∅2 000 mm～∅1 800 mm滚动式热锯机的设计开发

王弟波　周超群

(1.重庆赛迪冶金技术有限公司， 重庆400013；2.中冶赛迪工程技术股份有限公司， 重庆400013)



∅2 000 mm～∅1 800 mm滚动式热锯机的设计开发

王弟波1周超群2

(1.重庆赛迪冶金技术有限公司， 重庆400013；2.中冶赛迪工程技术股份有限公司， 重庆400013)

介绍了∅2 000mm～∅1 800mm滚动式热锯机的设计开发，有效地解决了热锯机锯切特种工模具钢和大型轧件的难题。

滚动式热锯机；工模具钢；大型轧件

由于在高温条件下，热锯机切割型材、管材、棒材时，其切割断面很整齐，没有剪切时的压扁、变形等系列缺陷，所以广泛用于加工各种型材、管材、棒材，尤其是结构比较复杂的型材和特种工模具钢等。

现代轧钢生产中，为了提高生产效率，型材一次性成形的长度也大大加长，有的甚至超过了100m，为了满足下一道工序的加工或者运输要求，往往需要按国家规范把它分成数段的短型钢。在型材要求不高的情况下可以用剪切等来完成，而对于特种工模具钢材和横截面积较大的钢材而言，剪切就显得力不从心，这就需要热锯机来完成。

针对大截面和特种工模具钢材的加工，我公司设计研发了∅2 000mm～∅1 800mm滚动式热锯机，满足特殊型材、管材、棒材的加工需求。

1　滚动式热锯机结构及工作原理

热锯机有摆动式、杠杆式、滑座式、滚动式等。该热锯机采用滚动式，结构紧凑，主要由锯床本体、夹紧装置、润滑冷却系统、液压系统、自动控制系统组成，如图1所示。

图1　热锯机结构图Figure 1　Structure of hot sawing machine

∅2 000mm～∅1 800mm滚动式热锯机锯床本体如图2所示。底座固定在土建上，其上面连接侧导轮、压轮、支撑轮及液压缸，4个支撑轮有效地保证了床身在上面安全地滚动。侧导轮和压轮各4个，在他们共同作用下，保证床身不会出现左右偏移、上下突跳等，使床身在液压缸的作用下，平稳地向前做直线运动，从而带动高速旋转的锯片完成锯切型材的工作。

锯片在锯片轴装配上面、通过电机和皮带做高速旋转运动，电机选用绕线型YR电机，可实现起、制动的快速控制，大大缩短了更换锯片的时间。更换锯片装置可以快速地更换锯片，从整个锯机断电到更换锯片完成，仅仅需要5min，安全可靠。由于锯片轴高速旋转(转速约为980rad/s)，所以采用稀油润滑系统。为了有效地去除锯屑和冷却锯片，该锯机采用车间用水(0.6MPa～0.8MPa)和5MPa中高压水双重冷却，以提高冷却效果，延长锯片使用寿命。冷却时通过锯片罩来完成，更换锯片时，掀起一半锯片罩即可。伴随着锯床床身运动的电缆、水管、润滑管、液压管等通过托链来保证，而润滑站放在地上，有效地减轻了设备重量，使其结构更加紧凑。夹紧装置有两个夹紧头，可以有效地保证被锯切的轧件夹紧在辊道上面，锯切时，锯片圆周速度始终保持在100m/s以上，有效地锯切特种钢材和形状复杂的轧件而言已经不再困难，解决了轧件加工中的难题。

1—锯片　2—锯片轴装配　3—皮带　4—底座　5—锯床床身　6—侧导轮　7—压轮　8—支撑轮 　9—液压缸　10—电机　11—更换锯片装置图2　热锯机锯床本体Figure 2　Sawing machine body

2　锯片的确定

一个锯机的大小往往用锯片的最大直径来命名。为了能多次使用锯片，需要对锯片进行重磨，其重磨率≤10%。锯机锯片直径范围∅2 000mm～∅1 800mm，锯切轧件的最大厚度为260mm～350mm，轧件的最大宽度为730mm～930mm。

式中，D是锯片直径。锯片材质为：高锰钢，如65Mn；镍钢(含Ni1.5%～2%)。为减少裂纹等缺陷，锯齿淬火处理。

3　锯切力及锯切功率

在锯切时，锯盘上的圆周力可以表示为：

T=pmsl/t

(1)

式中，p为锯屑面积为1mm2的锯切力，kg；m为每个锯齿所锯切的锯屑厚度，mm；s为锯切宽度，mm；l为锯盘与被锯切金属的接触弧长，mm；t为锯盘上齿的间距，mm。

根据锯盘圆周速度v(m/s)和水平进给速度u(mm/s)确定圆周力，在1s内沿锯切金属所经过的齿数为1 000 v/t,每个齿所锯切的断面积为mlmm2。在1s内锯切的面积用下式表示：

(2)

(3)

式中， h为被切轧件断面的高度。被切轧的断面如图3所示。

将式(2)、式(3)代入式(1)得：

(4)

那么，按《轧钢设备》[1]转动锯盘所需要的功率为：

(5)

根据锯盘的强度确定锯盘的圆周速度。对于热锯，锯盘直径为1 000mm时，其速度约为80mm/s～100mm/s；直径为2 000mm时,其速度约为100mm/s～120mm/s。以20#钢为例，实际生产中热锯的生产率f见表1所示。

表1　直径1 350 mm～1 800 mm的热锯生产率Table 1　Productivity of hot saws with diameters1 350 mm ～ 1 800 mm

图3　被锯切的断面Figure 3　The section to be cut

图4　锯切时锯盘上的作用力Figure 4　The forces on the saw disc during sawing

由图4可以看出，锯盘的进给力为：

Q=Rcosα-Tsinα

对于热锯钢材，根据经验数据可以得出：R=(8～15)T，因此，可以得出锯盘的进锯力Q。

根据u=f/h确定锯盘的进锯速度。由于断面高度不是常数，所以进给速度应能在必要的范围内调整，实际生产中锯盘的进给速度通常在10mm/s～300mm/s范围内[2]。

4　结论

∅2 000mm～∅1 800mm热锯机的设计开发，有效地解决了切割特种工模具钢材和形状复杂的大型轧件的难题。对特种工模具钢的批量生产奠定了基础，具有极其深远的意义。

[1]А.И.采利柯夫. 轧钢设备[M]. 北京： 中国工业出版社， 1960.

[2]文庆明, 程志彦. 轧钢机械设备[M]. 北京：人民邮电出版社， 2006.

编辑陈秀娟

Design and Development of ∅2 000 mm～∅1 800 mm Rolling Type Hot Sawing Machine

Wang Dibo, Zhou Chaoqun

Thedesignanddevelopmentof∅2 000mm～∅1 800mmrollingtypehotsawingmachineisintroducedandthedifficultproblemsofcuttingspecialtoolanddiesteelandlargerolledpiecebyhotsawingmachinehavebeensolvedefficiently.

rollingtypehotsawingmachine;toolanddiesteel;largerolledpiece

2016—04—12

王弟波，(1981—)，男，工程师，现从事冶金设备的设计与开发工作。

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