分享：去毛刺機在高端汽車板重卷生產線上的應用

我國汽車產業的快速發展，帶動了其上游主要原材料行業的需求增加；鋼材作為汽車板生產的主要原材料占比巨大，在國內擁有巨大的耗鋼需求。汽車板用鋼材作為高端鋼材，一方面是國內僅有寶武鋼鐵集團、鞍鋼、首鋼以及華菱等有限的幾家大型鋼廠能夠生產，對于汽車板市場和高耗量的汽車板需求而言，我國的汽車板生產對外依然存在較大的進口需求。另一方面是相對于發達國家的汽車板質量，我國現有的汽車板品種相對不足，同時鋼板質量參差不齊，對于有高要求的高端汽車生產廠家而言，去毛刺工作效率的提升是保障鑄坯收得率與提高板卷質量的重要方法之一[1]，需要提升國內汽車板生產的質量來滿足用戶需求層次的提高，促進我國先進汽車板生產技術的企業發展，在面對高品質汽車板鋼企的競爭威脅下，加速提升自身的生產工藝，有效降低鋼鐵企業的生產成本同時推動企業汽車板產業的健康、積極、向上發展。

1.   現狀分析及目前處理辦法

目前武鋼第二冷軋廠精整分廠的C260及C271機組主要以生產普冷板、高端汽車板以及家電板用鋼板為主。原機組去毛刺輥采用上輥為平輥小輥，下輥為通長輥，去毛刺機故障不斷，導致大量的板帶材未能去毛刺或去毛刺不干凈，造成去毛刺效果不佳[2]。去毛刺效果差的同時還會給帶材底部偶爾產生擦劃傷。常常出現帶鋼毛刺大于標準5%的情況，帶鋼邊部毛刺缺陷無法去除，這種毛刺不僅對輥道、軋輥等設備造成諸如撞擊、輥面劃傷、輥身裂紋等傷害[3]，增加了后續其他設備受損的風險，而且大大增加了企業的生產成本。面對這種無法滿足高節奏生產的情況，企業急需尋找能夠有效去除毛刺[4]，改善帶鋼表面質量的方法。

目前，為了減少毛刺，頻繁更換圓盤剪剪刃，增加了剪刃的消耗量，平均每個月因毛刺量超標造成的更換剪刃的數量約為16片，造成成本的增加。同時重點用戶廣州汽車、通用汽車等對于毛刺缺陷持零容忍態度，毛刺缺陷影響了客戶對產品的使用信心。

2.   改進辦法

2.1   去毛刺機的基本結構及工作原理

去毛刺機是用來擠壓帶鋼邊部，去除帶鋼通過圓盤剪進行切邊后邊部翹起的毛刺，從而保證剪切后的帶材質量。去毛刺機為單機框架式結構設備，由機架，開口度調整裝置，操作側去毛刺輥，傳動側去毛刺輥，前后連接導板臺以及氣動系統和檢測開關系統等組成。機架采用的是焊接結構，開口度調整裝置把合在機架上。開口度調整裝置包括操作側和傳動側相反旋向的左旋絲杠和右旋絲杠，以及起導向作用的光杠和減速電機構成。絲杠和光杠通過兩端固定軸承座支撐。操作側去毛刺輥和傳動側去毛刺輥安裝在導向座上，導向座安裝在由減速電機驅動的開口度調整裝置上，如圖1所示。

從理論分析得知，擠壓的位置和擠壓的壓力決定的去毛刺的效果。擠壓的位置需要通過預先對去毛刺壓合位置進行標定，圖2為現場傳動側和操作側去毛刺輥壓輥位置標定測量圖。機組生產人員根據圓盤剪切邊后的帶材寬度對開口度調整值進行設定，兩側的去毛刺輥在編碼器的計算下，根據預先標定好的最佳去毛刺壓合位置精準的行駛至指定的開口度位置。

帶材通過圓盤剪切邊后，通過前方連接導板臺送帶材至去毛刺機上，去毛刺輥下輥將帶材托起，去毛刺輥上輥在壓下氣缸的作用下下壓，兩個輥子對帶材邊部進行擠壓去除毛刺，然后帶材通過后方導板臺進入下一生產單元，如圖3所示。

根據現場調試時帶材的去毛刺效果分析，氣缸的壓力決定了擠壓帶材邊部壓痕的深淺，最佳的去毛刺位置取決于帶材邊部在去毛刺輥上受擠壓的具體位置，如日本日立集團高速分切剪邊部去毛刺壓輥調整模式說明書中所述（圖4），去毛刺輥上輥為滾輪軸承，接觸面為平直面，下輥為帶曲面的弧形輥，毛刺位于帶材下表面，需要位于靠近帶材內側弧形曲面位置時可以獲取較好的去毛刺效果。因此在調試時采用了調整相對位置的方法來尋找最佳去毛刺嚙合位置。

2.2   去毛刺效果實驗

2.2.1   壓力調節對去毛刺效果的影響

去毛刺機氣動系統由執行機構、氣源處理元件、控制元件和氣動管路等組成，其中執行機構為去毛刺輥上輥下壓氣缸。氣動系統的動力源由機組提供，壓縮空氣的壓力范圍0.2~0.5 MPa。

調整減壓閥，設定氣缸進氣壓力分別為0.5、0.3和0.2 MPa，帶鋼通過去毛刺輥后，擠壓情況如圖5所示?？梢钥闯霎敋飧走M氣壓力設定為0.5 MPa時，去毛刺輥壓合帶材邊部后產生的壓痕較深，壓痕寬度約為2~3 mm，且容易由于帶材運行抖動等原因產生細小的邊浪。下表面的毛刺有所改善，但是給帶鋼帶來了新的較大缺陷，影響帶材的實際質量。

當氣缸進氣壓力設定為0.3 MPa時，去毛刺輥壓合帶材邊部產生的壓痕較淺，壓痕寬度約為1 mm左右。下表面的毛刺高度小于板厚的5%，達到用戶對于毛刺的容忍要求，同時沒有給帶鋼帶來新的缺陷，保證了帶鋼通過去毛刺輥后，去毛刺效果較好。

當氣缸進氣壓力設定0.2 MPa，由于壓力減小，帶材的表面幾乎無壓痕，下表面的毛刺無法去除，壓輥幾乎無法起到去毛刺的作用。

2.2.2   輥面壓合相對位置調整

由于來料帶鋼的規格有所不同，其厚度也有所差異。據現場生產人員分析，常規生產的帶鋼分為薄料和厚料，薄料的厚度以0.6~1.0 mm為主；厚料的厚度以1.2~2.0 mm為主。薄料及厚料在生產時，如果帶材邊部位于去毛刺輥的壓合位置不變，那么由于厚度的不同，帶鋼邊部占據下輥弧形輥與上輥平直輥之間受擠壓的弧形區域面積有所不同，如圖6所示。導致帶鋼通過去毛刺輥后的去毛刺效果不同。因此針對不同厚度的帶材需要調整壓輥的相對位置進行去毛刺。

來料厚度0.8 mm，圓盤剪剪切后寬度為1560 mm的帶鋼進行實驗，設定去毛刺輥的寬度值在原帶材寬度基礎上兩側各加1 mm，即設定寬度值為1562 mm，壓力值為0.3 MPa。帶材通過去毛刺輥后，去毛刺效果下圖7所示。

由圖可知，當壓合位置寬度設定值兩邊各增加1 mm后，帶鋼下表面幾乎無毛刺，兩側的壓痕較淺，壓痕寬度值在1 mm以內，去毛刺效果有更好的改善。

來料厚度1.35 mm，圓盤剪剪切后寬度不變（1560 mm），設定去毛刺輥的寬度值在原帶材寬度基礎上兩側各加1 mm，即設定寬度值為1562 mm，壓力值為0.3 MPa。帶材通過去毛刺輥后，去毛刺效果如圖8所示。

由圖可知，當壓合位置寬度設定值兩邊各增加1 mm后，帶鋼下表面幾乎無毛刺，但是兩側的壓痕較深，壓痕寬度值在1.5 mm左右，且操作側出現毛刺堆積產生的積屑瘤對帶鋼邊部下表面產生的擦劃傷。分析可知，帶材厚度增加，帶鋼邊部在上輥和下輥行程壓合的弧形區域內所占面積增加，因此導致壓痕較深，同時積屑瘤對帶鋼下表面產生擦劃傷的幾率也有所增大。

來料厚度1.35 mm，圓盤剪剪切后寬度不變，設定去毛刺輥的寬度值在原帶材寬度基礎上，兩側各加2 mm，即設定寬度值為1564 mm，壓力值為0.3 MPa。帶材通過去毛刺輥后，去毛刺效果如圖9所示。

由圖可知，當壓合位置寬度設定兩邊各增加2 mm后，帶鋼下表面幾乎無毛刺，兩側的壓痕較淺，壓痕寬度值在約1 mm以內，操作側和傳動側的下表面無擦劃傷。分析可知，帶材厚度增加后，帶鋼邊部在上輥和下輥行程壓合的弧形區域內所占面積增加，在壓合位置寬度增大時，帶鋼邊部在弧形區域內所占面積減小，因此壓痕較淺，同時也減小了積屑瘤對于帶材下表面發生擦劃傷的幾率。

3.   相關維護和優化

（1）去毛刺輥下輥為弧形滾輪，由于帶鋼邊部毛刺集中在下表面，因此長時間使用后，弧形滾輪上容易在防銹油的黏結下形成毛刺積屑瘤，如圖10所示，積屑瘤容易對帶材邊部產生擦劃傷或者其他點狀性傷痕，從而影響帶材表面質量，需要用一定粒度的砂紙配合清亮潤滑油或者汽油進行打磨去除。

（2）帶材長期跑偏會導致去毛刺輥兩側壓合的位置發生漂移，需要根據實際情況重新標定，如果去毛刺輥輥體本身發生相對位置的位移，需要使用月牙扳手松開去毛刺輥輥體頭部的鎖緊螺母，通過旋轉輥子芯軸來微調上輥和下輥的相對位置。

4.   結語與展望

通過武鋼冷軋廠精整分廠產品質量提升改造計劃項目，結合新增去毛刺機現場調試以及相關實驗可以得出結論：

（1）去毛刺機可以滿足武鋼對于高端汽車板以及家電板等表面質量要求較高的帶材去毛刺功能。對于薄料和厚料都具備良好的去毛刺效果。

（2）驅動去毛刺輥上輥壓下氣缸的最佳壓力值為0.3 MPa，在此壓力下，下表面的毛刺高度小于板厚的5%，達到用戶對于毛刺的容忍要求，同時沒有給帶鋼帶來新的缺陷，去毛刺效果良好。

（3）對于生產薄料時，去毛刺輥寬度設定值應為圓盤剪剪切后寬度兩側各增加1 mm，對于生產厚料時，去毛刺輥寬度設定值應為圓盤剪剪切后寬度兩側各增加2 mm。

去毛刺機較好地解決了原機組去毛刺效果差的問題，同時不會給帶材底部產生擦劃傷。帶鋼邊部毛刺缺陷去除，滿足毛刺厚度小于板厚5%的標準，大大降低圓盤剪剪刃的更換頻率，在降低生產成本的同時也大大減小產線后續膠輥傷輥的風險。有效幫助武鋼冷軋廠現有精整產線提高其高端汽車板及家電板的產品質量，減低企業生產成本。同時，也為我國鋼鐵行業冷軋領域板帶材精整生產提供了有利的條件，有利于高端汽車板及家電板制造行業的蓬勃發展。

參考文獻

[1]靳瑋. 板坯去毛刺機故障分析及優化改進. 南方農機,2019,50(20):167doi: 10.3969/j.issn.1672-3872.2019.20.141

[2]曾超, 孫兵兵, 范偉剛. 板坯去毛刺機機架故障分析與措施. 浙江冶金,2017(2):46

[3]王文合. 熱軋板坯去毛刺機的設計與應用. 中小企業管理與科技中旬刊,2019(4):182

[4]魯春平, 趙解來. 連鑄板坯去毛刺機的故障分析及處理. 礦山械,2012,40(5):143doi: 10.16816/j.cnki.ksjx.2012.05.045

文章來源——金屬世界