分享：去毛刺机在高端汽车板重卷生产线上的应用

我国汽车产业的快速发展，带动了其上游主要原材料行业的需求增加；钢材作为汽车板生产的主要原材料占比巨大，在国内拥有巨大的耗钢需求。汽车板用钢材作为高端钢材，一方面是国内仅有宝武钢铁集团、鞍钢、首钢以及华菱等有限的几家大型钢厂能够生产，对于汽车板市场和高耗量的汽车板需求而言，我国的汽车板生产对外依然存在较大的进口需求。另一方面是相对于发达国家的汽车板质量，我国现有的汽车板品种相对不足，同时钢板质量参差不齐，对于有高要求的高端汽车生产厂家而言，去毛刺工作效率的提升是保障铸坯收得率与提高板卷质量的重要方法之一[1]，需要提升国内汽车板生产的质量来满足用户需求层次的提高，促进我国先进汽车板生产技术的企业发展，在面对高品质汽车板钢企的竞争威胁下，加速提升自身的生产工艺，有效降低钢铁企业的生产成本同时推动企业汽车板产业的健康、积极、向上发展。

1.   现状分析及目前处理办法

目前武钢第二冷轧厂精整分厂的C260及C271机组主要以生产普冷板、高端汽车板以及家电板用钢板为主。原机组去毛刺辊采用上辊为平辊小辊，下辊为通长辊，去毛刺机故障不断，导致大量的板带材未能去毛刺或去毛刺不干净，造成去毛刺效果不佳[2]。去毛刺效果差的同时还会给带材底部偶尔产生擦划伤。常常出现带钢毛刺大于标准5%的情况，带钢边部毛刺缺陷无法去除，这种毛刺不仅对辊道、轧辊等设备造成诸如撞击、辊面划伤、辊身裂纹等伤害[3]，增加了后续其他设备受损的风险，而且大大增加了企业的生产成本。面对这种无法满足高节奏生产的情况，企业急需寻找能够有效去除毛刺[4]，改善带钢表面质量的方法。

目前，为了减少毛刺，频繁更换圆盘剪剪刃，增加了剪刃的消耗量，平均每个月因毛刺量超标造成的更换剪刃的数量约为16片，造成成本的增加。同时重点用户广州汽车、通用汽车等对于毛刺缺陷持零容忍态度，毛刺缺陷影响了客户对产品的使用信心。

2.   改进办法

2.1   去毛刺机的基本结构及工作原理

去毛刺机是用来挤压带钢边部，去除带钢通过圆盘剪进行切边后边部翘起的毛刺，从而保证剪切后的带材质量。去毛刺机为单机框架式结构设备，由机架，开口度调整装置，操作侧去毛刺辊，传动侧去毛刺辊，前后连接导板台以及气动系统和检测开关系统等组成。机架采用的是焊接结构，开口度调整装置把合在机架上。开口度调整装置包括操作侧和传动侧相反旋向的左旋丝杠和右旋丝杠，以及起导向作用的光杠和减速电机构成。丝杠和光杠通过两端固定轴承座支撑。操作侧去毛刺辊和传动侧去毛刺辊安装在导向座上，导向座安装在由减速电机驱动的开口度调整装置上，如图1所示。

从理论分析得知，挤压的位置和挤压的压力决定的去毛刺的效果。挤压的位置需要通过预先对去毛刺压合位置进行标定，图2为现场传动侧和操作侧去毛刺辊压辊位置标定测量图。机组生产人员根据圆盘剪切边后的带材宽度对开口度调整值进行设定，两侧的去毛刺辊在编码器的计算下，根据预先标定好的最佳去毛刺压合位置精准的行驶至指定的开口度位置。

带材通过圆盘剪切边后，通过前方连接导板台送带材至去毛刺机上，去毛刺辊下辊将带材托起，去毛刺辊上辊在压下气缸的作用下下压，两个辊子对带材边部进行挤压去除毛刺，然后带材通过后方导板台进入下一生产单元，如图3所示。

根据现场调试时带材的去毛刺效果分析，气缸的压力决定了挤压带材边部压痕的深浅，最佳的去毛刺位置取决于带材边部在去毛刺辊上受挤压的具体位置，如日本日立集团高速分切剪边部去毛刺压辊调整模式说明书中所述（图4），去毛刺辊上辊为滚轮轴承，接触面为平直面，下辊为带曲面的弧形辊，毛刺位于带材下表面，需要位于靠近带材内侧弧形曲面位置时可以获取较好的去毛刺效果。因此在调试时采用了调整相对位置的方法来寻找最佳去毛刺啮合位置。

2.2   去毛刺效果实验

2.2.1   压力调节对去毛刺效果的影响

去毛刺机气动系统由执行机构、气源处理元件、控制元件和气动管路等组成，其中执行机构为去毛刺辊上辊下压气缸。气动系统的动力源由机组提供，压缩空气的压力范围0.2~0.5 MPa。

调整减压阀，设定气缸进气压力分别为0.5、0.3和0.2 MPa，带钢通过去毛刺辊后，挤压情况如图5所示。可以看出当气缸进气压力设定为0.5 MPa时，去毛刺辊压合带材边部后产生的压痕较深，压痕宽度约为2~3 mm，且容易由于带材运行抖动等原因产生细小的边浪。下表面的毛刺有所改善，但是给带钢带来了新的较大缺陷，影响带材的实际质量。

当气缸进气压力设定为0.3 MPa时，去毛刺辊压合带材边部产生的压痕较浅，压痕宽度约为1 mm左右。下表面的毛刺高度小于板厚的5%，达到用户对于毛刺的容忍要求，同时没有给带钢带来新的缺陷，保证了带钢通过去毛刺辊后，去毛刺效果较好。

当气缸进气压力设定0.2 MPa，由于压力减小，带材的表面几乎无压痕，下表面的毛刺无法去除，压辊几乎无法起到去毛刺的作用。

2.2.2   辊面压合相对位置调整

由于来料带钢的规格有所不同，其厚度也有所差异。据现场生产人员分析，常规生产的带钢分为薄料和厚料，薄料的厚度以0.6~1.0 mm为主；厚料的厚度以1.2~2.0 mm为主。薄料及厚料在生产时，如果带材边部位于去毛刺辊的压合位置不变，那么由于厚度的不同，带钢边部占据下辊弧形辊与上辊平直辊之间受挤压的弧形区域面积有所不同，如图6所示。导致带钢通过去毛刺辊后的去毛刺效果不同。因此针对不同厚度的带材需要调整压辊的相对位置进行去毛刺。

来料厚度0.8 mm，圆盘剪剪切后宽度为1560 mm的带钢进行实验，设定去毛刺辊的宽度值在原带材宽度基础上两侧各加1 mm，即设定宽度值为1562 mm，压力值为0.3 MPa。带材通过去毛刺辊后，去毛刺效果下图7所示。

由图可知，当压合位置宽度设定值两边各增加1 mm后，带钢下表面几乎无毛刺，两侧的压痕较浅，压痕宽度值在1 mm以内，去毛刺效果有更好的改善。

来料厚度1.35 mm，圆盘剪剪切后宽度不变（1560 mm），设定去毛刺辊的宽度值在原带材宽度基础上两侧各加1 mm，即设定宽度值为1562 mm，压力值为0.3 MPa。带材通过去毛刺辊后，去毛刺效果如图8所示。

由图可知，当压合位置宽度设定值两边各增加1 mm后，带钢下表面几乎无毛刺，但是两侧的压痕较深，压痕宽度值在1.5 mm左右，且操作侧出现毛刺堆积产生的积屑瘤对带钢边部下表面产生的擦划伤。分析可知，带材厚度增加，带钢边部在上辊和下辊行程压合的弧形区域内所占面积增加，因此导致压痕较深，同时积屑瘤对带钢下表面产生擦划伤的几率也有所增大。

来料厚度1.35 mm，圆盘剪剪切后宽度不变，设定去毛刺辊的宽度值在原带材宽度基础上，两侧各加2 mm，即设定宽度值为1564 mm，压力值为0.3 MPa。带材通过去毛刺辊后，去毛刺效果如图9所示。

由图可知，当压合位置宽度设定两边各增加2 mm后，带钢下表面几乎无毛刺，两侧的压痕较浅，压痕宽度值在约1 mm以内，操作侧和传动侧的下表面无擦划伤。分析可知，带材厚度增加后，带钢边部在上辊和下辊行程压合的弧形区域内所占面积增加，在压合位置宽度增大时，带钢边部在弧形区域内所占面积减小，因此压痕较浅，同时也减小了积屑瘤对于带材下表面发生擦划伤的几率。

3.   相关维护和优化

（1）去毛刺辊下辊为弧形滚轮，由于带钢边部毛刺集中在下表面，因此长时间使用后，弧形滚轮上容易在防锈油的黏结下形成毛刺积屑瘤，如图10所示，积屑瘤容易对带材边部产生擦划伤或者其他点状性伤痕，从而影响带材表面质量，需要用一定粒度的砂纸配合清亮润滑油或者汽油进行打磨去除。

（2）带材长期跑偏会导致去毛刺辊两侧压合的位置发生漂移，需要根据实际情况重新标定，如果去毛刺辊辊体本身发生相对位置的位移，需要使用月牙扳手松开去毛刺辊辊体头部的锁紧螺母，通过旋转辊子芯轴来微调上辊和下辊的相对位置。

4.   结语与展望

通过武钢冷轧厂精整分厂产品质量提升改造计划项目，结合新增去毛刺机现场调试以及相关实验可以得出结论：

（1）去毛刺机可以满足武钢对于高端汽车板以及家电板等表面质量要求较高的带材去毛刺功能。对于薄料和厚料都具备良好的去毛刺效果。

（2）驱动去毛刺辊上辊压下气缸的最佳压力值为0.3 MPa，在此压力下，下表面的毛刺高度小于板厚的5%，达到用户对于毛刺的容忍要求，同时没有给带钢带来新的缺陷，去毛刺效果良好。

（3）对于生产薄料时，去毛刺辊宽度设定值应为圆盘剪剪切后宽度两侧各增加1 mm，对于生产厚料时，去毛刺辊宽度设定值应为圆盘剪剪切后宽度两侧各增加2 mm。

去毛刺机较好地解决了原机组去毛刺效果差的问题，同时不会给带材底部产生擦划伤。带钢边部毛刺缺陷去除，满足毛刺厚度小于板厚5%的标准，大大降低圆盘剪剪刃的更换频率，在降低生产成本的同时也大大减小产线后续胶辊伤辊的风险。有效帮助武钢冷轧厂现有精整产线提高其高端汽车板及家电板的产品质量，减低企业生产成本。同时，也为我国钢铁行业冷轧领域板带材精整生产提供了有利的条件，有利于高端汽车板及家电板制造行业的蓬勃发展。

参考文献

[1]靳玮. 板坯去毛刺机故障分析及优化改进. 南方农机,2019,50(20):167doi: 10.3969/j.issn.1672-3872.2019.20.141

[2]曾超, 孙兵兵, 范伟刚. 板坯去毛刺机机架故障分析与措施. 浙江冶金,2017(2):46

[3]王文合. 热轧板坯去毛刺机的设计与应用. 中小企业管理与科技中旬刊,2019(4):182

[4]鲁春平, 赵解来. 连铸板坯去毛刺机的故障分析及处理. 矿山械,2012,40(5):143doi: 10.16816/j.cnki.ksjx.2012.05.045

文章来源——金属世界