板坯去毛刺機的技術改進

盧萬有 杜振軍 雷坤 劉陽 邵國利 吳紅桃

(安陽鋼鐵股份有限公司)

板坯去毛刺機的技術改進

盧萬有 杜振軍 雷坤 劉陽 邵國利 吳紅桃

(安陽鋼鐵股份有限公司)

介紹了板坯去毛刺機的結構特點，對該設備存在的問題與缺點進行了分析，并提出了相應的改進措施，通過對去毛刺機氣缸以及其它一些輔助設備的改進，取得了良好的效果。

去毛刺機 存在問題 改進措施

0 引言

安鋼第一煉軋廠板坯連鑄機采用奧鋼聯技術設計，該連鑄機是直結晶器帶垂直段的連續彎曲、連續矯直的直弧形連鑄機。鑄機弧半徑為8 m，冶金長度為24.9 m，鑄坯斷面規格:150 mm～250 mm×950 mm～1540 mm，最大拉速2.2 m/min。主要產品有碳結構鋼、船板鋼、壓力容器鋼、橋梁鋼、低合金高強度鋼及模具鋼等。鑄坯主要供于第二軋鋼廠使用。該機設計生產能力為67萬t/年，現已具備年產135萬t合格鑄坯的能力。板坯連鑄機于2004年引進德國GEGA公司設計制造的去毛刺機設備一套。

1 設備概況

鋼坯在連鑄成形后，需按生產要求用火焰切割機進行定尺切割，由于火焰切割后鋼坯切口下邊粘連有一條不規則的鋼渣(簡稱鋼坯毛刺)，這種氧化鋼渣的硬度較大，如果不清除掉，帶入軋鋼機時會不規則地嵌入鋼板中，導致鋼板的表面結疤產生廢品，同時對軋輥造成極大損壞，所以板坯連鑄機都在出坯輥道上增設去毛刺機，以去除鋼坯毛刺。目前世界上去毛刺機的類型有三種:刀具移動的刮刀式去毛刺機、鑄坯移動的刮刀式去毛刺機、錘刀式去毛刺機，該廠采用的板坯去毛刺機，是德GEGA公司設計生產的連鑄機生產線上一種新型用于去除鋼坯切割毛刺的專用設備，設備投入運行后可以靠光電開關定位，完成全自動去毛刺工作。

1.1 設備構成

去毛刺機設備的結構包括:主框架、去毛刺輥和機架、去毛刺刀盤及汽缸、液壓缸和橫梁、氣動和液壓站、廢料斗、電氣控制系統、檢測開關及鋼坯定位反射光柵組成，如圖1所示。

圖1 去毛刺機示意圖

1.2 技術參數

板坯連鑄去毛刺機毛刺輥旋轉由電機驅動，鑄坯的橫向移動由液壓傳動提供推力，毛刺輥的抬升由氣壓傳動提供升力，去毛刺機主要技術參數見表1。

表1 去毛刺機技術參數

2 存在的問題

2.1 氣缸失效

氣缸活塞桿與缸體之間的密封在鑄坯去毛刺時頻繁受到剪切力作用，容易失效造成漏氣，由于17組刀盤氣缸氣路為串聯，所以容易使全部氣缸失效，造成氣缸被鑄坯壓下后無法正常恢復抬起狀態，嚴重時毛刺機無法使用。

2.2 刀盤壽命短

刀盤長期與熱鑄坯接觸工作，并且由于得不到有效冷卻，造成退火軟化，刀刃磨損較快，幾乎只有兩天的使用壽命，使設備的作業率大大降低，維修工人的勞動強度很大。

2.3 輥道間距大

板坯輥道間距750 mm，板坯定尺范圍從1.6 m～6 m，根據生產的需要，經常性改變定尺長度，有時一個班就要改變幾次。板坯尺寸變化范圍寬，尺寸變化頻率快，要求去毛刺機適應性強。當板坯尺寸1.6 m時，由于原來去毛刺輥兩側輥距為750 mm所以短定尺鑄坯去毛刺時會出現栽頭現象，幾乎無法使用。

2.4 控制系統故障

去毛刺機光柵控制系統受到水蒸氣等因素的干擾，經常出現故障，導致毛刺輥定位不準，還會出現連續轉動等系統紊亂現象。

基于以上去毛刺機在使用過程中出現的各種問題，必須對其進行改進和優化，否則無法正常使用，發揮其應有的潛力和效益。

3 改進措施

通過對去毛刺輥去毛刺過程的分析，發現去毛刺輥動作順序為:光柵檢測到鑄坯，去毛刺輥抬起，以輥道速度旋轉，鑄坯進入頭部去毛刺位，輥道及去毛刺輥停止，去毛刺輥下降同時頭部定位，去毛刺輥定位好后抬起，伸出刀頭，液壓缸推動，頭部去毛刺完成，去毛刺輥旋轉清渣，重新定位，伸出刀頭，推桿反向推動，完成尾部去毛刺，輥道轉動，鑄坯離開去毛刺機，去毛刺動作結束。

同時在原設計中，由于沒有考慮板坯尺寸范圍大，重量不同等原因，對于重量大的鑄坯去毛刺成功率較高，對于短尺，重量較輕的鑄坯去毛刺成功率幾乎為零。且去毛刺輥動作頻繁，延長了鑄坯去毛刺的周期，在板坯連鑄機高拉速下，去毛刺機明顯出現能力不足的現象，通過一系列分析，做出以下改進。

3.1 氣缸底部增加彈簧

通過分析發現，刀盤氣缸活塞常伸時并不影響鑄坯的通過，所以將氣缸改造為彈簧缸，給毛刺輥氣缸底部按工作壓力安裝一個等效彈簧，如圖2所示。

圖2 氣缸底部增加彈簧前后對比

當氣缸抬升時活塞底部有P=0.6 MPa的工作壓力，氣缸活塞有效面積為S=，式中d=72 mm，則有公式P×S=K×λ，其中λ為鑄坯壓住刀盤時彈簧向下壓縮行程為50 mm，根據已知條件可以計算出所需彈簧的剛度K=12.2 N/mm，根據氣缸的原有安裝直徑初設了彈簧中徑D=65 mm，查手冊取彈簧鋼絲直徑d=6㎜，查手冊取彈簧的有效圈數n=p/k，彈簧材質選用60Si2Mn，根據已知條件查手冊取p=110 N/mm，計算出彈簧有效圈數為9圈。由于氣缸的升降行程為150 mm，加上彈簧的預緊行程=20 mm，取得了彈簧的自由長度L=170 mm。氣缸底部安裝彈簧后，刀盤能夠正常恢復抬起，從而順利去除毛刺。

3.2 去毛刺機前后增設過渡輥

針對1.6 m定尺鑄坯去毛刺時栽頭無法正常通過去毛刺機的現象在去毛刺輥兩邊分別安裝了兩個直徑150 mm的過渡輥。去毛刺機輥道改造前后情況如圖3所示。

圖3 去毛刺輥兩側加過渡輥

3.3 增設外部冷卻裝置

在過渡輥旁邊下方安裝與過渡輥平行的兩根噴淋水管使水直接噴灑在去毛刺輥的輥身與刀盤上，使刀盤受到熱鑄坯烘烤升溫而造成刀盤退火失效的現象得到有效控制，提高了刀盤的硬度與耐磨度，使刀盤使用壽命得到顯著提高，刀盤磨損較快的問題得到了很好的解決。

3.4 優化控制系統

通過增加除霧風機消除蒸汽影響光柵控制故障;優化去毛刺機運行步驟，將去毛刺輥的連續轉動工作模式改為每工作一次轉動一周的工作模式，簡化控制模式，即將工作流程由10個改為6個，減少4個步驟，解決了毛刺輥連續轉動時由于慣性太大造成定位不準的問題。

4 改進效果

板坯去毛刺機經過改進，取得了明顯的效果，去毛刺機設備功能得到提升，主要改進效果有以下3點:

1)提高了整套設備的運行效率，降低了設備的事故率。改進后，氣缸失效現象基本消失，每個氣缸都能正常抬起;1.6 m長的鑄坯能夠正常通過去毛刺機并順利去除毛刺，刀盤使用壽命大大提高，有效抑制刀盤退火失效;控制系統故障率明顯降低，能夠長時間實現全自動控制，從而使去毛刺機達到正常使用要求。

2)降低了維修工人的勞動強度。由于去毛刺機是板坯連鑄投產后增加的進口設備，備件成本高，作業空間狹窄，更換備件非常困難，維護難度大，通過改進后氣缸的壽命提高了3倍左右，刀盤壽命提高了4倍左右，直接降低了去毛刺機備件的日常更換次數，節省大量人力物力。

3)降低了維護成本，提高了鑄坯質量。改進后每年可以節約備件費用15萬元左右，鑄坯表面質量得到改善，與改進前相比降低了20%的退費率，達到降本增效的目的，改進前后各項指標對比見表2。

表2 改進前后指標對比

5 結語

通過對去毛刺機進行改進后，解決了原來去毛刺機設計的不足，性能穩定，運行可靠，鑄坯熱送結疤退費率由原來的平均0.21%降低為0.15%以下，板坯去毛刺機能夠長時間正常運行，提高了板坯坯子的質量，同時維護檢修成本也大大降低，對同類型設備的改進具有借鑒意義。

［1］ 成大先.機械設計手冊(第3卷).北京:化工工業出版社，2008:457－486.

TECHNICAL IMPROVEMENT ON DEBURRING MACHINE

Lu Wanyou Du Zhenjun Lei Kun Liu Yang Shao GuoLiWu Hongtao

(Anyang Iron and Steel Stock Co，Ltd)

It introduces the structure characteristics of slab deburring machine，analyses the remaining problems and shortcomings and puts forward the corresponding improvement measures.Good results have been achieved through improving cylinder and other auxiliary equipments.

deburring machine existing problems improvement measure

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2012—2—9