孫克儉

(山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司 特鋼事業(yè)部，山東 萊蕪 271104)

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特殊鋼廠冷剪優(yōu)化升級的研究與應用

孫克儉

(山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司 特鋼事業(yè)部，山東 萊蕪 271104)

萊鋼特殊鋼廠冷剪剪切質量不能很好地滿足客戶的要求，特別是冷剪剪切φ30mm以上的圓鋼時，剪切容易出現(xiàn)馬蹄形斷面，影響了鋼材的端部質量和產品的市場競爭力。通過進行冷剪優(yōu)化升級改造，促進了小型車間軋材質量的提升，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

500t冷剪；馬蹄形斷面；C型結構；龍門框架；優(yōu)化

作為我國未來支柱產業(yè)的汽車工業(yè)正成為特鋼行業(yè)發(fā)展的有利支撐條件。目前，特鋼總體裝備水平偏低等問題給筆者單位生產經(jīng)營和質量提升帶來較大的難度。國內許多鋼廠，如興澄、石家莊等都配置了多條鋼材精整線，且已投入使用，用于生產高檔汽車和機械用鋼，以實現(xiàn)產品的深加工和提升鋼材的附加值。萊鋼特殊鋼廠小型成材車間年產能力40萬t，隨著市場競爭越來越激烈，用戶對棒材的使用性能和鋼材外在質量提出了較高的要求，而且提高鋼材端面、表面及包裝質量，對提高特鋼產品的品牌形象至關重要。目前現(xiàn)有的精整設備配置水平較低且不配套，已遠遠不能滿足汽車用鋼和深加工的要求，無法實現(xiàn)鋼材質量本質化的提高。存在的主要問題是冷剪剪切質量不能很好地滿足客戶的要求，特別是冷剪剪切φ30mm以上的圓鋼時，容易出現(xiàn)馬蹄形斷面，從而影響鋼材的端部質量和產品的市場競爭力。

1　技術方案研究

借鑒目前比較先進的圓鋼剪切設備技術，對研究方案各環(huán)節(jié)進行充分研究、分析和優(yōu)化，即在滿足生產效率和剪切質量的前提下，盡量延長設備的使用壽命，并且節(jié)約設備的維護成本[1-2]。研究技術改進方案如下。

1)由于原來生產線上裝配的400t冷剪,已逐漸不能滿足快節(jié)奏生產的需要，因此將400t冷剪改進為500t冷剪，將剪體的最大剪切力由400t增大到500t，剪刃寬度增大到1 000mm。這樣一來，剪切范圍可擴大到φ60mm，可解決剪切φ30mm以上棒材時出現(xiàn)的馬蹄形斷面問題，并且可以大幅提高剪切效率，如φ45mm的圓鋼原來一次只能剪6根，改造后一次可以剪12根。

2)改殼體C型鑄造受力結構為龍門框架結構，可解決殼體開裂問題，剪體剛度得到明顯提高。原400t冷剪時加固實施方案是在冷剪下剪刃基座上固定1根M100螺桿，在東側箱體加固筋上增設1根M100螺桿，在剪體上方增設一箱體梁；這樣可組成一龍門框架，將剪切力分解在2根M100螺桿上，有效地控制殼體上的裂紋延展，從而延長冷剪的使用壽命。新500t冷剪設計開發(fā)方案是殼體C型結構受力結構基礎上增設2根預緊力高壓螺母，改為龍門框架結構，使應力線縮短一半，剪體剛度得到明顯提高。

3)用定位銷取代方鍵，可減輕螺栓所受的剪切應力，從而避免了螺栓頻繁斷裂。原設計是剪頭前面板與剪體之間采用10—φ30mm螺栓聯(lián)接、2塊40mm方鍵定位受力，因方鍵槽嚴重變型，剪切時面板受力，直接作用10—φ30mm螺栓上，導致螺栓頻繁斷裂。改進后在面板與剪體接合面處用磁力鉆分布鉆4—φ32mm孔，配用φ32mm定位銷代替方鍵定位，以減輕螺栓所受剪切力。

4) 加大剪頭提升銷的直徑，并對滑架加裝緩沖裝置，可避免提升銷斷裂。將剪頭內的滑架提升銷直徑由φ35mm增大到φ50mm；同時在滑架上方增設4組碟簧，以防止剪頭下落極限位時產生較大的沖擊，發(fā)生提升銷易變形斷裂的現(xiàn)象。

5)進一步優(yōu)化殼體鑄造結構，提高整體剛度，降低鑄造缺陷，并針對應力集中處斷面結構改進改善剛度。

6)曲軸裝配采用膨脹套無鍵連接技術，氣動齊頭裝置改為上掛式結構，并且采用錨鏈軟連接。

2　總體性能比較

改進后的冷剪與原冷剪技術性能比較見表1。

表1　升級后的500 t冷剪技術改進分析對比

(續(xù)表)

3　技術創(chuàng)新點

主要技術創(chuàng)新點如下。

1)曲軸裝配采用膨脹套無鍵連接專利技術。膨脹套(又稱脹緊聯(lián)結套、免鍵軸承等)是一種無鍵連接裝置，其原理和用途是通過高強度拉力螺栓的作用，在內環(huán)與軸之間、外環(huán)與輪轂之間產生巨大抱緊力，以實現(xiàn)機件與軸的無鍵連接。當承受負荷時，靠脹套與機件、軸的結合壓力及相伴產生的摩擦力傳遞轉矩、軸向力或二者的復合載荷。脹套連接主要有以下優(yōu)點：對中精度高；安裝/調整/拆卸方便；強度高，聯(lián)結穩(wěn)定可靠；在超載時可以保護設備不受損壞，尤其適用于傳遞重型負荷。因此，特別適用于冷剪重負載沖擊載荷使用。

2)剪體機架采用預緊力技術。液壓螺母預緊力技術是先進的螺栓緊固系統(tǒng)，與液壓拉伸器工作原理相同，主要用于狹窄空間的緊固件裝配和重負載震動機械的緊固。它改革了傳統(tǒng)的緊固方法，用液壓系統(tǒng)使被緊固螺栓通過純軸向拉伸，精確達到預定載荷，然后機械鎖定在緊固件上，從而完成緊固工作。由于螺桿只受純拉伸力，螺栓副的預緊力可提高20%～30%。采用THM液壓螺母具有以下特點：拉伸方式不受螺栓潤滑效果和螺紋摩擦大小的影響，可以得到更為精確的螺栓載荷?？蓪Χ鄠€螺栓進行同步拉伸，使整圈螺栓受力均勻，得到均衡的載荷。由于采用最先進的超高壓技術，可以在很小的空間內完成螺栓的鎖緊。采用拉伸方式對螺栓進行緊固，得到的剩余載荷和有效載荷要比力矩方式更大，因而更適用于緊固精度要求較高的接合應用，它能使連接面受力均勻地實現(xiàn)接合，真正地防止泄漏。

使用效果：剪體機架采用預緊力螺栓，形成龍門框架，機架剛度明顯提高，剪切質量良好、穩(wěn)定，杜絕馬蹄形口等現(xiàn)象的發(fā)生，很好地滿足了市場需求。

3)碟簧技術應用。碟簧優(yōu)點：剛度大，緩沖吸振能力強，能以小變形承受大載荷，適合于軸向空間要求小的場合；具有變剛度特性，碟形彈簧具有體積小、負荷大和組合使用方便等特性，同時具有載荷集中傳遞的優(yōu)點。

使用效果：在剪頭方增設4組碟簧，防止剪頭下落極限位時產生較大的沖擊，避免提升銷變形斷裂。

4　結語

綜上所述，萊鋼特殊鋼廠500t冷剪優(yōu)化升級改造的研究與應用項目的實施，促進了小型車間軋材質量的提升，經(jīng)濟效益顯著，為提高產品市場競爭力做出了貢獻。該項目選項合理，設計具有創(chuàng)新之處，所用技術先進，完全達到了預期目標和生產要求，具有較大推廣應用價值。

[1] 袁若. 冷剪剪切過程分析[J].黑龍江科技信息，2015(11)：25-27.

[2] 楊雪萍. 提高大規(guī)格冷剪剪切質量的措施[J].柳鋼科技，2014(4)：36-38.

責任編輯馬彤

ResearchandApplicationofOptimizationandUpgradingofColdShearinSpecialSteelPlant

SUNKejian

(ShandongIronandSteelLimitedbyShareLtd.LaiwuBranchSpecialSteelDivision,Laiwu271104,China)

LaigangSpecialsteelcoldshearshearqualitycouldnotmeetcustomerrequirementverywell.Whenmeetingthecoldshearsheareddiameterof30mmabovethebar,theshearsectionispronetohorseshoe,andimpactthesteelendproductqualityandmarketcompetitiveness.Throughthecoldshearoptimizationandupgrading,promotthesmallsectionrollingworkshopmaterialquality,significanteconomicbenefit,improvethesteelplantinthemarketcompetitivenessoftheproducts.

500tcoolshear，horseshoeshapedsection， “C”structure，gantryframe,optimization

2016-05-13

TG333.21B

孫克儉(19- )，男，工程師，主要從事冶金設備自動化控制等方面的研究。