熱軋結(jié)構(gòu)鋼切邊斷面質(zhì)量研究

熱軋結(jié)構(gòu)鋼切邊斷面質(zhì)量研究 田維兵 （攀鋼釩 熱軋板廠） 摘 要 ： 以 為例，對(duì)熱軋 結(jié)構(gòu) 帶鋼橫切線切邊斷面質(zhì)量進(jìn)行分析，從設(shè)備特點(diǎn)、原料厚度和帶鋼力學(xué)性能等方面分析影響斷面質(zhì)量的因素，總結(jié)出不同厚度、不同鋼質(zhì)下的適宜的圓盤剪剪刃重合量、間隙值，方便了工作人員，大幅度提高了生產(chǎn)效率。 關(guān)鍵詞 ： 熱軋板；剪切；斷面質(zhì)量；圓盤剪； 間隙 ； 重合量 0 引言 隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求日趨苛刻和挑剔。熱軋板帶廣泛用于焊接、汽車、壓力容器及其它行業(yè)，產(chǎn)品質(zhì)量特別是板帶斷面質(zhì)量是用戶關(guān)注的重點(diǎn)。攀鋼 熱軋板廠精整線自投產(chǎn)以來(lái)，因板帶斷面質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生的廢品居高不下，嚴(yán)重影響著帶鋼的工序成材率，給公司造成較大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。因此提高板帶剪切斷面質(zhì)量已成為當(dāng)務(wù)之急。 筆者針對(duì)該問(wèn)題展開(kāi)分析，從斷面質(zhì)量的影響因素著手，研究與重合量、間隙的關(guān)系，加以控制，提高產(chǎn)品的斷面質(zhì)量。 1 實(shí)驗(yàn)材料及工藝 研究材料選用攀鋼熱軋板廠軋制的軋鋼板，其主要化學(xué)成分見(jiàn)表 1，熱軋工藝為：加熱溫度 1260 1330 ，經(jīng)870 20 的溫度終軋后，在 570 20 卷取，到庫(kù)房在空氣中冷卻到 60 左右，上 橫切線機(jī)組剪切成鋼板，滿足用戶要求；帶鋼取樣厚度分別為 1.8 分析精整橫切線帶鋼切邊斷面不良的原因，分析圓盤剪設(shè)備結(jié)構(gòu)、鋼材力學(xué)性能對(duì)鋼材斷面的影響，分析鋼質(zhì)和帶鋼厚度與圓盤剪間隙、重合量的關(guān)系。 表 1 主要化學(xué)成分 % C n P S 測(cè)量分析 備結(jié)構(gòu)對(duì)帶鋼斷面的影響 圓盤剪設(shè)備 缺陷 圓盤剪主要由驅(qū)動(dòng)裝置、操作側(cè)機(jī)架、工作側(cè)機(jī)架、液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)組成，圓盤剪剪刃分別裝配在兩側(cè)軸上，由于生產(chǎn)中的沖擊作用，使剪刃軸產(chǎn)生饒變，轉(zhuǎn)動(dòng)中剪刃重合量、間隙會(huì)發(fā)生波動(dòng)。剪刃軸饒變后對(duì)間隙和重合量的影響如圖 1 所示。兩片圓盤剪剪刃軸發(fā)生饒變前，圓盤剪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，剪刃在圓周上的每一個(gè)點(diǎn)的間隙、重合量都相等；當(dāng)剪刃軸發(fā)生饒變后，兩片剪刃的間隙和重合量產(chǎn)生波動(dòng)，間隙由大到小的同時(shí)，重合量從小到大，在帶鋼斷面反應(yīng)出 “到角 正常 二次剪切面 ”，重復(fù)出現(xiàn)，饒變值越大，斷面質(zhì)量越差。利用測(cè)量工具百分表對(duì)剪刃軸的饒變量進(jìn)行測(cè) 量，結(jié)果為：傳動(dòng)側(cè) 0.3 作側(cè) 可見(jiàn) 對(duì)帶鋼斷面質(zhì)量影響非常大。 控制系統(tǒng)不穩(wěn)定 機(jī)組間的控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，同樣會(huì)影響圓盤剪的剪切斷面質(zhì)量。前后機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)速度不匹配，會(huì)導(dǎo)致拉、堆鋼嚴(yán)重，圓盤剪剪切帶鋼的速度不一致，剪切應(yīng)力的不均，造成剪切斷面質(zhì)量不良；圓盤剪與碎邊剪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度不匹配，會(huì)嚴(yán)重影響斷面質(zhì)量或出現(xiàn)卡鋼現(xiàn)象。 圓盤剪剪刃材質(zhì) 生產(chǎn)中對(duì)兩種材質(zhì)的剪刃比較，材質(zhì)分別為 5 材質(zhì)5 5于亞共析工具鋼，鉻、 鎢、硅均提高淬透性、耐磨性，增加回火穩(wěn)定性，但此鋼種易形成白點(diǎn)，硬度較高，韌性低，剪刃易鈍化和崩刃； o 和 V，這些元素加熱時(shí)溶于奧氏體，碳化物不均勻性大為減少，抗氧化性增高，回火穩(wěn)定性及熱屈服強(qiáng)度低于5但熱延性 1 、沖擊韌性和耐熱性優(yōu)于 5淬回火后進(jìn)行氮化處理，能減緩剪刃的鈍化和崩刃。兩種材質(zhì)的剪刃都會(huì)出現(xiàn)崩刃和鈍化，由于剪刃的鈍化，剪切時(shí)，剪刃與帶鋼的接觸面增大，剪切力分散，剪刃各點(diǎn)的鈍化不一致，在帶鋼上的剪切點(diǎn)不一致，易造成切邊斷面不良。 側(cè)隙側(cè)隙最小點(diǎn)側(cè)隙最大點(diǎn)軸軸 剪刃剪刃機(jī)架機(jī)架繞 變 后繞變前圖 1 剪刃軸饒變前后間隙和重合量分析 間隙、重合量對(duì)帶鋼斷面的影響 圓盤剪剪刃間的間隙、重合量是影響帶鋼斷面的直接因素，重合量的大小，關(guān)系到帶鋼能否被剪切和剪斷面的大小，而間隙是關(guān)系到帶鋼怎樣斷裂的關(guān)鍵，只有兩因素都處于最佳值時(shí)，才能保證良好的剪切斷面。 盤剪重合量的影響 圓盤剪間隙、重合量和帶鋼厚度的關(guān)系如圖 2 所示 2。由圖 2 可知，圓盤剪間隙隨帶鋼厚度增大而增大，調(diào)整范圍同樣增大，帶鋼厚度為 6.0 帶鋼變化范圍在10% 15%；圓盤剪重合量與帶鋼厚度成反比，帶鋼厚度越厚，重合量越小，右時(shí)，兩圓盤剪的重合量為 0。 圖 2 間隙、重合量的設(shè)定 對(duì)于 不同 厚度的 ， 可 設(shè)定相應(yīng)的幾個(gè)重合量值，經(jīng)多次測(cè)量，得出最佳重合量與帶鋼厚度關(guān)系如表 2 所示。 表 2 的厚度與圓盤剪最佳重合量關(guān)系 厚度 /合量 厚度 /合量 a) 繞變前 (b) 繞變后 機(jī) 架 機(jī)架 側(cè)隙 剪刃 軸 軸 側(cè)隙最小點(diǎn) 剪刃 側(cè)隙最大點(diǎn) 板厚 /隙值/% 0 15 10 5 合量 /為多次測(cè)量得出的經(jīng)驗(yàn)值，具有較大的可行性和操作性，從表 2 中可以得出：圓盤剪重合量與帶鋼的厚度成反比，厚度在 4.0 ，重合量的值為零， 與 圖 2的分析結(jié)果 相 符 。 根據(jù)表 2，可以推出下列公式： Y= (x 7) Y= (x 7) (1) 式中 ， Y 為 圓盤剪重合量； x 為 帶鋼厚度。 以后的工作中根據(jù)帶鋼厚度，代入公式（ 1），計(jì)算圓盤剪的重合量。 圓盤剪間隙 間隙的 大小直接影響斷面的質(zhì)量，間隙較大易出現(xiàn)剪不斷或倒角，毛刺，反之則出現(xiàn)二次剪切面，剪刃間隙值與剪切斷面關(guān)系如圖 3 所示 2 ， 剪刃間隙較小時(shí)將出現(xiàn)二次剪切面；間隙過(guò)大剪切斷面上拉斷面偏大，又出現(xiàn)較嚴(yán)重的毛刺和倒角；間隙適當(dāng)，剪切斷面上產(chǎn)生 1/3 左右的陰暗面，即拉斷面；且剪斷面毛刺和倒角均很輕微。 間隙大板厚剪切塌切碎 斷毛邊間 隙 適 當(dāng)一次剪切斷面間隙小間 隙 過(guò) 小圖 3 剪刃間隙對(duì)切斷面的影響 對(duì)于不同厚度的鋼，剪刃間隙值的設(shè)定，可以根據(jù)公式（ 2）計(jì)算。 剪 = （ 2） 式中， 剪 為圓盤 剪間隙； h 為帶鋼厚度； a 為系數(shù)，取值范圍 10%20%。 為進(jìn)一步分析 a 的取值，得出剪刃的最佳間隙值，做以下測(cè)量：在這一間隙范圍中取十個(gè)測(cè)量點(diǎn)，每變化 一測(cè)量點(diǎn)，分別觀察每一點(diǎn)的斷面情況，從而得出最良好斷面的間隙值，見(jiàn)表 3。 表 3 厚度與圓盤剪間隙對(duì)照 厚度 /隙值 a 值 厚度 /隙值 a 值 表 3 可以看出， a 值的變化隨帶鋼厚度增大而增大，但總體范圍在 右，在以后工作中，可以初步定 a 值為 后再根據(jù)斷面情況來(lái)適當(dāng)調(diào)節(jié)，可以節(jié)省間隙調(diào)整時(shí)間。 原料性能與斷面的關(guān)系 力學(xué)性能是鋼材的基本性能，是影響帶鋼斷面的重要因素。選用 2 種比較常見(jiàn)的鋼種與 的力學(xué)性能進(jìn)行比較，分析力學(xué)性能對(duì)斷面質(zhì)量的影響。具體見(jiàn)表 4 3 。 從表 4 可以看出： 屈服強(qiáng)度最大，大于 355 拉強(qiáng)度同樣比較大，之， 差，但從延伸率來(lái)分析， 延伸率最大， 之，帶鋼厚度小于 5 ，延伸率大于21%，帶鋼大于 5 ，延伸率大于 17% ，總體上小于其他兩種鋼的延伸率，結(jié)合帶鋼斷面分析，在相同帶鋼厚度，剪刃間隙、重合量均相同的作業(yè)條件下，對(duì)不同鋼質(zhì)的三種鋼的斷面進(jìn)行分析。 表 4 不同鋼種力學(xué)性能的對(duì)比 鋼種 厚度 /服強(qiáng)度 /拉強(qiáng)度 /伸率 /% 235 375 460 26 5 245 400 510 21 5 17 355 510 610 24 結(jié)合斷面質(zhì)量進(jìn)行分析：鋼種為 斷面與 體現(xiàn)象是： 較好斷面的間隙時(shí)， 倒角，間隙過(guò)大；減小間隙，保證有良好的斷面。 根據(jù)表 4 分析延伸率對(duì)斷面的影響，對(duì)于 ，影響剪切斷面的性能因素是延伸率，厚度小于 5 帶鋼斷面較好，厚度大于 5 的斷面差，帶鋼出現(xiàn)有輕微的二次斷面，且有被拉出的小坑，使帶鋼斷面凹凸不平，凹坑規(guī)律出現(xiàn)，測(cè)量相鄰兩坑的距離，距離與碎邊的長(zhǎng)度相等，認(rèn)為是碎邊剪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，拉帶鋼邊子導(dǎo)致。 3 結(jié)論 （ 1）剪切設(shè)備的結(jié)構(gòu)決定生產(chǎn)的能力，對(duì)帶鋼的斷面起主要作用，設(shè)備的能力、精度，剪刃質(zhì)量的好壞是保證斷面的重要因素。 （ 2）圓盤剪剪刃的重合量、間隙的調(diào)整合理，是保證帶鋼斷面的直接因素，是保證斷面的關(guān)鍵所在。 （ 3）不同鋼質(zhì)的斷面特征，帶鋼的斷面與鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和延伸率有關(guān)，總體上是：剪刃間隙與帶