850 t冷剪常見故障及解決措施

徐玉兵

(新疆昆玉鋼鐵有限公司，新疆 伊犁 833200)

新疆昆玉鋼鐵有限公司位于新疆伊犁州奎屯市奎屯-獨(dú)山子國家級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，是石橫特鋼有限公司于2012年獨(dú)資興建的，工藝技術(shù)先進(jìn)的長流程鋼鐵企業(yè)，計(jì)劃鋼產(chǎn)量200萬t/年(線材、螺紋)，其中線材80萬t，建材螺紋鋼120萬t。其中的棒材線于2011年6月進(jìn)行設(shè)備工藝流程設(shè)計(jì)，2013年7月投產(chǎn)。全線布置有雙蓄熱步進(jìn)式加熱爐一座，加熱爐為側(cè)進(jìn)側(cè)出，加熱能力為160 t/h(冷坯)。配有高壓水除鱗，共有18架軋機(jī)，軋機(jī)具有短應(yīng)力線、高剛度的特點(diǎn)，所有軋機(jī)平立交錯(cuò)布置。其中，粗軋6架(1～6架)，軋輥直徑為Φ680～Φ580 mm，中軋架8架(7～14架)。軋輥直徑Φ450～Φ375 mm。精軋4架(15～18架)，軋輥直徑350 mm,全線共布置了3臺(tái)平立轉(zhuǎn)換軋機(jī)(14 H/V, 16 H/V, 18 H/V)。1 H粗軋機(jī)前配夾送輥,全線安裝有3臺(tái)飛剪機(jī)。其中，1#飛剪機(jī)布置在6 V～7 H軋機(jī)之間，2#飛剪機(jī)布置在12 V～13 H之間，3#飛剪機(jī)安裝到K1軋件后面，控冷水箱前。1#飛剪機(jī)的作用是剪頭，2#飛剪機(jī)的作用是剪頭尾，3#飛剪機(jī)的作用是將成品軋件進(jìn)行倍尺分段，便于軋件上冷床，所有飛剪具有碎斷功能。中軋機(jī)、精軋機(jī)區(qū)域安裝有多個(gè)立活套，安裝到軋機(jī)入口側(cè)，通過掃描活套高度為上游機(jī)架的自動(dòng)級(jí)聯(lián)速度控制提供信號(hào)，在12 V～18 H/V機(jī)架之間形成無張力軋制，從而為獲得優(yōu)質(zhì)的成品實(shí)物質(zhì)量提供保障[1]。

棒材工藝：連鑄鋼坯→待料臺(tái)→加熱爐→高壓水除鱗→粗軋→1#飛剪→中軋→2#飛剪→精軋→3#飛剪→冷床→850 t冷剪(含定尺機(jī))→收集臺(tái)架→打捆→稱重→掛牌→入庫。

850 t冷剪機(jī)(含定尺機(jī))作為棒材的定尺剪，布置于冷床輸出輥道之后。冷剪結(jié)構(gòu)原理及功能如下：冷剪由交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過多聯(lián)V帶帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，飛輪具有蓄能功能，剪切時(shí)電機(jī)和飛輪同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剪切動(dòng)作，剪切后，飛輪轉(zhuǎn)速略有降低(降速10%左右)，然后在電機(jī)的帶動(dòng)下，很快恢復(fù)到原始轉(zhuǎn)速。V帶傳動(dòng)適合于轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的傳動(dòng)場(chǎng)合，能緩沖轉(zhuǎn)速波動(dòng)帶來的沖擊，同時(shí)具有防過載功能。冷剪剪切形式為：下剪刃固定，上剪刃移動(dòng)，剪刃支座體在曲柄軸的帶動(dòng)下，沿兩側(cè)滑道上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剪切功能。冷剪主體內(nèi)部傳動(dòng)為二極齒輪減速，輸入端與飛輪同軸；輸出端與曲柄軸同軸。在輸入軸兩側(cè)分別裝有一臺(tái)離合器和一臺(tái)制動(dòng)器。冷剪不工作時(shí)，電機(jī)與飛輪常轉(zhuǎn)，輸入軸靜止(離合器打開，制動(dòng)器閉合)，剪機(jī)執(zhí)行剪切動(dòng)作時(shí)，氣動(dòng)制動(dòng)器的常閉電磁閥得電，氣囊在回位彈簧的作用下，進(jìn)行放氣，摩擦片與鋼片脫開，延時(shí)若干毫秒，氣動(dòng)離合器的常開電磁閥得電，氣囊充氣，推動(dòng)摩擦片與鋼隔片結(jié)合，離合器閉合，飛輪軸帶動(dòng)減速機(jī)輸入軸以及曲柄軸旋轉(zhuǎn)，上刀座(帶動(dòng)上剪刃)執(zhí)行剪切動(dòng)作；剪切完畢時(shí)(這時(shí)上剪刃處于下死點(diǎn)位置)，離合器常開電磁閥失電，離合器的氣囊在回位彈簧的作用下放氣，摩擦片與鋼片脫開，離合器分離，這時(shí)飛輪在減速機(jī)輸入軸上空轉(zhuǎn)，減速機(jī)輸入軸、冷剪曲軸失去動(dòng)力，冷剪滑枕在減速機(jī)低速軸大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性作用下上升，越過上死點(diǎn)，此時(shí)，氣動(dòng)制動(dòng)器的常閉電磁閥失電，氣囊充氣，推動(dòng)摩擦片與鋼片結(jié)合，制動(dòng)器閉合，滑枕連同上刀座被制動(dòng)停止在越過上死點(diǎn)的一個(gè)很小的距離附近，這樣由離合器與制動(dòng)器協(xié)調(diào)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的通斷和準(zhǔn)確的停位，完成冷剪一個(gè)剪切周期，離合器和制動(dòng)器均為氣動(dòng)干式磨檫片式。

1 冷剪常見幾種故障及分析

昆玉棒材從投產(chǎn)至2021年，共生產(chǎn)鋼材540萬t，期間850 t冷剪出現(xiàn)了各類故障、問題，通過匯總、統(tǒng)計(jì)，共有如下典型故障問題。

1.1 冷剪離合器、制動(dòng)器摩擦片發(fā)熱、冒煙抱死故障

離合器承擔(dān)著傳遞剪切動(dòng)力的作用，承受較大的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，制動(dòng)器承擔(dān)曲軸、滑枕及上刀座制動(dòng)停止在高位的作用，承擔(dān)較小的制動(dòng)力矩。當(dāng)離合器摩擦片發(fā)生冒煙、摩擦片受熱脹死時(shí)，離合器脫不開，會(huì)帶動(dòng)冷剪曲軸、滑枕一直運(yùn)轉(zhuǎn)，上刀座有連續(xù)做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，但是，當(dāng)滑枕上升到接近上死點(diǎn)位置時(shí)，制動(dòng)器閉合，但閉合不住，造成離合器、制動(dòng)器摩擦片與鋼隔片進(jìn)行摩擦生熱，發(fā)生冒煙現(xiàn)象，冷剪無法執(zhí)行正常的剪切動(dòng)作。制動(dòng)器原理圖見1，離合器原理圖見圖2。

①摩擦片，②鋼隔片，③外齒軸套，④氣囊，⑤回位彈簧

離合器摩擦片發(fā)熱、冒煙抱死原因如下：

(1)摩擦片是由石墨+銅絲+石棉復(fù)合材料做成的，當(dāng)摩擦片與鋼隔片的間隙調(diào)整得太小時(shí)，從摩擦片上脫落的粉塵不能順利甩出來，在摩擦片與鋼隔片之間造成堆積，離合器脫不開。

(2)當(dāng)離合器的摩擦片與鋼隔片的間隙太小(2～3 mm)，摩擦片分離不徹底，摩擦片發(fā)熱嚴(yán)重，將制動(dòng)器脹死。

(3)制動(dòng)器離合器氣動(dòng)電磁閥出現(xiàn)故障(比如線圈燒毀、閥芯卡死時(shí))，氣囊無法完成充氣動(dòng)作，制動(dòng)器始終處于閉合狀態(tài)，無法脫開，造成離合器摩擦片與鋼隔片硬摩擦，以致造成摩擦片發(fā)熱、離合器燒毀。

(4)離合器、制動(dòng)器的內(nèi)外齒圈的輪齒局部磨損、變形、起毛刺，造成鋼隔片在外齒軸套上不能軸向滑動(dòng)。

①摩擦片，②鋼隔片，③外齒軸套，④氣囊，⑤回位彈簧

1.2 冷剪不剪、剪切無力、剪不斷故障

發(fā)生這種故障時(shí)，在操作臺(tái)上按下剪切按鈕，這時(shí)冷剪不剪切，或者當(dāng)上剪刃剪切到一半時(shí)，停止剪切。原因是：

(1)冷剪剪切周期程序設(shè)置不合理，或者減速機(jī)低速軸(曲軸)悶蓋側(cè)碼盤枝子位置轉(zhuǎn)動(dòng)，改變了原始位置，發(fā)生這種故障時(shí)，冷剪剛開始剪切，或者剛剪切到一半時(shí)，離合器電磁閥突然斷電，剪刃失去動(dòng)力，造成剪切中斷，或不剪，或剪切無力。

(2)刀座鎖緊裝置(主要是下鎖緊)失效，剪切時(shí)，刀座在燕尾槽里發(fā)生傾翻，上下剪刃之間出現(xiàn)較大的側(cè)隙，造成剪不斷規(guī)格較細(xì)的鋼筋。

(3)當(dāng)下刀座燕尾槽里面有鋼筋頭清理不干凈，或者下鎖緊長條壓板卡住落不下來，燕尾內(nèi)有毛刺、高點(diǎn)，也會(huì)造成下鎖緊壓不實(shí)，下刀座晃動(dòng)，鎖緊裝置失效，也會(huì)剪不斷鋼筋。

1.3 剪切彎頭、毛刺嚴(yán)重，剪切壓痕大，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到要求

(1)剪刃間隙標(biāo)準(zhǔn)0.30～0.50 mm，太大，造成剪切小規(guī)格材(Φ12、Φ14)彎頭嚴(yán)重，毛刺嚴(yán)重。

(2)上下刀座的鎖緊缸松動(dòng)、燕尾槽磨損嚴(yán)重，剪切時(shí)刀座松動(dòng)、搖晃，造成剪切彎頭。

(3)剪刃材質(zhì)質(zhì)量不好，出現(xiàn)剪切崩刃、變鈍，剪刃更換不及時(shí)，也易造成剪切彎頭。

(4)生產(chǎn)小規(guī)格材(Φ12、Φ14)時(shí)，剪切支數(shù)太多，輥道里單層排不開，摞剪。

(5)冷剪銅襯板和滑枕之間間隙大。

2 解決措施

2.1 離合器、制動(dòng)器摩擦片發(fā)熱、冒煙抱死解決措施

(1)在離合器、制動(dòng)器上方安裝壓縮空氣噴嘴，對(duì)離合器、制動(dòng)器進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，降低摩擦片溫度；定期打開離合器、制動(dòng)器，拆下摩擦片，用壓縮空氣清吹粉塵。

(2)制定摩擦片間隙調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)、摩擦片磨損減薄更換標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定離合器的摩擦片與鋼隔片最大間隙達(dá)到9～12 mm，制動(dòng)器的摩擦片與隔片最大間隙達(dá)到5～9 mm時(shí)，必須進(jìn)行調(diào)整。摩擦片的磨損更換標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)磨損量(減薄)達(dá)到3～4 mm時(shí)，必須更換摩擦片。

(3)選用國內(nèi)名牌廠家的氣動(dòng)電磁閥，制定氣動(dòng)電磁閥的壽命更換周期，對(duì)電磁閥進(jìn)行定期更換，更換周期為1.5個(gè)月，氣動(dòng)管路的氣動(dòng)三聯(lián)件更換周期為12個(gè)月。

(4)利用離合器拆解維護(hù)時(shí)機(jī)，用手銼修磨離合器、制動(dòng)器外齒圈輪齒上的高點(diǎn)、毛刺，確保鋼隔片在上面能順滑的竄動(dòng)無卡阻。

2.2 冷剪不剪、剪切無力、或剪不斷問題解決方案

(1)通過調(diào)整電氣剪切參數(shù)，或者通過更換磨損嚴(yán)重的制動(dòng)器摩擦片，確保剪刃上位高度位置不能太高，通過縮短制動(dòng)器的制動(dòng)時(shí)間，使剪切周期保持在2800～3200 ms之間，制動(dòng)器摩擦片間隙越小，剪切周期時(shí)間越短。如果剪切周期突然變長，檢查調(diào)整減速機(jī)低速軸(曲軸)悶蓋側(cè)碼盤枝子位置，面向枝子方向，將枝子沿早制動(dòng)的方向調(diào)整一定角度，并將枝子固定牢固。

(2)將上下刀座鎖緊缸拆下來，清理里面的氧化鐵皮油泥，更換活塞桿密封圈，更換斷裂或疲勞變形的碟簧，恢復(fù)鎖緊缸的原始鎖緊力。

(3)要求精整班更換剪刃刀座時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定要求，用壓風(fēng)、鉤子等將刀座里面的油污、鋼筋切屑、鋼筋頭清理干凈，確保鎖緊鋼長條壓板升降自如，無卡阻。剪切鋼筋時(shí)，盡量避免剪切頭進(jìn)入里面的縫隙中，并及時(shí)清理出來，要求維修工定期對(duì)刀座燕尾進(jìn)行檢查，用磨光機(jī)修磨燕尾斜面、底部上的劃痕、高點(diǎn)，確保燕尾槽板貼合密實(shí)，也可以采用分離式千斤頂頂住下刀座壓板長條的外端，進(jìn)行輔助固定[2]。

2.3 冷剪剪切彎頭、剪切質(zhì)量差問題的解決措施

(1)縮小冷剪剪刃間隙，當(dāng)生產(chǎn)小規(guī)格材時(shí)，剪刃間隙改為0～0.10 mm以內(nèi)，同時(shí)利用換輥或其它間隙時(shí)間加強(qiáng)剪刃間隙測(cè)量，超標(biāo)時(shí)則立即更換。

(2)措施同2.2中的第(2)、第(3)條。

(3)與剪刃生產(chǎn)廠家一起，將剪刃材質(zhì)改為H13K，熱處理硬度調(diào)整為HRC49～51,采用多次回火法，降低剪刃內(nèi)應(yīng)力，解決崩刃問題，優(yōu)化大冷剪剪刃外型尺寸，下剪刃剪切刃口由90°改為雙V口銳角，減少壓痕面積。

(4)優(yōu)化剪切支數(shù)，經(jīng)過計(jì)算，剪切Φ12鋼筋允許的剪切支數(shù)為117支，由于輥道寬度的不足，鋼筋在輥道里單層擺不開，會(huì)造成摞剪，將剪切支數(shù)控制在100～105支之間。加強(qiáng)工藝設(shè)備監(jiān)督，對(duì)發(fā)現(xiàn)超支數(shù)剪切、摞剪不攤平的違章行為進(jìn)行制止和考核。

(5)對(duì)850 t冷剪進(jìn)行小修，將影響剪切質(zhì)量的主銅滑板拆出來，測(cè)量襯板各處的磨損減薄量，送金工車間進(jìn)行加工修復(fù)，恢復(fù)設(shè)備出廠時(shí)的銅襯板間隙(0.30～0.35 mm)。

3 結(jié)語

通過以上冷剪三種典型故障問題分析及解決方案的論述，解決了昆玉鋼鐵棒材850 t冷剪經(jīng)常發(fā)生的氣動(dòng)離合器、制動(dòng)器發(fā)熱、抱死的問題，解決了不剪切和剪不斷的問題，解決了冷剪剪切彎頭和壓痕問題，提高了剪切質(zhì)量，全國鋼鐵廠范圍內(nèi)具有類似結(jié)構(gòu)形式的850 t冷剪機(jī)較多，出現(xiàn)的故障形式相同或類似，本文介紹的故障分析思路和解決方案對(duì)解決同類冷剪故障有借鑒意義。