叠量的微调改善和修正其他因素造成的剪切跑偏。

圆盘剪在剪切过程中，剪刃水平间隙主要影响钢板与剪刃之间存在的切向的摩擦力，它主要受。剪刃水平间隙过小时，会导致此切向摩擦力增大，剪刃磨损加剧，切边部分易形成挤压，剪切力增大，造成设备过载，刀刃磨损快，刀口发亮，毛边过多；同时剪刃水平间隙过大时，此切向摩擦力减小，不易咬入剪切钢板，切边不彻底，产生拖拽。

经过多次优化，剪切不同厚度的Q235钢板时对应圆盘剪机组剪刃间隙如下：

3.2 刀盘直径影响

从经济角度考虑，圆盘剪剪刃使用过程是一般从刀盘允许的最大剪刃直径不断修复至刀盘允许的最小直径，因此更换相同直径系列剪刃时，经返修后的两侧剪刃加工精度可能存在差异，剪刃直径差异大，两侧剪切时线速度不同产生跑偏，因此剪刃制造时要保证直径尺寸精度；此外由于进出口导向辊及夹送辊辊面标高固定，更换不同直径系列剪刃时，需通过重叠量调整装置重新设置下剪刃在剪切位时的偏心套偏转角，两侧下剪刃偏心套偏转角设置差异会对剪切时两侧下剪刃标高产生影响，类似于对倾斜的钢板进行剪切，也会产生导致剪切跑偏。

图2 圆盘剪剪刃重叠量示意图

如上图图2所示，不同刀盘直径上、下重叠量调整通过改变一定的偏心套偏转角实现，为了实现任意机组允许直径的刀盘剪刃重叠量调整，我们根据剪刃原始位置及重叠量调整后尺寸变化规律，找出不同刀盘直径重叠量与偏心套偏转角的参数关系：

（3-2）适用于所有同类圆盘剪重叠量计算，在操作台上位机上进行编程修正，关联刀盘直径规格，利用电机编码器定量调整偏心套偏转角，即可实现不同直径规格剪刃重叠量同步调整，从根本上解决此类问题对剪切跑偏造成胡影响。

3.3 碎边剪的影响

两侧碎边剪剪切时的速度差异对剪切钢板的受力情况存在着严重影响，碎边剪速度超前侧碎边时对钢板产生拖拽，碎边剪速度滞后碎边时对钢板产生卡阻。两侧碎边剪剪刃间隙及刀口钝化蹦口程度差异会产生不同的拖拽力影响剪切跑偏。

针对碎边剪对剪切过程的跑偏的影响，首先调试时通过电机编码器设置严格保证两侧碎边剪刀盘剪切速度的一致性，同时合理设置碎边剪剪切速度超前率及碎边剪刀盘间隙

经过实践总结，我们将碎边剪剪切速度超前率及碎边剪刀盘间隙设置如下：

碎边剪两侧超前率及间隙根据实际情况，可做适当细微调整进行补偿，改进后取得较理想的剪切效果。

3.4 圆盘剪前后夹送辊的影响

圆盘剪前后设置夹送辊目的是送料和防止跑偏，实际使用时由于辊面标高、辊身线速度差异、安装精度及两侧液压系统夹紧力分配等影响，并不能达到预期效果，反而扩大对剪切跑偏的影响。

夹送辊影响因素可以通过制造、安装和调试过程中严格控制精度来消除，同时适当调整两侧液压系统压力分配，尽量保证夹紧力差异最小化。

3.5 对中精度因素

钢板剪切前进行对中，一般是参考激光划线装置光束，操作人员手动通过磁力对中装置固定钢板抬升后进行平移操作，实际操作时必然产生误差，对中失误两侧切边宽度差异过大，产生剪切跑偏。严重时单侧剪切边超过75mm即可能产生卡钢设备事故，人为产生的对中误差，只能通过提高圆盘剪操作人员的钢板对中水平来消除。

3.6 轧制板形因素

不良板型的钢板切边时，如镰刀弯、狗骨等形状的钢板被剪掉的两侧板边宽度随剪切过程的进行随时变化，即两侧钢板所受剪切力也随时变化，易产生跑偏，严重时单侧切边宽度超过75mm碎边剪机组无法工作造成卡钢。

消弱不良板型（相对钢板中心线不对称）对剪切的影响，应保证钢板进入圆盘剪切边前，在切头剪进行切头、分段， 同时尽量提高轧制水平，减少不良板型。对板型超差的钢板直接送入火切处理，避免进入圆盘剪剪切设备造成更大的伤害；

3.7 其他原因

如圆盘剪机组加工组装精度不够导致圆盘剪、碎边剪刀轴窜动，导致两侧水平间隙差异，产生跑偏，类似的还有圆盘剪剪刃垂直间隙调整蜗轮蜗杆机构制造组装精度会导致重叠量调整失真。此外圆盘剪机组安装时为了减少剪刃与剪切钢板之间一定的摩擦力，一般调整圆盘剪机架的安装位置，使刀盘相对钢板运动方向转一个很小的角度α，α的值一般取0～1°之间，两侧α值安装存在差异导致剪刃与剪切钢板之间摩擦力存在差异，造成剪切时钢板向α值偏小侧的偏斜。一般在圆盘剪设备制造、安装时严格把关，或者调试时注意进行补偿，类似原因可以消除或减轻影响。

4结 语

经过以上改进以后，我厂圆盘剪机组剪切跑偏故障现象得到了很好的控制，30米钢板跑偏误差基本可以控制在5mm以内。有效缓解了剪切区生产压力，提高了剪切能力和成材率，取得较明显经济效益，2012年已能完成120万t/年板材轧制产能的剪切任务要求。

参考文献

[1]邹家祥主编.轧钢机械（修订版）.北京：冶金工业出版社.1989.

[2]黄庆学.轧钢机械设计[M].北京：冶金工业出版社.2007