中厚板剪切线设备工艺及技术改进研究

张卓 赵婧博 姜辰

摘要：中厚板应用广泛，在钢铁产品生产中占有重要地位，其中冷轧板因具备力学性能好等优点占据了大量市场。现介绍了中厚板剪切线的工艺流程及主要设备，详细分析了滚切式双边剪及滚切式定尺剪的技术改进措施。

关键词：中厚板;精整线;工艺流程;技术改进

0 引言

中厚板（6 mm≤厚度≤50 mm）在钢铁产品生产中占有重要地位，主要用于建筑、机械、造船、石油、电力等行业，产品类别有桥梁用板、压力容器钢板、锅炉钢板等。

1 市场分析

据相关统计，目前国内已有中厚板生产企业44家，近90条生产线，年产量超过1.2亿t。随着科技的不断发展，各行业对中厚板剪切线的精度要求逐渐提高。其中，热轧板硬度低，虽然加工简单，但其机械性能远不及冷轧板。冷轧板表面光洁，尺寸精确，力学性能好，市场对冷轧板的需求大幅增加。

2 适用钢板性能

中厚板剪切线生产适用的钢材有以抗硫化氢腐蚀为代表的高等级锅炉及压力容器钢板系列，以F40为代表的造船及海洋平台用钢板系列，以管线X80为代表的低合金高强度钢板系列，低屈服比、高强韧性的高层建筑用钢及桥梁用钢，优质碳素结构钢板以及经正火、调质、余热淬火、回火等热处理的高附加值钢板等。适用钢板参数为：厚度6～25 mm;宽度1 500～5 000 mm;40 mm<板厚≤50 mm时，强度极限σb≤750 MPa，板厚≤40 mm时，σb≤1 200 MPa。

3 剪切线工艺流程及主要设备

3.1    工艺流程

中厚板剪切线工艺流程：冷床→输送辊道→压辊及推料尾装置→滚切式切头剪→摆动辊道→输送辊道→磁力对中装置→激光划线装置→滚切式双边剪→输送辊道→移动侧导板→夹送辊→滚切式定尺剪→定尺机→输送辊道→堆垛。

3.2    主要设备

（1）输送辊道：经冷床运过来的钢板，再由输送辊道送至滚切式切头剪进行板料的横向切头。辊道采用变频调速电机单独传动，辊子采用厚壁钢管焊接结构，辊道架为焊接件。输送辊道由辊子、轴承座、辊道驱动马达、辊道架、导板组成。

（2）滚切式切头剪：二轴二偏心滚切式切头剪位于输送辊道的后端，用于剪切板材料头，其结构形式与滚切式定尺剪相同，其前端装有压辊及推料尾装置，切完板尾的料头被液压缸推头推下，通过溜槽，再由输运机运送后进入废料箱。后置摆动辊道，承接输出的钢板，因为钢板剪切时承受很大的向下剪切力，同时摆动辊道下摆，可以明显减小辊道的负载，保护辊道轴承。

（3）磁力对中装置：装置机架为焊接结构，机架上装有磁力小车，操作工按照激光投影线操作磁力小车，对中找正钢板，使两边的边条宽度大致相同，而且钢板的毛边不得超出两侧外边的投影线，当超出时应修正成品板宽度，重调激光划线及双边的开口度。

（4）滚切式双边剪：用于经切头剪切掉料头的板材进行二次切边及碎边，其剪架结构形式为三轴三偏心，切边剪占用两偏心轴，碎边采用一个偏心轴，通过控制连杆来控制其剪切轨迹，所以滚切式双边剪在切边的同时进行碎边，一个剪切动作中切边和碎边同时完成。

（5）滚切式定尺剪：用于剪切经双边剪切掉双边的单张钢板，对钢板进行切头、切定尺、切试样、切尾，使板长尺寸准确。前端放置夹送辊，把钢板夹送至定尺剪进行切定尺。

（6）定尺机：通过标尺滑道上的定尺小车，配合滚切式定尺剪完成对钢板长度方向的测量。

4 设备结构的技术改进

滚切剪是在中厚板剪切设备发展过程中形成的大型中厚板剪切设备，目前国内的滚切剪主要有机械式和液压式两种形式，其中机械式滚切剪分为斜楔调整式和偏心轴调整式。国内自主设计制造的产品主要为斜楔调整式滚切剪，而从国外引进的为偏心轴调整式滚切剪。液压驱动的滚切式双边剪由于产品性能原因，未能得到大面积推广。

4.1    滚切式双边剪

滚切式双边剪本体由固定剪和移动剪、宽度调整装置、中部支承辊、剪刃更换装置等组成。固定剪不动，移动剪则与固定剪相对布置，放置在宽度调整装置上，当剪切不同宽度的钢板时，可通过宽度调整装置调整移动剪的位置，以满足不同宽度钢板切边的需要。双边剪机架前后设有夹送辊，在剪切时输送钢板，移动侧的夹送辊随移动剪一起进行位置调整。

固定剪和移动剪内部结构均为三轴三偏心式滚切剪，其中入口两根偏心轴用于切边，出口偏心轴用于碎边。两侧剪机均包括前后机架装配、主减速器及主传动装置、上刀架装配、主刀剪刃间隙调整装置、退刀装置、拉紧装置、压板装置、上刀架平衡装置、废边导向装置、碎边剪装配及其间隙调整装置、机上平台、废料溜槽、入口及出口夹送辊、所有机上配管、电气支架等。

主减速箱为三级传动，由箱体、齿轮、齿轮轴、曲轴及面板组成。箱体由焊接结构制成，高速轴、低速轴全部由滚动轴承支承。主减速箱上、下箱体用液压预应力拉杆连接在一起。

主减速箱装在剪机的两侧机架上，每侧由2台主电机各传动1根输入轴，并啮合同一齿轮，将动力传输至曲轴上。主电机与主减速器之间由带制动盘的鼓形齿安全联軸器连接，每个联轴器的制动盘处装有一个液压制动器。当过载剪切时，由电气控制主机断电，制动器随即将主传动机构制动。固定侧及移动侧各采用2台交流变频调速电机驱动，4台电机采用电气同步方式同步运转。每台主电机带2台冷却风机，电机尾部带编码器。

传统的切边设备多为圆盘式双边剪，上下剪刃为圆盘结构，其不间断圆周式剪切的工作形式，对其两端的剪刃装配精度要求极高，而剪切出来的板材受其装配精度的限制，多出现“镰刀弯”现象，而且对于偏厚的板材，其剪切能力也有限。滚切式双边剪很好地解决了问题，其步进式滚切方式，等于在每一次剪切过程中纠偏，防止“镰刀弯”现象的产生。

4.2    滚切式定尺剪

定尺剪以前多采用铡刀式剪切方式，通常为液压驱动形式或电机驱动形式，其结构虽然简单，但铡刀式剪切要比滚切施加更大的力矩，对其架体和剪刃的受力极大，因此，铡刀式剪切方式具有使用寿命短、剪刃磨损快等缺点。而滚切式定尺剪改进为二轴二偏心滚切式定尺剪，装有弧形上刀片的上刀架，在具有相同相位角和偏心半径的两个曲轴及连杆的带动下，在控制杆的约束中，上刀片沿一个水平基面实现理想的滚动运动，将钢板剪断。该基面比水平固定的下刀片略低约5 mm，成品板材切口光洁、无弯曲。机架则为焊接结构的闭式机架。用地脚螺栓固定在地基上，作为整个设备的主体。机架的前下部与下刀架把合，前上部与前面板连接，后部与齿轮箱把合，尾部与主电机的平台连接成一体。闭式机架的优点在于很好地承载并分切上剪架施加的向下剪切力，使其设备使用寿命大大延长。

为了保证剪切质量，对于不同厚度的钢板及材质，在剪切前必需调整上、下剪刃侧隙。剪刃侧隙调整装置由一个带变频调速电机的齿轮马达驱动4个升降机进行升降，前面板与上刀架之间镶有4个自润滑板，在前面板上装有弹簧，靠弹簧上的压板始终与上刀架自润滑板接触，以保证上刀架的无隙导向，升降机连接的斜楔块则实现了无级别间隙调整，根据经验，剪刃间隙值约为待切板厚的1/10，既可以保证切口光滑，又能减小剪刃磨损量。

5 结语

滚切剪是中厚板剪切线上极为重要的设备，现国内设计制造滚切剪的水平已经达到了国际同行业水准，但在电气元件及电控方面还比较落后，所以在设备自动控制的精度和可靠性方面仍有改进的空间。我国是工业设备制造大国，对滚切剪的需求量很大，相关人员要加强研究开发工作，不断创新，相信不久国内的滚切剪设计制造水平可以远超国外。

收稿日期：2020-07-03

作者简介：张卓（1982—），男，辽宁沈阳人，工程师，从事冶金设备方面的研究工作。