1 缺陷分析
1.1 成品剪切彎頭的產(chǎn)生
成品棒材剪斷機(jī)前是步進(jìn)式鋸齒冷床，使成品棒材由850℃冷卻到50～100℃。由于軋制節(jié)奏加快，產(chǎn)量大幅度提高，成品棒材在冷床上面的滯留時(shí)間較短，不能滿(mǎn)足冷卻工藝要求。在大規(guī)格品種軋制中，實(shí)測(cè)冷床輸出的棒材溫度高達(dá)300～450℃。對(duì)于同一鋼種的剪切而言，溫度愈低金屬愈硬，棒材剪切彎曲小，剪切斷面趨于平整；溫度愈高最大剪切力愈低，棒材剪切彎曲大，易出現(xiàn)剪切彎頭。溫度高是造成平行刃剪切彎頭的主要因素。
1.2 剪斷機(jī)的剪切能力不足
剪斷機(jī)是生產(chǎn)工藝線(xiàn)上的在線(xiàn)設(shè)備。在大規(guī)格品種的生產(chǎn)中，2.5MN的最大剪切力不能滿(mǎn)足要求。在1996年采用多機(jī)列布置實(shí)現(xiàn)120mm×120mm連鑄坯一火軋制小型棒材的生產(chǎn)工藝時(shí)，曾考慮采用最大剪切力為4MN的剪斷機(jī)。但是，由于空間限制及行車(chē)起吊高度不足等原因，選用了2.5MN剪斷機(jī)。產(chǎn)量迅速達(dá)產(chǎn)后，剪斷機(jī)的能力明顯不足。
2 消除缺陷的技術(shù)分析
2.1 利用斜剪切的原理降低剪切載荷
為了能在不更換大剪切力剪斷機(jī)的前提下，消除剪切彎頭這一質(zhì)量缺陷，決定采用斜剪切原理改變剪切方式。
在平行剪切中：
P=τF (1)
式中P——剪切力，N；
τ——單位剪切阻力，N/mm2；
F——剪切原始斷面積，mm2[1]。
同一鋼種在同一溫度下剪切，單位剪切阻力τ可視為常量。剪切原始斷面積Fmax等于剪切支數(shù)與每支斷面積之和。剪斷機(jī)的剪切力P 由P0迅速增加到Pmax。當(dāng)Pmax小于剪斷機(jī)的最大允許載荷時(shí)，剪斷機(jī)正常剪切；當(dāng)Pmax大于剪斷機(jī)的最大允許載荷時(shí)，剪斷機(jī)安全銷(xiāo)折斷，剪斷機(jī)不能進(jìn)行剪切。
在斜剪切中，斜剪切主要用于對(duì)板材的剪切。根據(jù)B.B諾薩利公式：
P＝P1+P2+P3 (2)
式中P1——純剪切力；
P2——軋件被剪掉部分的彎曲力；
P3——鋼板在剪切區(qū)域內(nèi)的彎曲力[1]。
對(duì)于棒材而言，它不是鋼板的連續(xù)剪切，可忽略P2和P3兩力的影響，采用下式：
P＝P1＝h2/tanα∫τdε (3)
式中h ——軋件的高度；
α——刀刃傾斜的角度；
ε——軋件的相對(duì)切入深度[1]。
在相同情況下，與平行刃剪切相比較，斜剪切在剪切過(guò)程中是從軋件的一邊向另一邊逐漸移動(dòng)的剪切過(guò)程。即在剪切過(guò)程中的每一瞬間，剪刃剪斷軋件斷面長(zhǎng)度只是軋件斷面的一部分。因而，剪切力大大減小。如圖1所示。
對(duì)圖1進(jìn)行定性分析，可知斜剪切的剪切力遠(yuǎn)小于平行刃剪切的剪切力。如果確定斜剪切的傾斜角α，通過(guò)定量計(jì)算證明，斜剪切可以降低剪切載荷，從而提高剪斷機(jī)的剪切能力。
圖1 斜剪切與平行刃剪切的對(duì)比
