冷軋滾筒式飛剪介紹及維護要點

王甲子

（寶鋼湛江鋼鐵有限公司，上海 200941）

隨著軋制連續化、高速化、自動化程度的高度發展，滾筒式飛剪已經成為連續軋制生產線上不可或缺的重要設備，主要用于熱軋及冷軋機組定尺、切頭、切尾、切取試樣以及進行事故處理等，其中冷軋帶鋼滾筒飛剪，一般布置在卷取機之前，切斷帶鋼，用于分卷[1]。作為酸軋聯合連續生產線的關鍵設備，飛剪承擔著在線剪切板帶以便產品分卷卷取的任務。酸軋機組產值高達50萬元/h，飛剪能否正常運行，直接決定著整條生產線的能力是否正常發揮。某鋼廠1420酸軋機組在投產初期的1998年上半年，就頻繁出現過飛剪不能正常剪斷帶鋼現象，造成巨大的經濟損失[2]。

因此,充分了解飛剪的結構及工作原理，總結其維護及檢修經驗，對維護生產正常運轉，提高企業經濟效益非常必要。

1 飛剪結構及工作原理分析

1.1 典型結構分析

冷軋滾筒式飛剪設備，國外主要以西馬克公司及三菱日立技術為代表，國內則以西安重型機械研究所有限公司（以下簡稱西重所）技術較強。西重所首次自行設計研發可與國外技術媲美的滾筒式飛剪設備，并成功應用于寶鋼2030軋機及梅山鋼鐵冷軋產線。

圖1 飛剪結構簡圖

滾筒式飛剪，一般由飛剪本體、傳動裝置和設備潤滑配管等3個部分組成，其機架與轉轂合二為一，成為一個整體，不單設經常更換的成對轉轂，結構簡單，剛性大，剪切精度高。飛剪機械主體如圖1所示，主要包括傳動機構、剪切機構。飛剪傳動機構，主要由電動機、減速箱以及安裝在上下滾筒傳動側的同步傳動齒輪組成。

飛剪工作時，由1臺或2臺變頻控馬達驅動2個滾筒[3]。飛剪的剪切機構由裝有刀片的上下滾筒組成，通過相對轉動，實現上下刀片剪刃錯位對帶鋼的剪切。同時，鑒于同一機組生產帶鋼的厚度和強度也會發生變化，為了適應機組生產需要，飛剪剪切機構還具有側間隙調節的裝置，從而實現刀片間隙變化、提高剪切能力的功能。

1.2 飛剪工作原理

滾筒式飛剪剪切過程如圖2所示，分為待機、剪切、減速、停止和復位等過程。

圖2 滾筒式飛剪工作過程

工作過程中，刀片隨上下滾筒由初始位置在馬達驅動下進行加速轉動，達到同步速度后進行剪切，剪切完成后進行減速階段，最后復位抱閘，等待下一次剪切，工作過程頻繁啟動、加速、停止。

按照設計要求，刀片在剪切帶鋼時，要求隨運動的帶鋼一起移動和轉動，即刀片刃口需同時完成剪切和移動兩個動作，且剪刃在帶鋼運動方向的瞬時分速度VH應該與帶鋼運動速度V相等或大于2%～3%。若速度過慢，容易發生堆鋼損壞刀片的情況，一般

VH=（1.1～1.35）V 為宜[4]。

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飛剪剪切帶鋼過程從理論上可分為：刀片彈性壓入金屬階段；刀片塑性壓入金屬階段；金屬塑性滑移階段；金屬內裂紋萌生階段和擴展階段；金屬內裂紋失穩擴展和斷裂階段[5]，如圖3所示。

圖3 飛剪剪切原理

因此剪切時刃口不是垂直進入帶鋼，而是剪擠并舉，較宜用于剪切相對較薄帶鋼。剪切厚帶時，剪切力會急劇增加，剪切品質也不好。

2 冷軋飛剪應用概況

目前寶鋼的國內冷軋機組最多，技術發展最全面。滾筒式飛剪廣泛應用于軋機分卷剪切。飛剪技術覆蓋了飛剪各主要供應商，見證了飛剪技術的發展，也具有不同形式飛剪的使用實績，可以代表滾筒式飛剪在國內冷軋的應用概況。

滾筒式飛剪關鍵技術及特點，主要在于剪切機構的設計，即剪切刀刃形狀。基于剪切原理出發設計，目前滾筒式飛剪剪切刀刃形狀，主要分為兩大類3種形式：即線接觸直刃剪切（剪刃為直刃形）、逐點嚙合斜刃剪切（剪刃為曲線形，包括圓弧剪刃及螺旋剪刃兩種形式）。

2.1 線接觸直刃剪切

以西馬克早期及三菱日立的飛剪刀片剪刃為代表。該種形式上下刀片剪切時是線接觸剪切模式，即上下刀刃同時與帶鋼剪切面接觸剪切，這種飛剪主要在寶鋼冷軋廠中主要應用于早期西馬克機組（如1420軋機）及近期三菱日立機組（不銹鋼軋機）。這種剪切方式必然要求飛剪的馬達功率較大，寶鋼1420軋機就曾頻發飛剪馬達過載跳電，而不銹鋼軋機飛剪上下滾筒分別由兩個變頻馬達單獨驅動。

2.2 逐點嚙合斜刃剪切

剪刃為曲線形式，分螺旋剪刃及圓弧剪刃。

綜合考慮剪切原理及馬達配置，上下刀片逐點嚙合斜刃剪切所需剪切力，將比直刀刃線剪切力要大幅降低，所需的馬達功率也可相對降低。因此，一般曲線剪刃滾筒式飛剪均用1臺變頻馬達驅動。

該類飛剪以西馬克后期及西重所自主研發的設備為代表，主要應用于寶鋼1730、2030、梅鋼等冷軋軋機機組。其中1730軋機機組飛剪，為西馬克圓弧形剪刃飛剪，剪刃在旋轉方向的剪切線上為圓弧形，其彎曲半徑在20 m以上。剪切時從中間開始剪切帶鋼，然后對稱的從兩邊依次進入咬合，切斷帶鋼。而2030及梅鋼冷軋，則為西重所自制的螺旋剪刃，飛剪刀片在滾筒旋轉方向上的剪切線為螺旋線，西重所飛剪螺旋角優化設計為0.65°[6]，剪切時為斜刃從帶鋼一端咬合逐點切斷帶鋼。但值得注意的是，由于帶曲線剪刃刀片實際加工難度高，故設計時加工刀片均按普通直刀片加工，安裝時利用專用夾具按照要求，將刀片彎曲成所要求的形狀固定在滾筒上。與直刃刀片安裝相比，曲線剪刃的安裝要求更高。

3 飛剪檢修維護要點

3.1 傳動機構的檢修維護

飛剪傳動機構的點檢維護，與其他設備維護項目類似，主要注意以下方面：

（1）齒輪箱及馬達接手的連接螺栓緊固情況，需定時檢查有無松動；

（2）齒輪齒面接觸情況，是否有點蝕、磨損；

（3）齒輪箱及軸承的潤滑情況。

3.2 剪切機構的檢修維護

剪切機構的主體，就是刀片及間隙調節機構。飛剪剪切機構的刀片使用壽命及檢修維護周期，一般以刀片的剪切次數衡量。飛剪刀片一般由數量不等的楔形塊，分段將刀片緊固到滾筒或刀座上，因此楔形塊、刀片與滾筒的安裝精度，直接影響刀片的剪切間隙。刀片更換后間隙調節均勻，可使刀片剪刃整體受力及磨損均勻，大幅度提高刀片的剪切壽命，不會產生局部磨損過度，造成剪切不良。以寶鋼1730酸軋西馬克飛剪為例，刀片間隙調整好，使用壽命可達6～8個月，刀片間隙調整不好，壽命減少一半。

下面根據現場使用經驗，闡述兩類飛剪刀片更換及間隙調整的步驟及技術要點。

3.3 換刀準備

（1）刀片尺寸的復測及狀態確認。飛剪刀片剪切次數均在1萬～2萬次之間，尺寸精度在0.01 mm左右，一旦刀片尺寸不符合要求，將改變刀片剪切間隙，直接影響刀片的使用壽命，造成計劃外機組停機，影響生產節奏。因此對于上機刀片，必須嚴格復測刀片尺寸，主要是刀尖角度、刀片平行度、厚度及高度等，另要觀察刀刃是否有損壞，如有輕微損壞，對刀片壽命也有很大影響；

（2）飛剪刀片更換，主要是保證間隙均勻一致，刀片必須均勻緊固。主要工具為：塞尺、力矩扳手、量塊（圓弧剪刃調節用，其他剪刃不需要）、刀片工裝、各種厚度的紙張（用于檢驗間隙均勻性）、銅棒。

3.4 換刀要點

（1）拆裝刀片時，必須將飛剪間隙調至最大，再轉動至合適位置拆裝，防止轉動過程中，上下刀片刃口干涉損壞；

（2）刀片拆裝時，需對上下刀的楔形塊進行標記區分，不能混用，安裝時對應復位；

（3）新刀片上機前，必須對夾具或滾筒安裝刀座進行清潔，防止留有異物，影響安裝精度；

（4）在夾具或刀座上安裝刀片時，嚴格用力矩扳手從中間向兩邊交替緊固緊固螺栓。嚴禁從一端或隨意緊固楔形塊螺栓，否則易造成刀片剪切間隙不均勻，這種情況在現場經常發生；

（5）螺栓緊固后，用銅棒對各楔形塊反復敲打再緊固，反復幾遍，保證各楔形塊均緊固到位，并用塞尺測量刀片與刀座之間間隙，不能超過0.02 mm，不達標，則緊固相應間隙大處的小楔形塊；

（6）對于圓弧剪刃刀片的安裝，還需找準上下刀片刀座端部對齊位置，以保證上下刀片圓弧頂部對中。

3.5 間隙調整及要點

刀片間隙調整，是飛剪換刀最關健之處，需要仔細耐心。主要技術要點如下：

（1）手動調節間隙調節機構，將飛剪間隙放大到0.15 mm以上（以間隙指示刻度盤讀數為準），防止碰刀；

（2）將較厚的紙放在滾筒整個寬度方向（建議用一般廣告銅版紙，厚度約為0.15 mm），并旋轉飛剪剪切，查看每張紙的剪切情況，如果局部沒有剪斷，則將該區域楔形塊用銅棒加鐵錘敲擊，并用力矩扳手緊固。緊固后，再用同樣厚度紙反復剪切、檢驗、緊固，直到寬度方向上所有的紙都能剪斷；

（3）調小間隙，用相應厚度紙重復第二步，直至所有紙張剪斷，保證間隙均勻；

（4）檢驗間隙合格后，調整到要求的間隙，并進行電氣標定。

4 結束語

通過滾筒式飛剪的結構分析及工作原理分析，介紹了滾筒式飛剪在寶鋼冷軋中的應用概況及技術特點。針對常用冷軋滾筒式飛剪的不同剪刃形式，進行了詳細的闡述和總結，并結合現場實踐經驗，對飛剪檢修維護中的技術要點做了介紹。該檢修維護經驗，在寶鋼冷軋各條機組中得到了應用，大大縮短了飛剪的檢修時間，提高了飛剪刀片更換的精度，延長了飛剪的周期使用壽命，產生了較大的經濟效益，方法切實可行，也可對類似的飛剪檢修維護，起一定的參考借鑒作用。

[1]鄂世偉，胡高舉，王 宇.滾筒飛剪剪切力計算研究[J].重慶工學院學報，2007，21（7）：45-49.

[2]余基來，劉永豐.1420酸軋機組滾筒飛剪故障及改進措施[J].上海金屬，2001，23（1）：36-38.

[3]王 嶸，谷開峰，周奇陽，等.酸軋機組機械設備[M].上海：寶鋼冷軋廠設備管理室，2007.

[4]孫福杰，葉志海，李 武.20 t飛剪機傳動原理及其使用情況分析[J].一重技術，2003，（4）：36-38.

[5]楊 偉.滾筒式飛剪力能參數計算及優化[D].重慶：重慶大學，2003.

[6]藏毅民，劉永豐，等.螺旋剪刃間隙自動調節滾筒式飛剪的設計計算[J].寶鋼技術，2011，（6）：77-80.