安裝有圓弧形上剪刃的上中厚板切割刀架由兩

　　中厚板生產線剪切設備比較_冶金/礦山/地質_工程科技_專業資料。２００８ 年第 ２ 期 總第 １８ 期 重工與起重技術 ＨＥＡＶＹ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＆ ＨＯＩＳＴＩＮＧ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ Ｎｏ．２ ２００８ Ｓ ｅｒｉａｌ Ｎｏ．１８ 中厚板生產線 期 重工與起重技術 ＨＥＡＶＹ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＆ ＨＯＩＳＴＩＮＧ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ Ｎｏ．２ ２００８ Ｓ ｅｒｉａｌ Ｎｏ．１８ 中厚板生產線剪切設備比較 大連重工·起重集團有限設計研究院 邢 軍 摘 要 ： 介 紹 了 中 厚 板 剪 切 機 的 種 類 、結 構 特 點 、工 作 原 理 ， 以及滾切剪在國內的應用狀況。 關鍵詞： 中厚板； 剪切機； 鍘刀剪； 圓盤剪； 滾切剪 １ 概述 中厚板 生 產 線 主 要 由 加 熱 爐 區 、軋 機 區 、精 整 線、特厚板生產區、熱處理 線 及 涂 漆 生 產 線 等 部 分 組成。 在中厚板生產線上， 剪切機組分別由用于完成 切頭切尾、側切邊、縱剪和 定 尺 剪 切 等 不 同 任 務 的 各種剪切機組成。剪切機的優劣直接影響生產線 剪切機的分類及特點 剪切機是用于將鋼板剪切成規定尺寸的設備。 按照刀片形狀和配置方式及鋼板情況， 在中厚板生 產中常用的剪切機有斜刃式剪切機（ 即鍘刀剪） 、圓 盤 式 剪 切 機（ 即 圓 盤 剪） 和 滾 切 式 剪 切 機（ 即 滾 切 剪） 三種基本類型。國內應用多的是斜刃式剪切 機， 其次是圓盤式剪切機， 滾切式剪切機是近年來 才出現的一種新型剪切機。三種剪切設備原理如圖 １ 所示。 圖 １ 剪切設備原理 下面對三種類型剪切機的特點進行分述： （ １） 斜刃式剪切機 這種剪切機的兩個剪刃成一定角度配置， 其中 一個剪刃相對另一個剪刃是傾斜配置的。在生產中 上刀片多數是傾斜的， 其傾斜角度一般為 １～６°的角 （ 見圖 １ 中 ａ） ， 具有以下特點： ●對鋼板溫度適應性強， 既適用于熱狀態， 也適 用于冷狀態下鋼板的剪切。對鋼板厚度適應性強， 通常 ４０ｍｍ 以下的鋼板均能剪切； ●由于斜刀片剪切機的上刀片具有一定傾斜 角， 使刀片與鋼板接觸長度縮短， 因此， 與平行刃相 比其所需要的剪切力更小， 能耗相對降低； ●其缺點是剪切時斜刃與鋼板之間有相對滑 動； 由于間斷剪切， 空行程時間長， 剪切速度慢， 產 量低。 （ ２） 圓盤式剪切機 圓盤式剪切機的兩個刀片均為圓盤狀 （ 見圖 １ 中 ｂ） 。這種剪切機常用來剪切鋼板的側邊， 也可用 于鋼板縱向剖分成窄條。圓盤剪一般均配有碎邊機 構， 其特點如下： ●剪切厚度一般限于 ３０ｍｍ 以內； ●可連續縱向滾動剪切， 速度快、產量高、質量 好， 對帶鋼的縱邊剪切更能顯示出它的優越性； ●對于小批量生產， 規模品種多， 鋼板寬度變換 頻繁， 因此， 需要頻繁調整其兩側邊剪刃間的距離。 （ ３） 滾切式剪切機 滾切式剪切機是在斜刀片鍘刀剪的基礎上， 將 上剪刃做成圓弧形（ 見圖 １ 中 ｃ） 。上刀架在兩根曲 軸帶動下， 使上剪刃由一端開始向另一端逐漸接觸， 類似圓盤剪的連續剪切， 可用來剪切鋼板的頭尾， 也 可用來剪切鋼板的側邊。其特點如下： ●由于弧形的上剪刃在直線的下剪刃上滾動剪 切， 上剪刃相對鋼板的滑動量小， 剪刃劃傷和磨損小； ●上下剪刃的重疊量在全剪刃長度上其值基本固 定不變。因此， 幾乎沒有彎曲鋼板和廢邊的附加力。被 剪下的廢邊彎曲或卷曲也很少， 料頭容易處理； ●上下剪刃在起始和停止位置時， 其開口度大 約能達到板厚的三倍， 明顯大于普通斜刃剪的開口 度， 因而能使厚鋼板順利通過剪切機； ●雖然滾切剪有較大的開口度， 但總行程比普 通斜刃剪減少 ３０％～４０％， 因此， 曲柄半徑小， 剪切力 矩也相應地減少； ●能實現剪切狀態。 ３ 剪切機的結構及工作原理 ３．１ 斜刃式剪切機 斜刃式剪切機的種類比較多， 按刀片在機架上 的位置可分為開式和閉式； 按剪刃運動特點又可分 為上切式和下切式； 按上刀片運動軌跡， 又可分為垂 直剪和擺動剪。我國使用廣泛的斜刃式剪切機為 － ３－ 重工與起重技術 ＨＥＡＶＹ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＆ ＨＯＩＳＴＩＮＧ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ 刀片垂直運動的上切式剪切機， 如圖 ２ 所示。 氣控制來實現同步碎斷的。該設備的刀盤設有徑向 間隙和軸向間隙調整裝置， 如圖 ４ 所示。 圖 ２ 斜刃式剪切機結構 １．電動機 ２．減速機 ３．開式齒輪傳動 ４．離合器 ５．曲軸 ６．連桿 ７．滑道 ８．上刀架 ９．下刀架 斜刃式剪切機一般由傳動部分、離合器、機架、曲 軸或偏心部分以及上下刀架等組成。用帶飛輪的異步 電動機驅動， 經減速機或皮帶輪以及開式齒輪傳動， 帶動曲軸（ 偏心軸） 使上刀架沿著機架的滑道垂直往 復運動， 以完成剪切過程。上刀架的剪切動作是通過 控制離合器的開啟和關閉來實現的。離合器有牙嵌 式、摩擦片式， 可用腳踏杠桿、氣缸或電磁閥操縱。下 刀架固定在機架上， 上刀架除與曲軸連接外， 尚有平 衡裝置， 平衡方式有重錘式和氣缸式兩種。 ３．２ 圓盤式剪切機 圓 盤 式 剪 切 機 主 要 由 傳 動 系 統 、減 速 機 、剪 體 、 同步軸裝配、底座及橫移裝置等構成， 如圖 ３ 所示。 圖 ４ 軸向間隙調整裝置結構 ３．３ 滾切式剪切機 滾切式剪切機可分為滾切式切頭剪、滾切式雙 邊剪、中厚板切割滾切式定尺剪和滾切式剖分剪等類型。其共同 特點是在剪切過程中， 呈圓弧形的上剪刃相對于平 直的下剪刃作滾動剪切（ 見圖 ５） 。由于剪切運動是 滾動形式， 與上剪刃傾斜的剪切形式相比剪切質量 大為提高。剪切斷面邊部整齊， 加工硬化現象也不嚴 重； 剪刃重疊量 �。� 一 般 超 出 下 剪 刃 １～５ｍｍ） ， 在 整 個剪刃寬度上重疊量是不變的， 因此避免了鋼板和 廢邊的上彎現象。 ３．３．１ 滾切原理分析 滾切式剪切機的剪切過程由圖 ５ 中的五個位置 表示。 安裝有圓弧形上剪刃的上刀架由兩個偏心半徑 相同、轉向相同、相位不同的偏心軸帶動。位置 １ 為 上剪刃的起始位置， 兩個偏心軸轉動， 圓弧形上剪刃 的出口端（ 見圖 ５ 左端） 首先下降， 另一端相差一個 相位角同時下降， 直到前緣（ 見圖 ５ 左端） 下降到與 圖 ３ 圓盤剪結構 圓盤式剪切機是由四臺交流變頻電機分別驅 動主刀軸， 其中兩臺交流變頻電機用來驅動固定側 和移動側圓盤式切邊剪； 另兩臺交流調頻電機用來 驅動固定側和移動側碎斷剪。切邊剪剪切軸固定側 和移動側由機械同步裝置來實現同步切邊， 同時配 有電氣同步， 碎斷剪剪切軸固定側和移動側是由電 － ４－ 圖 ５ 滾切式剪切機的剪切過程 １．起始位置 ２．剪切開始 ３．左端相切 ４．中部相切 ５．右端相切 ６．回到起始位置 重工與起重技術 ＨＥＡＶＹ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＆ ＨＯＩＳＴＩＮＧ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ 下剪刃相切或與下剪刃平行的一條假想線（ 剪切的起始位置） ， 然后上剪刃沿假想線滾 動， 對鋼板進行剪切。位置 ４ 是上剪刃滾動剪切到 鋼板中部，中厚板切割 繼續滾動直到入口端 （ 見圖 ５ 右端） 相 切， 及位置 ５（ 剪切的結束位置） ， 之后上剪刃升起恢 復到起始位置 １。 為實現上剪刃相對下剪刃做滾切運動， 必須設 計固定在兩側立柱上的固定滑道和可伸縮滑道曲 線） �？缮炜s滑道在剪切時所需的壓力由液 壓缸提供。 弧形上剪刃在沒有滑動的滾動時， 上剪刃的刃 上點運動軌跡為短輻旋輪線， 取上剪刃的中間點 Ｃ， 移動軌跡為： ｘｃ＝（ｒ Ｌ－ ｓｉｎｔ°） ｙｃ＝（ｒ １－ ｃｏｓｔ°） 式中： ｒ—上剪刃的圓弧半徑； ｔ°—上剪刃由前緣到中間位置 Ｃ 圓弧中心角度； Ｌ—ｔ°角所對應的弧度。 圖 ６ 滾動剪切運動軌跡 剪切時 Ｃ 點的位移很小， ｘｃ 僅有幾毫米。 由于與上剪刃有一定距離， 上刀架與兩個驅動 連 桿 的 鉸 接 點Ⅰ、Ⅱ的 運 動 軌 跡 ， 只 能 是 接 近 短 輻 旋輪線， 可以用解析法給出。因滾切運動是由鉸接 點 Ｍ１、Ｍ２ 的 運 動 給 出 的 ， 因 此 ， 剪 切 只 能 是 近 似 的 上 剪 刃 沿 假 想 線 滾 動 。雖 然 不 能 確 保 絕 對 無 滑 動 滾 切， 但對剪刃的影響不大。Ⅰ、Ⅱ的空行程是剪切開 始前和剪切結束后運動行程的軌跡曲線， 對于剪切 并不重要， 只要是封閉的圓滑曲線即可， 以免產生沖 擊振動。 ３．３．２ 滾切剪的應用 目前， 我國已擁有 ４０ 多條中厚板剪切線。從剪 切鋼板尺寸上分： 大多數為 ２３００～３０００ｍｍ（ ２３ 條） ； ３１００～４０００ｍｍ（ ８ 條） ； ４１００～４３００ｍｍ（ ６ 條） ； ５０００ｍｍ （ ３ 條） 。中厚板剪切機的主要配置狀況， 見表 １。 表１ 中厚板剪切機主要配置狀況 序 切邊剪 切頭、定 號 工名稱 型式 尺剪型式 投產年份 備注 １ 寶鋼厚板 ２ 鞍鋼厚板 ３ 舞鋼厚板 滾切式 滾切式 滾切式 滾切式 滾切式 斜刃剪 ２００５ 引進 １９９３／２００３ 引進 １９７９ 引進 ４ 浦鋼厚板 ５ 秦皇島中板 ６ 濟鋼厚板 ７ 首鋼中板 滾切式 圓盤剪 滾切式 圓盤剪 擺動剪 斜刃剪 擺動剪 斜刃剪 １９９１ 引進 １９９３ 引進 １９９８／２００１ 引進 １９８９／２００３ ８ 邯鋼中板 ９ 柳鋼中板 １０ 武鋼中板 １１ 酒鋼中板 １２ 濟鋼中板 １３ 天鋼中板 １４ 韶鋼中板 １５ 新余中板 １６ 重鋼中板 １７ 營口中板 圓盤剪 斜刃剪 圓盤剪 滾切式 斜刃剪 斜刃剪 滾切式 斜刃剪 滾切式 斜刃剪 滾切式 擺動剪 斜刃剪 滾切式 斜刃剪 斜刃剪 滾切式 斜刃剪 斜刃剪 斜刃剪 １９７４／１９９１ 引進 １９７４／１９９８ 引進 １９６６／１９９９ １９９８ １９８９ 引進 １９７８／１９９４ １９６５／２００４ 引進 １８ 鞍鋼中板 １９ 馬鋼中板 ２０ 太鋼中板 ２１ 浦鋼中板 ２２ 安陽中板 ２３ 南鋼中板 ２４ 昆鋼中板 ２５ 臨鋼中板 圓盤剪 斜刃剪 圓盤剪 斜刃剪 圓盤剪 斜刃剪 斜刃剪 斜刃剪 滾切剪 斜刃剪 斜刃剪 斜刃剪 斜刃剪 斜刃剪 斜刃剪 斜刃剪 １９３８／２００３ １９９７ １９６６ １９７５／１９９６ １９７５／１９９５ １９７４ ２６ 無錫中板 斜刃剪 斜刃剪 ２７ 新余厚板 滾切式 滾切式 ２００５ 引進 ２８ 安陽永興 ２９ 南鋼爐卷 滾切式 滾切式 滾切式 ２００５ ２００４ 引進 ３０ 韶鋼厚板 ３１ 安陽爐卷 ３２ 臨鋼中板 ３３ 沙鋼厚板 ３４ 湘潭鋼鐵 圓盤剪 滾切式 滾切式 滾切式 滾切式 滾切式 滾切式 滾切式 滾切式 滾切式 ２００５ 引進 ２００５ 引進 ２００５ ２００５ 引進 ２００５ 引進 ３５ 河北敬業 圓盤式 滾切式 ２００７ 從表１ 可以看出我國目前的剪切機技術水平偏 低， 剪切設備均較舊， 大部分為 ２０ 世紀 ５０～６０ 年代 水平。這種局面的形成， 同多年來中厚 （下轉第 １４ 頁） － ５－ 重工與起重技術 ＨＥＡＶＹ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＆ ＨＯＩＳＴＩＮＧ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ 軌下起升高度 兩腿間小凈距 起升速度： 只帶吊具時 吊具帶額定負荷起升時 吊具帶額定負荷下降時 小車運行速度 大車行走速度 外伸梁俯仰單程時間 （ 含脫鉤或掛鉤） ４ 主要特點 １６．５ｍ ２７ｍ ８０ｍ／ｍｉｎ ４０ｍ／ｍｉｎ ４０ｍ／ｍｉｎ １００ｍ／ｍｉｎ ３０ｍ／ｍｉｎ 約 ６ｍｉｎ 港口寬厚板的裝卸作業， 曾由門座起重機承 擔， 一般采用將鋼板捆綁后裝卸。采取這種方式裝 卸， 需人工輔助完成裝卸作業， 作業安全性差、效率 低。本機采用電控永磁吊具裝卸鋼板， 司機在操作 室中基本可完成裝卸作業， 不需要額外的人工干預，中厚板切割 作業安全性好、效率高。 電控永磁吊具在工作過程中基本不耗電。如突 然停電或線路出現故障， 無需蓄電池應急供電， 不 會出現鋼板掉下， 引發人身及設備事故， 安全可靠。 電控永磁吊具的供電只給控制器用， 在吸持或 釋放鋼板時控制磁盤內部的磁路轉換， 達到對鋼板 的吸持或釋放， 只是在吸持或釋放鋼板的瞬間用電 １～４ｓ， 屬于低能耗、低運行成本裝備。 電 控 永 磁 吊 具 配 有 磁 力 飽 和 控 制 與 監 測 ＵＣＳ 系統、四級磁力調節 ＡＰＣ 裝置及永磁吸盤模塊（ 可 實現分組控制） ， 以適應不同規格鋼板的裝卸。電控 永磁吊具的 ＤＡＵＴＡＮＡＣ 安全保險裝置及“提起－ 全 充磁－ 安全”操作循環運行模式， 可確保操作運行的 安全性。電控永磁吊具永磁吸盤模塊自帶柔性懸掛 系統， 能夠主動適應鋼板的平整度。因此， 電控永磁 吊具在本機上的應用， 可實現安全可靠、高效低耗的 目的。 另外， 在需要裝卸成品型材時可將載貨橫梁吊 鉤同吊架通過鎖銷相聯接， 利用載貨橫梁吊鉤上設 置的若干個吊耳起吊重件， 從而進一步增強本機的 適應能力。 由于電磁吊具的特殊性能原因， 岸邊板坯起重 機與岸橋相比， 其起升速度和小車運行速度僅達到 岸 橋 相 應 速 度 的 ５０％左 右 ， 所 以 工 作 效 率 比 岸 橋 低。因此在保證安全的前提下， 如何限度地提高 本機的起升速度和小車運行速度， 進而達到提高作 業效率的目的， 也是設計制造者和用戶共同面臨的 難題。 ５ 結束語 該設備自投入生產以來， 其各項性能指標均符 合設計的相關規定， 也大大提高了寬厚板的裝卸效 率， 與門座起重機相比效率得到了成倍的提高， 滿足 了用戶的使用要求。岸邊板坯起重機的成功開發， 在 為用戶創造巨大經濟效益的同時也為我開拓更 為廣闊的產品市場做出了積極的貢獻。 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! （上接第 ５ 頁） 板家重軋鋼、輕精整的觀念是分不開的。目前 ６０％的中厚板仍沿用鍘刀剪切邊和切定尺， 而滾 切剪在中厚板上的應用還相當有限。 ４ 結論 近年來， 隨著國內中厚板剪切線改造和更新的 迅猛發展， 滾切剪在河北敬業 ３０００ｍｍ 剪切線ｍｍ 剪切線ｍｍ 剪切線ｍｍ 剪 切 線ｍｍ 剪 切 線ｍｍ 剪切線ｍｍ 剪切線ｍｍ 剪切線ｍｍ 剪切線ｍｍ 剪切線等十多個項目上得到進 一步應用。滾切式剪切機在現代化中厚板生產中擁 有獨特的優越性和更強的生命力， 它代表著中厚板 剪切設備的發展方向。 參考文獻 ［ １］ 周國盈編著．帶鋼精整設備．機械工業出版社， １９８２， １０ ［ ２］ 張景進主編．中厚板生產．冶金工業出版社， ２００５， ３ ［ ３］ 軋鋼譯文．北京鋼鐵設計院．寬厚鋼板專輯， １９７３， １１ － １４－
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