硅鋼縱剪剪邊毛刺產(chǎn)生原因及處理方法探討

邱俊杰 趙勝利

(武鋼有限硅鋼部 湖北 武漢：430080)

硅鋼精整縱向剪切是沿著冷軋硅鋼片軋制方向，把一定寬度的硅鋼片帶材，按用戶所需要的訂單尺寸剪切成各種規(guī)格的鋼帶，以供客戶分條和橫切之用。硅鋼精整剪切機組生產(chǎn)線主要設(shè)備由開卷機、縱剪機、碎邊剪、活套、張力輥、各類夾送輥、各種導(dǎo)向裝置、卷取機、上卸卷小車、EPC、CPC卷取控制裝置等組成。設(shè)備精度、不同來料和操作工人的技能水平都可能影響產(chǎn)品剪切精度。剪切毛刺超標是常見的問題之一，也是影響下游客戶及變壓器疊片質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。

隨著硅鋼產(chǎn)品市場競爭越來越激烈，硅鋼產(chǎn)品的品種、規(guī)格都變得多樣化，對產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來越高?，F(xiàn)標準要求將硅鋼帶剪邊毛刺量控制在0.015mm以內(nèi)(詳見表1)，給現(xiàn)場生產(chǎn)帶來巨大挑戰(zhàn)。本文就剪切毛刺缺陷產(chǎn)生的原因及處理方法進行了研究。

表1 硅鋼帶的毛刺、寬度及不平度允許偏差

1 硅鋼帶縱向剪切常用工藝

1.1 通軸式圓盤剪

圖1為通軸式圓盤剪示意圖，其剪切硅鋼帶的變形過程是由上下剪刃同時轉(zhuǎn)動而帶入鋼帶平直前進而剪切的過程。以剪刃轉(zhuǎn)動和鋼帶前進基本等速來做圓周運動，上下轉(zhuǎn)動剪刃的刀口距離隨著刀體的不斷旋轉(zhuǎn)而逐漸減小，硅鋼板帶被刀刃不斷地切入而發(fā)生變形，共經(jīng)過彈性變形、剪切變形、和斷裂三個階段而被完全剪斷。設(shè)備出廠剪切毛刺高度標準≤0.020mm。

圖1 通軸式圓盤剪設(shè)備示意圖

1.2 懸臂式圓盤剪

圖2為通軸式圓盤剪示意圖，其剪切鋼帶的變形過程是剪刃受硅鋼板帶的拉力拉動上下剪刃(即拉剪工藝)，以相等于硅鋼帶的運動速度做圓周運動，上下剪刃的刃口距離隨著刀體的不斷旋轉(zhuǎn)而逐漸變小，硅鋼板帶被刀刃不斷地切入而發(fā)生變形，共經(jīng)過彈性變形、剪切變形和斷裂三個階段而被完全剪斷。設(shè)備出廠剪切毛刺高度標準≤板厚的8%。

圖2 懸臂式圓盤剪設(shè)備示意圖

2 鋼帶剪切斷面毛刺產(chǎn)生的原因及特征

2.1 剪刃間隙過大引起的毛刺

正常剪切條件下，上下圓盤剪刃之間應(yīng)存在一定的間隙，如圖3所示。

圖3 剪刃間隙與重疊量的關(guān)系

由圖3可以看出，要想獲得較小的毛刺，兩刀刃間隙值應(yīng)該小于板面厚度。推薦合理間隙值見表2(以變壓器疊片毛刺高度≤0.015mm為準)。

表2 上下圓盤剪刃合理間隙推薦值(單位：mm)

由于上下軸刀片間隙值的大小不同，產(chǎn)生的毛刺也不同，兩者的關(guān)系如圖4所示。根據(jù)圖4帶鋼剪切斷面的情況，可以判斷出上下刀軸裝配剪刃間隙值是否合理：(1)出現(xiàn)連續(xù)性的毛刺且有亮點，表明間隙值≤0mm；(2)出現(xiàn)單純性的白點，表明間隙值≤0.005mm；(3)出現(xiàn)微小的翻邊、較大的邊浪等，表明間隙值≥0.030mm。根據(jù)出現(xiàn)的不同情況，需依據(jù)表2對剪刃間隙進行合理調(diào)整。

圖4 剪刃間隙值與毛刺大小的關(guān)系

2.2 剪刃重合度不恰當引起的毛刺

剪切時，剪刃的重合厚度應(yīng)不大于帶板材厚度的一半。在能夠正常剪切的情況下，重合度越好，產(chǎn)生的毛刺就越小。兩者間關(guān)系如圖5所示。

剪刃重疊量和搭接弧長的計算公式如下：

圖5 剪刃重疊量與毛刺大小的關(guān)系

C為兩個圓盤的搭接弧長；r為內(nèi)切圓半徑；h為兩個圓盤重疊量。

表3列出了常見剪切品種的重疊量和搭接弧長。

表3 常見剪切品種的重疊量和搭接弧長表(以直徑260mm刀片為例)

2.3 剪刃竄動和跳動引起的毛刺

懸臂式圓盤拉剪采用端面磨削使剪刃變薄，加裝隔離環(huán)會增加調(diào)整的難度，隔離環(huán)的平面度、裝隔離環(huán)軸的直線度不理想，高速轉(zhuǎn)動時會出現(xiàn)隔離環(huán)和刀盤徑向跳動過大，引起鋼帶在運動過程中橫向擠壓隔離環(huán)，而出現(xiàn)毛刺。圓盤剪剪刃刀片的端面跳動和徑向跳動應(yīng)嚴格控制在精度保證值內(nèi)，否則端面跳動超差容易產(chǎn)生崩刃，崩刃后鋼帶邊部剪切會出現(xiàn)亮點；徑向跳動超差，會造成刀具重疊度誤差，因而產(chǎn)生較大毛刺；刀片刃角超過90°，剪切時會產(chǎn)生毛刺，甚至產(chǎn)生翻邊現(xiàn)象。

2.4 設(shè)備老化引起的毛刺

設(shè)備經(jīng)過多年運行后，由于裝卸刀具剪刃的需要及調(diào)整剪刃的重合度，設(shè)備兩刀軸間的距離不斷調(diào)整，如果兩刀軸的重復(fù)精度(兩刀軸的平行度和垂直度)發(fā)生變化，將會引起刀具的重合度等發(fā)生變化，從而引起剪切毛刺。

2.5 來料品種和缺陷引起的毛刺

硅鋼片帶鋼由于含硅量極高，加之材料表面有絕緣涂層的要求。因此在生產(chǎn)過程中由于涂層脫落附著于剪刃表面等原因，易造成剪切毛刺和邊部白點；另由于材料本身的冷脆性和不易軋制產(chǎn)生的邊浪、邊裂、2JHJ浪、超厚超薄、鐮刀灣等缺陷也易使精整在剪切的過程中產(chǎn)生毛刺。

2.6 活動導(dǎo)向裝置的上下壓板引起的毛刺

活動導(dǎo)向裝置的上下壓板未伸到剪切刃口處、或壓板有磨損，已不平整，造成鋼帶剪切前就變形較大，剪切后易造成鋼帶出現(xiàn)邊浪現(xiàn)象和斷續(xù)性毛刺，如圖6所示。

圖6 導(dǎo)板位置不合適引起毛刺

3 處理方法

(1)針對剪刃刀具的間隙值太大或刀刃重合度太大引起的毛刺，表現(xiàn)為出現(xiàn)連續(xù)性的毛刺并伴有輕微的翻邊現(xiàn)象，此時應(yīng)依據(jù)表2或表3重新調(diào)整剪刃的間隙和搭接量至合適位置，鎖緊后再進行剪切。對于通軸式圓盤剪，因主要由人工根據(jù)任務(wù)訂單調(diào)整，不可控因素較多，建議在調(diào)整過程中，聯(lián)軸器被夾緊在其工作位置之前至少應(yīng)重復(fù)5次，然后將剪刃夾緊器固定在刀軸上。對于懸臂式圓盤拉剪，雖為電腦控制自動調(diào)整，但由于現(xiàn)場設(shè)備使用的工況條件比較惡劣，灰塵較多，須重視傳感器的維護和保養(yǎng)項目。

(2)針對剪刃老化引起的毛刺，表現(xiàn)為鋼帶剪邊毛刺是連續(xù)性的；或者在剪切時因來料超厚、搭焊、鐮刀彎等導(dǎo)致刃口崩缺，表現(xiàn)為經(jīng)剪邊的鋼帶邊部出現(xiàn)有規(guī)律的亮點，呈現(xiàn)為斷續(xù)性的毛刺，應(yīng)立即更換新的剪切刀具。剪刃已鈍或重新研磨后刀具刃角超過90°。這時需將剪刃換面使用或重新研磨，磨刀后刀具刃角需小于90°(誤差小于0.5°)，新剪刃開口度應(yīng)為每次≤2.5mm。

(3)針對通軸式圓盤剪的鎖緊裝置軸承磨損老化而帶來的間隙、上下主刀軸平行度超差，從而帶來間斷性的毛刺超標和崩刃現(xiàn)象，這需要班組長掌握圓盤剪鎖緊器的維護和保養(yǎng)周期，并能判斷鎖緊器的設(shè)備工況，做到不合格及時報廢更換。

(4)針對來料厚度的同板差差異較大、涂層脫落等原因，引起圓盤剪兩端的剪刃壓力不均產(chǎn)生間斷性的毛刺，此時應(yīng)適當減低運行速度來緩減圓盤剪主體設(shè)備的壓力，從而減少剪切鋼帶邊部毛刺的超標。

(5)針對活動導(dǎo)向裝置的上下壓板未伸到剪切刃口處、或壓板不平整造成的毛刺，應(yīng)調(diào)整下壓板的上平面與剪刃刃口的最高點同高；調(diào)整上、下壓板間的間隙，使兩者間的間隙值在0.5mm～0.1mm內(nèi)。對于磨損的壓板應(yīng)及時重新調(diào)整制作。

(6)針對懸臂式圓盤拉剪剪刃竄動和跳動引起的毛刺，一是應(yīng)檢查隔離環(huán)的平面度，裝隔離環(huán)的軸的直線度在設(shè)備的保證值以內(nèi)后再加以調(diào)整，從而保證鋼帶的剪切精度；二是改變刀盤的磨削方式，采用外圓磨削，此舉可避免在刀軸上加裝隔離環(huán)，并因磨削后刀盤的直徑重量減輕而保證設(shè)備的安裝精度。同時隨著刀盤的磨削次數(shù)越多，直徑越小，在同等速度下，可有效改善刀盤在運行的竄動和跳動，詳見表4。

表4 懸臂式拉剪采用外圓磨削后兩次剪邊毛刺高度對比表

4 結(jié)語

通過分析縱剪工作原理，探索圓盤剪在工作過程中產(chǎn)生剪邊毛刺的原因，進一步細化了圓盤剪的搭接量和刀盤間隙調(diào)整值，為將剪邊毛刺高度控制在0.02mm以內(nèi)提供了工藝參數(shù)保證。通過圓盤調(diào)整時卡盤反復(fù)5次以上鎖緊、改變刀盤磨削方式、圓盤剪入口導(dǎo)位板調(diào)整標準等措施，實現(xiàn)了將剪邊毛刺高度控制在≤0.015mm的目標，最終達到產(chǎn)品要求。