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薄板线SMS-D1型飞剪作业分析及改进
发布日期:2013/3/13 12:22:14   编辑:中厚板www.zhonghouban.cn   来源:www.zhonghouban.com
张春丽(宝钢2050热轧厂精整一分厂,上海 200941)摘要:介绍了宝钢热轧薄板生产线D1型飞剪的主要特点、基本结构和工作原理;重点
 
张春丽
(宝钢2050热轧厂精整一分厂,上海 200941)
摘要:介绍了宝钢热轧薄板生产线D1型飞剪的主要特点、基本结构和工作原理;重点分析了该飞剪在使用中存在钢板下表面划伤、剪切长短尺等问题的产生原因,并提出了相应的改进措施。
关键词:SMS-D1型飞剪;剪刃更换;下表面划伤;长短尺
中图分类号:TG333.21 文献标识码:B 文章编号:1003-9996(2006)04-0034-03
Operation Analysis and Improvement of SMS-Dl Type Flying Shear Used in Hot Sheet Rolling Line
ZHANG Chun-li
(Baoshan Iron & Steel Co.,Ltd.,Shanghai 200941,China)
Abstract:The main features,basic structure and work theory of Dl type flying shear used in hot sheet rolling line of Bao steel were introduced.The causes of scratch on the bottom surface of sheet,long or short length of shearing were analyzed,and the corresponding improvement measures were put forward.
Key words:SMS-Dl type flying shear;changing cutter;scratch on the bottom surface;long or short length
 
1 前言
宝钢2050热轧厂一精整分厂横切机组薄板生产线采用的是德国施罗曼-西马克公司设计制造的D1型曲柄摆动飞剪。生产实践表明:其生产能力和机组速度能满足连续、高速生产要求,但剪切时存在钢板下表面划伤,剪切长短尺等问题,有待解决。
 
2 D1型飞剪的特点、基本机构
2.1 特点
D1型飞剪无机械偏心,曲柄半径固定,飞剪作匀速连续运转,夹送辊在每两次剪切之间通过电液步进马达作非匀速送料达到剪切不同的基本定尺,加上液压偏心实现倍尺来满足变化的最终定尺要求。其送料和剪切可共用1个电机,剪切精度高,结构简单,适用于热轧成品剪切,剪切厚度为1.20~6.35mm,最大剪切速度为140m/min。
 
2.2 基本结构
D1型飞剪为四连杆机构,其组成如图1所示。其上刀刃的运动轨迹为椭圆,下刀刃的运动轨迹为弧线,剪切区域内上、下刀刃作近似于平行、等速运动,因此断口质量较好。
 
3 D1型飞剪的定尺原理及误差分析
3.1 定尺原理
飞剪定尺的基本公式为:
L=V·T.
式中,L为定尺长度,mm;V为带钢速度,mm/s;T为相邻两次剪切间隔时间,S。
因此,通过调整V、T可实现用户不同要求的定尺长度。
3.1.1 调整相邻两次剪切间隔时间
成倍调整相邻两次剪切问隔时间,即调空切倍数,可通过液压偏心实现不同的空切次数。
3.1.2 调整带钢速度
(1)通过2个脉冲发生器,电液步进马达及行星差动齿轮系动态调整带钢速度,达到动态调节定尺公差的功能。
(2)通过微机设定,电液步进马达及行星差动齿轮系参与变动基本定尺调整带钢速度。如果是定尺的剪切倍数,则:
L=(X+1)·L0
式中,L0为基本剪切长度;X为空切次数。
若剪切不是基本剪切长度或其倍数,则要添加附加长度。
 
3.2 误差分析
3.2.1 机组稳定运行时的误差
飞剪与测量辊之间的转速脉冲误差值由电液步进马达来补偿。因此,在稳定剪切下的定尺误差直接与电液步进马达的精度有关,其决定了定尺精度约为0.1mm。
据SMS公司经验,夹送辊与钢板之间打滑引起的误差约为板长的0.0025%。
3.2.2 机组加减速时的误差
在飞剪启制动过程中,由于液压马达动作略滞后(加速时)或超前(减速时)步进马达的动作,不可避免地会产生误差。综上所述,SMS的定尺精度为0.03%L。对于12m长的钢板,定尺精度为3.6mm。飞剪的长度公差考核保证值为(+3~+6)mm。
 
4 D1型飞剪的同步分析
在剪切瞬间,要求飞剪剪刃的水平分速度与带钢运行速度同步,即滑动态静剪切。否则会造成堆钢或拉钢剪切,影响剪刃寿命及断口质量,严重时还导致无法剪切。
D1型飞剪采用给料匀速的方法实现同步,即每两次剪切之间飞剪的给料机构以不同的速度给料,而飞剪以不变的速度进行剪切。这种匀速方式与机械匀速方式相比有如下特点:
(1)飞剪系统取消了控制剪切机构运动速度的匀速机构,使飞剪设计大大简化,是飞剪设计的一次突变。
(2)给料系统的矫直机、夹送辊的转动部件重量轻,呈圆形,转动惯量小,剪切动平衡好,改变速度较容易实现。
(3)在调速时产生的冲击、震动和噪音小,大大提高了飞剪的剪切速度。
(4)飞剪设备重量轻,降低了其制造成本。
(5)要求有存量较大的活套。需说明的是:所谓剪切瞬间实际上是一个剪
切过程,从剪刃接触带钢开始至带钢被剪断为止,在此期间,剪刃的水平分速度在不断变化,真正与带钢速度同步的只是整个剪切过程中的某一瞬时点,即同步点,其选择原则是堆钢量等于拉钢量,即在同步点之前属堆钢剪切,同步点之后属拉钢剪切,堆钢量等于拉钢量时,剪切过程趋于平衡,在难于精确保证堆钢量等于拉钢量的情况下,堆钢量可稍大于拉钢量。
 
5 D1型曲柄飞剪存在的问题
D1型飞剪是精整分厂的关键设备之一,在生产中发挥了不可替代的作用,但其也存在一些问题,有待进一步改进,并应努力开发研制更先进的飞剪。
该飞剪存在的主要问题如下:
(1)机构复杂,造价高,维修性差。
D1型飞剪结构密集复杂,装配精度高,故障多,拆装麻烦,零部件修复较困难。另外,其造价高,导致成本高,引进备件采购困难。
(2)动载荷大,受力复杂,易造成零部件失效。
由于飞剪剪切时振动冲击动负荷较大,且其机构复杂,因此飞剪应力状态复杂,零部件易损坏失效,飞剪压板易脱焊、下刀架偏心轴的驱动旋转、油缸损坏频繁。据统计,该旋转油缸的使用寿命仅约为2~3个月,生产量约为5~6万t,而且,其不便更换。
(3)侧向间隙值的稳定性差。
飞剪的剪切质量与侧向间隙值的稳定性密切相关。但该飞剪在运行中调节间隙的丝杆常发生窜动,导致间隙值不稳定,进而影响剪切质量。
(4)对工作环境影响较大
因剪切时振动冲击动负荷较大,当有关联接件磨损到一定程度后,剪切时会发出很大噪音;同时钢板表面的氧化铁皮悬浮,工作环境变恶劣。
(5)原有电气系统存在一定问题
原电气控制系统CP80对环境要求较高,在梅雨季节时易发生突发性电气故障;且其为模拟控制,调节时不直观、不准确,线性功能不好,与数字化控制有一定差距。
 
6 D1型曲柄摆动飞剪的改进措施
(1)加装橡胶轮防止钢板下表面划伤随着薄规格产品的增加,钢板经飞剪剪切后下表面划伤现象增多。经观察分析,其产生的原因是下剪刃在剪切过程中造成的。为此,在飞剪入口侧安装了一个带有3个橡胶轮的装置,有效地避免了钢板下表面划伤的产生。
(2)优化剪刃磨削和侧间隙调节方法剪刃的磨损变钝和产生裂纹、崩块都会增大剪切力,增加主电机负载,同时严重影响钢板的剪切质量。另外,剪刃的耗量增加也使生产成本提高。为此,结合生产实际优化了剪刃的磨削方法和侧间隙的调节方法,降低了生产成本,提高了有关设备的使用寿命。
(3)增设剩余长度剪切功能随着生产节奏等的改变,增设了D1型飞剪系统剩余长度自动剪切系统,满足了生产需求,提高了成材率和生产效益。
7结语
(1)D1型曲柄摆动式飞剪在薄板生产线的运行基本正常,可满足连续高速生产要求。
(2)产品质量较好,在定尺公差、形状公差、断口质量及板面状况上均能满足用户要求。
(3)飞剪国产化工作要谨慎,应从易到难试制试用。同时,备件国产化工作可结合生产实际作适当改进。
(4)提高飞剪的维修质量,保证良好的润滑,这有益于提高轴承寿命和承载能力。
(5)配备功能较强的数字化控制系统,研制满足高速、重载、高频工作状况的新型旋转油缸,加强缓冲装置的作用,减少环境污染。针对上述存在的闻题探索开发更先进、合理、简便、可靠的新型飞剪替代复杂的Dl型飞剪势在必行。
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