冷軋連續(xù)退火機(jī)組壓塊機(jī)工作原理及剪刃間隙調(diào)整方法

謝 君

（河鋼邯鋼集團(tuán)公司邯寶冷軋廠，河北 邯鄲 056003）

0 引言

壓塊機(jī)安裝在連續(xù)退火機(jī)組的出口段，主要用于將出口區(qū)域圓盤剪切除的板帶邊部廢料進(jìn)行收集并做壓塊處理。壓塊機(jī)將條狀廢料壓縮成大塊狀，方便廢料回爐熔化再利用。壓塊機(jī)是將圓盤剪切下的廢料直接通過廢料通道收集到壓塊機(jī)倉體內(nèi)，收集到一定量后，剪切缸切斷廢料，推料液壓缸推動壓縮廢料成塊狀，然后卷簾門打開，將廢料推出壓塊機(jī)倉體[1]。壓塊機(jī)具有剪切速度快、效率高、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于冷軋薄板生產(chǎn)機(jī)組。

某冷軋廠連續(xù)退火機(jī)組原料板帶為酸洗軋制的冷硬卷，板帶較厚（一般為0.6～2.5 mm）。實(shí)際生產(chǎn)中，壓塊機(jī)具有剪切力大、設(shè)備振動大、剪切頻繁（平均每喂料30 s 就剪切1 次）等特點(diǎn)。在生產(chǎn)中由于壓塊機(jī)剪刃頻繁出現(xiàn)故障，導(dǎo)致壓塊機(jī)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)板帶及無法正常切邊，連退線平均切邊計劃完成率只有70%左右，連退線每月平均切邊計劃在3 萬t 左右，無法切邊的板帶需要在后續(xù)的拉矯線切邊，如此導(dǎo)致每噸板帶的成本增加百余元。因此，急需根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際對壓塊機(jī)剪刃進(jìn)行分析改進(jìn)。

1 壓塊機(jī)工作原理

連續(xù)退火機(jī)組中壓塊機(jī)安裝在平整機(jī)、圓盤剪之后，在圓盤剪的正下方地下一層房間內(nèi)，用于將圓盤剪切下的板帶邊部廢料條收集壓縮成塊狀，再通過通道排出收集到廢料斗。圖1 為壓塊機(jī)的總體布置主視圖。生產(chǎn)線共安裝有2 套壓塊機(jī)，分別為1 號壓塊機(jī)和2 號號壓塊機(jī)，2 套壓塊機(jī)對稱布置在圓盤剪地下一層的房間內(nèi)，1 號、2 號壓塊機(jī)對應(yīng)1 號、2 號喂料通道，其中1 號喂料通道收集生產(chǎn)線操作側(cè)圓盤剪刀頭切下的板帶邊部廢料條，2 號喂料通道收集生產(chǎn)線驅(qū)動側(cè)圓盤剪刀頭切下的板帶邊部廢料條，收集的廢料條通過1 號、2 號喂料通道分別進(jìn)入1 號、2 號壓塊機(jī)料倉內(nèi)；2 個壓塊機(jī)壓縮好的廢料塊分別通過1號、2 號廢料排出通道運(yùn)輸?shù)降厣系膹U料斗內(nèi)。壓塊機(jī)本體包括喂料液壓缸、推料液壓缸、料倉、閘門、檢查門等，其中壓塊機(jī)的下剪刃安裝在喂料液壓缸的頭部平臺上，上剪刃安裝在壓塊機(jī)檢查門底部，喂料液壓缸缸桿推動下剪刃移動，上剪刃固定在壓塊機(jī)檢查門上不動，生產(chǎn)中壓塊機(jī)上下剪刃嚙合切斷廢料條。

圖1 壓塊機(jī)總體布置主視圖

壓塊機(jī)具體工作步驟依次為喂料、壓塊成型、廢料排出、各部件回原始位置。下面詳細(xì)介紹壓塊機(jī)工作原理。

1.1 喂料

廢料條進(jìn)入壓塊機(jī)示意圖如圖2 所示，圓盤剪切下的板帶兩側(cè)邊部廢料條分別通過1 號、2 號喂料通道落入1 號、2 號壓塊機(jī)料倉內(nèi)部。根據(jù)廢料條的寬度和厚度，經(jīng)過系統(tǒng)程序計算可以得出進(jìn)入壓塊機(jī)料倉內(nèi)廢料條的總重量，當(dāng)進(jìn)入壓塊機(jī)料倉內(nèi)的廢料條總重量達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的喂料重量時，喂料液壓缸開始向前移動喂料（見圖3），將廢料條壓縮進(jìn)推料液壓缸前的料倉，當(dāng)喂料液壓缸推出到達(dá)最大極限位置時，在喂料液壓缸頭部喂料塊上安裝的下剪刃與壓塊機(jī)檢查門上安裝的上剪刃嚙合將廢料條切斷，然后喂料液壓缸收回到原始位置，等待下一次喂料。喂料液壓缸上面設(shè)置有1 個整體護(hù)板，其在喂料過程中將廢料通道內(nèi)的廢料條拖住，與喂料液壓缸隔開，當(dāng)喂料液壓缸收回后，廢料通道內(nèi)的廢料條靠自重下沉到喂料液壓缸前的料倉內(nèi)積攢起來，等待下次喂料。

圖2 廢料條進(jìn)入壓塊機(jī)示意圖

圖3 喂料液壓缸喂料示意圖

1.2 壓塊成型

推料液壓缸壓塊示意圖如圖4 所示，喂料缸不斷向推料缸前的廢料倉內(nèi)喂料，當(dāng)喂料重量達(dá)到設(shè)定壓塊重量時（具體重量根據(jù)廢料條的寬度和厚度經(jīng)過系統(tǒng)程序計算得出），喂料液壓缸就會保持在伸出的極限位置不動，然后推料液壓缸向前伸出，推料液壓缸頭部安裝有1 塊方形推塊將壓塊機(jī)料倉內(nèi)部的廢料條逐漸壓縮，直到推料液壓缸伸出到設(shè)置的壓塊極限位置，廢料條壓縮完成，此時廢料倉內(nèi)的廢料條被壓縮成塊狀，即廢料塊。

圖4 推料液壓缸壓塊示意圖

1.3 廢料塊排出

廢料條壓縮成廢料塊后，推料液壓缸收回到原始位置，然后排料口閘門在液壓缸的帶動下橫向滑動打開，排料口外的壓爪抬起（壓爪用于壓住料倉口外的一個廢料塊，克服廢料排出通道內(nèi)的廢料塊自重，防止廢料塊下滑），推料液壓缸再次伸出到最大極限位置，恰好可以將廢料塊從壓塊機(jī)料倉內(nèi)推出到排料口閘門外的廢料通道上，緊接著排料口外的壓爪馬上壓住剛排出的廢料塊，隨后排料口閘門橫向滑動關(guān)閉，廢料排出過程完成。

1.4 各部件回原始位置

廢料塊排出后，推料液壓缸完全收回到原始位置，然后喂料液壓缸完全收回到原始位置，排料口閘門保持完全關(guān)閉狀態(tài)，壓爪壓下壓住廢料塊，壓塊機(jī)完成了一個廢料塊的加工全過程，各部件回原始位置等待下一個循環(huán)。壓塊機(jī)整個工作過程中，圓盤剪連續(xù)剪切板帶邊部產(chǎn)生廢料條，喂料通道內(nèi)廢料條不間斷涌入，所以壓塊機(jī)完成一個廢料塊的加工后緊接著就會開始下一個廢料塊的加工，剪刃剪切頻率特別高。

2 剪刃間隙調(diào)整辦法

通過研究壓塊機(jī)運(yùn)行過程可以發(fā)現(xiàn)，喂料過程中剪刃能否順利切斷廢料條是整個運(yùn)行過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而剪刃間隙調(diào)整好壞決定了剪切效果。由于廢料條在壓塊機(jī)腔體內(nèi)是無序分布的，一次剪切需要剪斷若干條廢料條，對剪刃的沖擊較大，剪刃在使用中經(jīng)常出現(xiàn)剪刃崩口、剪刃掉落、剪刃松動等問題，導(dǎo)致廢料條無法正常剪切，從而導(dǎo)致壓塊機(jī)堵料、設(shè)備故障頻發(fā)。

經(jīng)過長期的現(xiàn)場實(shí)踐，找到了一種有效可行的精確調(diào)整剪刃間隙的方法，具體步驟如下：

1）使用游標(biāo)卡尺精確測量剪刃備件的尺寸，包括剪刃厚度、長度、寬度、螺栓孔距、螺栓孔大小、螺栓孔位置尺寸等，特別是剪刃厚度尤為重要。根據(jù)設(shè)計和實(shí)際總結(jié)得出，最終將剪刃與墊片的總厚度控制在57 mm±0.05 mm 為最佳，然后根據(jù)測出的剪刃備件厚度計算出需要添加的剪刃墊片厚度（剪刃墊片形狀尺寸與剪刃保持一致，厚度一般有0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm、0.5 mm 等多種，實(shí)際中盡量減少墊片使用數(shù)量，可以提高厚度控制的精度，比如剪刃下需要加0.5 mm 厚的墊片，那么要直接采用0.5 mm 厚的墊片，而不是使用0.2 mm 厚和0.3 mm 厚的墊片疊加成0.5 mm 厚），打開壓塊機(jī)檢查門，將上剪刃和墊片放置到位后，使用力矩扳手（保證每顆螺栓緊固力相同）緊固固定剪刃的螺栓，將上剪刃安裝在檢查門上，并使用同樣的方法將下剪刃安裝在喂料缸護(hù)板上。

2）壓塊機(jī)原始位置俯視圖如圖5 所示，剪刃安裝完成后關(guān)閉壓塊機(jī)檢查門，使上剪刃處于水平位置，分別插入壓塊機(jī)檢查門兩側(cè)的錐形銷（注意只是插入不做其余調(diào)整）。

圖5 壓塊機(jī)原始位置俯視圖

3）打開壓塊機(jī)維護(hù)操作模式，在操作面板上操作控制推出喂料液壓缸，將喂料液壓缸推出到伸出量為1 200 mm 處停止，此時壓塊機(jī)的上下剪刃恰好處于咬合位置。

4）剪刃間隙測量技術(shù)人員從喂料通道的人孔進(jìn)入到壓塊機(jī)內(nèi)部，用塞尺精確測量上下剪刃的中部、邊部的間隙；技術(shù)人員根據(jù)測量出的數(shù)據(jù)大概判斷出兩側(cè)需要調(diào)整的間隙量，然后由2 名鉗工同時轉(zhuǎn)動剪刃調(diào)節(jié)手柄（圖6 為壓塊機(jī)檢查門剖視圖，圖中結(jié)構(gòu)顯示，通過剪刃調(diào)節(jié)手柄旋轉(zhuǎn)可以調(diào)整錐形銷位置，從而調(diào)整上剪刃位置），使壓塊機(jī)檢查門兩側(cè)錐形銷向內(nèi)旋入，剪刃間隙逐漸減小，同時技術(shù)人員在壓塊機(jī)內(nèi)部使用塞尺實(shí)時測量中部、邊部剪刃間隙；當(dāng)剪刃間隙調(diào)整到0.10～0.30 mm 時，停止旋轉(zhuǎn)錐形銷，再次測量剪刃中部、邊部的間隙，保證剪刃各個位置間隙相同。

圖6 壓塊機(jī)檢查門剖視圖

5）在壓塊機(jī)下剪刃上放置0.3 mm 厚的廢料條，然后工作人員從壓塊機(jī)設(shè)備中撤離出來，打開壓塊機(jī)液壓系統(tǒng)，啟動維護(hù)操作模式，壓塊機(jī)試運(yùn)行剪切。剪切完成后，檢查廢料條切口狀態(tài)，如果廢料條切口整齊，說明剪刃調(diào)整良好可以投入使用；如果剪切的廢料條未剪斷，說明剪刃間隙過大，需要繼續(xù)調(diào)整，減小剪刃間隙；如果剪切的廢料條出現(xiàn)藍(lán)色燒焦的印記，說明剪刃間隙過小，需要適當(dāng)增大剪刃間隙。需要注意的是，應(yīng)該將廢料條分別放置到剪刃的邊部、中部的各個主要位置試剪切，以保證剪刃的每個位置都能滿足要求。

6）根據(jù)上面步驟結(jié)果，重復(fù)第4 步的過程，通過調(diào)整壓塊機(jī)兩側(cè)的錐形銷重新調(diào)整剪刃間隙，錐形銷旋入使剪刃間隙減小，錐形銷旋出則使剪刃間隙增大，基本保持微調(diào)即可。剪刃間隙重新調(diào)整后，按照第5 步檢驗(yàn)剪切效果，反復(fù)多次調(diào)整剪刃間隙，直到剪刃間隙控制在0.1～0.3 mm 且廢料條的剪切效果良好為止。

3 效果和效益

3.1 效果

3.1.1 減少了影響板帶切邊計劃的時間

2018 年10 月—2019 年9 月壓塊機(jī)剪刃事故時間和維護(hù)剪刃消耗時間統(tǒng)計結(jié)果顯示，設(shè)備改進(jìn)前，由于壓塊機(jī)剪刃故障造成平均每月停車時間約3 h，平均每月檢查調(diào)整壓塊機(jī)剪刃需要的時間約2 h。自2019 年10 月底設(shè)備改進(jìn)后，壓塊機(jī)剪刃實(shí)現(xiàn)無故障穩(wěn)定運(yùn)行，不再出現(xiàn)剪刃崩口、剪刃掉落、剪刃松動等問題，每月維護(hù)剪刃消耗時間降到1.5 h，保證了板帶切邊計劃的順利進(jìn)行。

3.1.2 延長了剪刃的使用壽命

壓塊機(jī)原設(shè)計每套剪刃使用時間為2 個月，但是實(shí)際使用過程中，改進(jìn)前的每套剪刃只能使用1 個月，有時甚至只能用半個月，改進(jìn)后每套剪刃可以使用約3 個月左右，使用壽命約為原來的3 倍。

3.1.3 降低了備件消耗

經(jīng)過壓塊機(jī)剪刃維護(hù)方法改進(jìn)后，壓塊機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定，2 個壓塊機(jī)剪刃消耗量由原來的每月2 對減少到每3 個月2 對，大大降低了剪刃消耗，節(jié)約了備件成本。

3.2 效益

每年壓塊機(jī)減少剪刃備件消耗量16 片，每片剪刃價格為0.6 萬元，年節(jié)約備件成本共計0.6 萬元/片×16 片=9.6 萬元。

項(xiàng)目總投資0 元。實(shí)施該壓塊機(jī)剪刃間隙調(diào)整方法前，冷軋連續(xù)退火機(jī)組平均切邊計劃完成率為70%左右，實(shí)施該剪刃間隙調(diào)整方法后，機(jī)組平均切邊計劃完成率穩(wěn)定在90%以上（此處按90%計算）。連續(xù)退火機(jī)組每月平均切邊計劃為3 萬t 左右，若在連續(xù)退火機(jī)組無法切邊，則不得不在后處理線切邊，將增加不少于100 元/t 的成本。由此得出，平均每年節(jié)約生產(chǎn)成本=（90%-70%）×30 000 t/月×100 元/t×12 個月=720 萬元。

4 結(jié)語

連續(xù)退火機(jī)組壓塊機(jī)剪刃調(diào)整方法的改進(jìn)解決了長期困擾的設(shè)備疑難問題。自2019 年10 月底改進(jìn)以來，壓塊機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行中非常穩(wěn)定，未再出現(xiàn)廢料條剪不斷、壓塊機(jī)料倉堵料、壓塊機(jī)剪刃崩口、壓塊機(jī)剪刃掉落、壓塊機(jī)剪刃松動等故障問題，減少了剪刃備件消耗量，提高了壓塊機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，顯著提高了連續(xù)退火機(jī)組切邊效率，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。