2024年3月29日发(作者：)

中厚板剪切质量与改进措施

摘要：针对中厚板剪切中的常见问题，通过对剪切线工艺设备的分析，发现

影响钢板剪切质量的主要问题是缺乏快速调整圆盘剪刀片间隙的措施，圆盘剪刀

架变形导致剪刃不平行剪刃间隙忽大忽小，剪切中钢板输送严重偏差导致剪切钢

板跑偏，及火焰切割的割伤。通过圆盘剪剪刃间隙补偿系统的设计、剪刃刀架测

量修磨、夹送辊工艺参数的优化等措施，提高了剪刃间隙的设定速度，保证了刀

架的平行度，解决了剪切过程中钢板的跑偏问题。通过改进半自动切割小车，也

大大提高了火切切割的稳定性和质量。

关键词：中厚板；剪切质量；剪刃间隙补偿系统；刀架平行度

引言

中厚板的剪切是中厚板生产过程中精整工序的重要一环，轧制后的钢板需根

据用户的要求完成成品剪切或切割后才能作为最终产品交给用户，同时根据产品

标准及用户的要求，在钢板的指定位置上切下一定长度的钢板，用于后续的质量

检验。钢板的切割根据布置形式可分为在线切割和离线切割两种方式。在线切割

方式根据钢板的剪切位置可分为切头、定尺、双边等多种形式。离线切割方式在

中厚板车间内一般采用火焰切割。在我们厂中厚板生产线厚度小于25mm的钢板

宽度定尺剪切采用圆盘剪剪切，厚度大于25mm的钢板采用火焰切割机切割。剪

切质量缺陷会增加生产成本，影响订单完成速度，最终影响用户利用率。生产线

投产以来，通过优化轧制工艺和设备改造，实现了尺寸检测精度高、形状好、性

能稳定，产品质量不断提高，一次检测合格率可达98%以上。中厚板产品的质量

缺陷对钢板成品的影响主要有三个方面，超过标准的缺陷钢板必须更改规格或判

为废品；剪切缺陷必须离线解决，这增加了运输和劳动力成本；产品外观质量差，

降低了客户满意度和美誉度，影响了市场份额的扩大。因此，有必要控制和改善

影响中厚板剪切质量的主要因素，提高剪切质量，进一步提高客户满意度，为提

高产品竞争力打下基础，为中厚板产品开拓市场提供保障。

1 设计剪刃间隙补偿系统

钢板剪切时，剪切边缘之间的间隙取决于钢板的厚度（S =(1-cosα

1

)*D-

h）。在钢板的剪切过程中一般根据固定模型计算两侧剪刃之间的间隙。由于该

区域的剪刃条件、钢板的温度、剪切设备的精度和钢板强度不同，相同规格的钢

板出现的剪切缺陷也会有所不同

[1]

。为了提高被剪切钢板的质量，应根据待剪钢

板的状况调整剪刃的间隙。在原设计中，调整刀片间隙有两种方法，一种是切换

到原始剪切模式，这样调整剪刃间隙再钢板剪切平均需要5分钟，生产效能低。

二是重新校准剪刃间隙，但根据剪切情况快速校准圆盘剪的剪刃间隙是不现实的，

因为圆盘剪的刀隙调整装置是一种偏心轴，偏心轴角度与剪刃间隙不是线性关系，

为了准确反映剪刃间隙与传感器值之间的实际对应关系，只能测量尽可能多的间

隙值。一般来说，至少应测量20多个数据集，这当然也不能满足生产要求。剪

刃间隙在生产过程中无法及时调整，剪切质量无法保证。

圆盘剪剪切过程是一个两级自动化过程，根据钢板厚度自动计算刀片间隙值，

然后第一级双面剪切开始根据该间隙值运行调整程序当该值达到规定值时，传感

器数据对应的刀片间隙值，认为第一级程序已完成设置并满足剪切条件。由于程

序使用一个值作为反馈值，因此只能通过更改反馈值来调整剪刃间隙。根据这一

思想，设计了一种剪刃间隙补偿系统。从第二级计算的剪刃间隙发送到第一级。

第一级不直接调整为该值，而是调整计算值加上补偿值。这样，通过对剪刃双边

间隙调整机理和过程的深入分析，提出了一种无需重新校准刀隙即可调整刀隙的

方法。此方法是在圆盘剪剪切一级画面上添加一个窗口来更改间隙补偿值，根据

分部条件输入所需的补偿值，如果间隙太大，则减少补偿值，如果间隙太小，则

增加补偿值

[2]

。

2 刀架平行度的分析解决

随着圆盘剪剪刃的平行度偏差，剪刃侧隙在剪切过程中的大小变化，导致在

同一步距范围内剪切边缘时剪切质量不同。事实上，该间隙大于板材的理论间隙，

会产生撕裂；间隙较小时会导致设备过载，切边发亮和毛刺。剪刃间隙的平行偏

差是由多种原因造成的，如刀架变形、剪刃安装精度、刀架安装精度等，但主要

是刀架变形，在长期使用中，钢板在剪切过程由于待剪钢板镰刀弯的存在，圆盘

剪在单圆周剪切中受到的侧向力不同，造成刀架端面出现不同凹凸变形，进而反

映到剪刃上使上下剪刃间隙在单圆周周期内出现间隙值跳动。通过使用百分表打

表测量刀架端面，跳动值最大和最小处相差0.5～0.8mm。

圆盘剪刀架的安装是在圆盘剪刀轴安装在箱体上之前就安装在刀轴上的，刀

架安装为无键热装，安装精度非常高。刀架安装在刀轴上后再到机床上，二次加

工刀架端面，以保证刀架端面相对于刀轴的垂直度精度，用以保证断面剪切质量。

因此，刀架的拆装更换不是一朝一夕轻易可以实施的。为了保证圆盘剪剪刃间隙

跳动值控制在0.2mm之内，在维修过程中，对圆盘剪剪刃刀架进行了修磨修复，

根据刀架端面百分表测得数据，将刀架端面进行圆周分区，由测得数据分为6个

区，使用角向磨光机安装砂轮片，对各区进行凸点（面）修磨，经过反复修磨-

测量-修磨的操作，使刀架端面跳动值控制在了0.2mm范围内，最后再安装剪刃

后使用双表测量计算剪刃平行度误差，保证了剪刃剪切的平行性，彻底消除了板

隙缺陷

[3]

。

3 夹送辊工艺参数优化

在圆盘剪切机中，固定侧和活动侧布置四个夹紧辊，进出口两组夹紧辊分别

通过同步轴的刚性连接。夹紧辊的主要功能是夹紧板材进行剪切。如果板材剪切

时发生偏差，则会影响板材的剪切尺寸。剪切跑偏是剪切质量最差的缺点。装配

质量、安装精度、工作压力、速度差等因素是夹送辊两侧剪切力偏差的主要原因。

因此，必须在夹具的进出口测量和检查安装、同步、扭矩偏差、压差和辊径（如

水平和垂直）的精度。更换直径大于夹具偏转的滚筒、水平进给夹具、0.5mm/m

范围内的垂直控制夹具、更换内径流液压缸、进给夹具夹具离合器，将不同规格

的进给夹具的压力提高到90kg。稳定的扭矩和压力平衡消除了板材的歪斜和错刀

现象。

4 控制割伤的质量改进措施

火焰切割引起切割缺陷后将增加二次火焰切割。首先，钢板的长度和宽度将

低于下限，造成改判。其次，生产周期和成本将增加，导致生产能力和能源的浪

费。我们厂中厚板线对厚度大于25mm的钢板采用离线火焰切割进行宽度定尺，

主要是半自动火焰切割小车。半自动火焰切割主要是切割小车稳定性差，切割过

程中火焰容易波动。改进措施是对半自动切割小车进行改进，提高其运行稳定性。

改进后，效果显著，切割引起的修磨和重启量减少了两倍。由于切割机的高度调

整，操作员必须始终注意抬起切割头，以避免损坏割嘴。完善半自动切割轨道控

制，及时更换变形轨道，保持火焰匀速运行，避免波动，提高操作人员的质量意

识，做到精心操作。

5 结束语

圆盘剪切机将剪刃间隙调整装置作为偏心轴型应用，出现了复杂的校准调整

问题。创新的刀片间隙补偿系统设计很好地解决了这一问题，达到了快速校正的

目的，提高了切割质量，在圆盘剪中具有重要意义。通过剪刃间隙补偿、刀架修

磨、夹送辊进给夹具参数调整等措施，主要消除了板材剪切缺陷、肩塌、鼓包等

缺点，大大提高了板材剪切质量。通过提高产品的质量形象，提高其在市场上的

占有率和竞争力。

参考文献：

[1]苏亚华,李旭,张殿华,等.宽厚板轮廓检测及智能剪切系统核心技术[J].

轧钢,2021,38(6):69-74.

[2]魏和平.宽厚板剪切线测量系统设计与优化[J].山东冶

金,2018,40(6):59-60.

[3]马小英.首钢宽厚板生产线定尺剪长度测量中激光测速设备应用[J].南方

农机,2019,50(23):112.