柳钢二棒2#飞剪刀臂改造

柳钢 二棒 2#飞剪刀臂改造

龙裕鹏 罗金 甘志勇

柳州钢铁股份有限公司棒线型材厂 广西 柳州 545002

摘要：对柳钢二棒生产过程中2#飞剪出现的故障，对刀臂进行优化改造，有效降低了2#飞剪产生的故障时间，提高了生产效率。

关键词：棒材生产线；飞剪；刀臂

Abstract: For the failure of 2# flying shears in the production process of No.2 bar production line, the optimization of the cutter arm can effectively reduce the fault time of 2# Flying Shear and improve the production efficiency.

KeyWords：Bar production line; Flying shears; Cutter arm

前言

柳钢二棒生产线于2005年6月投产，原设计能力60万吨/年，现生产能力能达到100万吨/年，具备φ12-φ40mm带肋钢筋的生产能力。二棒生产线主要设备包括:步进式加热炉1座、18架短应力轧机(所有在线轧机均为平立交替布置，由直流电机单独传动，精轧机组中14、16、18号3架可平立转换)、三台飞剪、一个步进式冷床、850T冷剪1台、链式横移运输机1套、定尺材自动计数器1套、森德斯自动打捆机3台、称重装置。

1二棒2#飞剪的介绍

1.1技术性能

1.1.1 工作方式

启动-制动工作制，用于切头、切尾；

连续运转工作制，用于碎断。

1.1.2 适用范围

剪切最大断面： 2740 mm²

轧件速度：最大7.3m/s，最小1.8m/s

剪刃速度：最大7.3m/s，最小1.8m/s

剪切温度：≥850℃

轧件抗拉强度：σ_b≤120Mpa

1.1.2 工艺要求

切头长度：≤200±35mm

碎断长度：≤1500mm

1.1.3 技术参数

主电机：型号：ZFQZ315-42，J=9.2kg

功率：200KW，转速530 r/min

齿轮座：速比：i=1.676 模数m=10mm

中心距：A1/A2=503/630 mm

1.2产品用途

 2#飞剪位于12号轧机之后，13号轧机之前，主要用于切头、切尾、碎断。

对由轧机送来的热坯料进行切头和切尾并送至精轧机。当飞剪后出现堆钢事故时，可以将未进入精轧区的坯料碎断,减少堆钢量，阻止事故进一步扩大。

1.3结构特点

    2#飞剪为回转式飞剪结构。回转式飞剪由直流电机驱动，上、下刀轴用齿轮以机械传动的方式同步运转,剪切体为钢结构焊接件，上、下刀轴各装一个刀臂，每个刀臂上分装剪刃,剪刃用于切头、切尾、碎断。箱体内带有润滑配管,管道与润滑站供油系统及检测仪表连接。上剪刃轴一端装有编码器,控制剪刃起停位置。

在实际生产过程中，2#飞剪多次出现切头不断，带头进入13#轧机,造成多支轧废，累计故障停机时间较长。甚至多次在连续碎断过程中刀片螺杆断裂，导致无法碎断，造成堆钢较多耗费人力物力，甚至损害设备以及引发安全问题。

2二棒2#飞剪刀臂分析

图1

1. 剪刀臂，2—刀片楔块，3—楔块螺杆，4—刀片螺杆，5—刀片

如图1所示结合使用情况分析，剪刀臂设计有如下问题

2.1剪刀臂易变形

剪刀臂采用35钢锻造后加工而成，由于2#飞剪长期处于高温状态，并且长期承受冲击载荷，极易导致剪刀臂产生变形，通常表现为剪刃偏离中心线，引起刀片间隙改变。

2.2刀片间隙调节范围小

标准刀片厚度为40mm，剪刀臂刀片槽宽41mm，可见刀片间隙调节量仅有1mm。剪刀臂变形后，1mm的刀片调节量是不足够的，很难调节出理想的刀片间隙，给生产带来不利的影响。

2.3刀片楔块调节范围小

由于刀片楔块没有设计成长孔，楔块仅有很小的偏移量，在使用修复刀片（厚33mm）时，楔块无法压紧刀片，刀片全部载荷集中在刀片螺杆上，多次导致刀片螺杆断裂，造成停机时间，严重制约着二棒的生产。

2.4楔块螺孔易滑牙

图1中，刀片楔块采用3颗M10螺杆固定，在生产中频繁更换刀片、调整刀片间隙、重合度后，楔块螺孔极易滑牙，导致楔块失效，最终引起刀片螺杆断裂。

3二棒2#飞剪刀臂改造

如图2，对飞剪刀臂进行重新设计

图2

3.1对剪刀臂进行加厚

在不影响刀片固定螺杆的前提下，对刀臂加厚5mm。

由弯曲强度计算公式 P=258/La²b

其中，P为弯曲所需要力kg；L为悬臂长cm；a为钢板厚cm；b为板宽cm

代入计算可知，增加厚度5mm可提高刀臂弯曲强度1.17倍。

3.2更换刀臂材质

原刀臂材质采用35钢锻造成型，材质较为偏软，在现场高温作用下以及碎断过程中连续变动载荷冲击，很容易导致刀臂变形。改用40CrMo制作刀臂，强度、

淬透性高，韧性好，淬火时变形小，高温时有高的蠕变强度和持久强度。对刀臂强度、硬度的提高有很大的帮助。

3.3改变刀片楔块的固定方式

去除刀片槽设计，改变刀片楔块的安装方式，使刀片楔块能压紧刀片，有效减轻刀片螺杆的负担，降低刀片螺杆断裂几率。楔块斜面为75度，楔块上下移动有效距离为30mm；

由公式

A=30mm/tan75=8mm

刀片间隙可调节量为8mm，在线使用刀片厚度为33-40mm，刀片楔块均可以有效压紧刀片。改造前刀片楔块只能压紧40mm厚的标准刀片，对于小于40mm厚的修复刀片只能靠两颗刀片螺杆固定，很容易导致刀片螺杆断裂。

3.4加大刀片楔块固定螺栓

原刀片楔块固定螺栓为3颗M10内六角螺栓，在频繁的更换刀片和调整刀片间隙后，在加上高温影响，楔块紧固螺纹孔很容易滑牙造成楔块失效，失效后只能更换刀臂才得以恢复楔块，造成备件的浪费。将3颗M10固定螺栓改为两颗M16螺栓，能有效的提高楔块固定强度，也减少了更换刀片拆装螺丝的时间。

4应用情况

对柳钢2#飞剪进行改造后，从2019年11月至今应用上线近两年时间，2#飞剪稳定运行。优化后的刀臂设计，可以适应不同的厚度的修复刀片，降低刀片的使用成本，改进后的刀片楔块能提供更大的锁紧力，减缓了刀片固定螺杆的受力情况，二棒2#飞剪刀片螺杆没有再断过，楔块螺孔也不再出现滑牙失效现象，二棒2#飞剪故障大幅度降低，达到了预期效果。

参考文献

1李静.起重运输机械起重运输机械设计.北京:冶金工业，1998. 171~190

2杨黎明. 机械原理及机械零件(下册) 北京:高等教育出版社，1985. 210~217

3机械设计手册第2册.北京:化学工业出版社, 1979. 1 076~1 082