鄭永紅

(中國第二重型機械集團公司重型機械設(shè)計研究院，四川 618000)

國內(nèi)某鋼廠2 800 mm 中板生產(chǎn)線為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，增加了連鑄坯的厚度和長度，軋機生產(chǎn)的鋼板長度增加，相應(yīng)的冷床長度無法滿足部分鋼板通過的要求。為解決此問題，根據(jù)該生產(chǎn)線中的設(shè)備布置情況，經(jīng)過詳細分析論證，確定在冷床與熱矯直機之間(見圖1)增加一臺熱分段剪，將超過冷床長度的鋼板進行分段剪切，使其能順利進入冷床。為滿足用戶的要求，二重自主設(shè)計制造了該2 800 mm 熱分段剪。由于現(xiàn)場空間的局限性，熱分段剪與熱矯直機之間距離很近，導(dǎo)致在熱分段剪進行分段剪切時，鋼板仍處于矯直過程中，因此采用了擺動輥道布置于熱分段剪入口側(cè)的結(jié)構(gòu)形式，避免了鋼板在擺動輥道擺下時無法自由伸縮的情況。

1 鋼板在熱分段剪及熱矯直機區(qū)域的工藝流程

軋機生產(chǎn)的鋼板進入熱分段剪及熱矯直機區(qū)域后，鋼板有以下3 種工藝走向:

流程一，當鋼板不需要分段時:熱分段剪位于最大開口度位置，鋼板通過熱分段剪，直接進入后續(xù)流程。

圖1 熱分段剪及熱矯直機區(qū)域設(shè)備布置簡圖Figure 1 Sketch of devices distribution at hot section shears and hot straightener zone

流程二，當鋼板需要分段且板形良好時:鋼板經(jīng)過熱分段剪(此時熱分段剪位于最大開口度位置)，進入熱矯直機矯直。當?shù)竭_需要分段的位置時，鋼板輸送停止;熱矯直機停止工作;熱分段剪開始剪切鋼板，將鋼板分段。完成此次剪切后，熱矯直機再次啟動，繼續(xù)矯直鋼板，同時，上料輥道啟動繼續(xù)輸送鋼板。

流程三，當鋼板需要分段且板形不好時:鋼板整體直接通過熱分段剪(此時熱分段剪位于最大開口度位置)，到熱矯直機進行矯直。矯直后的鋼板再回退到鋼板需要分段的位置，由熱分段剪分段。分段后的鋼板不需要再次矯直，被直接送入冷床。

2 主要技術(shù)參數(shù)

型式:液壓上切式

被剪鋼板厚度:≤25 mm

被剪鋼板最大寬度:2 800 mm

鋼板強度極限:Rm≤800 MPa

鋼板延伸率:A≤21%

最大剪切力:～3 800 kN

剪切鋼板溫度:≤800℃

上剪刃傾斜度:2.5°

剪刃長度:3 000 mm

剪刃最大開口度:220 mm

測長輥直徑:300 mm

3 設(shè)備組成、工作原理及設(shè)計時需考慮的主要問題

熱分段剪由擺動輥道、剪機本體、壓緊裝置和測量輥裝置組成(見圖2)。

3.1 擺動輥道

圖2 熱分段剪結(jié)構(gòu)示意圖Figure 2 Sketch of hot section shears configuration

擺動輥道位于熱分段剪入口處，主要由輥子裝配、輥道架、蓋板、支架、升降液壓缸、液壓缸底座和傳動裝置等組成。本組輥道有4 套輥子裝配，輥子采用焊接空心輥，輥道架采用焊接結(jié)構(gòu)。輥子裝配、蓋板以及傳動裝置安裝在輥道架上，輥道架入口端鉸接在支架上，另一端與升降液壓缸頭部相連。在升降液壓缸驅(qū)動下，輥道架可繞其入口側(cè)鉸點上、下擺動。升降液壓缸采用尾部鉸接的兩級驅(qū)動液壓缸。4 套輥子裝配中，有2 套由單獨的減速電機直接傳動，剩下2 套由1 臺減速電機通過鏈條同時傳動。

工作原理:不分段時，擺動輥道處于水平位置，做輸送輥道用。分段時，擺動輥道隨著上剪刃運動;剪切完成后，擺動輥道運動到上極限位置，輸送鋼板。更換下剪刃時，擺動輥道處于下極限位置。擺動輥道各工作位置由接近開關(guān)檢測。

擺動輥道設(shè)計時需考慮的主要問題:

(1)擺動輥道的擺動角度應(yīng)該既要匹配上剪刃的剪切行程，確保鋼板剪切時輥道不與剪刃干涉，又要留出更換下剪刃的操作空間。

(2)當擺動輥道向下擺動時，輥道的入口蓋板應(yīng)始終低于輥面標高。

(3)輥道的出口蓋板標高應(yīng)高于下剪刃的標高，防止鋼板運輸時頭部沖擊下剪刃。

3.2 剪機本體

剪機本體位于擺動輥道出口，用于切斷鋼板。它主要由機架裝配和上刀架裝置組成。

機架裝配為剪機的主要受力件，由左右機架、上橫梁、下橫梁組成一個封閉式架體，其中下橫梁為鑄焊件，其余為焊接件。上橫梁安裝有主剪切缸。機架內(nèi)設(shè)有上刀架滑動腔體。下刀片通過螺栓把合在下橫梁上，刀片與下橫梁間設(shè)有斜楔，可手動調(diào)節(jié)剪刃間隙。

上刀架裝置主要由主剪切缸、上刀架、同步連桿等組成。兩臺主剪切缸推動上刀架作垂直剪切運動。上刀架與上橫梁通過連桿機構(gòu)相連，保證上刀架在兩個主剪切缸作用下始終作直線運動。上刀片直接通過螺栓把合在上刀架上(見圖3)。

工作原理:不分段時，上剪刃位于上極限位置。分段時，當剪切準備工作完成后，上剪刃向下運動剪切鋼板;當剪切完成后，上剪刃回到上極限位置。

剪刃更換:更換下剪刃時，上剪刃位于上極限位置;換上剪刃時，剪刃運動到設(shè)定的換剪刃位置，剪刃位置由位置傳感器檢測。

剪機本體設(shè)計時需考慮的主要問題:

(1)機架和橫梁組成的框架必須有足夠的強度和剛度來承受剪切力。

圖3 剪機本體結(jié)構(gòu)示意圖Figure 3 Structure sketch of shears body

(2)由于剪機工作時，熱鋼板是靜止不動的，所以必須考慮機架的冷卻。

(3)剪刃間隙的調(diào)整應(yīng)能滿足不同鋼板厚度的剪切要求。

(4)連桿的設(shè)計應(yīng)滿足上剪刃的剪切行程。

(5)由于上刀架帶有一定角度，所以刀架重心不在刀架中心。為使兩連桿的受力相同，應(yīng)該按照刀架的重心位置，對稱布置兩連桿。

(6)上剪刃的下極限位置應(yīng)避開連桿的死點位置。

3.3 壓緊裝置

壓緊裝置位于剪機本體的出口側(cè)，用于壓緊鋼板，配合剪機本體剪切。它主要由壓緊缸、橫梁、導(dǎo)桿、壓板組成。壓板為整體焊接結(jié)構(gòu)，內(nèi)通冷卻水。橫梁為焊接件，安裝在機架上，起壓下導(dǎo)向作用。導(dǎo)桿在橫梁套筒內(nèi)滑動。壓緊缸安裝在機架的上橫梁之上。

工作原理:不分段時，壓板位于上極限位置;分段剪切時，壓板壓緊鋼板，配合剪機剪切鋼板。壓板的上極限位置由接近開關(guān)檢測。

壓緊裝置設(shè)計時需考慮的主要問題:

(1)壓緊力的選擇:壓緊力太大，易壓傷鋼板;壓緊力太小，鋼板剪切時易跑偏。一般選取最大剪切力的4%～5%。

(2)壓緊裝置的兩液壓缸性能需要液壓同步，并且壓力必須可調(diào)。

(3)壓頭冷卻方式:由于壓頭與熱鋼板經(jīng)常接觸，所以應(yīng)考慮壓頭的冷卻方式，一般采用內(nèi)冷水方式。

3.4 測量輥裝置

測量輥裝置位于壓緊裝置的出口，用于檢測鋼板的長度。測量輥裝置主要由氣缸、支架、擺臂、輥子、萬向接軸、編碼器、標尺等組成。測長輥為被動輥，輥子在氣缸作用下可上下擺動。支架為焊接件，把合在機架上。標尺安裝在運輸與冷床上料輥道1 上，用于配合測量輥定尺。

工作原理:送板時，輥子通過氣缸作用壓靠在鋼板上表面，鋼板帶動輥子轉(zhuǎn)動，通過萬向接軸傳遞信號給編碼器，實現(xiàn)測長功能。測量輥上極限位置由接近開關(guān)檢測。

測量輥裝置設(shè)計時需考慮的主要問題:

(1)測量輥的材料:應(yīng)選擇耐高溫、耐磨的材料。

(2)氣缸的壓力:必須可調(diào)，以滿足不同材質(zhì)、厚度鋼板的需求。

(3)鋼板的支承形式:測量輥落下壓在鋼板上時，鋼板下面的空間必須有支承，最好采用輥輪支撐的形式。

4 設(shè)備的技術(shù)特點

(1)采用液壓上切式剪切機，剪切過程平穩(wěn)，沖擊力小。

(2)熱分段剪集定尺測量、活動式上壓板為一體，結(jié)構(gòu)緊湊，布置合理。

(3)熱分段剪設(shè)有手動剪刃間隙調(diào)整裝置，可實現(xiàn)剪刃間隙無級調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，操作方便。

(4)剪刃采用整體長剪刃的形式，上下剪刃均為直剪刃，上下刀片上的四個棱邊均為刀刃，可交替互換使用，有效延長了刀片的使用壽命。

(5)擺動輥道采用單獨傳動型式，結(jié)構(gòu)簡單、制造維護方便、操作靈活。

(6)擺動輥道升降缸采用尾部鉸接的雙級驅(qū)動液壓缸型式，液壓缸安置在擺動輥道的下方，直接驅(qū)動擺動輥道的升降。機構(gòu)簡化、安裝方便、維護省力。

(7)設(shè)有專用的剪刃更換吊具，方便人工更換剪刃。

5 結(jié)束語

2 800 mm 熱分段剪是熱軋中板線上的重要設(shè)備，具有功能完備、實用、設(shè)備重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、操作維護方便等特點。目前，該剪機已成功應(yīng)用于用戶現(xiàn)場，運行穩(wěn)定，達到了設(shè)備設(shè)計的預(yù)期效果，滿足了用戶的使用要求。