解吉輝，孫麗麗，劉錄鋒，姚 赟，楊曉東

(中國重型機械研究院有限公司，陜西 西安 710032)

0 前言

近年來，我國鋼管工業(yè)飛速發(fā)展，鋼管產量逐年遞增，而生產鋼管的部分冶金設備依靠進口，國內處于空白狀態(tài)，例如國內各知名鋼廠都引進了國外鋼管排鋸機組。為了實現該設備的國產化，中國重型機械研究院有限公司(原西安重型機械研究所)研制了能將成排鋼管同時鋸切的鋼管排鋸機機組設備。

1 鋼管規(guī)格及品種

外徑/mm Φ114.3～Φ325

壁厚/mm 6～40

鋸切前長度/m 9.9～24

鋸切后長度/m 5.5～15

定尺精度/mm 0～5

主要品種有石油套管管體、石油套管接箍料、管線管、液壓支架管、高壓鍋爐管、低中壓鍋爐管、高壓氣瓶管管體、流體輸送管、結構管等。

2 機組設備組成及工藝過程描述

Φ325 mm鋼管排鋸機組主要由機械、液壓、氣動、電氣控制等四部分組成，機組設備組成及工藝布置如圖1所示。

主要工藝流程:輸送輥道旋轉，將成排鋼管靠近鋸切主機，同時對中裝置的一對立輥沿鋼管徑向往復運動，將鋼管推向鋸切中心線→切頭擋板翻下對成排鋼管頭部定位→各夾緊裝置的垂直夾緊、水平夾緊裝置先后動作將鋼管夾緊→鋸切主軸箱進給伺服電機旋轉，通過滾珠絲杠帶動鋸切主軸箱和旋轉的鋸片快速向下運行到某一位置后，再以鋸切進給速度向下運行開始鋸切→鋸切到位→切頭擋板抬起→活動夾緊裝置夾住料頭沿鋼管軸向向前移動距離S1停下→鋸片沿鋼管軸向向前移動小于S1的距離S2后停下，此時鋸片兩側均已完全和鋼管被切削表面脫離→鋸片向上抬起→各夾緊裝置松開→輥道低速旋轉至料頭脫離夾緊裝置臺面到達料頭料尾翻板后停止→料頭料尾翻板將料頭翻入料筐→定尺擋板翻下并運行至定尺處停止→輸送輥道旋轉將鋼管輸送至定尺處停止→設備重復上述夾緊、鋸切過程→鋸切完成→活動夾緊裝置夾住被鋸下的鋼管沿鋼管軸向向前移動距離S1停下→設備重復上述鋸片移動、鋸片抬起、夾緊松開、輥道輸送等過程，直至將鋼管鋸剩料尾→輸送輥道旋轉將料尾推至料頭料尾翻板上，料頭料尾翻板將料尾翻入料筐，從而完成全部鋸頭、鋸尾、鋸定尺的工作。

圖1 機組設備組成及工藝布置圖Fig.1 Composition and layout drawing of gang saw equipment

3 創(chuàng)新技術

3.1 可移動氣膜減震裝置

怎樣減少鋸片在鋸切過程中的震動一直是鋸機設計的難點之一，傳統(tǒng)的鋸片減震裝置都是在鋸片側面一定距離處安裝固定不動的減震片，鋸片在鋸切過程中撞到減震片上后彈回，減震效果不明顯，并且減震片不能移動，而鋸片在鋸切結束后抬起前需要向前移動，離開鋼管被鋸切端面，這樣固定的減震片只能在鋸片單側安裝;另一側不安裝減震片以便鋸片前移，更加影響了減震效果。新排鋸機采用了一種氣膜減震裝置，將氣源通到鋸片兩側，形成均勻的氣膜，可以有效減少鋸片的震動，從而提高了鋸片的使用壽命，改善了鋼管被切削表面的質量，并降低了鋸切時產生的噪音。另外，本裝置可在鋸切完成后自動離開鋸片，為鋸片移動騰出空間，并在下一次鋸切前鋸片回到切削位置后自動復位，滿足了鋼管排鋸機每次鋸切后鋸片需要向前移動，離開鋼管被切削表面后抬起、下次鋸切前回到切削位置后落下的工藝要求。可移動氣膜減震裝置(圖2)具有結構簡單緊湊、減震效果好及可實現自動化控制等優(yōu)點。

3.2 擋板鎖緊盤

圖2 可移動氣膜減震裝置結構圖Fig.2 Structural diagram of movable gas-film damping device

排鋸機的定尺擋板和切頭擋板裝置的擋板是通過伺服電機帶動齒輪在齒條上行走來實現移動的，擋板和齒輪連接在一起隨齒輪一起移動但不旋轉，當擋板移動到定位位置時齒輪停止旋轉，此時就需要一個鎖緊機構把齒輪鎖緊在這個位置，否則若擋板被鋼管撞擊后齒輪在齒條上的位置發(fā)生改變，就會造成鋼管定位不準確，從而造成鋼管定尺精度降低。新排鋸機采用了一種端面齒鎖緊盤來實現齒輪的鎖緊，在齒輪端面加工端面齒，在擋板上固定一個小油缸，油缸的活塞桿上連接帶有端面齒的鎖緊盤，此端面齒和齒輪上的端面齒嚙合時齒輪就不能旋轉，從而實現了鎖緊;端面齒脫開時齒輪又可以自由旋轉，鎖緊和松開可以通過油缸實現自動控制。本裝置具有結構緊湊、鎖緊可靠、便于實現自動化等優(yōu)點。國外有些鎖緊盤是應用摩擦片來實現鎖緊的，即在上述兩端面齒之間的位置安裝摩擦片，通過摩擦片之間的摩擦力來實現鎖緊，隨著鎖緊次數的增加，摩擦力因摩擦片的磨損而減小，鎖緊不可靠，更換摩擦片才能達到鎖緊可靠的目的，給生產帶來不必要的麻煩，增大了設備的維護成本。

圖3 擋板鎖緊盤結構圖Fig.3 Structural diagram of locking mechanism for dam-board

3.3 對中裝置在工藝上的應用

來料時，鋼管在輸送輥道上無法徑向定位，經常出現鋼管不在鋸片中心線位置的現象，為設備夾緊鋼管帶來了很大困難，為此排鋸機在鋸切主機前后各布置一套對中裝置，如圖4所示，將鋼管推到鋸片中心線的位置，避免了水平夾緊在垂直夾緊的作用下將鋼管推到鋸片中心線位置時發(fā)生鋼管偏斜的現象。這種工藝布置方法不僅有效的減輕了水平夾緊裝置的負擔，還大大提高了產品質量。

圖4 對中裝置機構圖Fig.4 Structure of centring device

4 結語

Φ325鋼管排鋸機組由中國重型機械研究院有限公司自主研發(fā)、設計、成套，具有完全的自主知識產權，技術指標已達到國際領先水平。機組自2009年5月投產以來已平穩(wěn)運行兩年多，使用情況良好，運行平穩(wěn)，各項性能指標均達到設計要求，并取得了良好的經濟效益和社會效益，結束了我國鋼管排鋸機組長期依賴進口的局面，填補了國內空白，具有良好的推廣前景。

［1］ 鄒家祥．軋鋼機械［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2000．

［2］ 王旭．1800鋸切機設計計算［J］．機械工程師，2007(2)．