HFW生產線飛鋸機輔助升降托輥調節設備的研制與應用

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焊管生產線在線定尺切割的關鍵設備，因其具有結構緊湊、操作方便、控制精度高、可靠性好等優點被廣泛。目前國內HFW焊管生產線使用的飛鋸機主要由小車行走機構、數控鋸切機構及操作臺等三部分組成。其中小車行走機構采用交流伺服電機驅動，控制精度高，穩定性好，定尺精度高；數控鋸切機構采用4臺交流伺服電機，以旋轉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格、壁厚、進刀量、定尺長度等參數的設置，就能實現鋼管的連續自動定尺鋸切；操作臺主要由控制面板、數據電腦及不同功能按鈕組成，是操作人員設置飛鋸機工作參數和手動控制飛鋸機工作的主要平臺。

飛鋸機主要工作過程：生產線上的鋼管進入伸縮臺架穿過飛鋸機達到定尺長度時，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鋸切，直到完成切斷后，飛鋸機復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，也可通過操作臺轉化為手動控制，實現各類定尺管鋸切，相互轉化十分便捷。

在生產厚壁大直徑鋼管時，鋸切過程中飛鋸機常出現夾刀現象，導致打刀、伺服電機過載跳閘、切面錯邊量超標、局部切不斷等問題。

圖1 飛鋸機鋸切裝置示意圖

2 飛鋸機夾刀現象

在生產厚壁大直徑鋼管時，HFW焊管生產線上的飛鋸機鋸切位置前后各有一組夾具用于夾緊穩定鋼管，圓周方向均布的4處鋸片旋轉鋸切。由于單根鋼管質量接近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，極易導致鋼管切斷瞬間因質量過大造成夾刀現象。尤其是旋轉到鋼管底部的鋸片，夾刀現象非常明顯，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的夾刀現象會導致鋸片損耗大、鋸片驅動電機易過載跳閘停機及切斷質量差等問題。HFW焊管生產線在生產厚壁、大直徑鋼管時，均會出現因鋼管質量過重導致不同程度的夾刀現象。表1為浙江金洲管道科技股份有限公司生產不同規格厚壁、大直徑鋼管鋸切時的夾刀情況。

表1 生產不同規格厚壁、大直徑鋼管時的夾刀情況

夾刀現象產生的后果分析如下：

（1）鋸片損耗大。HFW焊管生產線生產鋼管壁厚超過15.9 mm、直徑大于457 mm規格時，飛鋸機對于鋸片質量、進刀速度、進刀量等要求較高。正常生產期間鋸片的爆齒現象也會發生，一旦出現夾刀現象，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同步帶傳遞給鋸片進行旋轉鋸切。在鋸切對接管或停機管時，因焊縫部位局部熱處理不均勻，出現的夾刀現象特別嚴重。導致鋸片夾住后引起刀片伺服電機過載保護停機，影響產品成材率，同時在夾刀部位可引起無法有效切斷現象。

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

3 飛鋸機輔助升降托輥調節設備

3.1 功能介紹

飛鋸機輔助升降托輥調節設備是在飛鋸機移動小車軌道的基礎上設計的一臺可移動式高度可調節的連桿托輥設備，其結構和實物照片如圖3所示。該設備連桿托輥裝置與原伸縮臺架連桿都具有旋轉功能，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。設計的自動升降裝置在生產過程中可根據鋼管調型需要合理調節高度，既快捷又有效果。通過該裝置的調節和使用，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鋼管底部夾刀現象。

圖3 飛鋸機輔助升降托輥調節設備結構和實物照片

3.2 工作流程

（1）飛鋸機輔助升降托輥調節設備輥輪放置在現有飛鋸機軌道上，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，調節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，當移動到新增加的飛鋸機輔助升降托輥調節設備時，操作人員根據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節設備做同步移動。

（4）整個設備在同步移動時，操作人員根據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。

（5）當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定，使得鋼管在切斷時基本處于水平狀態，最終保證了飛鋸機鋸切時鋸片的穩定使用。

3.3 使用效果

飛鋸機輔助升降托輥調節設備已在浙江金洲管道科技股份有限公司HFW焊管生產線上應用，并在Φ610 mm×20.6 mm規格、X65MO鋼級海管項目中使用。項目前期試制階段，飛鋸夾刀、打刀現象基本每卷生產都會發生。在試制的6卷鋼卷生產期間，共計打刀8次，電機跳閘保護3次，切面錯邊量最大達到15 mm。采用飛鋸機輔助升降托輥調節設備后，通過操作人員的合理操作調整，夾刀現象得到明顯改善。在正式生產Φ610 mm×20.6 mm規格1萬t海管項目中，飛鋸鋸片壽命延長，基本消耗量穩定在4片/220根；整個項目夾刀引起電機跳閘停機7次，遠遠低于生產前預期次數；同時切斷面質量控制穩定，錯變量控制在5 mm以內。

4 結束語

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