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        液壓剪在大型鋁板熱軋機(jī)組中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

        2014-12-30 16:34:20劉新林
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年3期

        劉新林

        摘 要:文章主要通過對液壓剪在熱軋作業(yè)中的設(shè)計(jì)要求以及作用做了詳細(xì)介紹,通過對中型液壓剪的結(jié)構(gòu)和性能的論述,對現(xiàn)代鋁熱板加工工藝的改善提出了一些合理化的建議。

        關(guān)鍵詞:液壓剪;鋁熱板;熱軋

        目前我國所使用的熱軋機(jī)中根據(jù)產(chǎn)品種類的差異在布置上主要有以下三種形式:(1)以全彩生產(chǎn)為主的熱連軋機(jī)組,特征為大批量生產(chǎn),主要代表為1+4機(jī)組。(2)以中厚板材生產(chǎn)為主的熱軋機(jī),特征為單機(jī)架可逆機(jī)組。(3)綜合性熱軋機(jī)組,兼顧板材生產(chǎn)、卷材生產(chǎn)1+1機(jī)組。

        上述機(jī)組中都配置了輕型剪以及重型剪。軋制過程中鋁錠容易在頭尾出現(xiàn)張嘴現(xiàn)象,從而影響板坯的咬入以及運(yùn)輸,甚至?xí)谝胫蟪霈F(xiàn)分層。在1+4式的熱軋機(jī)組中,重型剪主要用于將軋制中出現(xiàn)在帶材上開裂的頭部、尾部剪切掉,以便止嘔的軋制;而在板材加工機(jī)組中,重型剪主要用于定尺分切。而輕型剪則主要用于對帶材中舌型頭部以及開裂頭部進(jìn)行剪切,保證帶材能夠順利精軋,而輕型剪同樣能夠應(yīng)用到板材機(jī)組的定尺分切上,主要對象薄板。液壓剪主要有上切式液壓剪以及下切式液壓剪,上切是向下運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)對板材的剪切,而下切式則為向下運(yùn)動(dòng)對板坯實(shí)現(xiàn)剪切。目前熱軋機(jī)組中上切式機(jī)組和下切式機(jī)組使用都很廣泛。

        對剪切機(jī)的驅(qū)動(dòng)主要有兩種方式,即液壓式、電動(dòng)式。通常將以液壓為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的剪切機(jī)稱為液壓剪。液壓剪在投資上較少,且由于結(jié)構(gòu)簡單,因此在維護(hù)上更加方便;但是動(dòng)作相對電動(dòng)驅(qū)動(dòng)較慢,不能連續(xù)動(dòng)作,并且耗能較多;機(jī)械剪即為電力驅(qū)動(dòng)剪切機(jī),但是動(dòng)作較快,并且能夠進(jìn)行連續(xù)動(dòng)作,且能耗較小,但是因?yàn)闄C(jī)械剪切機(jī)體積龐大且結(jié)構(gòu)較大,投資較液壓剪也高,在維護(hù)上的要求更大,因此適用范圍具有局限性

        1 結(jié)構(gòu)選擇以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        1.1 機(jī)架

        剪切機(jī)的整體剪切力主要由機(jī)架承載,因此對于機(jī)架的強(qiáng)度以及剛度有著一定的要求。而為了方便安裝刀座和剪刃,將機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為U型上開口結(jié)構(gòu)。而其底部則由鋼結(jié)構(gòu)的箱型梁予以連接,同時(shí)其頂部衡量設(shè)計(jì)成可移出式結(jié)構(gòu)。對于整個(gè)剪切機(jī),預(yù)緊螺栓的連接質(zhì)量將會(huì)直接影響到剪切機(jī)工作質(zhì)量以及機(jī)器本身的壽命。

        1.2 剪刃

        剪切機(jī)使用效果直接受到剪刃的設(shè)計(jì)以及質(zhì)量影響。耐高溫性、耐磨性以及耐沖擊性是對剪刃材質(zhì)進(jìn)行選擇的考慮因素,應(yīng)當(dāng)保證剪刃在經(jīng)過熱處理后仍舊能夠滿足剪切硬度需求。目前剪刃的設(shè)計(jì)較為常見的是四邊刃形式,這種設(shè)計(jì)的有點(diǎn)就在于剪刃四面能夠交替使用,從而延長了剪刃的使用時(shí)間,對備件數(shù)量進(jìn)行減少,但是其缺點(diǎn)就在于容易在剪切材料上留下壓痕,且較為明顯。重型液壓剪在1+4機(jī)組中主要用于去掉材質(zhì)的頭尾,由于還有后續(xù)的加工程序,因此壓痕對于產(chǎn)品的質(zhì)量并沒有太大影響。但是由于厚板成品生產(chǎn)中,液壓剪還好承載板材的作用,因此需要將壓痕去除,因此會(huì)對成品率造成影響。針對此類機(jī)組其剪刃應(yīng)當(dāng)具有一定的傾斜角度,用以保證剪刃的后部不會(huì)在剪切時(shí)接觸帶材。

        單傾斜剪刃設(shè)計(jì)是液壓剪中常見的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在1+4以及1+1熱軋機(jī)組中多將輕型液壓剪設(shè)置在靠近精軋機(jī)處,主要用于將加工過程中開裂的帶材頭部剪切掉,保證精軋質(zhì)量,其剪刃形狀多為“Λ”形。經(jīng)過輕型液壓剪剪切過的板材中間會(huì)微微上翹,防止了單邊下斜,并且能夠保證帶材的位置保持正確,方便精軋機(jī)咬入,但是雙斜刃剪較之單斜刃剪剪切力要大一倍,因此只能適用在輕型液壓剪上。本文論述的重型液壓剪為單刃傾斜剪,傾角在1-6度。并且隨著傾斜角的加大,剪切力會(huì)變小,刀片形成反而會(huì)增加。剪切角的確定收到了剪刃以及帶材之間的摩擦條件影響,當(dāng)傾斜角大于最大角度允許值時(shí),帶材會(huì)從剪口劃出,剪切動(dòng)作無法完成,因而可以看出,傾斜角會(huì)對剪切質(zhì)量造成一定影響。傾斜角過小容易撕裂剪切斷面,傾斜角過大,會(huì)影響到帶材的平整度。結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),可以將剪切角確定為3.5度。但是若是將剪刃改為斜刃剪時(shí)就不會(huì)受到該種條件限制。因此對于剪切機(jī)的剪切質(zhì)量的改善可以通過改變剪刃傾斜角進(jìn)行調(diào)整。

        1.3 剪刃間隙調(diào)整裝置

        在有成品板材的機(jī)組中,T1重型液壓剪實(shí)際剪切厚度一般為40~120mm,T2輕型液壓剪的實(shí)際剪切厚度一般為10~60mm,由于重型剪剪材厚度變化范圍大,成品板對切口質(zhì)量要求高,故需要增設(shè)可在線調(diào)整剪刃間隙的裝置。文章液壓剪下剪刃固定,通過調(diào)整上剪刃來實(shí)現(xiàn)剪刃間隙的調(diào)整。

        1.4 剪刃鎖緊裝置

        文章液壓剪的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)就是采用了碟簧式機(jī)械鎖定液壓解鎖裝置。剪刃做為剪切直接受力部位,在剪切中其相對位置的穩(wěn)定必須得到保證,否則在剪切過程中剪刃的相關(guān)參數(shù)如剪刃間隙、剪刃重合度就會(huì)發(fā)生變化,從而造成剪切事故。碟簧式剪刃液壓鎖緊裝置主要用來完成剪刃的鎖定以及更換剪刃時(shí)對剪刃鎖定的解鎖。

        支座通過螺栓把合在剪子刀座上;剪切機(jī)正常工作時(shí),碟簧產(chǎn)生的作用力通過帶法蘭盤的拉桿作用于剪刃,將剪刃固定在剪子刀座上,從而實(shí)現(xiàn)對剪刃的鎖定。當(dāng)更換剪刃,需要對剪刃解鎖時(shí),由于液壓傳動(dòng)推桿與帶法蘭盤的拉桿是通過斜面接觸的,由液壓傳動(dòng)推桿帶法蘭盤的拉桿抵抗碟簧的作用力并向左移動(dòng),即可實(shí)現(xiàn)對剪刃的解鎖。文章液壓剪每個(gè)剪刃上各配備有10組這樣的機(jī)構(gòu)。碟簧式機(jī)械鎖定液壓解鎖裝置能夠產(chǎn)生足夠的鎖緊力,使剪刃長期鎖緊,工作可靠,結(jié)構(gòu)合理,使用壽命長,剪刃更換簡捷方便,工作效率高。

        1.5 剪刃行程

        剪刃行程以及液壓剪的開口度應(yīng)保證在剪切時(shí)板材頭部能夠從上、下剪刃間順利通過。行程太小,翹頭的板材不易通過;行程太大,則使液壓剪的行程增加,影響剪子的剪切頻率。有些用戶還要求設(shè)計(jì)液壓剪的開口度時(shí)要考慮到液壓剪能通過最厚板坯,主要是從以下兩點(diǎn)考慮:一是考慮預(yù)熱軋機(jī)及輥道時(shí),可能要用到厚板坯通過;二是防止輥道誤操作,使板坯撞壞剪子。

        2 剪切力的計(jì)算

        剪切力計(jì)算公式較多,國外一些設(shè)計(jì)商推薦使用富姆公式,認(rèn)為從計(jì)算結(jié)果比較來看,該公式較符合實(shí)際情況。

        3 剪材的長度尺寸控制

        3.1 在液壓剪的前面安裝一臺(tái)接觸式測溫儀,當(dāng)帶材停止時(shí),接觸式測溫儀測量板材溫度,并通過冷縮量公式δ=α×Δt×L0(其中α 為線膨脹系數(shù),Δt為溫度差,L0為帶材長度)計(jì)算出帶材在當(dāng)前溫度時(shí)和常溫狀態(tài)之間的冷縮量,確定剪切長度L=L0+δ+ΔL/2(L0為公稱長度,ΔL為公差)。

        3.2 液壓剪前設(shè)置激光測速儀。當(dāng)激光測速儀測出的長度與目標(biāo)值接近時(shí),液壓剪前輥道的轉(zhuǎn)速逐漸降低,直至達(dá)到目標(biāo)值后準(zhǔn)確停止,液壓剪壓緊裝置壓緊帶材完成剪切。此種定尺方法,精度能達(dá)到±5mm,剪切精度高,避免了后續(xù)鋸切板材時(shí)因前面液壓剪剪切不準(zhǔn)確而造成的短尺或長尺,提高了產(chǎn)品成材率。

        4 結(jié)束語

        文章從生產(chǎn)工藝角度出發(fā),介紹了各種鋁板熱軋機(jī)組中液壓剪不同的設(shè)計(jì)要求,希望能對液壓剪的設(shè)計(jì)能有所幫助。但目前能獲得的液壓剪設(shè)計(jì)資料還很有限,需要設(shè)計(jì)者和使用方在生產(chǎn)實(shí)踐中相互協(xié)作,以對其改進(jìn)和完善,滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。

        參考文獻(xiàn)

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