柯尊鳳

（中冶京誠工程技術(shù)有限公司， 北京 100176）

直條棒材是按照定尺材交貨，因此需要將冷卻后的棒材剪切成定尺，并依次完成隨后的橫移過跨、落料收集、打捆、卸料等工序。目前，以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼為主的生產(chǎn)線綜合考慮小規(guī)格生產(chǎn)能力和大規(guī)格剪切斷面質(zhì)量，剪切定尺棒材通常采用2 臺砂輪鋸和1 臺冷剪機(jī)組成“剪—鋸組合”，既滿足小規(guī)格剪切能力，又充分考慮了大規(guī)格剪切斷面要求。砂輪鋸鋸切質(zhì)量非常好，但砂輪消耗快，生產(chǎn)成本過高，棒材生產(chǎn)廠并不十分愿意采用。冷剪機(jī)在剪切直徑25 mm 以上的圓鋼時，采用帶孔型的剪刃，可有效改善剪切斷面質(zhì)量。

對于中小規(guī)格棒材生產(chǎn)線而言，采用大剪切力的停剪既能滿足生產(chǎn)能力的需求，同時配以孔型剪刃，又能控制剪切斷面質(zhì)量，不失為低成本高收益的有效手段之一。因此這也成為了大噸位冷剪機(jī)占有市場的最大優(yōu)勢。

1 冷剪機(jī)離合器、制動器工作原理

目前，國內(nèi)常用冷剪機(jī)的型式是下剪刃固定不動，上剪刃沿剪機(jī)箱體的滑板上下運(yùn)動完成剪切動作。其傳動裝置形式為電機(jī)與皮帶輪直聯(lián)，帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)儲存剪切所需要的能量，當(dāng)需要進(jìn)行剪切時，制動器脫開，離合器接合，飛輪驅(qū)動整個剪切系統(tǒng)并帶動剪切機(jī)構(gòu)進(jìn)行剪切；剪切完成后，離合器脫開，制動器接合，制動器制動剪切系統(tǒng)和剪切機(jī)構(gòu)，使剪刃停在剪切初始位置，保證剪刃開口度，等待下一次剪切，離合器脫開后，電機(jī)常轉(zhuǎn)，繼續(xù)驅(qū)動飛輪，用以補(bǔ)充飛輪剪切時損失的能量。

離合器和制動器分別裝在冷剪機(jī)傳動軸的兩端，工作原理相同，均是靠壓縮空氣將氣囊充滿，使摩擦片緊貼內(nèi)齒盤，而內(nèi)齒盤通過花鍵與齒轂相聯(lián)，齒轂與傳動軸鍵聯(lián)接，最終實(shí)現(xiàn)力矩的傳遞。如圖1所示，摩擦片與離合器外殼為花鍵聯(lián)接，離合器外殼與飛輪緊固，飛輪常轉(zhuǎn)，帶動摩擦片常轉(zhuǎn)，當(dāng)壓縮空氣從進(jìn)氣口進(jìn)氣充滿氣囊后，旋轉(zhuǎn)的摩擦片緊貼靜止的內(nèi)齒盤，內(nèi)齒盤將力矩通過齒轂傳遞給傳動軸，從而使傳動軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動整個軸系轉(zhuǎn)動，最終實(shí)現(xiàn)剪切。

圖1 離合器結(jié)構(gòu)

2 國內(nèi)冷剪機(jī)氣路系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

從離合器和制動器的工作原理可看出，離合器和制動器的氣囊壓力非常關(guān)鍵，如果壓力過低或是壓力不穩(wěn)定，則摩擦片和內(nèi)齒盤產(chǎn)生相對滑動，導(dǎo)致摩擦片磨損加劇，通常摩擦片的材料為非金屬的膠木材料，若打滑嚴(yán)重，還會使摩擦片急劇發(fā)熱，導(dǎo)致摩擦片著火的不安全隱患。而在國內(nèi)，一般軋鋼車間的供氣壓力為4~6 bar，而冷剪離合器、制動器氣囊要求氣源壓力7±0.5 bar。目前常規(guī)的冷剪壓縮空氣氣路系統(tǒng)如上圖2 所示，蓄能器僅能起穩(wěn)定壓力的作用，并不能使空氣壓力增加，氣源壓力不足將導(dǎo)致氣動離合器和制動器的摩擦片發(fā)生相對滑動，使用壽命降低，生產(chǎn)廠的運(yùn)營成本增加。也有一些生產(chǎn)廠意識到了氣源壓力不足的問題，采取了一些措施，目前常采用的解決方案有兩種：

1）將整個車間的壓縮空氣系統(tǒng)壓力提高，此方案僅因一個用戶點(diǎn)的壓力需求高，而將整個車間壓力提高，不但造成資源的浪費(fèi)，而且車間壓力增高，也將會造成不安全的隱患。

2）在冷剪處增設(shè)一個空壓站，空壓站的初期投資也在十萬元以上，初期投資成本也較高，空壓站的日常維護(hù)費(fèi)用也較高。

以上兩種解決方案都有其弊端，因此，只是個別廠家采用，并沒有被廣大生產(chǎn)廠所采納。

圖2 氣路系統(tǒng)

3 13 000 kN 冷剪機(jī)氣路系統(tǒng)

隨著國內(nèi)制造業(yè)的發(fā)展，棒材產(chǎn)品規(guī)格越來越大，優(yōu)特鋼生產(chǎn)線的需求也越來越多。國內(nèi)生產(chǎn)大規(guī)格棒材，現(xiàn)有冷剪剪刃開口度不夠，大規(guī)格棒材只能依靠鋸切，但鋸切噪音大，污染嚴(yán)重，且效率低，噸鋼成本高。與鋸切相比：冷剪一次可同時剪切多根棒材，剪切效率高；剪切大規(guī)格棒材，配孔型剪刃，剪切斷面質(zhì)量好；噪音小，污染少，噸鋼成本低，因此受到廣大用戶的青睞?；诖耍幸本┱\工程技術(shù)有限公司自主研發(fā)了13 000 kN 冷剪機(jī)（如圖3 所示）來滿足大規(guī)格棒材的定尺剪切，其最大剪切力為13000kN，剪刃開口度為210 mm，可同時剪切多根Φ90 mm 的圓棒。與此同時，在進(jìn)行13 000 kN 冷剪機(jī)研發(fā)時，針對氣路系統(tǒng)壓力不夠的問題，提出了一種新型的氣路增壓系統(tǒng)（如圖4 所示），從根本上解決了長期困擾生產(chǎn)廠家摩擦片壽命短的技術(shù)難題。

這種新型的氣路增壓系統(tǒng)，其特點(diǎn)是在壓縮空氣管路中加設(shè)增壓裝置和蓄能器，增壓裝置用于提高冷剪機(jī)制動器、離合器氣囊的工作壓力，蓄能器用于穩(wěn)定氣源的壓力。這種管路的設(shè)計(jì)和上述提到的兩種增加氣源壓力的方案比較，既能提高氣源壓力，又不會增加太多成本（該增壓系統(tǒng)成本不到萬元）。采用此種氣路增壓系統(tǒng)，有效的減少了摩擦片打滑，從而降低摩擦片的磨損量，使摩擦片的使用壽命至少提高2 倍以上，每年可為用戶節(jié)約摩擦片的備件成本幾十萬元。

圖3 13 000 kN 冷剪機(jī)

圖4 新型氣路增壓系統(tǒng)

這種新型的氣路增壓系統(tǒng)，其特征在于利用增壓裝置的增壓原理，在冷剪處于非工作狀態(tài)時，利用生產(chǎn)的間隙時間，將車間的壓縮空氣壓力提高。從而避免了因單點(diǎn)設(shè)備的工作壓力高而提高整個車間的氣源壓力的問題，合理降低項(xiàng)目的初期投資成本、永久降低生產(chǎn)的運(yùn)營成本，這種新型的氣路增壓技術(shù)受到廣大生產(chǎn)廠的好評。

4 結(jié)語

中冶京誠工程技術(shù)有限公司自主研發(fā)的13 000 kN 冷剪機(jī)已成功應(yīng)用于鞍鋼棒材生產(chǎn)線，新?lián)徜摰陌舨纳a(chǎn)線也即將投入使用。在當(dāng)前鋼鐵企業(yè)的“微利”時代，中冶京誠工程技術(shù)有限公司所提供的冷剪機(jī)氣路增壓系統(tǒng)，初期投資不到萬元，但可使冷剪機(jī)的離合器和制動器摩擦片使用壽命提高至少2 倍以上，每年可為用戶節(jié)約摩擦片備件成本幾十萬元，受到了用戶的好評。同時，13 000 kN 冷剪機(jī)填補(bǔ)了國內(nèi)13 000 kN 冷剪機(jī)的空白，替代昂貴的進(jìn)口冷剪機(jī)設(shè)備，也將為我國的鋼鐵企業(yè)節(jié)約初期投資成本；國產(chǎn)化的設(shè)備，也將降低鋼鐵企業(yè)的后期運(yùn)營成本，可極大程度的利用國內(nèi)的社會資源。