H型鋼和大棒生產線是近年來新興的生產線。作為一種重要結構材料,H型鋼廣泛應用于鐵路公路建設、機械制造、高層建筑、起重機械、運輸車輛和船艦港灣等。近年來國家大力促進H型鋼的發展和使用,國內已有多條H型鋼生產線相繼建成投產。而大棒材(優質碳素鋼、合金鋼及特種合金材料)是制造業用鋼最主要的鋼材種類,廣泛應用于汽車、農業機械、發動機、工程機械、鐵路及其機械制造等下游行業。隨著世界制造業向我國轉移,市場對大棒材的需求日益加大。因此,H型鋼和大棒生產線的前景十分廣闊,擁有巨大的市場潛力。
作為中小H型鋼和大棒生產線上的重要設備,飛剪機影響著全線的生產效率。目前H型鋼和大棒生產線配置的飛剪仍然依賴進口。隨著H型鋼和大棒在國內需求量的增長,實現H型鋼和大棒生產線飛剪機的國產化成為必然趨勢。
自1993年開始,中冶京誠工程技術有限公司(以下簡稱中冶京誠)旗下北京京誠瑞信長材工程技術有限公司(以下簡稱京誠瑞信)進行了小型車間棒線材飛剪機系列的技術開發。秉承汲取世界先進技術、適合中國鋼鐵工業特點、打造具有世界一流技術水平的國產化設備的原則,中冶京誠經過精心設計、精密加工、精細裝配、精準調試和不斷完善,至今已形成系列化的具有國際領先水平的全國產化棒線材飛剪機?;诔墒斓陌艟€材飛剪機技術,京誠瑞信研制了新一代具有自主知識產權的大開口度330噸飛剪。
應用范圍廣且具成本優勢
中小型H型鋼與大規格圓鋼雖然形狀差異甚大,但生產線多采用半連續式布置,且開坯—初軋工藝幾乎一樣。
大棒生產線的工藝流程為:連鑄坯上料—步進式加熱爐加熱—高壓水除鱗—二輥可逆軋機往復軋制—液壓剪切頭尾—中軋機組軋制—飛剪切頭尾—精軋機組軋制—飛剪倍尺分段—橫移編組—鋸切定尺—步進式冷床冷卻—精整(熱處理)—成品打包入庫。
H型鋼生產線的工藝流程為:連鑄坯上料—步進式加熱爐加熱—高壓水除鱗—二輥可逆軋機往復軋制—萬能精軋機軋制—分段設備切倍尺—步進式冷床冷卻—輥式矯直機矯直—冷鋸切定尺—成品打包入庫。
京誠瑞信研制的大開口度330噸飛剪不僅可以作為中軋機組之后的切頭尾飛剪及橫移編組臺架前的倍尺飛剪,應用于大棒生產線;也可以作為萬能精軋機組之后的倍尺飛剪,應用于中小H型鋼生產線??梢?,該330噸飛剪應用范圍極廣,并且飛剪系統相對簡單,具有投資省、操作維護方便、生產成本低的特點。
新式飛剪具有獨特結構
據了解,大開口度330噸飛剪機的最大剪切力為3300千牛,剪刃寬度為400毫米,剪刃重合度為3毫米~5毫米,最大剪切斷面為直徑160毫米。
飛剪機主要由入口導槽、飛剪本體、傳動裝置、收集裝置、出口導槽、換剪刃小車組成。
入口導槽位于飛剪機的入口側,采用焊接鋼結構,固定在飛剪本體上。導槽底部可開閉,由氣缸驅動,便于頭尾剪切。
飛剪本體由箱體、齒輪系統和剪切機構組成。箱體采用整體式焊接箱體。齒輪系統由兩個輸入齒輪軸共同驅動同步齒輪里的下齒輪,再由上下齒輪嚙合帶動上齒輪轉動。剪切機構為曲柄連桿機構,當兩根曲軸轉動時,帶動上、下剪刃做近似平移的擺動,從而對軋件實現剪切。刀架上設有剪刃鎖緊和打開機構,剪刃采用碟簧和楔塊鎖緊,通過外置液壓拉拔組件打開。在飛剪機工作時,楔塊在刀座的擠壓力作用下處于自鎖狀態,同時由碟簧對楔塊實施附加推力,避免剪切時產生的巨大沖擊力導致刀座松動。須要更換剪刃時,在楔塊上安裝外置液壓拉拔組件,注入高壓液壓油,使刀座與楔塊之間產生間隙,使得刀座得以抽出,更換好新刀座后,楔塊回位,將液壓拉拔組件卸去。
傳動裝置由兩臺電機并聯驅動,通過聯軸器驅動兩外置減速機和固定飛輪,減速機輸出軸分別與飛剪本體上的兩輸入齒輪軸相連。飛剪為啟停工作制,每剪切一次均直接啟動電動機。減速機采用焊接箱體,直接固定于飛剪本體上,與本體輸入齒輪軸采用花鍵連接。
收集裝置由導向溜槽和料筐組成,用于收集軋件剪切后的料頭和料尾。
出口導槽采用焊接鋼結構,固定在基礎上,用于將剪切后的軋件導向下游設備。
換剪刃小車位于飛剪本體操作側,由架體、回轉軸承、4個液壓缸、刀座支撐架等組成。小車底部設有車輪,由操作人員手動實現在軌道上橫移。當需要更換剪刃時,操作人員手動將小車推至飛剪本體前,插上定位銷固定小車位置。液壓缸活塞伸出,與舊刀座連接,活塞縮回,將舊刀座抽出并放至小車上。操作人員手動旋轉小車180°,使新刀座轉至飛剪本體前,舊刀架轉至遠離飛剪側。液壓缸活塞伸出,將新刀座推至飛剪本體相應位置上,刀座到位后活塞縮回,手動推動小車至等待位,完成一次換剪刃過程。
有的放矢研發創新技術
為確保本研發項目的順利實施,京誠瑞信成立了大開口度330噸飛剪研發組,由專人擔任330噸飛剪產品經理,對產品的技術可靠性、穩定性和產品化全面負責,并配有專業工程師、采購經理、質量控制經理和設計方案專家評審組。
在研發過程中,他們對國外330噸飛剪進行了考察,發現現有330噸飛剪存在如下問題:一是飛剪箱體采用整體式焊接箱體,上部開蓋結構,同步齒輪、曲軸和軸承的安裝較為困難。此外,采用此種結構的箱體無法實現現場維護,而離線維護將大大增加剪機的停機時間和用戶的日常維護成本。二是飛剪布置在大棒生產線連軋機組之間,作為切頭飛剪時,軋件到達飛剪處的溫度為900攝氏度~1000攝氏度;安裝于刀架內時,用于刀架鎖緊的密封圈極易發生碳化損壞,在更換剪刃時液壓油泄漏,活塞無法正常動作,造成剪刃快速更換功能無法實現。
京誠瑞信在進行大開口度330噸飛剪研發時,便以解決以上技術難題為目標,進行相關結構的創新設計,并申請了實用新型專利3項。大開口度330噸飛剪機具有如下技術特點:
為了適應不同工藝參數的要求,此飛剪機采用兩臺電機并聯驅動,通過聯軸器驅動兩外置減速機的結構,與不同的工藝參數匹配時,可以修改外置減速機的速比和電機選型,飛剪機本體無須作任何修改。
飛剪機采用整體式焊接箱體,后部開蓋結構,箱體剛性較好,設備重量輕。此種結構的箱體更便于齒輪、曲軸和軸承的安裝,同時現場也可拆下箱蓋進行檢查和維護。
飛剪機的刀架打開機構更為可靠有效,故障率低。它的刀架打開采用外置的液壓拉拔組件結構,由于液壓拉拔組件只有在須要更換刀片時才連接到飛剪上,而且此時飛剪處于停機狀態,沒有高溫軋件通過,密封圈不會因為熱輻射而發生碳化損壞,可保證更換刀片時刀座的快速解鎖,縮短了換刀時間。
飛剪機配置了換剪刃小車,可實現刀架的快速更換,提高剪機作業率。
飛剪機的箱體密封全部采用機械式迷宮密封,屬于免維護的密封結構,降低了用戶的維護成本。
在棒線材飛剪機產品研發方面,京誠瑞信擁有豐富的設計經驗、技術積累和眾多的專業技術人才。京誠瑞信的研發團隊堅信,大開口度330噸飛剪將為用戶創造更大的價值,高質量的產品一定能贏得用戶的認同。
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