HFW生產(chǎn)線飛鋸機輔助升降托輥調(diào)節(jié)設(shè)備的研制與應(yīng)用

褚程國，李同明，王海峰，郝向利，張新民

（浙江金洲管道科技股份有限公司，浙江 湖州313000）

1 概 述

飛鋸機作為HFW焊管生產(chǎn)線在線定尺切割的關(guān)鍵設(shè)備，因其具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、控制精度高、可靠性好等優(yōu)點被廣泛。目前國內(nèi)HFW焊管生產(chǎn)線使用的飛鋸機主要由小車行走機構(gòu)、數(shù)控鋸切機構(gòu)及操作臺等三部分組成。其中小車行走機構(gòu)采用交流伺服電機驅(qū)動，控制精度高，穩(wěn)定性好，定尺精度高；數(shù)控鋸切機構(gòu)采用4臺交流伺服電機，以旋轉(zhuǎn)銑切方式進行鋼管的鋸切，操作人員只需通過控制面板上鋼管規(guī)格、壁厚、進刀量、定尺長度等參數(shù)的設(shè)置，就能實現(xiàn)鋼管的連續(xù)自動定尺鋸切；操作臺主要由控制面板、數(shù)據(jù)電腦及不同功能按鈕組成，是操作人員設(shè)置飛鋸機工作參數(shù)和手動控制飛鋸機工作的主要平臺。

飛鋸機主要工作過程：生產(chǎn)線上的鋼管進入伸縮臺架穿過飛鋸機達(dá)到定尺長度時，飛鋸機跟隨鋼管作同步向前移動，并在跟隨一段距離后開始進行旋轉(zhuǎn)鋸切，直到完成切斷后，飛鋸機復(fù)位等待下一次定尺鋸切。飛鋸機鋸切裝置如圖1所示。如果遇到對接管鋸切或其他非定尺管鋸切時，也可通過操作臺轉(zhuǎn)化為手動控制，實現(xiàn)各類定尺管鋸切，相互轉(zhuǎn)化十分便捷。

在生產(chǎn)厚壁大直徑鋼管時，鋸切過程中飛鋸機常出現(xiàn)夾刀現(xiàn)象，導(dǎo)致打刀、伺服電機過載跳閘、切面錯邊量超標(biāo)、局部切不斷等問題。

圖1 飛鋸機鋸切裝置示意圖

2 飛鋸機夾刀現(xiàn)象

在生產(chǎn)厚壁大直徑鋼管時，HFW焊管生產(chǎn)線上的飛鋸機鋸切位置前后各有一組夾具用于夾緊穩(wěn)定鋼管，圓周方向均布的4處鋸片旋轉(zhuǎn)鋸切。由于單根鋼管質(zhì)量接近4 t，伸縮臺架各個連桿托輥高度存在差異，且連桿托輥長度約4 m、軸徑較小，整個連桿托輥剛度有限。待切鋼管僅靠一端夾具夾緊，另一端連桿托輥托住，極易導(dǎo)致鋼管切斷瞬間因質(zhì)量過大造成夾刀現(xiàn)象。尤其是旋轉(zhuǎn)到鋼管底部的鋸片，夾刀現(xiàn)象非常明顯，使得該位置鋸片壽命較其他位置明顯縮短。飛鋸機夾刀過程如圖2所示。

圖2 飛鋸機夾刀過程示意圖

飛鋸機在鋸切時出現(xiàn)的夾刀現(xiàn)象會導(dǎo)致鋸片損耗大、鋸片驅(qū)動電機易過載跳閘停機及切斷質(zhì)量差等問題。HFW焊管生產(chǎn)線在生產(chǎn)厚壁、大直徑鋼管時，均會出現(xiàn)因鋼管質(zhì)量過重導(dǎo)致不同程度的夾刀現(xiàn)象。表1為浙江金洲管道科技股份有限公司生產(chǎn)不同規(guī)格厚壁、大直徑鋼管鋸切時的夾刀情況。

表1 生產(chǎn)不同規(guī)格厚壁、大直徑鋼管時的夾刀情況

夾刀現(xiàn)象產(chǎn)生的后果分析如下：

（1）鋸片損耗大。HFW焊管生產(chǎn)線生產(chǎn)鋼管壁厚超過15.9 mm、直徑大于457 mm規(guī)格時，飛鋸機對于鋸片質(zhì)量、進刀速度、進刀量等要求較高。正常生產(chǎn)期間鋸片的爆齒現(xiàn)象也會發(fā)生，一旦出現(xiàn)夾刀現(xiàn)象，就會造成爆齒打刀，大幅度縮短了鋸片的使用壽命。

（2）電機過載保護停機。飛鋸機在鋸切厚壁大直徑鋼管時，伺服電機通過刀片減速機經(jīng)同步帶傳遞給鋸片進行旋轉(zhuǎn)鋸切。在鋸切對接管或停機管時，因焊縫部位局部熱處理不均勻，出現(xiàn)的夾刀現(xiàn)象特別嚴(yán)重。導(dǎo)致鋸片夾住后引起刀片伺服電機過載保護停機，影響產(chǎn)品成材率，同時在夾刀部位可引起無法有效切斷現(xiàn)象。

（3）切斷面質(zhì)量差。飛鋸機由4片鋸片完成鋸切，正常情況通過鋸片調(diào)整可保證切斷面質(zhì)量。夾刀會導(dǎo)致切斷面質(zhì)量下降，毛刺、錯邊等現(xiàn)象明顯，增加后續(xù)平頭工序工作量，降低生產(chǎn)效率。

3 飛鋸機輔助升降托輥調(diào)節(jié)設(shè)備

3.1 功能介紹

飛鋸機輔助升降托輥調(diào)節(jié)設(shè)備是在飛鋸機移動小車軌道的基礎(chǔ)上設(shè)計的一臺可移動式高度可調(diào)節(jié)的連桿托輥設(shè)備，其結(jié)構(gòu)和實物照片如圖3所示。該設(shè)備連桿托輥裝置與原伸縮臺架連桿都具有旋轉(zhuǎn)功能，長度為1 m，這樣托輥的剛度就可大大提高，鋼管在托輥上基本不會變形。該裝置安裝于原2個伸縮連桿之間，水平移動以原伸縮連桿作為動力源，保證該裝置始終處在鋼管的合理位置上托住鋼管。設(shè)計的自動升降裝置在生產(chǎn)過程中可根據(jù)鋼管調(diào)型需要合理調(diào)節(jié)高度，既快捷又有效果。通過該裝置的調(diào)節(jié)和使用，保證了鋼管前部托輥高度與夾具底部高度一致，避免了飛鋸機在鋸切時出現(xiàn)鋼管底部夾刀現(xiàn)象。

圖3 飛鋸機輔助升降托輥調(diào)節(jié)設(shè)備結(jié)構(gòu)和實物照片

3.2 工作流程

（1）飛鋸機輔助升降托輥調(diào)節(jié)設(shè)備輥輪放置在現(xiàn)有飛鋸機軌道上，水平方向放置在距離飛鋸機 “零位”約11 m位置。放置在2個伸縮連桿之間進行連接，調(diào)節(jié)托輥高度使得低于飛鋸機伸縮連桿高度。

（2）鋼管前部穿過飛鋸機進入伸縮臺架，當(dāng)移動到新增加的飛鋸機輔助升降托輥調(diào)節(jié)設(shè)備時，操作人員根據(jù)鋼管前部與伸縮連桿和托輥高度位置，通過按鈕及時升起托輥，使得托輥頂住鋼管。

（3）當(dāng)鋼管前進到定尺長度時，飛鋸機跟隨鋼管向前移動，伸縮連桿也同步向前移動，并帶動飛鋸機輔助升降托輥調(diào)節(jié)設(shè)備做同步移動。

（4）整個設(shè)備在同步移動時，操作人員根據(jù)鋼管直度和飛鋸機夾具底部高度，通過按鈕對托輥升降進行微調(diào)。

（5）當(dāng)托輥上升或下降到一定位置時，通過操作臺上按鈕使托輥高度穩(wěn)定，使得鋼管在切斷時基本處于水平狀態(tài)，最終保證了飛鋸機鋸切時鋸片的穩(wěn)定使用。

3.3 使用效果

飛鋸機輔助升降托輥調(diào)節(jié)設(shè)備已在浙江金洲管道科技股份有限公司HFW焊管生產(chǎn)線上應(yīng)用，并在Φ610 mm×20.6 mm規(guī)格、X65MO鋼級海管項目中使用。項目前期試制階段，飛鋸夾刀、打刀現(xiàn)象基本每卷生產(chǎn)都會發(fā)生。在試制的6卷鋼卷生產(chǎn)期間，共計打刀8次，電機跳閘保護3次，切面錯邊量最大達(dá)到15 mm。采用飛鋸機輔助升降托輥調(diào)節(jié)設(shè)備后，通過操作人員的合理操作調(diào)整，夾刀現(xiàn)象得到明顯改善。在正式生產(chǎn)Φ610 mm×20.6 mm規(guī)格1萬t海管項目中，飛鋸鋸片壽命延長，基本消耗量穩(wěn)定在4片/220根；整個項目夾刀引起電機跳閘停機7次，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于生產(chǎn)前預(yù)期次數(shù)；同時切斷面質(zhì)量控制穩(wěn)定，錯變量控制在5 mm以內(nèi)。

4 結(jié)束語

該飛鋸機輔助升降托輥調(diào)節(jié)設(shè)備的最大特點和優(yōu)點是調(diào)節(jié)靈活直觀，特別適用于解決因鋼管超重引起的飛鋸機夾刀現(xiàn)象。該設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用對于合理使用飛鋸機、減少設(shè)備故障、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、提高項目成材率有明顯的作用。該設(shè)備已在浙江金洲管道科技股份有限公司HFW焊管生產(chǎn)線上應(yīng)用，效果顯著，為HFW焊管生產(chǎn)線批量生產(chǎn)類似Φ610 mm×20.6 mm厚壁大直徑鋼管提供了設(shè)備保障，值得在HFW焊管生產(chǎn)線上推廣和應(yīng)用。