冷軋連續退火機組壓塊機工作原理及剪刃間隙調整方法

謝 君

（河鋼邯鋼集團公司邯寶冷軋廠，河北 邯鄲 056003）

0 引言

壓塊機安裝在連續退火機組的出口段，主要用于將出口區域圓盤剪切除的板帶邊部廢料進行收集并做壓塊處理。壓塊機將條狀廢料壓縮成大塊狀，方便廢料回爐熔化再利用。壓塊機是將圓盤剪切下的廢料直接通過廢料通道收集到壓塊機倉體內，收集到一定量后，剪切缸切斷廢料，推料液壓缸推動壓縮廢料成塊狀，然后卷簾門打開，將廢料推出壓塊機倉體[1]。壓塊機具有剪切速度快、效率高、結構簡單等特點，主要應用于冷軋薄板生產機組。

某冷軋廠連續退火機組原料板帶為酸洗軋制的冷硬卷，板帶較厚（一般為0.6～2.5 mm）。實際生產中，壓塊機具有剪切力大、設備振動大、剪切頻繁（平均每喂料30 s 就剪切1 次）等特點。在生產中由于壓塊機剪刃頻繁出現故障，導致壓塊機無法正常運轉板帶及無法正常切邊，連退線平均切邊計劃完成率只有70%左右，連退線每月平均切邊計劃在3 萬t 左右，無法切邊的板帶需要在后續的拉矯線切邊，如此導致每噸板帶的成本增加百余元。因此，急需根據生產實際對壓塊機剪刃進行分析改進。

1 壓塊機工作原理

連續退火機組中壓塊機安裝在平整機、圓盤剪之后，在圓盤剪的正下方地下一層房間內，用于將圓盤剪切下的板帶邊部廢料條收集壓縮成塊狀，再通過通道排出收集到廢料斗。圖1 為壓塊機的總體布置主視圖。生產線共安裝有2 套壓塊機，分別為1 號壓塊機和2 號號壓塊機，2 套壓塊機對稱布置在圓盤剪地下一層的房間內，1 號、2 號壓塊機對應1 號、2 號喂料通道，其中1 號喂料通道收集生產線操作側圓盤剪刀頭切下的板帶邊部廢料條，2 號喂料通道收集生產線驅動側圓盤剪刀頭切下的板帶邊部廢料條，收集的廢料條通過1 號、2 號喂料通道分別進入1 號、2 號壓塊機料倉內；2 個壓塊機壓縮好的廢料塊分別通過1號、2 號廢料排出通道運輸到地上的廢料斗內。壓塊機本體包括喂料液壓缸、推料液壓缸、料倉、閘門、檢查門等，其中壓塊機的下剪刃安裝在喂料液壓缸的頭部平臺上，上剪刃安裝在壓塊機檢查門底部，喂料液壓缸缸桿推動下剪刃移動，上剪刃固定在壓塊機檢查門上不動，生產中壓塊機上下剪刃嚙合切斷廢料條。

圖1 壓塊機總體布置主視圖

壓塊機具體工作步驟依次為喂料、壓塊成型、廢料排出、各部件回原始位置。下面詳細介紹壓塊機工作原理。

1.1 喂料

廢料條進入壓塊機示意圖如圖2 所示，圓盤剪切下的板帶兩側邊部廢料條分別通過1 號、2 號喂料通道落入1 號、2 號壓塊機料倉內部。根據廢料條的寬度和厚度，經過系統程序計算可以得出進入壓塊機料倉內廢料條的總重量，當進入壓塊機料倉內的廢料條總重量達到系統設定的喂料重量時，喂料液壓缸開始向前移動喂料（見圖3），將廢料條壓縮進推料液壓缸前的料倉，當喂料液壓缸推出到達最大極限位置時，在喂料液壓缸頭部喂料塊上安裝的下剪刃與壓塊機檢查門上安裝的上剪刃嚙合將廢料條切斷，然后喂料液壓缸收回到原始位置，等待下一次喂料。喂料液壓缸上面設置有1 個整體護板，其在喂料過程中將廢料通道內的廢料條拖住，與喂料液壓缸隔開，當喂料液壓缸收回后，廢料通道內的廢料條靠自重下沉到喂料液壓缸前的料倉內積攢起來，等待下次喂料。

圖2 廢料條進入壓塊機示意圖

圖3 喂料液壓缸喂料示意圖

1.2 壓塊成型

推料液壓缸壓塊示意圖如圖4 所示，喂料缸不斷向推料缸前的廢料倉內喂料，當喂料重量達到設定壓塊重量時（具體重量根據廢料條的寬度和厚度經過系統程序計算得出），喂料液壓缸就會保持在伸出的極限位置不動，然后推料液壓缸向前伸出，推料液壓缸頭部安裝有1 塊方形推塊將壓塊機料倉內部的廢料條逐漸壓縮，直到推料液壓缸伸出到設置的壓塊極限位置，廢料條壓縮完成，此時廢料倉內的廢料條被壓縮成塊狀，即廢料塊。

圖4 推料液壓缸壓塊示意圖

1.3 廢料塊排出

廢料條壓縮成廢料塊后，推料液壓缸收回到原始位置，然后排料口閘門在液壓缸的帶動下橫向滑動打開，排料口外的壓爪抬起（壓爪用于壓住料倉口外的一個廢料塊，克服廢料排出通道內的廢料塊自重，防止廢料塊下滑），推料液壓缸再次伸出到最大極限位置，恰好可以將廢料塊從壓塊機料倉內推出到排料口閘門外的廢料通道上，緊接著排料口外的壓爪馬上壓住剛排出的廢料塊，隨后排料口閘門橫向滑動關閉，廢料排出過程完成。

1.4 各部件回原始位置

廢料塊排出后，推料液壓缸完全收回到原始位置，然后喂料液壓缸完全收回到原始位置，排料口閘門保持完全關閉狀態，壓爪壓下壓住廢料塊，壓塊機完成了一個廢料塊的加工全過程，各部件回原始位置等待下一個循環。壓塊機整個工作過程中，圓盤剪連續剪切板帶邊部產生廢料條，喂料通道內廢料條不間斷涌入，所以壓塊機完成一個廢料塊的加工后緊接著就會開始下一個廢料塊的加工，剪刃剪切頻率特別高。

2 剪刃間隙調整辦法

通過研究壓塊機運行過程可以發現，喂料過程中剪刃能否順利切斷廢料條是整個運行過程中的關鍵環節，而剪刃間隙調整好壞決定了剪切效果。由于廢料條在壓塊機腔體內是無序分布的，一次剪切需要剪斷若干條廢料條，對剪刃的沖擊較大，剪刃在使用中經常出現剪刃崩口、剪刃掉落、剪刃松動等問題，導致廢料條無法正常剪切，從而導致壓塊機堵料、設備故障頻發。

經過長期的現場實踐，找到了一種有效可行的精確調整剪刃間隙的方法，具體步驟如下：

1）使用游標卡尺精確測量剪刃備件的尺寸，包括剪刃厚度、長度、寬度、螺栓孔距、螺栓孔大小、螺栓孔位置尺寸等，特別是剪刃厚度尤為重要。根據設計和實際總結得出，最終將剪刃與墊片的總厚度控制在57 mm±0.05 mm 為最佳，然后根據測出的剪刃備件厚度計算出需要添加的剪刃墊片厚度（剪刃墊片形狀尺寸與剪刃保持一致，厚度一般有0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm、0.5 mm 等多種，實際中盡量減少墊片使用數量，可以提高厚度控制的精度，比如剪刃下需要加0.5 mm 厚的墊片，那么要直接采用0.5 mm 厚的墊片，而不是使用0.2 mm 厚和0.3 mm 厚的墊片疊加成0.5 mm 厚），打開壓塊機檢查門，將上剪刃和墊片放置到位后，使用力矩扳手（保證每顆螺栓緊固力相同）緊固固定剪刃的螺栓，將上剪刃安裝在檢查門上，并使用同樣的方法將下剪刃安裝在喂料缸護板上。

2）壓塊機原始位置俯視圖如圖5 所示，剪刃安裝完成后關閉壓塊機檢查門，使上剪刃處于水平位置，分別插入壓塊機檢查門兩側的錐形銷（注意只是插入不做其余調整）。

圖5 壓塊機原始位置俯視圖

3）打開壓塊機維護操作模式，在操作面板上操作控制推出喂料液壓缸，將喂料液壓缸推出到伸出量為1 200 mm 處停止，此時壓塊機的上下剪刃恰好處于咬合位置。

4）剪刃間隙測量技術人員從喂料通道的人孔進入到壓塊機內部，用塞尺精確測量上下剪刃的中部、邊部的間隙；技術人員根據測量出的數據大概判斷出兩側需要調整的間隙量，然后由2 名鉗工同時轉動剪刃調節手柄（圖6 為壓塊機檢查門剖視圖，圖中結構顯示，通過剪刃調節手柄旋轉可以調整錐形銷位置，從而調整上剪刃位置），使壓塊機檢查門兩側錐形銷向內旋入，剪刃間隙逐漸減小，同時技術人員在壓塊機內部使用塞尺實時測量中部、邊部剪刃間隙；當剪刃間隙調整到0.10～0.30 mm 時，停止旋轉錐形銷，再次測量剪刃中部、邊部的間隙，保證剪刃各個位置間隙相同。

圖6 壓塊機檢查門剖視圖

5）在壓塊機下剪刃上放置0.3 mm 厚的廢料條，然后工作人員從壓塊機設備中撤離出來，打開壓塊機液壓系統，啟動維護操作模式，壓塊機試運行剪切。剪切完成后，檢查廢料條切口狀態，如果廢料條切口整齊，說明剪刃調整良好可以投入使用；如果剪切的廢料條未剪斷，說明剪刃間隙過大，需要繼續調整，減小剪刃間隙；如果剪切的廢料條出現藍色燒焦的印記，說明剪刃間隙過小，需要適當增大剪刃間隙。需要注意的是，應該將廢料條分別放置到剪刃的邊部、中部的各個主要位置試剪切，以保證剪刃的每個位置都能滿足要求。

6）根據上面步驟結果，重復第4 步的過程，通過調整壓塊機兩側的錐形銷重新調整剪刃間隙，錐形銷旋入使剪刃間隙減小，錐形銷旋出則使剪刃間隙增大，基本保持微調即可。剪刃間隙重新調整后，按照第5 步檢驗剪切效果，反復多次調整剪刃間隙，直到剪刃間隙控制在0.1～0.3 mm 且廢料條的剪切效果良好為止。

3 效果和效益

3.1 效果

3.1.1 減少了影響板帶切邊計劃的時間

2018 年10 月—2019 年9 月壓塊機剪刃事故時間和維護剪刃消耗時間統計結果顯示，設備改進前，由于壓塊機剪刃故障造成平均每月停車時間約3 h，平均每月檢查調整壓塊機剪刃需要的時間約2 h。自2019 年10 月底設備改進后，壓塊機剪刃實現無故障穩定運行，不再出現剪刃崩口、剪刃掉落、剪刃松動等問題，每月維護剪刃消耗時間降到1.5 h，保證了板帶切邊計劃的順利進行。

3.1.2 延長了剪刃的使用壽命

壓塊機原設計每套剪刃使用時間為2 個月，但是實際使用過程中，改進前的每套剪刃只能使用1 個月，有時甚至只能用半個月，改進后每套剪刃可以使用約3 個月左右，使用壽命約為原來的3 倍。

3.1.3 降低了備件消耗

經過壓塊機剪刃維護方法改進后，壓塊機運行更加穩定，2 個壓塊機剪刃消耗量由原來的每月2 對減少到每3 個月2 對，大大降低了剪刃消耗，節約了備件成本。

3.2 效益

每年壓塊機減少剪刃備件消耗量16 片，每片剪刃價格為0.6 萬元，年節約備件成本共計0.6 萬元/片×16 片=9.6 萬元。

項目總投資0 元。實施該壓塊機剪刃間隙調整方法前，冷軋連續退火機組平均切邊計劃完成率為70%左右，實施該剪刃間隙調整方法后，機組平均切邊計劃完成率穩定在90%以上（此處按90%計算）。連續退火機組每月平均切邊計劃為3 萬t 左右，若在連續退火機組無法切邊，則不得不在后處理線切邊，將增加不少于100 元/t 的成本。由此得出，平均每年節約生產成本=（90%-70%）×30 000 t/月×100 元/t×12 個月=720 萬元。

4 結語

連續退火機組壓塊機剪刃調整方法的改進解決了長期困擾的設備疑難問題。自2019 年10 月底改進以來，壓塊機生產運行中非常穩定，未再出現廢料條剪不斷、壓塊機料倉堵料、壓塊機剪刃崩口、壓塊機剪刃掉落、壓塊機剪刃松動等故障問題，減少了剪刃備件消耗量，提高了壓塊機運行的穩定性，顯著提高了連續退火機組切邊效率，獲得了良好的經濟效益。