左家信，王婷婷

（1.江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇江陰214429；2.北京京誠瑞信長材工程技術(shù)有限公司，北京 100076）

0 引言

棒材生產(chǎn)中，定尺剪切一般采用冷剪，常用的冷剪有兩種：飛剪（或擺剪）和冷停剪[1]。由于冷飛剪的剪切精度達不到特殊用戶的要求，所以冷停剪被越來越多的生產(chǎn)廠家采用。但是冷停剪定尺剪切，必須由定尺機配合冷停剪來完成定尺過程。因此，定尺機的定位準確度及抗沖擊性能直接影響產(chǎn)品定尺精度和成材率。

南京鋼鐵股份有限公司的徐美艷[1]對輥道寬度950 mm，最大輸送重量為20 t的定尺機存在的問題進行了分析，并給出了一些改進措施；安陽鋼鐵集團公司的李永強[2]對棒材機組定尺剪運行過程中出現(xiàn)的故障進行了分析，并給出了相應(yīng)的處理措施；中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司的王萬姣等[3]分析了定尺機鎖不緊、定尺精度不準的現(xiàn)象，并提出用碟簧加液壓的定尺機構(gòu)；宣化鋼鐵公司型棒廠的姜少華等[4]分析了定尺機的部分故障，給出了簡略的處理方法；興澄特種鋼鐵有限公司的石建峰[5]對熱軋精整線定尺機的液壓系統(tǒng)故障和緩沖器故障進行了分析；河北宣化鋼鐵有限責(zé)任公司的宋義峰[6]針對定尺機驅(qū)動機構(gòu)故障提出了改進驅(qū)動方式等方法，以提高定尺機的抗沖擊性能及定尺精度[6]。文中以棒材車間常見的定尺機為研究對象，對其在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的典型故障進行了分析，提出了解決方案。

1 常用定尺機結(jié)構(gòu)與原理簡介

目前常用的定尺機組成分為有兩大類：移動小車式，長軸擺臂式。

1.1 移動小車式定尺機

移動小車式定尺機分為軌梁式和框架懸臂梁式兩種[7-13]。

1）軌梁式（見圖1）。此結(jié)構(gòu)近些年被采用，棒材廠采用不多。電動機驅(qū)動小車，在落地軌道上行走。定尺擋板安裝在小車一側(cè)，通過液壓缸驅(qū)動擺臂，實現(xiàn)擋板升降。小車通過夾軌器鎖緊，擋板后設(shè)有彈簧緩沖裝置。特點是：結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備工作重心低。機架承受載荷力矩小，軌梁可以承受大的沖擊載荷。小車鎖緊靠摩擦力，可以實現(xiàn)任何位置停車，完成無級定尺。

圖1 軌梁式定尺機

2）懸臂梁式（見圖2、圖3）。此結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍較廣，小車懸掛在懸臂梁上，由齒輪齒條傳動，液壓馬達或電動機驅(qū)動。定尺擋板安裝于小車下部。鎖緊裝置常見的有液壓缸鎖緊、氣缸鎖緊、彈簧鎖緊和插銷鎖緊等，由液壓缸或氣缸驅(qū)動擋板升降。擋板通過擺動缸驅(qū)動偏心軸，來實現(xiàn)偏心量調(diào)整。擋板緩沖裝置，常見的有彈簧緩沖、液壓緩沖和彈性阻尼緩沖三種形式。特點是：設(shè)備工作重心高，機架承受載荷力矩大，架空懸臂橫梁要有足夠的強度來承受大的沖擊載荷。要有可靠的緩沖裝置吸收沖擊動能。移動小車定尺機為無級定尺。

圖2 懸臂橫梁式定尺機

圖3 懸臂橫梁式定尺機

1.2 長軸擺臂式定尺機

長軸擺臂式定尺機見圖4，主要由長軸、移動擺臂、固定擺臂、走行機構(gòu)以及擺臂驅(qū)動氣缸組成。移動擺臂由電動機驅(qū)動齒輪沿齒條行走。移動擺臂后設(shè)置抱箍鎖緊，擋板由螺旋彈簧緩沖。移動擺臂和固定擺臂均設(shè)有配重，以減少氣缸的驅(qū)動力。

圖4 長軸擺臂式定尺機

特點：結(jié)構(gòu)簡單，占地空間較小。設(shè)備工作重心低，機架承受載荷力矩小，主軸可以承受大的沖擊載荷。抱箍與主軸由多個螺栓把緊，正壓力大，鎖緊效果較好。可以實現(xiàn)無級定尺。

2 定尺機常見故障

2.1 沖擊載荷引起的機架開裂及部件損壞

隨著棒材廠的產(chǎn)量上升，冷停剪剪切噸位由650 t、850 t冷剪，發(fā)展到目前的1300 t冷剪。剪切力的增加，造成輥道上排料數(shù)增多，對定尺機沖擊載荷也相應(yīng)增加。實際生產(chǎn)中，會出現(xiàn)機架開裂及部件損壞。

2.2 長軸擺臂式定尺機長軸撓曲

對于12 m定尺機長軸長度在7.5 m左右，而16 m定尺機長軸長度達11.6 m，長軸會發(fā)生撓曲變形，造成小車行走困難，影響定尺精度。

2.3 移動小車式定尺機擋板移位

定尺擋板移位的主要原因是，小車鎖緊裝置可靠度不足。鎖緊缸、夾軌器彈簧夾鉗等均靠摩擦力鎖緊，F(xiàn)=μN(F為摩擦力，N為正壓力，μ為摩擦因數(shù))，當(dāng)壓緊力不夠，接觸面摩擦因數(shù)較小時，小車就會出現(xiàn)打滑移位。鎖緊裝置配合插銷鎖緊可以實現(xiàn)定尺長度的可靠定位，對于6、9、12 m等常規(guī)定尺應(yīng)用較好。

2.4 緩沖裝置損壞

1）彈簧緩沖。彈簧緩沖裝置多采用圓柱螺旋彈簧或碟簧，見圖5、圖6。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但由于實際生產(chǎn)中的撞擊力能參數(shù)與鋼材直徑、排料數(shù)量、輥道線速度等因素有關(guān)，屬于高強度變載荷。所以在長期使用當(dāng)中，彈簧容易變形失效，使得擋板縮回后不反彈或反彈量小，易造成定尺長度偏長，影響鋼材成材率。而且，彈簧安裝時預(yù)緊力較大，需要借助特殊輔助工具，且安裝時間較長。

圖5 圓柱螺旋彈簧緩沖裝置

圖6 碟簧緩沖裝置

2）普通彈性阻尼緩沖。普通彈性阻尼存在使用溫度區(qū)間窄；存在老化現(xiàn)象，使用壽命較短；剛度大，力能曲線不夠平緩，不適合大的沖擊載荷。

3）液壓緩沖。移動小車上的液壓緩沖裝置采用兩個對稱液壓缸支撐擋板，見圖7，液壓缸行程為零，不做功。液壓系統(tǒng)在換向閥前安裝一套蓄能器，見圖8，并在換向閥組中加裝減壓閥和單向閥，以確保定尺精度。但是液壓系統(tǒng)主油路受到?jīng)_擊反作用力時會產(chǎn)生瞬時高壓，引起機架沖擊損壞和漏油等現(xiàn)象。

圖7 移動小車

圖8 移動小車液壓系統(tǒng)圖

3 定尺機常見故障解決辦法探討

3.1 定尺機沖擊載荷過大的問題的探討

由沖擊載荷F=mv/t(F為沖擊載荷；m為來料質(zhì)量；v為來料運行速度；t為撞擊時間)[14-15]，公式得知，排料質(zhì)量一定時，降低排料運行速度，可以延長撞擊時間降低沖擊載荷。具體的辦法采用變頻電動機，通過變頻器調(diào)整輥道速度，在輥道兩側(cè)增設(shè)光柵檢測，進行調(diào)速及停車控制。經(jīng)興澄鋼廠實際應(yīng)用，該方法有效地降低了沖擊載荷。由表1計算得知，輥道速度由1.5 m/s降低至0.5 m/s，沖擊載荷降低了5.6倍。

表1 常見規(guī)格排料的沖擊載荷

3.2 長軸撓曲問題探討

對于長軸撓曲，建議將長軸改為直徑較大的空心長軸，增加抗彎剛度，減少長軸撓曲。

3.3 定尺機擋板移位問題的探討

減少定尺擋板的位移量，可以通過增加鎖緊裝置的摩擦力來解決。增加正壓力：對于液壓鎖緊缸，可以增大系統(tǒng)壓力，最大可以到40 MPa；對于彈簧鎖緊裝置，可以選用組合式蝶形彈簧彈簧；增大摩擦因數(shù)：可以將接觸面粗糙度加大，或?qū)搶︿摻佑|改為橡膠墊與鋼接觸的形式。

3.4 緩沖裝置損壞問題的探討

1）彈簧緩沖建議采用蝸卷彈簧緩沖，蝸卷彈簧在相同的安裝空間內(nèi)與其他彈簧相比可以吸收較大的能量，而且其板間存在的摩擦可以用來衰減振動。

2）對于液壓緩沖裝置，建議修改為阻尼式液壓緩沖器，當(dāng)排料沖擊力使緩沖器高壓腔內(nèi)壓力升高時，高壓油通過阻尼孔流向低壓腔，由于液壓油總?cè)莘e不變，阻尼孔的限制，以及活塞直徑遠大于阻尼孔直徑，活塞的速度受到限制，從而達到緩沖目的。

3）對于彈性阻尼緩沖器，建議采用新型高能彈性阻尼緩沖器緩沖，力能曲線優(yōu)于普通彈性阻尼，具有優(yōu)秀的即時反應(yīng)能力和動勢能轉(zhuǎn)化能力，結(jié)構(gòu)緊湊安裝簡單，耐溫區(qū)間廣。具有特殊的化學(xué)惰性，使用壽命長。緩沖器貯存能量大，不需要維修，無老化現(xiàn)象，工作可靠。

4 結(jié) 語

文中對定尺機在生產(chǎn)中常見的故障進行分析。輥道調(diào)速、增加鎖緊裝置鎖緊力和采用新型緩沖裝置等都可以提高定尺機的定尺精度和使用壽命。

光柵配合輥道調(diào)速，是降低沖擊載荷最有效的辦法，建議在預(yù)算范圍內(nèi)盡量采用變頻電動機來控制軋件的速度以達到減小沖擊載荷的目的。在無法使用變頻電動機的情況下，建議采用力能參數(shù)較好、耐溫區(qū)間廣的新型彈性阻尼，來吸收大的沖擊載荷。

[1] 徐美艷.定尺機故障的分析及改進措施[J].安徽冶金,2014(1):38-40.

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