铝带冷轧机在线高速圆盘切边剪与碎边机设计

1、铝带冷轧机在线高速圆盘切边剪与碎边机设计设计计算铝带冷轧机在线高速圆盘切边剪与碎边机设计程建国(洛阳有色金属加工设计研究院装备技术公司,河南洛阳471039)摘要介绍铝带冷轧机组在线圆盘切边剪与碎边机的设备组成,主要技术参数,关键技术要点和结构特点,简要描述其使用维护注意事项.设备的技术性能在实践应用中得到了验证,设备使用效果良好,切边,碎边质量高,设备性能达到了预期设计目标.关键词铝带冷轧;圆盘剪;碎边机;重叠量;侧间隙;开口度中图分类号TG333.2文献标识码A文章编号10038884(2008)05000404DesignofOnlineHighSpeedDiskTrimmingShea

2、rsandScrapChopperofAluminiumStripColdRollingMillCHENGJianguo(EquipmentTechnologyCompany,LuoyangEngineeringandResearchInstituteforNonferrousMetalsProcessing,Luoyang471039,China)Abstract:Thearticleintroducestheequipmentconfiguration,maintechnicaldata,keytechnicalpointsandstructuralfeaturesofonlinetrim

3、mingcircularshearsandscrapchopperinaluminiumstripcoldrollingmillnnit,simplydescribesthepointsforattentionduringoperationandmaintenance,verifiestheequipmenttechnicalperformanceinpracticalapplication,achievesmanybenefits,suchasgoodoperationeffect,highqualityofthetrimmingandscrapchopping,attainsthedesi

4、reddesigngoaloftheequipmentperformance.Keywords:aluminiumstripcoldrolling;discshears;scrapchopper;overlappingamount;sidegap;openingdegree0引言铝带冷轧经过多道次轧制后带材产生加工硬化,带材边部会出现裂边现象,因此,当轧制到一定厚度后,需要将带材的裂边部分切除,以保证后续道次的顺利轧制.20世纪90年代,由于国内铝带冷轧机轧制速度一般在700m/min左右,带材切边普遍采用圆盘切边剪进行在线切边作业,切边道次轧制速度受圆盘剪切边速度的限制,一般在150m/收稿

5、日期20080725作者简介程建国(1974一),男,湖南长沙市人,工程师,大学本科,主要从事有色金属压力加工设备设计,设计标准化和设计质量管理工作,现任装备技术公司设备室副主任.4min左右.进入21世纪后,铝带冷轧机轧制速度迅速提高到10001500m/min,但轧机在线圆盘切边剪和碎边机的速度仍然停留在150m/rain的水平上,严重影响切边道次轧机的工作效率.因而,目前冷轧机设计一般将中间道次切边安排在重卷机组上进行,由于增加了一套重卷机组,造价较高,并且会增加切边的能耗成本,一些中小企业希望开发一种高速在线切边设备,以满足生产需要.为此,我们于2007年5月成功开发研制了铝带冷轧在线

6、切边设备高速圆盘切边剪与碎边机.l在线高速切边设备的组成及主要技术参数铝带冷轧在线高速切边设备由圆盘切边剪和碎边机二部分组成.圆盘切边剪用于在线将带材的裂有色设苗2008(5)设计计算边部分进行切除作业,碎边机用于将切下的废边同时剪切成长度为80110mm的碎边,以便于后续的收集作业.1.1圆盘切边剪圆盘切边剪由圆盘切边剪本体,机架移动装置和传动装置等部分组成(见图1,图2).2341.圆盘切边机本体2.底座3.开度调整装置4.传动装置图l圆盘切边剪总图Fig.1Generaldrawingofdisktrimmingshears图2圆盘切边剪及碎边机剖视图Fig.2Cutawayviewof

7、disktrinnningshearsandscrapchopper圆盘剪主要技术参数:成品宽度5601320mm剪切厚度0.52.5mm剪切速度15350m/min刀盘直径b250mm开口度范围5501700mm开口度调整电机功率1.1kW穿带传动电机功率1.1kW1.2碎边机碎边机由碎边机本体,底座和传动装置等部分组成(见图2,图3).碎边机主要技术参数:碎边厚度0.52.5mm碎边长度80110mm(可调)单边最大碎边宽度1550lnln碎边速度15350m/min角色设置2008(5)刀盘直径b120mm单个刀轴上刀片数量3开口度范围5501700mm碎边电机功率30kWl2j1.碎边

8、机本体2.底座3.传动装置图3碎边机总图Fig.3Generaldrawingofscrapchopper2关键技术要点在线高速圆盘切边剪与碎边机的关键技术要点主要有以下几点.(1)必须保证圆盘刀轴两侧支承轴承处轴颈的同轴度要求,以及刀盘靠背平面与刀轴中心的端面跳动要求的高精度.设计时,将刀轴两侧支承径向轴承处的轴颈选择为同一尺寸,这样,两个轴颈的加工可以一次走刀完成,便于提高加工精度;同时刀轴的加工应选用高精度的机床,必要时可采用数控机床加工.轴颈处同轴度和刀盘靠背平面与刀轴中心的端面跳动设计均要求控制在0.02mm以内.(2)选用高精度的径向和推力轴承,以保证装配后圆盘切边剪和碎边机的刀轴

9、稳定性.圆盘切边剪剪切质量的好坏与圆盘刀轴组装后的综合径向跳动和轴向跳动紧密相关,为保证刀轴5设计计算的组装精度,刀轴安装轴承处和刀盘的设计制造精度均在6级以上;同时,刀轴采用两个单列圆柱滚子轴承(P5精度)支承承受径向力,轴向力采用一对角接触轴承(P5精度)承受,以保证刀轴在径向和轴向两个方向上的稳定性.(3)选用高质量的圆盘刀.圆盘刀的质量主要与刀片的平面度,平行度,刀面表面粗糙度和刀盘材料等有关,刀盘的平面度,平行度,刀面表面粗糙度影响剪切时的刚性,刀片材料影响刀片本身物理性能的稳定性.国产刀片的平面度和平行度公差通常为35m,刀面表面粗糙度为R0.20.4mm,刀面最后加工采用普通研磨

10、机研磨;进口刀片(如德国爱凯思)的平面度和平行度公差可达到13m刀面最后加工采用大型研磨机研磨,刀面表面粗糙度为R0.10.2mm.因此,设计时选用了德国爱凯思公司的进口圆盘刀片.(4)设计结构简单好用的废边导料槽,以适宜高速剪切时废边自动导入碎边机的需要.此次设计将传统矩形封闭形式的导料槽设计成一面敞口的喇叭口形状,导料槽钢板厚度由原来的3mm更改为10mm以上.这样,当出现故障塞料时,能够便于清理,而且又能较好地保护圆盘刀片不被打坏.导料槽的安装通孑L在高度方向上设计为长孔,可以调整导料槽上导板与圆盘刀片的距离,并控制在1mm内,保证废边在高速喂人碎边机时不会跑出导料槽.(5)碎边机上,下

11、刀轴的传动采用高精度齿轮传动系统.由于碎边机采用了螺旋刀结构的形式,上,下刀轴传动齿轮的精度直接影响碎边刀侧间隙的稳定,为了保证齿轮的传动精度,齿轮设计精度等级为GB/T1009519986-66_2,且上刀轴的传动齿轮设计为剖分齿轮.装配时,使一半齿轮与下刀轴的传动齿轮传动面接触,一半齿轮与非传动面接触;装配后,用圆柱销,挡板和螺栓固定,以消除齿轮间隙,防止因上,下刀轴传动齿轮的齿隙而影响刀片间的侧隙变化.3在线高速切边设备结构设计特点3.1圆盘切边剪本体圆盘切边剪本体由左,右机架,刀轴装置和废边导料槽等部分组成(见图4,图2).1.左机架2.刀轴装置3.右机架图4圆盘切边剪本体Fig.4O

12、ntologyofdisktrimmingshears圆盘刀片的直径D主要取决于剪切的带材厚简化计算和方便取值,刀盘直径通常在下列范围内度h,其最小值与刀片重叠量s和最大咬入角a的取值:D=(40125)h,其中大的数值用于剪切较薄关系为:D:,重叠量和咬入角一般均根据lCOSd经验数据选取.当咬人角在10.l5.范围时,为了6的带材.依据剪切带材厚度h的范围和结构空间的限制,本次设计时取圆盘刀片直径为250mm.青色设苗2008(5)设计计算碎边机的机架左右为对称结构,机架为焊接结构.上刀轴和偏心套一起安装在机架上,下刀轴固定在机架上.通过旋转和偏心套连接的手轮带动偏心套旋转,可以调整上,下

13、刀的重叠量.重叠量调整到工艺需要的数值后,使用偏心套锁紧机构,可保持重叠量的稳定不变.刀盘侧间隙的调整通过更换上刀与刀轴之间的垫片进行调整,为了方便调整垫片的制造,在调整垫与刀轴之间设置了一个补偿环,通过配作补偿环,使补偿环的端面与下刀轴的轴肩平面的距离达到理论设计值,将零间隙值时的调整垫片之厚度作为垫片的公称厚度,调整间隙时只需在调整垫片的公称厚度基础上,将调整垫片磨削去所需的侧间隙厚度后,安装即可.刀盘的锁紧采用左,右旋螺纹干油液压螺母,具有可靠的双重防松性能.3.2机架移动装置为了适用不同宽度带材的剪切,需要移动左,右两侧刀盘机架,以调整两对刀的开口度.机架移动由带交流电机的摆线针轮减速

14、机驱动左,右螺纹的丝杠,螺母,螺母带动左右机架以机列中心线为基准对称外移或内移.在机架操作侧装有旋转编码器与丝杠相连,通过编码器计数和PLC程序结合,可以实现开口度的自动调整,其调整误差不大于1mm.机架上装有接近开关,作为编码器的清零点,以及用于机架移动开度最大和最小位置的安全连锁保护.3.3圆盘剪传动装置在线圆盘切边剪一般设计为从动拉剪,这样可以简化电气控制,并且可以提高剪切质量.传动装置由带交流电机的摆线针轮减速机,底座,传动轴,超越离合器和万向接轴等部分组成.传动装置只在穿带过程中以穿带速度带动下刀盘运动,使剪切作业得以进行.当带材带上张力,速度超过穿带速度时,传动电机自动停止工作,带

15、材拉动圆盘刀盘转动实现剪切,刀轴则通过超越离合器与减速器脱开.3.4碎边机碎边机本体由左,右机架,刀轴装置和传动装置等部分组成(见图5).相比传统的单滚筒和双滚筒矩形刀片碎边机,此次设计采用了双滚筒新型螺旋刀片形式的碎边机结构;同时,为了保证高速剪切时的废边能够顺利进入碎边机的进料口,碎边机废边剪切通过线采用了与水平线小夹角的设计思想.1.左机架2.刀轴装置3.右机架图S碎边机本体Fig.5Ontologyofscrapchopper碎边机的机架左右为对称结构,机架为焊接结轴上螺旋刀片的轴向安装位置进行调整.这一方法构.刀轴安装轴承处和刀盘的设计制造精度均在6简单可靠,调整方便,可以实现侧间隙

16、无级调节.级精度以上;在靠近刀盘侧采用一个单列圆柱滚针碎边机的左,右机架分别通过一根连接横梁与圆轴承(P5精度)支承承受径向力,一个推力角接触轴盘剪的左,右刀盘机架相连,通过圆盘剪刀盘机架移承承受轴向力,在另一侧采用单列圆柱滚子轴承(P5动装置,一起带动碎边机架移动,实现开口度的调整.精度)支承承受径向力.传动装置由交流变频电机,底座,传动轴等部分上,刀轴均设计为悬臂式,每个刀轴上装有3个组成.电机通过变频控制实现与轧机主机速度的匹带60.螺旋角的碎边刀片,上,下刀片的重叠量和侧间配,并可调节碎边的长度.隙可以通过调整上刀背靠的螺母位置,进而改变上刀(下转第19页)青色设置2008(5)7开发

17、应用3微粉磨台时产能为1.8t/h,年运转率为90%,每吨微粉产品纯利润400元/t,则年创造的效益为:1.8X24X365×90%×(0.980.97)X400=56765万元.(3)由排放浓度降低而减少了产品的损失,每年可多回收产品约3t.(4)延长布袋和骨架的使用寿命,减少了消耗费用改造前布袋共128条,每条布袋价格48元,平均使用寿命不足4个月,每年更换3次,则每年布袋消耗费用:48×128×3:18432元.改造前骨架共128件,每件价格70元,使用寿命1年,则年骨架消耗费用:70×128×1=8960元.改造后骨架和布袋为

18、一体式,共72件,每件价格800元,使用寿命为3年以上,则每年的成本:72×800÷3=192o0元.改造后年节约费用:(18432+8960)一19200=8192元.4.2间接经济效益(1)袋式除尘器排放浓度降低,减少了对环境的污染,社会效益十分明显.(2)大幅度减轻了检修人员的设备检修工作量.(3)增加了袋式除尘器的检修作业空间,使检修作业十分方便,安全.5结语改进后的袋式除尘器提高了收尘效率,降低了粉尘排放量,减少了占用空间,同时降低了设备的故障率,提高了生产线产品的合格率,减轻了人员的劳动强度,提高了工作的安全性.微粉磨生产线袋式除尘器的改造获得了成功,经济效益和社会效益显着,为同类设备技术改造积累了经验,在冶金,建材,水泥,铸造,化工,矿山采掘,粮食等行业及各工矿企业中工业性粉尘的净化除尘及生产工艺中的粉尘清理与回收等方面,具有应用推广价值.A(上接第7页)4在线高速切边设备的使用维护正确的使用维护是充分发挥设备生产能力的必要前提,圆盘切边剪的剪切质量与圆盘刀的重叠量和侧间隙有直接关系,通常应根据剪切的带材厚度选择合适的重叠量和侧间隙.根据我公司在东北轻合金有限责任公司现场调试的实践经验,为简化操作,