Φ325 mm钢管排锯机的新技术

解吉辉，孙丽丽，刘录锋，姚 赟，杨晓东

(中国重型机械研究院有限公司，陕西 西安 710032)

0 前言

近年来，我国钢管工业飞速发展，钢管产量逐年递增，而生产钢管的部分冶金设备依靠进口，国内处于空白状态，例如国内各知名钢厂都引进了国外钢管排锯机组。为了实现该设备的国产化，中国重型机械研究院有限公司(原西安重型机械研究所)研制了能将成排钢管同时锯切的钢管排锯机机组设备。

1 钢管规格及品种

外径/mm Φ114.3～Φ325

壁厚/mm 6～40

锯切前长度/m 9.9～24

锯切后长度/m 5.5～15

定尺精度/mm 0～5

主要品种有石油套管管体、石油套管接箍料、管线管、液压支架管、高压锅炉管、低中压锅炉管、高压气瓶管管体、流体输送管、结构管等。

2 机组设备组成及工艺过程描述

Φ325 mm钢管排锯机组主要由机械、液压、气动、电气控制等四部分组成，机组设备组成及工艺布置如图1所示。

主要工艺流程:输送辊道旋转，将成排钢管靠近锯切主机，同时对中装置的一对立辊沿钢管径向往复运动，将钢管推向锯切中心线→切头挡板翻下对成排钢管头部定位→各夹紧装置的垂直夹紧、水平夹紧装置先后动作将钢管夹紧→锯切主轴箱进给伺服电机旋转，通过滚珠丝杠带动锯切主轴箱和旋转的锯片快速向下运行到某一位置后，再以锯切进给速度向下运行开始锯切→锯切到位→切头挡板抬起→活动夹紧装置夹住料头沿钢管轴向向前移动距离S1停下→锯片沿钢管轴向向前移动小于S1的距离S2后停下，此时锯片两侧均已完全和钢管被切削表面脱离→锯片向上抬起→各夹紧装置松开→辊道低速旋转至料头脱离夹紧装置台面到达料头料尾翻板后停止→料头料尾翻板将料头翻入料筐→定尺挡板翻下并运行至定尺处停止→输送辊道旋转将钢管输送至定尺处停止→设备重复上述夹紧、锯切过程→锯切完成→活动夹紧装置夹住被锯下的钢管沿钢管轴向向前移动距离S1停下→设备重复上述锯片移动、锯片抬起、夹紧松开、辊道输送等过程，直至将钢管锯剩料尾→输送辊道旋转将料尾推至料头料尾翻板上，料头料尾翻板将料尾翻入料筐，从而完成全部锯头、锯尾、锯定尺的工作。

图1 机组设备组成及工艺布置图Fig.1 Composition and layout drawing of gang saw equipment

3 创新技术

3.1 可移动气膜减震装置

怎样减少锯片在锯切过程中的震动一直是锯机设计的难点之一，传统的锯片减震装置都是在锯片侧面一定距离处安装固定不动的减震片，锯片在锯切过程中撞到减震片上后弹回，减震效果不明显，并且减震片不能移动，而锯片在锯切结束后抬起前需要向前移动，离开钢管被锯切端面，这样固定的减震片只能在锯片单侧安装;另一侧不安装减震片以便锯片前移，更加影响了减震效果。新排锯机采用了一种气膜减震装置，将气源通到锯片两侧，形成均匀的气膜，可以有效减少锯片的震动，从而提高了锯片的使用寿命，改善了钢管被切削表面的质量，并降低了锯切时产生的噪音。另外，本装置可在锯切完成后自动离开锯片，为锯片移动腾出空间，并在下一次锯切前锯片回到切削位置后自动复位，满足了钢管排锯机每次锯切后锯片需要向前移动，离开钢管被切削表面后抬起、下次锯切前回到切削位置后落下的工艺要求。可移动气膜减震装置(图2)具有结构简单紧凑、减震效果好及可实现自动化控制等优点。

3.2 挡板锁紧盘

图2 可移动气膜减震装置结构图Fig.2 Structural diagram of movable gas-film damping device

排锯机的定尺挡板和切头挡板装置的挡板是通过伺服电机带动齿轮在齿条上行走来实现移动的，挡板和齿轮连接在一起随齿轮一起移动但不旋转，当挡板移动到定位位置时齿轮停止旋转，此时就需要一个锁紧机构把齿轮锁紧在这个位置，否则若挡板被钢管撞击后齿轮在齿条上的位置发生改变，就会造成钢管定位不准确，从而造成钢管定尺精度降低。新排锯机采用了一种端面齿锁紧盘来实现齿轮的锁紧，在齿轮端面加工端面齿，在挡板上固定一个小油缸，油缸的活塞杆上连接带有端面齿的锁紧盘，此端面齿和齿轮上的端面齿啮合时齿轮就不能旋转，从而实现了锁紧;端面齿脱开时齿轮又可以自由旋转，锁紧和松开可以通过油缸实现自动控制。本装置具有结构紧凑、锁紧可靠、便于实现自动化等优点。国外有些锁紧盘是应用摩擦片来实现锁紧的，即在上述两端面齿之间的位置安装摩擦片，通过摩擦片之间的摩擦力来实现锁紧，随着锁紧次数的增加，摩擦力因摩擦片的磨损而减小，锁紧不可靠，更换摩擦片才能达到锁紧可靠的目的，给生产带来不必要的麻烦，增大了设备的维护成本。

图3 挡板锁紧盘结构图Fig.3 Structural diagram of locking mechanism for dam-board

3.3 对中装置在工艺上的应用

来料时，钢管在输送辊道上无法径向定位，经常出现钢管不在锯片中心线位置的现象，为设备夹紧钢管带来了很大困难，为此排锯机在锯切主机前后各布置一套对中装置，如图4所示，将钢管推到锯片中心线的位置，避免了水平夹紧在垂直夹紧的作用下将钢管推到锯片中心线位置时发生钢管偏斜的现象。这种工艺布置方法不仅有效的减轻了水平夹紧装置的负担，还大大提高了产品质量。

图4 对中装置机构图Fig.4 Structure of centring device

4 结语

Φ325钢管排锯机组由中国重型机械研究院有限公司自主研发、设计、成套，具有完全的自主知识产权，技术指标已达到国际领先水平。机组自2009年5月投产以来已平稳运行两年多，使用情况良好，运行平稳，各项性能指标均达到设计要求，并取得了良好的经济效益和社会效益，结束了我国钢管排锯机组长期依赖进口的局面，填补了国内空白，具有良好的推广前景。

［1］ 邹家祥．轧钢机械［M］．北京:冶金工业出版社，2000．

［2］ 王旭．1800锯切机设计计算［J］．机械工程师，2007(2)．