熱軋板坯去毛刺機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王文合

（河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司中板廠，河北 邯鄲056015）

1 引言

鋼鐵企業(yè)中厚板生產(chǎn)線使用的原料為熱送連鑄板坯經(jīng)過(guò)二次切割后的短定尺坯料。連鑄板坯在分割過(guò)程中，端部下表會(huì)產(chǎn)生熔渣（即毛刺），這種毛刺不僅可以對(duì)輥道、軋輥等設(shè)備造成諸如撞擊、輥面劃傷、輥身裂紋等傷害，而且由于氧化渣會(huì)夾雜在熱軋鋼板的首尾部而影響軋制板材的質(zhì)量，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和成材率有很大影響。為了解決此問(wèn)題，熱軋板坯去毛刺機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)用成為中厚板產(chǎn)線提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高成材率和降低輥耗的必要手段。

2 去毛刺機(jī)選型計(jì)算

去毛刺機(jī)去除板坯上毛刺主要有兩個(gè)作用：一是提高板材軋制的質(zhì)量，二是減少對(duì)輸送輥、軋輥的傷害。錘刀式去毛刺機(jī)，這種機(jī)型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操控方便，占用空間少。該種去毛刺機(jī)為滾筒式結(jié)構(gòu)，滾筒（即清理輥）周?chē)鶆虿贾糜绣N片。其工作原理是通過(guò)激光檢測(cè)開(kāi)關(guān)對(duì)板坯位置進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，清理輥在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，然后利用高速旋轉(zhuǎn)的一組錘刀片，錘刀片通過(guò)離心力甩開(kāi)，擊打在板坯下端部清理熔渣。清理下來(lái)的熔渣還可通過(guò)斜溜槽和收集箱將其收集起來(lái)用吊車(chē)運(yùn)走。錘刀式去毛刺機(jī)中心標(biāo)高、轉(zhuǎn)速的設(shè)定及板坯位置信號(hào)檢測(cè)等對(duì)實(shí)現(xiàn)去毛刺功能起到關(guān)鍵作用，其特點(diǎn)適用于中厚板短坯料生產(chǎn)線。

2.1 參數(shù)計(jì)算的基本數(shù)據(jù)

結(jié)合目前產(chǎn)線上生產(chǎn)坯料的情況和選型去毛刺機(jī)的部分常規(guī)參數(shù)，確定下面數(shù)據(jù)：

最小鋼坯：210mm×1500mm×1600mm；最大鋼坯：260mm×1700mm×2750mm；鄰輥直徑：φ320mm；鄰輥輥身長(zhǎng)度：2800mm；清理輥轉(zhuǎn)數(shù)：400～700r/min；清理輥工作直徑：D=1500/2-320-30=400mm；清理輥有效清理長(zhǎng)度：L≥1700mm，取值L=2000mm。

2.2 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算

電機(jī)是錘刀式去毛刺機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的核心設(shè)備，其功率和轉(zhuǎn)速的大小直接影響著毛刺去除效果。為了滿(mǎn)足板坯去毛刺要求，通過(guò)對(duì)毛刺脆斷能耗分析來(lái)確定電機(jī)的功率。錘刀式去毛刺機(jī)，是以高速旋轉(zhuǎn)的錘刀沖擊毛刺，以沖擊力克服毛刺斷裂的阻抗力，將毛刺以脆性斷裂的形式打掉。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，從切削力和位移作用推算，對(duì)于普碳鋼和低碳合金鋼在鋼坯溫度1000℃時(shí)，去除毛刺的斷裂能耗約為1kN·m。

輥道平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)電機(jī)需要提供的負(fù)載轉(zhuǎn)矩包括輥?zhàn)拥撵o力矩、毛刺輥對(duì)軋件產(chǎn)生的動(dòng)力矩，即去毛刺的斷裂能耗。

M=Gμr+Q

式中，G 為毛刺輥的重量；μ 為滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)0.002～0.005；r 為輥?zhàn)影霃?；Q 為去毛刺的斷裂能耗。

因?yàn)闈L動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)非常小，輥?zhàn)拥撵o力距非常小，故可忽略不計(jì)。

對(duì)于電動(dòng)機(jī)功率的選擇，一般按下面公式計(jì)算：P=T×n/9550

式中，P 為電動(dòng)機(jī)功率，kW；T 為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（克服板坯毛刺阻力切削能耗），N·m；n 為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min。

將參數(shù)代入公式，計(jì)算可得P=73.30kW，取電機(jī)功率為75kW。

3 去毛刺機(jī)布置安裝

中厚板材生產(chǎn)線具有坯料小、規(guī)格多、軋制周期短、坯料溫度高、運(yùn)行速度快等特點(diǎn)。目前生產(chǎn)線上的在線去毛刺設(shè)備多是將刀具布置在板坯下表面，因此需要將去毛刺機(jī)布置在相鄰兩個(gè)輸送輥?zhàn)又g。對(duì)于長(zhǎng)坯生產(chǎn)線，其輥?zhàn)娱g距足以布置去毛刺機(jī)。而對(duì)于短坯生產(chǎn)線，因其輥?zhàn)娱g距相對(duì)較小，如果想在該生產(chǎn)線上布置去毛刺機(jī)，必須去掉其中一個(gè)輸送輥，在這個(gè)空間上布置去毛刺橫梁，然而去毛刺橫梁又不能作為輸送輥道，這樣去掉一個(gè)輥?zhàn)雍缶蜁?huì)出現(xiàn)某些問(wèn)題，這就使得去毛刺機(jī)在短坯生產(chǎn)中的使用受到了一定的限制。

在輸送輥道生產(chǎn)線上，相鄰兩個(gè)輥?zhàn)拥淖畲罄碚撻g距為板坯長(zhǎng)度的一半，輥?zhàn)娱g距如果過(guò)小，不足以安裝去毛刺橫梁，而如果安裝了去毛刺機(jī)又不做其他改進(jìn)的話(huà)，就會(huì)出現(xiàn)掉坯現(xiàn)象，從而影響板坯的正常輸送[1]。這就要求我們不能完全地照搬某一型號(hào)的去毛刺機(jī)，而應(yīng)該結(jié)合考慮產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，尤其是中板產(chǎn)線板坯去毛刺區(qū)域多是集中傳動(dòng)輥道，去毛刺機(jī)輥不易安裝，涉及方面較多影響較大，以及資金費(fèi)用多等方面因素，合理選擇去毛刺機(jī)及其安裝位置，并適當(dāng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以滿(mǎn)足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況的需求。

3.1 方案

將去毛刺機(jī)安裝在集中傳動(dòng)6 段輥道后面，同時(shí)需要將7段輥道移動(dòng)到8 段輥道前，如圖1 所示位置。

圖1 去毛刺機(jī)布置圖（方案一）

若執(zhí)行此方案，在不增設(shè)其他裝置的情況下，軋制生產(chǎn)時(shí)兩塊板坯批軋時(shí)控溫鋼板不在去毛刺機(jī)位置停留，去毛刺機(jī)刀片也不會(huì)傷到鋼板下表面，控溫及軋制停放的工藝線長(zhǎng)度增長(zhǎng)了3067mm。但也存在某些缺點(diǎn)：一是此位置基礎(chǔ)中間有道橫梁，去毛刺機(jī)安裝在此位置需要破除橫梁，這樣會(huì)降低基礎(chǔ)強(qiáng)度；二是去毛刺機(jī)安裝在此位置需要施工費(fèi)及其他輔料費(fèi)用合計(jì)約20 萬(wàn)元，成本相對(duì)較高。

3.2 收集裝置

考慮為了熔渣收集清理方便，在去毛刺機(jī)下部設(shè)置斜溜槽和溶渣收集箱，熔渣收集到一定量時(shí)用行車(chē)將收集箱吊走，如圖2 所示。

圖2 去毛刺機(jī)熔渣收集裝置示意圖

4 去毛刺機(jī)的應(yīng)用

去毛刺機(jī)初始狀態(tài)的靜止刀片處于收回狀態(tài)，刀片的上邊緣位于輥道上邊緣的下面。板坯由輸送輥道送入去毛刺輥道區(qū)域，當(dāng)板坯頭部前進(jìn)到裝在去毛刺輥道前端1000mm 處的光電開(kāi)關(guān)1 時(shí)，坯板行走速度由傳送速度降到去除毛刺速度，同時(shí)去毛刺機(jī)輥開(kāi)始高速正向啟動(dòng)，高速旋轉(zhuǎn)將錘刀通過(guò)離心力甩開(kāi)，其旋轉(zhuǎn)方向與板坯傳送方向相同，板坯頭部運(yùn)行到光電開(kāi)關(guān)2，板坯傳送停止，按照提前計(jì)算設(shè)定好的位置，此時(shí)鋼坯頭部切口剛好符合去毛刺輥工作位置，延時(shí)1 秒后去毛刺機(jī)在抱閘作用下迅速停止旋轉(zhuǎn)，此過(guò)程完成鋼坯的頭部去毛刺過(guò)程。然后板坯自動(dòng)進(jìn)一步向前運(yùn)送，當(dāng)板坯尾部通過(guò)光電開(kāi)關(guān)1 時(shí)，去毛刺輥又開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)向與板坯傳送方向相反，當(dāng)板坯尾部通過(guò)光電開(kāi)關(guān)2 時(shí)，板坯傳送再次停止，此時(shí)，鋼坯尾部切口也符合去毛刺輥工作位置，延時(shí)1 秒后去毛刺機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，去除鋼坯尾部毛刺過(guò)程完成，板坯繼續(xù)以傳送速度向前輸送至軋制區(qū)。圖3 為去毛刺機(jī)在去除板坯頭、尾部毛刺時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向示意圖。

圖3 去板坯毛刺轉(zhuǎn)向示意圖

5 結(jié)語(yǔ)

成材率通常是一個(gè)生產(chǎn)企業(yè)最關(guān)注的事，直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。中板生產(chǎn)線熱軋板坯去毛刺機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，為后續(xù)的鋼坯軋制創(chuàng)造了良好的條件，大大提高了成材率以及生產(chǎn)率，增加了經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也降低輥耗減少了成本費(fèi)用。