管坯鋸片夾鋸及打齒原因分析及改進(jìn)措施

張艷龍，邵鴻麗，王 林，韓會(huì)杰

（唐山冶金鋸片有限公司，河北唐山063020）

1 引言

在無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)過(guò)程中，需要將連鑄后的管坯原料切割成一定長(zhǎng)度的成品管坯，然后才能加熱、穿孔、軋制出合格的鋼管產(chǎn)品。由于管坯的直徑較大，鋸切費(fèi)時(shí)，為了適應(yīng)現(xiàn)代化無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線的要求，具有鋸切效率高、切割質(zhì)量好的硬質(zhì)合金齒圓鋸片得到了廣泛的應(yīng)用。

管坯鋸機(jī)一般采用鋸片水平進(jìn)給方式，3～4臺(tái)鋸機(jī)組成一個(gè)鋸切單元，滿(mǎn)足管坯定尺鋸切需的求。由于硬質(zhì)合金齒圓鋸片價(jià)格較高，因此能否合理使用對(duì)鋸切成本的控制具有很大影響。在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，鋸片的失效形式有鋸齒磨損、崩刃等，都可以重復(fù)修復(fù)再使用，以降低鋸切成本，但是如果出現(xiàn)鋸齒打斷的情況，就會(huì)使鋸片報(bào)廢、成本上升。本文就國(guó)內(nèi)某大型無(wú)縫鋼管生產(chǎn)廠的管坯鋸機(jī)出現(xiàn)的夾鋸打齒故障進(jìn)行了研究分析，采取了相應(yīng)的預(yù)防措施，使問(wèn)題得到了很好的解決。

2 存在問(wèn)題

某大型無(wú)縫鋼管廠共配有3臺(tái)管坯圓鋸機(jī)，呈一字型布置，進(jìn)料端通過(guò)一臺(tái)輸送周轉(zhuǎn)平車(chē)，將連鑄圓坯送至每臺(tái)鋸機(jī)的進(jìn)料輥道，每臺(tái)鋸機(jī)配有自動(dòng)定尺機(jī)，鋸切完成后，分別輸送到環(huán)形爐準(zhǔn)備工位，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。配套使用的硬質(zhì)合金齒圓鋸片規(guī)格為 Ф1360×8.5（7）×100×58Z，鋸切坯料外徑為Ф300～Ф450 mm，管坯材質(zhì)有20#、37Mn5、30CrMo、36 Mn2V 等。

鋸片沿水平方向進(jìn)給，每次鋸切一支坯料，在坯料切口兩側(cè)的垂直方向分別采用液壓缸對(duì)于切口兩端給予壓緊，使其在鋸切過(guò)程中保持穩(wěn)定。鋸機(jī)及坯料壓緊情況如圖1所示。

正常鋸切時(shí)，鋸齒都是被磨損鈍化或者產(chǎn)生一定的崩刃現(xiàn)象，此時(shí)鋸片可以重復(fù)修磨使用。但是當(dāng)鋸切過(guò)程出現(xiàn)異常時(shí)，就會(huì)因?yàn)楣ぜ徔趭A鋸而產(chǎn)生打鋸齒的情況，片體粘鋼也比較嚴(yán)重，鋸片的鋸切壽命低，影響坯料供應(yīng)效率，不能滿(mǎn)足下一工序的要求。典型的夾鋸鋸片及切口情況如圖2所示。其表現(xiàn)為在鋸切到工件將斷的時(shí)候，可以聽(tīng)到一聲較大悶響，嚴(yán)重時(shí)鋸片被悶住不動(dòng)，停下來(lái)檢查鋸片，個(gè)別鋸齒已經(jīng)被從根部折斷，鋸片報(bào)廢。

圖1 鋸機(jī)鋸切現(xiàn)場(chǎng)

圖2 夾鋸鋸片及工件斷面情況

3 問(wèn)題分析

夾鋸發(fā)生時(shí)坯料斷面分析如圖3所示。1區(qū)域是管坯的上部，與大部分鋸口的不同之處在于本身光亮，受到了鋸齒的過(guò)度刮、蹭，說(shuō)明在鋸切過(guò)程中此部位夾住了鋸齒，并在夾緊狀態(tài)下發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此圖只是管坯端口的一邊，另一端也有同樣的現(xiàn)象。在圖中3區(qū)域?qū)儆诖鄶鄶嗝妫卿徠Ｖ乖诠芘髦g沒(méi)有切透的部分，后來(lái)經(jīng)過(guò)彎曲而折斷的。

圖3 夾鋸狀態(tài)下的坯料斷面情況

故障產(chǎn)生原因有兩個(gè)方面。一是實(shí)心坯料一般為鋼管廠外購(gòu)產(chǎn)品，坯料的交貨精度要求低，部分管坯存在過(guò)大的彎度，有時(shí)可達(dá)5～10 mm/m，由于送料輥道寬度不夠，導(dǎo)致鋸切時(shí)須將坯料的彎曲方向調(diào)整到垂直方向方可壓緊鋸切。由于坯料彎度的存在，看似已經(jīng)壓緊的坯料，隨著切口的增大、鋸切過(guò)程中振動(dòng)的增強(qiáng)導(dǎo)致垂直壓緊產(chǎn)生松動(dòng)，坯料偏離原本正常的位置，進(jìn)而導(dǎo)致切口變形，坯料斷面與片體表面之間間隙變小，兩者產(chǎn)生摩擦和撞擊，增加了夾鋸和打齒的可能性。

另一方面，通過(guò)全面測(cè)量輥道的水平度數(shù)值，發(fā)現(xiàn)輥道在切口處為整體低點(diǎn)，整根的坯料受到鋸口兩側(cè)的壓緊，可以保持平衡，但是當(dāng)被鋸切坯料的切口增大到1/2直徑以上時(shí)，鋸口兩側(cè)坯料在垂直方向的強(qiáng)大壓緊力的作用下向中間微微下沉，切口呈現(xiàn)上小下大的狀態(tài)，當(dāng)最小值超過(guò)鋸齒寬度時(shí)，就發(fā)生了夾鋸現(xiàn)象，產(chǎn)生很大的悶響，在鋸機(jī)的扭矩作用和管坯鋸口的摩擦阻力作用之下，較為薄弱的鋸齒根部就要發(fā)生斷裂，從而產(chǎn)生打齒的情況。

4 改進(jìn)措施

通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合我公司長(zhǎng)期以來(lái)積累的硬質(zhì)合金齒圓鋸片的使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該問(wèn)題實(shí)施了以下改進(jìn)措施[1-4]：

（1）因坯料為外購(gòu)產(chǎn)品，其彎曲度難于控制，因此我們?cè)阡徠O(shè)計(jì)時(shí)，將齒寬加寬0.5 mm，片體本身的厚度不變，從而可以在保證片體強(qiáng)度的前提下，使鋸口相應(yīng)加寬0.5 mm，相當(dāng)于增加了切口兩側(cè)的坯料與鋸片片體的間距，因此可減少或避免在產(chǎn)生較小的切口變形時(shí)發(fā)生夾鋸現(xiàn)象。

（2）在坯料切口處的輥道位置上，分別有兩個(gè)V型夾鉗，通過(guò)調(diào)整其上的襯板高度，保證此處為整條輥道的最高點(diǎn)，如圖4所示。如此一來(lái)，在整個(gè)鋸切過(guò)程中，切口始終處在最高點(diǎn)。坯料被鋸斷時(shí)，切口兩側(cè)的坯料在最高點(diǎn)向兩側(cè)下垂，因此兩側(cè)不會(huì)發(fā)生向內(nèi)下沉的情況，從而使得切口呈現(xiàn)上大下小的趨式，而實(shí)際上由于液壓缸的強(qiáng)大夾緊力作用，較好地保持了鋸口寬度穩(wěn)定的效果，有效地避免了夾鋸情況的發(fā)生。

（3）在坯料兩側(cè)增加一對(duì)水平方向的夾緊塊，如圖5所示。坯料被鋸斷時(shí)，坯料在正常的切口尺寸下，其在水平及垂直方向都不能隨意變動(dòng)，從而

保證了鋸片的正常鋸切及退鋸。

圖4 輥道上增加的V型襯板

圖5 對(duì)坯料進(jìn)行水平方向夾緊

（4）鋸片本體選用優(yōu)質(zhì)的合金工具鋼，通過(guò)控制調(diào)質(zhì)處理的工藝參數(shù)獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。提高鋸片本體的硬度和鋸片的應(yīng)力數(shù)值，在保證鋸片本體塑韌性指標(biāo)的前提下提高片體的剛性，減少鋸切變形，避免因鋸片剛性不足造成鋸片的抖動(dòng)，從而減少夾鋸和打齒的產(chǎn)生。

5 改進(jìn)效果

通過(guò)以上4個(gè)改進(jìn)措施的實(shí)施，該鋼管廠在坯料仍有彎度的情況下，能夠完成管坯的正常鋸切，及時(shí)為加熱爐供料，從而使管坯的鋸切效率大大提升，同時(shí)也使得鋸切成本明顯下降。改進(jìn)后的鋸切方案在同類(lèi)工況下具有普遍的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

6 總結(jié)

（1）通過(guò)增加齒寬0.5 mm而片體本身厚度不變，在保證鋸片剛性的基礎(chǔ)上使得切口增加，從而增加了切口兩側(cè)的坯料斷面與片體之間的距離，明顯改善了夾鋸、打齒現(xiàn)象。

（2）調(diào)整鋸口兩側(cè)輥道的V型夾鉗襯板高度，相當(dāng)于抬高了鋸口位置，控制了鋸口的移動(dòng)，在減少夾鋸、打齒方面效果顯著。

（3）在坯料水平方向的兩側(cè)增加坯料夾緊塊，對(duì)坯料鋸切時(shí)的穩(wěn)定性有明顯改善，有效避免了因坯料抖動(dòng)與片體之間產(chǎn)生摩擦而引發(fā)的夾鋸、打齒現(xiàn)象。

（4）通過(guò)控制鋸片本體調(diào)質(zhì)處理的工藝參數(shù)，提高片體硬度和應(yīng)力數(shù)值，增加片體剛性，在鋸切時(shí)明顯改善了鋸片的抖動(dòng)，從而增加了鋸切的穩(wěn)定性，使得夾鋸、打齒的現(xiàn)象明顯減少，效果良好。

（5）針對(duì)坯料鋸切時(shí)產(chǎn)生夾鋸、打齒現(xiàn)象的解決方案具有通用性。

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