金属冷热切圆锯片瓢曲变形原因初探

至少检测1次乳化液各项指标;停车时要求值班人员对乳化液进行循环,每天循环时间不能少于12h 。

表1 不同规格带钢对应的乳化液温度和浓度

乳化液参数带钢厚度/mm

0 3~0 50 5~0 80 8~1 21 2~1 5油浓度/%3 0~3 2

2 8~

3 0

2 5~2 82 0~2 5

温度/

58

56

56

54

5 实施效果

乳化液系统改进前后轧制工艺参数的对比如表2所示。

从表2可见,乳化液系统改进后,每道次轧制力均有所降低,第4道次轧制力降低24%,改进后,乳化液浓度降低了,但润滑效果却有明显提高:轧制油消耗从原来的吨钢3 8kg/t 下降到0 35kg /t,达到了同行业的先进水平;辊耗也由原来的吨钢1 81kg/t 下降到0 29kg /t 。

表2 乳化液系统改进前后轧制工艺参数的对比

道次轧前带钢厚度

/mm 轧后带钢厚度

/mm 改进前

压下率/%轧制力/kN 改进后

压下率/%轧制力/kN 12 501 8327 11142626 81003621 831 2226 51214133 51071431 220 8129 31228033 41087940 810 5732 81307529 398685

0 57

0 50

21 5

11647

12 7

10517

注:改进前乳化液浓度为4%,温度为51 ;改进后乳化液浓度为3%,温度为56 。

金属冷热切圆锯片瓢曲变形原因初探

郭继富,李永佳,万红侠

(唐山冶金锯片有限公司,河北 唐山 063020)

摘 要:在金属冷热切圆锯片的使用过程中,瓢曲变形是一种主要的失效形式,通过对金属冷热切圆锯片生产和使用状况的分析,初步找出其瓢曲变形产生的原因并提出了相应的预防措施。关键词:金属圆锯片;瓢曲变形;原因分析

中图分类号:T G333 22 文献标识码:B 文章编号:1003-9996(2006)04-0060-03

Discussion on Cobble Deformation of Metal Hot and C old cutting Circular Saw Blade

GUO Ji fu,LI Yong jia,WAN Hong xia

(Tangshan M etallurgical Saw Blade Co.,Ltd.,T angshan 063020,Ch i na)

Abstract:Cobble deformation of metal hot and cold cutting circular saw blade is the main t ype of malfunction T he causes were analyzed,and the countermeasures were put fo rward Key words:metal cir cular saw blade;cobble deformation;cause analysis

收稿日期:2006-03-16

作者简介:郭继富(1963-),男(汉族),河北唐山人,工程师,副总工程师。

1 前言

在棒材、管材以及型材生产过程中,常常采用冷、热锯进行切断;而其圆锯片在实际使用中

经常会出现瓢曲变形、裂纹、崩齿、糊齿等现象,这不仅会影响轧钢的生产效率,也会给生产

现场带来安全隐患并增加锯片消耗。为此,对锯片瓢曲变形的产生原因进行了多方面的分析、研究,并初步找出了预防和处理的措施。

2 锯片瓢曲变形的特征

金属冷热切圆锯片一般由65Mn 热轧钢板经

60 轧 钢

2006年8月出版

热处理、机加工以及人工校平后制成,它虽然属于大而薄的圆环体,但却具有良好的综合力学性能,锯片的整体硬度达到HRC27~35, b !900M Pa, 5!10%,同时具有很高的平面度精度、端面圆跳动精度、几何尺寸精度,以及良好的刚性。尤其对于 1800mm 以上的大规格锯片还要进行片体应力状态检测、动平衡检测以满足钢材锯切的要求。

但在实际生产过程中有部分锯片经数次使用后,由于各种外在及内在原因会出现瓢曲变形现象,见图1,其主要表现:一是锯片的整个片体呈现一个碟形,一面鼓出,另一面凹入,将据片立起,用手在锯片顶部施加一个轴向力往复晃动,感觉到其刚性并不太差,这时锯片产生的是碟形塑性变形;二是锯片呈扭曲状变形,片体的轴向跳动很大,将锯片直立用手晃动时感觉刚性很软,严重时甚至有站立不住的感觉,锯片外圆

周呈荷叶形状。

图1 锯片常见变形形式

a)碟形变形;b)扭曲变形

类似情况在锯片生产过程中的热处理工序、磨削加工工序也有产生,主要外在特征也是中间鼓、手感刚性差,使用应力检测机检测时表现为正应力过大。因为锯切工作时这种锯片的侧向摆动大,工件断口容易切成斜口,达不到钢材标准要求,另外锯片侧摆加大还会加大锯口宽度,浪费钢材,严重时导致锯齿两侧面受力太大而且高频率循环往复,非常容易形成锯片齿根疲劳裂纹,不仅会影响钢材的加工质量,还会给生产现场带来安全隐患。

3 锯片瓢曲变形的原因分析

正常的锯片平面度好、刚性好。其内在原因

是锯片的内应力分布均匀,方向一致性强,在使用过程中表现为抗侧向冲击能力强,不容易产生侧向变形。这种应力状态主要是通过对锯片热处理工艺过程进行适当调控而得到的,所以具有很强的记忆性,因此在锯片的生产过程中片体热处理是一个非常关键的加工环节。

但是在轧钢生产现场,一般追求生产高效率、高连续性,因而锯机的工作频率非常高,所以锯片始终处于高强度的工作状态。由于国内轧钢企业大多使用普通的金属冷热切圆锯机,精度普遍较低,主要表现为锯机的进给导轨配合间隙大,进给不稳定,锯片行走轨迹不平直;工件又大多处于不夹紧的自由状态,工作时对锯片有冲撞;锯片冷却条件不完备;有时为了赶产量,锯切工艺参数往往超出正常范围,使锯片承受超大负荷。所有这些因素都会导致或促进锯片产生瓢曲变形,从而影响锯片的使用效果。为了改进锯片使用条件,提高使用寿命,下面就锯片瓢曲变形的原因进行简要分析。

(1)如果锯片进给速度过大,轧件会给片体造成很大的切削阻力,尤其是当锯齿用钝以后,这种情况会更加明显,工件带来的阻力从径向作用在锯片外圆周上,形成一个较大的弯曲力矩,由于锯片夹盘比较牢固而锯片相对比较薄弱,所以就要在锯片本体上发生弯曲变形,这时不仅会将工件切斜,多次重复弯曲变形以后,还会使锯片片体产生碟形变形,同时严重恶化锯片的应力状态。

(2)如果工件在锯切过程中对锯片施加了比较均匀的轴向力,比如当高频焊管机组中连续行走的焊管与锯片的跟踪行走不同步时经常会出现这种现象。当轴向力达到一定程度,并长时间作用于片体一侧时,会使锯片片体发生永久性塑性变形,形成比较均匀的碟形形状。

(3)当锯片工作时,如果冷却条件太差或者锯片原始刚性不佳,那么经过一段时间的锯切使用后,在外力和热应力的作用下,锯片外圆会变软,侧面摆动加大,在与工件的摩擦过程中片体刚性越来越差,严重时会出现扭曲变形。(4)如果锯机进给导轨间隙过大,在进锯锯切时锯片的侧向摆动明显变大,锯片两侧在与工件断面接触过程中要承受高频率交变应力的作用,初期是锯片片体刚性变差,长时间使用或偶

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轧 钢

尔有较大冲击力出现时,锯片就容易出现扭曲变形,而硬度较高的锯片还会产生裂纹甚至裂片。

(5)在锯切操作中,很多工厂采用人工方式控制工件的运动以提高生产效率,因而不可避免地会产生工件对锯片的明显撞击而且有时冲击力很大,长期积累的冲击能量不仅可以让锯片扭曲变形,严重时还容易把锯片撞裂或撞碎。

(6)当锯机出现故障时,比如焊管跟踪飞锯的进给气缸失灵,不能及时完成退锯行程,连续运行的焊管一般会把锯片撞成扭曲形状,当锯片硬度在H RC46以上时甚至会撞碎锯片。

(7)在锯片的生产过程中,如果热处理回火温度过高,或是冷却速度不均匀,就会引起锯片本身内部应力不均,其外在表现就是锯片的刚性差、平面度差,用手晃动时感觉片体发软。

4 锯片瓢曲变形的预防和处理

通过上述分析可以看出,锯片的瓢曲变形涉及到了锯片本身的内在质量、锯机状况、锯切工艺参数、锯工的操作水平等诸多因素,所以要想合理预防锯片的瓢曲变形或对变形锯片进行适当处理,也需从多方面加以考虑。

(1)在锯片制造方面,必须严格控制热处理质量,根据不同的材质、炉号、锯片规格,确定合理的热处理工艺,使锯片的原始状态符合标准要求,具有良好的刚性和变形抗力,对于生产过程中出现的任何刚性问题,必须及时采取有效措施进行补救,直到合格为止。在机加工和校平工序,要严格按工艺要求控制好各项尺寸精度、平面度、端面圆跳动精度以及平衡性能。

(2)锯机必须具有良好的机械精度和刚性、电气控制灵活有效,尤其是要使锯片夹盘的端面圆跳动?0 05mm[1],进给导轨要配合严密,无明显间隙,保证锯片平直进给;要使整机刚性好,锯片进给速度连续可调,冷却水配置合理、充分;在锯切时工件最好处于被夹紧状态。

(3)不允许随意改变锯切工艺,锯切速度应在合理的范围之内,避免野蛮操作。用钝的锯片应及时修磨,不能超时使用。

(4)要提高锯工的操作水平,使其能够根据工件、设备情况合理调节锯切工艺参数,及时维护、保养锯机,使之处于良好的精度水平。

(5)使用瓢曲变形的锯片,不仅影响工件加工质量也会产生安全隐患,但是由于用户单位一般不具备很强的锯片修复能力,所以最好及时送交生产厂家委托修理。

5 结语

为了提高金属冷热切圆锯片的使用效率、保证现场工作安全,必须对影响锯片使用的各方面因素严格控制,认真制订并执行相关操作规程,不断提高现场人员的操作水平和锯片产品的质量水平。

参考文献:

[1]郭继富 金属冷切圆锯片在轧钢生产中的应用[J] 冶金

设备,2005,(1):47

(上接第47页)

根据上述规律,利用离线模型对各厚度级带钢进行调试。将温度偏差修正人为地减小并作为常量输入模型,通过模拟计算将得到较大温度计算偏差,紧接调整温度模型中相关层别值,使温度偏差重新减小,这样经多次模拟可回归出可靠的各层别值;将回归的层别值写入模型常数表中,再进行模拟计算,结果表明温度的计算偏差和温度偏差修正都较小,达到较好状态。

(2)进一步工作

通过对相关厚度层别参数的调整,使模型精度有了明显提高。而钢种等因素对温度计算的影响以及模型边界条件与实际不符等问题都可按同样的方法进行调整,使模型精度进一步提高。

5 结论

通过恢复模型自适应学习功能改善了带钢头部终轧温度长期存在的计算偏差问题;并通过对温度修正规律的分析研究,利用离线仿真软件对温度设定模型进行了初步优化,实践证明该优化过程和方法是安全有效的。

参考文献:

[1]汪祥能 现代带钢连轧机控制[M] 沈阳:东北大学出版

社,1996 4

[2]杨 节 轧制过程数学模型[M] 北京:冶金工业出版

社,1985 6

[3]孙一康 带钢热连轧数学模型基础[M] 北京:冶金工业

出版社,1979

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月出版