李春生，李曉娜

對各種復雜斷面高溫鋼材來說，如果用剪切機剪切定尺，切口處會被壓扁和彎曲；如果在冷狀態(tài)下用成型刀片剪切，除了不能保證剪切斷面質(zhì)量穩(wěn)定以外，還必須隨著軋制品種的改變經(jīng)常更換刀片。因此，斷面復雜的高溫鋼材通常采用熱鋸機切斷。目前型鋼生產(chǎn)線上的熱鋸機多以滑座式和四連桿式為主，滑座式熱鋸機又分為滑板式和滾輪式。電滑板式滑座鋸因滑板磨損快，需要經(jīng)常更換，而且滑板磨損后間隙增大又會使鋸片震動加劇；而滾輪式滑座鋸進鋸平穩(wěn)，行程大，效率高，鋸切質(zhì)量好。因此本文以某滾輪式滑座熱鋸機為例對其結(jié)構(gòu)進行分析。

1 熱鋸機的結(jié)構(gòu)形式

滾輪滑座式熱鋸機主要由鋸切機構(gòu)，送進機構(gòu)和橫移機構(gòu)三部分組成。

1.1 鋸切機構(gòu)

圖1 滑座式熱鋸機

電機通過萬向接軸連接渦輪蝸桿減速機，蝸桿連接鋸頭夾盤，鋸片通過內(nèi)外夾盤裝于軸的懸臂端 (見圖1)。其中，夾盤的作用是使鋸片對準中心，保證鋸片平直，消除軸向振動。鋸片通常用65Mn制成，鋸片熱處理后的表面硬度HRC31～35，齒面淬火硬度HRC＞45,使齒面強度極限達到120～140 kgf/mm2，鋸片使用壽命長。鋸片用液壓螺母鎖緊，結(jié)構(gòu)簡單，鎖緊可靠，成本低；減速機與電機之間通過萬向接軸連接，降低了電機和減速機之間的振動；鋸片保護罩由翻轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動。

1.2 送進機構(gòu)

送進機構(gòu)負責將鋸盤以一定的送進速度通過軋件并將其切斷。該機構(gòu)由液壓缸帶動上滑座在下滑座滑輪上向前送進。其中一側(cè)滑輪為V型導向輪，而另一側(cè)為平滑輪。上滑座與滑輪接觸部位裝有滑板。由于采用液壓缸作為動力源，送進機構(gòu)簡單緊湊、重量輕，操作維護方便、使用可靠。

1.3 橫移機構(gòu)

橫移機構(gòu)是改變各鋸切機之間距離的調(diào)整機構(gòu)，由液壓馬達通過聯(lián)軸器驅(qū)動車輪在軌道上行走，以實現(xiàn)熱鋸機橫移（見圖2）。為行走平穩(wěn)，防止進鋸時鋸機在軌道上晃動并能夠前后串動，在液壓馬達側(cè)兩個行走輪上設有輪緣。為了防止鋸切機在鋸切過程中發(fā)生移動，在鋸切機與軌道之間設有鎖緊裝置——彈簧液壓夾軌器。正常工作時，夾軌器的兩個夾爪夾緊鋼軌頭部的兩側(cè)；鋸切機橫移時，將壓力油通入與夾軌器相連的液壓缸，壓縮夾緊彈簧，使夾爪張開。

2 結(jié)構(gòu)參數(shù)確定

2.1 鋸片直徑D

做為熱鋸機最主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通常以鋸片直徑D做為熱鋸機的主要系列標稱，如?1 500 mm熱鋸機等（見圖3）。鋸片直徑應根據(jù)所鋸切軋件最大斷面尺寸來確定，所以鋸片直徑是表示鋸切機能力大小的主要參數(shù)。

圖3 鋸切機的結(jié)構(gòu)參數(shù)

初選鋸片直徑D時可用以下經(jīng)驗公式來計算

式中，A—方鋼邊長 (mm)；d—圓鋼直徑 (mm)；B—角鋼對角線長度 (mm)；C—鋼材寬度(mm)。

為了使鋸片重磨后能繼續(xù)使用，通常新鋸片的公稱直徑D比重磨后的最小直徑Dmin大5%～10%，即

2.2 夾盤直徑d

鋸片被夾盤和螺栓夾裝在鋸軸上。當鋸片直徑一定時，若夾盤直徑d過大，則鋸片能鋸切的軋件最大高度將減小，而若d過小，則鋸切時鋸片將發(fā)生變形且軸向振動加大，鋸片壽命降低。建議夾盤下緣距離最高軋件上表面應留有Δ1=20～50 mm間隙，或者按以下經(jīng)驗公式選取

鋸片重磨后的最小尺寸應取上限值，即

為了切透軋件，新鋸片下緣應比輥道面標高低Δ=100～150 mm，舊鋸片下緣應低于輥道面Δmin=40～80 mm。

由此可得，鋸片中心至輥道面的距離H

磨損后鋸片最小直徑

新鋸片的公稱直徑

2.3 鋸片厚度δ

鋸片厚度δ過大，將增加鋸切功率損耗；δ過小，將會降低鋸片強度，并增加鋸切時鋸片的變形。一般按以下經(jīng)驗公式選擇

2.4 鋸片最大行程L

最大行程的確定原則為鋸片在原始位置時軋件能夠沿輥道自由通過及便于檢修鋸前輥道，其最大進給行程應當確保鋸斷最寬軋件，包括成組鋸切軋件的總寬度。

3 力能參數(shù)計算

下面以某軌梁廠950線4#熱鋸機為例計算鋸切?350 mm圓鋼時所需要的鋸機參數(shù)。

3.1 鋸片的給進速度u

式中，F(xiàn)—鋸機生產(chǎn)率，即每秒鐘內(nèi)所切去的斷面面積（mm2/s）；h—被鋸切軋件的高（mm）；B—軋件寬度（mm）；t—鋸切要求時間（s）。

影響鋸切機生產(chǎn)率的因素有很多，如鋸片旋轉(zhuǎn)速度和給進速度，鋸切溫度和軋件運行速度等。而最高生產(chǎn)率取決于鋸片允許的圓周力、鋸齒的許用壓力及鋸片電機許用功率。為提高熱鋸機的生產(chǎn)率，進鋸速度應隨鋸片電機負荷變化自動調(diào)整，在尚未接觸軋件時快速進鋸，一旦鋸片開始接觸軋件，則自動調(diào)節(jié)到適當速度，劇切完成后以最快速度返回。

?350 mm圓鋼的軋制節(jié)奏為80 s，鋸切時間為25 s，則進鋸速度

3.2 鋸切力

在鋸切過程中，被鋸切的軋件作用在鋸片上的力有正壓力R和圓周力T。

（1） 圓周力T

式中，S—鋸口寬度，相當于鋸片厚度（mm）；u—進給速度（mm/s）；h—被鋸切軋件的高度（mm）；v—鋸片線速度 （m/s）；p—鋸切軋件時的單位鋸切力（N/mm2）。

單位鋸切力p受很多因素的影響，例如被鋸切軋件的機械性能、鋸切溫度、鋸齒形狀、鋸切速度、鋸片厚度、被鋸軋件高度及磨擦損耗等。因此按現(xiàn)有計算公式計算出來的理論數(shù)值偏大，還必須經(jīng)過試驗最終確定，通常根據(jù)經(jīng)驗公式確定：當鋸切溫度為700～750℃時

式中，σb—鋸切溫度下軋件的抗拉強度，在700℃時，45#鋼的抗拉強度為220N/mm2。

4#熱鋸機的鋸片厚度為12 mm，鋸片線速度為130 m/s，將各數(shù)值代入可得鋸切?350 mm的45#鋼時圓周力T=929.4 N。

（2） 正壓力R

對于熱鋸

（3） 進鋸阻力Sx

（4） 上抬力Sy

（5）作用在鋸片上的合力S

3.3 鋸片傳動功率

鋸片的傳動功率由三部分組成：

式中，N1—消耗于使軋件產(chǎn)生塑性變形和形成鋸屑的功率（kW）；N2—由鋸切過程中鋸片振擺使其兩側(cè)面與被鋸軋件接觸產(chǎn)生摩擦阻力所消耗的功率（kW）；N3—其他因素消耗的功率，如鋸屑甩出所消耗的功率及空氣阻力等（kW）。

式中，u1—軋件與鋸片側(cè)面的摩擦系數(shù)，一般取u1=0.6；Q—軋件對鋸片側(cè)面的垂直壓力（N）。

式中，f—鋸片振擺值（mm），由鋸片直徑和生產(chǎn)率而定，取3.2；c—鋸片柔度（mm/N），確定為0.001 8。

計算時取K=0.1～0.3，本次計算取最大值0.3。

將各參數(shù)代入，可計算出?350 mm圓鋼在700℃，進鋸速度14 mm/s的條件下，其鋸切功率N=337.335 kW，最終電機功率確定為355 kW。

4 結(jié)語

滑座式熱鋸機應用已非常普遍，為進一步提高鋸切機能力，應采取以下措施

（1）進一步提高鋸切機的速度，如給進速度為200～300 mm/s，返回速度為 600 mm/s。

（2）倍尺鋸切，實現(xiàn)長達30 m的倍尺鋸斷。

（3） 增加新鋸機。

（4）鋸切機布置成二列式。

（5）采用長尺軋制——長尺冷卻——長尺矯直的生產(chǎn)方式，將熱鋸切改為冷鋸切。

（6）從軋制長度的自動測定到定尺給定，成品配尺均用電子計算機控制。