2800mm熱分段剪設計

李亞南

摘要：介紹了二重自主設計制造的2800mm熱分段剪的主要技術參數、工作原理、設備組成、設計時需考慮的主要問題和設備特點。該設備已成功應用于中板生產線，運行穩定。

關鍵詞：熱分段剪;中板生產線;設計

概述

國內某鋼廠2800mm中板生產線為了提高產品質量和產量，增加了連鑄坯的厚度和長度，軋機生產的鋼板長度增加，相應的冷床長度無法滿足部分鋼板通過的要求。為解決此問題，根據該生產線中的設備布置情況，經過詳細分析論證，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，二重自主設計制造了該2800mm熱分段剪。由于現場空間的局限性，熱分段剪與熱矯直機之間距離很近，導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的結構形式，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域的工藝流程

軋機生產的鋼板進入熱分段剪及熱矯直機區域后，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，直接進入后續流程。

流程二，當鋼板需要分段且板形良好時：鋼板經過熱分段剪（此時熱分段剪位于最大開口度位置），進入熱矯直機矯直。當到達需要分段的位置時，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，繼續矯直鋼板，同時，上料輥道啟動繼續輸送鋼板。

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.主要技術參數

型????式：???????????????液壓上切式

被剪鋼板厚度：???????????≤25?mm

被剪鋼板最大寬度：???????2800?mm

鋼板強度極限：???????????σb?≤?800N/mm2

鋼板延伸率：?????????????δ≤21%

最大剪切力：?????????????～3800KN

剪切鋼板溫度：???????????≤800℃

上剪刃傾斜度：???????????2.5°

剪刃長度：???????????????3000mm

剪刃最大開口度：?????????220mm

測長輥直徑：?????????????300mm

3.設備組成、工作原理及設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。

3.1擺動輥道

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，輥道架采用焊接結構。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。在升降液壓缸驅動下，輥道架可繞其入口側鉸點上、下擺動。升降液壓缸采用尾部鉸接的兩級驅動液壓缸。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檢測。

擺動輥道設計時需考慮的主要問題：1）擺動輥道的擺動角度應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，輥道的入口蓋板應始終低于輥面標高。3）輥道的出口蓋板標高應高于下剪刃的標高，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。機架內設有上刀架滑動腔體。下刀片通過螺栓把合在下橫梁上，刀片與下橫梁間設有斜楔，可手動調節剪刃間隙。

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。

工作原理：不分段：上剪刃位于上極限位置。分段：當剪切準備工作完成時，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，剪刃運動到設定的換剪刃位置，剪刃位置由位置傳感器檢測。

剪機本體設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。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）剪刃間隙的調整應能滿足不同鋼板厚度的剪切要求。4）連桿的設計應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，用于壓緊鋼板，配合剪機本體剪切。它主要由壓緊缸、橫梁、導桿、壓板組成。壓板為整體焊接結構，內通冷卻水。橫梁為焊接件，安裝在機架上，起壓下導向作用。導桿在橫梁套筒內滑動。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檢測。

壓緊裝置設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。3）?壓頭冷卻方式：由于壓頭與熱鋼板經常接觸，所以應考慮壓頭的冷卻方式，一般采用內冷水方式。

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，鋼板帶動輥子轉動，通過萬向接軸傳遞信號給編碼器，實現測長功能。測量輥上極限位置由接近開關檢測。

測量輥裝置設計時需考慮的主要問題：1）測量輥的材料：應選擇耐高溫、耐磨的材料。2）氣缸的壓力：必須可調，以滿足不同材質、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.設備的技術特點

4.1采用液壓上切式剪切機，剪切過程平穩，沖擊力小。

4.2熱分段剪集定尺測量、活動式上壓板為一體，結構緊湊，布置合理。

4.3熱分段剪設有手動剪刃間隙調整裝置，可實現剪刃間隙無級調整，結構簡單，重量輕，操作方便。

4.4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。

4.5擺動輥道采用單獨傳動型式，結構簡單、制造維護方便、操作靈活。

4.6擺動輥道升降缸采用尾部鉸接的雙級驅動液壓缸型式，液壓缸安置在擺動輥道的下方，直接驅動擺動輥道的升降，機構簡化、安裝方便、維護省力。

4.7設有專用的剪刃更換吊具，方便人工更換剪刃。

5.結束語

2800mm熱分段剪是熱軋中板線上的重要設備，具有功能完備、實用、設備重量輕、結構簡單、操作維護方便等特點。目前，該剪機已成功應用于用戶現場，運行穩定，達到了設備設計的預期效果，滿足了用戶的使用要求。