熱軋板坯去毛刺機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王文合

【摘 要】論文介紹了在熱軋生產(chǎn)線中，板坯毛刺對(duì)設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量的影響，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況改進(jìn)去毛刺機(jī)，介紹了其結(jié)構(gòu)形式、技術(shù)參數(shù)、布置安裝及工作原理等，最后簡(jiǎn)述了去毛刺機(jī)在生產(chǎn)線上應(yīng)用后所帶來的效益。

【Abstract】This paper introduces the influence of slab burrs on equipment and product quality in hot rolling production line， and improves the deburring machine according to the field situation， introduces the structure， technical parameters， arrangement and installation， and working principle of the deburring machine， and finally describes the benefits brought by the deburring machine in the production line.

【關(guān)鍵詞】冶金;板坯去毛刺機(jī);清理熔渣;設(shè)計(jì)

【Keywords】 metallurgy; slab deburring machine; clean the slag; design

【中圖分類號(hào)】TG333? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）04-0182-02

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)過二次切割后的短定尺坯料。連鑄板坯在分割過程中，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）周圍均勻布置有錘片。其工作原理是通過激光檢測(cè)開關(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，錘刀片通過離心力甩開，擊打在板坯下端部清理熔渣。清理下來的熔渣還可通過斜溜槽和收集箱將其收集起來用吊車運(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：?320mm;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。為了滿足板坯去毛刺要求，通過對(duì)毛刺脆斷能耗分析來確定電機(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。

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，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。

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)用行車將收集箱吊走，如圖2所示。

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)輥開始高速正向啟動(dòng)，高速旋轉(zhuǎn)將錘刀通過離心力甩開，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)，此過程完成鋼坯的頭部去毛刺過程。然后板坯自動(dòng)進(jìn)一步向前運(yùn)送，當(dāng)板坯尾部通過光電開關(guān)1時(shí)，去毛刺輥又開始旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)向與板坯傳送方向相反，當(dāng)板坯尾部通過光電開關(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。

5 結(jié)語

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。

【參考文獻(xiàn)】

【1】成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.